CN105390001A - 交通信号灯的动态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路交通路口的交通信号灯的动态控制方法，包括：获取道路交通路口的各条道路的拥堵指数；当存在拥堵指数大于第一阈值时，将大于第一阈值的所有拥堵指数的平均值作为该道路交通路口的第一拥堵指数；查询路口道路状态表以获取与道路交通路口每一条道路的道路标识；基于获取的道路标识，确定第一和第二主干道；对于第一主干道和第二主干道中的每一个，确定主干道上拥堵道路交通路口的相邻上下游路口并获取上选游相邻路口的第二拥堵指数和第三拥堵指数；根据获取的第一至第三拥堵指数和道路状态表，控制相应主干道方向上的拥堵交通路口和上下游路口的绿灯通行时间。本发明能最快疏导交通压力最大方向上的车辆，有效缓解交通压力。

Description

交通信号灯的动态控制方法

技术领域

本发明涉及交通信号控制领域，尤其涉及一种能够根据道路路口的交通状况动态调整绿灯通行时间的信号灯的方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，机动车保有量迅速上升，城市道路拥堵情况日益严重。为保障车辆在城市道路间的正常运行，道路路口的交通信号控制尤其重要。路口的交通信号控制主要通过交通信号控制器来实现。因此，交通信号控制器在日常生活中扮演的角色越来越重要。

现有技术中，对路口的交通信号灯的控制通常是按照预设的时间进行控制，并且路口的每一个方向的绿灯通行时间一经设定在运行中是不改变的。这种情况下，道路路口的交通状况***，当某一个方向拥堵或者多个方向拥堵时，该道路路口仍然按照预定的方式进行交通信号灯的控制，不但没有缓解交通状况，反而常常会到导致拥堵越来越严重。

为了缓解道路交通拥堵状况，现有技术中，提出了一种交通信号灯的控制方法，车流量检测器实时监测路口处的车流量信号，当判断路口处于拥堵状态时，则驶向该出口方向的信号灯转为红灯。然而，采用该技术方案，并不能够提前缓解交通拥堵，或者在出现交通拥堵之前就疏导拥堵。特别地，对于已经拥堵的状况，则根据无法解决。

进一步，已经公开的其他现有技术中，对于一个道路路口的信号灯的控制，通常都是孤立的进行控制。换句话说，某一个道路路口的信号灯例如绿灯通行时间的控制，都是固定的时间值，或者仅仅考虑本道路路口的交通状况进行控制，而没有考虑与该道路路口相邻的路口的道路交通状况。而在现在的城市交通中，各个相邻道路路口的交通状况往往彼此影响。

综上所述，现有技术中存在对一种能够依据道路路口的交通状况以及相邻道路路口的交通状况来控制信号灯尤其是绿灯通行时间的技术的需要。

发明内容

本发明的实施例提供了一种道路交通路口的交通信号等的控制方法，用以保证在道路交通路口发生拥堵时，可以实现该交通路口的主干道的绿灯通行时间进行动态调整控制，防止交通瘫痪或者缓解交通拥堵。

根据本发明的一个方面，提供了一种道路交通路口的交通信号灯的动态控制方法，包括步骤：

获取与一个道路交通路口相连的各条道路的表明拥堵程度的拥堵指数；

当获取的任意一条道路的拥堵指数大于第一阈值时，确定发生道路拥堵，并将大于所述阈值的所有道路交通指数的平均值作为该道路交通路口的第一拥堵指数；

当确定一个道路交通路口发生交通拥堵时，查询路口道路状态表以获取与该道路交通路口相连的每一条道路的道路标识；

基于获取的每一条道路的道路标识，将具有第一主干道标识的两条道路作为第一主干道，并将具有第二主干道标识的两条道路作为第二主干道；

对于第一主干道和第二主干道中的每一个：

确定主干道上所述拥堵道路交通路口的相邻上游路口并获取上游相邻路口的第二拥堵指数和相邻下游路口的道路的第三拥堵指数；

根据获取的第一至第三拥堵指数和道路状态表，对位于所述确定的主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行联动控制：

其中，道路状态表中是预先设置的，记录有与该道路交通路口相连的各条道路的序号，与每一条道路是否为第一和第二主干道的标识，第一主干道的上游路口标识和下游路口标识，第二主干道的上游路口标识和下游路口标识，上游路口主干道绿灯通行时间和下游路口主干道绿灯通行时间；

其中，在一个路口道路状态表中仅有两条道路具有第一主干道标识，另两条道路具有第二主干道标识；任一个道路交通路口的第一主干道和第二主干道中的每一个的上游路口标识和下游路口标识是唯一且确定的。

其中，根据获取的第一至第三拥堵指数，对位于所述确定的主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行联动控制包括：

根据公式1计算所述确定的主干道上的拥堵交通路口的绿灯通行时间T：

$T=t_0(1+\frac{1}{1+C+C_{down}-C_{up}})$ (公式1)

式中，t₀为所确定拥堵的路口主干道上的预先设置的绿灯通行时间，C为第一拥堵指数，C_up为第二拥堵指数，C_down为第三拥堵指数；

根据确定的绿灯通行时间控制拥堵交流路口的主干道上的绿灯信号。

其中，根据获取的第一至第三拥堵指数，对位于所述确定的主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行联动控制进一步包括步骤：

如果第一和第二拥堵指数之间的差值不超过15％，则向上游路口发出通知：按照与确定道路路口的主干道的绿灯通行时间相同的时间控制上游路口的主干道的绿灯；

如果第一和第三拥堵指数之间的差值不超过15％，则向下游路口发出通知：按照与确定道路路口的主干道的绿灯通行时间相同的时间控制下游路口的主干道的绿灯。

较佳地，获取与一个道路交通路口相连的各条道路的拥堵指数包括：

统计经摄像头获取的在规定时间内通过一条道路的车辆数目；

将统计的车辆数目除以预设的最大容许车辆数控作为拥堵指数。

较佳地，所述第一拥堵指数被发送出去作为上游路口的下游路口的第三拥堵指数，并且作为下游路口的上游路口的第二拥堵指数。

其中,确定主干道上所述拥堵道路交通路口的相邻上游路口包括：

查询路口道路状态表中记录的上下游路口标识和道路的序号，分别确定所述拥堵道路交通路口的第一主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口以及第二主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口。

利用本发明的道路交通路况的交通信号灯的控制方法，由于在一个道路路口发生交通拥堵时，不但选择了交通流量最大的道路作为该道路路口的主干道，还根据拥堵路口的拥堵指数和选择的主干道上与拥堵道路路口相邻的上下游路口的拥堵指数来动态地调整拥堵路口在主干道上的绿灯通行时间，从而能够最快地将交通压力最大方向上的车辆疏导，从而有效缓解交通压力。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的交通信号控制装置的示意图；

图2为根据本发明实的施例的交通信号控制方法的流程图；

图3为根据本发明实施例的道路路口的标识示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本发明的发明人考虑到，城市道路在路口处，往往都是有两条道路为主干道。在城市道路的每一个交通路口发生拥堵时，由于主干道上的车流量通常更大，因此往往是拥堵最严重的两条道路，它们的交通压力最大；并且往往交通压力最大的主干道如果拥堵得到缓解，更容易缓解整个交通路口的拥堵状况。因此，本发明在交通路口设置一个交通信号控制设置。该交通信号控制装置包括交通拥堵确定部件，信号灯调节部件和配置有路口道路查询表的存储单元。交通拥堵确定部件确定与道路路口相连的任一条道路的拥堵指数并根据拥堵指数确定是否发生拥堵。发生拥堵时，交通拥堵确定部件确定该道路路况的第一拥堵指数。信号灯调节部件查询路口道路状态表来确定该道路路口的主干道，并确定该道路路口的主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口，获取相邻上游路口的第二拥堵指数和相邻下游路口的第三拥堵指数；根据第一至第三拥堵指数调节并控制该道路路口在主干道方向上的相应绿灯通行时间。由于本发明在控制一个道路路口的主干道的绿灯通行时间时，既考虑了本路口的道路交通状况，也考虑了该道路路口在主干道上的相邻上下游路口的交通状况，因而这种主干道的绿灯通行时间的调节更能够反应实际的交通状况，能够有效地缓解交通拥堵。

参见图1，示出了根据本发明的交通信号控制装置结构图。如图1所示，交通信号控制装置包括交通拥堵确定部件10，信号灯调节部件12和配置有路口道路查询表14的存储单元16。

交通拥堵确定部件10与安装在与道路路口相连的每一条道路上的摄像头连接。本发明中的，“连接”可以是有线连接，也可以是无线连接。摄像头内部有定时器，用于抓取在由定时器(未示出)设定的时间内通过摄像头所在道路上的车辆的图像并基于抓取的车辆图像统计车辆数目，将该统计的车辆数目发送给交通拥堵确定部件10。本发明中，定时器的定时是预先设置的，并且可以通过交通信号控制装置重新配置定时时间。交通拥堵确定部件10将一条道路的统计车辆数目与相应的最大容许车辆数的比值作为该条道路的拥堵指数，并将该条道路的拥堵指数根据该条道路的序号存储到路口道路查询表14中。本发明中，与一个道路路口相连的各条道路的最大容许车辆数可以相同，也可以彼此不同。当获取的任意一条道路的拥堵指数大于第一阈值时，交通拥堵确定部件10确定该道路路口发生道路拥堵。交通拥堵确定部件10将大于所述第一阈值的所有道路交通指数的平均值作为该道路交通路口的第一拥堵指数。交通拥堵确定部件10将第一拥堵指数和发生了道路拥堵的信号发送给信号灯调节部件12。

信号灯调节部件12查询路口道路状态表14，获取与该道路交通路口相连的每一条道路的道路标识；基于获取的每一条道路的道路标识，将具有第一主干道标识的两条道路作为第一主干道，并将具有第二主干道标识的两条道路作为第二主干道。

对于第一主干道和第二主干道中的每一个，信号灯调节部件12根据路口道路状态表14的上游路口标识和下游路口标识确定拥堵道路交通路口在主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口，并通过有线或者无线通信方式从设置在确定的主干道上拥堵道路交通路口的相邻上游路口信号灯调节部件获取上游相邻路口的第二拥堵指数，从设置在确定的主干道上拥堵道路交通路口的相邻下游路口的道路的第三拥堵指数。信号灯调节部件12根据第一至第三拥堵指数和道路状态表，对位于主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行控制。

路口道路状态表14可以是预先设置。路口道路状态表14记录有与该道路交通路口相连的各条道路的序号，与每一条道路是否为第一和第二主干道的标识，第一主干道的上游路口标识和下游路口标识，第二主干道的上游路口标识和下游路口标识，上游路口主干道绿灯通行时间和下游路口主干道绿灯通行时间。在一个路口道路状态表14中仅有两条道路具有第一主干道标识，另两条道路具有第二主干道标识；任一个道路交通路口的第一主干道和第二主干道中的每一个的上游路口标识和下游路口标识是唯一且确定的。

下面，参照图2描述根据本发明实施例的交通路***通信号灯的控制方法。在下文中，将“交通信号控制装置”视为一个整体描述交通路口通信号等的控制方法。本领域技术人员可以理解，如果站在“交通信号控制装置”的每一个构成部件的角度来描述本发明的方法亦是可行的，但均不影响本发明的保护范围和实施。

在步骤200，定时获取与一个道路交通路口相连的各条道路的表明拥堵程度的拥堵指数，并按照道路的序号将与道路相应的拥堵指数存储到该路口的路口道路状态表中。如前所述，获取与一个道路交通路口相连的各条道路的拥堵指数可以包括：统计经摄像头获取的在规定时间周期内通过一条道路的车辆数目；将统计的车辆数目与预设的最大容许车辆数控作为该条道路的拥堵指数。在实际应用中，对于每一个道路路口，可以为与该道路路口相连的每一条道路编写一个唯一标识的序号。本领域技术人员可以理解，本发明并不排除使用其他方法来获得拥堵指数。

本发明中，拥堵指数取值范围为0至1，并且值越大标识拥堵越严重。如果统计的车辆数控大于预设的最大容许车辆数，也将拥堵指数强制设置为1。

在步骤210，将每一条道路的拥堵指数与为该道路路口设置的第一阈值相比较。如果没有拥堵指数大于第一阈值，则流程返回步骤200。当获取的任意一条道路的拥堵指数大于第一阈值时，确定该道路路口发生了道路拥堵，并将大于第一阈值的所有道路拥堵指数的平均值作为该道路交通路口的第一拥堵指数；第一拥堵指数也存储到交通信号控制装置的路口道路状态表14中(步骤212)。进一步，第一拥堵指数也被发送到上游路口的交通信号控制装置作为上游路口的下游路口的第三拥堵指数，并且被发送到下游路口的交通信号控制装置作为下游路口的上游路口的第二拥堵指数(步骤214)。优选地，第一阈值取值范围为0.75至0.85。第一阈值取值范围设置为0.75至0.85，既可以避免在不是很拥堵时就开始调整主干道上的绿灯通行时间，又可以在道路较拥堵时能够及时调整主干道上的绿灯通行时间，从而可以避免加剧路口的交通拥堵。

接下来，在步骤220，确定该道路交通路口的第一和第二两条主干道路。具体地，当确定一个道路交通路口发生交通拥堵时，即在该道路交流路口的至少一条道路的拥堵指数大于第一阈值时，查询路口道路状态表以获取与该道路交通路口相连的每一条道路的道路标识；基于获取的每一条道路的道路标识，将具有第一主干道标识的两条道路作为第一主干道，并将具有第二主干道标识的两条道路作为第二主干道。本发明中，在一个道路交通路口的任一条道路拥堵时，不论引发拥堵的道路是哪一条，均自动选择具有第一主干道标识的两条道路作为第一主干道，自动选择具有第二主干道标识的两条道路作为第二主干道，因而任一一个交通路口的两个主干道的选择结果总是永远是交通流量最大的道路。这样，可以为后续动态延长主干道上的绿灯通行时间来最大程度地在短期内卸掉交通路口的拥堵压力，从而能够更高地缓解交通拥堵。

在步骤230，分别确定所述拥堵道路交通路口在第一和第二主干道上的相邻上游路口。具体地，根据路口道路状态表14中记录的上下游路口标识和道路的序号，分别确定所述拥堵道路交通路口的第一主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口以及第二主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口。

具体地，查询所述路口道路状态表14，根据第一主干道路的上下游路口标识来确定第一主干道路的相邻上游路口和相邻下游路口；根据第二主干道路的上下游路口标识来确定第二主干道路的相邻上游路口和相邻下游路口。

本发明中，一般意义上的一条道路上的两个相向行驶的方向上的道路视为不同的道路，分别有不同的道路序号。参见图3，示出了本发明实施例的道路路口标识示意图。图3中，J21和J22为不同的道路，道路序号分别为J21和J22。例如，对于路口J，根据本发明的规定，它的第一主干道为J28和J23构成；第二主干道为J24和J27构成。第一主干道的上游路口为I，下游路口为K；第二主干道的上游路口为K，下游路口为I。

之后，在步骤240，获取确定的主干道上所述拥堵道路交通路口的相邻上游路口的道路的第二拥堵指数和相邻下游路口的道路的第三拥堵指数。本发明中，第二拥堵指数和第三拥堵指数可以由设置在道路交通路口的交通信号控制装置与设置在相邻上游路口的交通信号控制装置和设置在相邻下游路口的交通信号控制装置有线或者无线连接来获得。

在步骤250，根据获取的第一至第三拥堵指数和路口道路状态表，分别对位于所确定的第一主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间和第二主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行控制。

根据本发明的实施例，在步骤250中，具体地，对于第一主干道和第二主干道中的每一个主干道，首先根据公式1计算所述确定的主干道上的拥堵交通路口的绿灯通行时间T：

$T=t_0(1+\frac{1}{1+C+C_{down}-C_{up}})$ (公式1)

式中，t₀为所确定拥堵的路口主干道上的预先设置的绿灯通行时间，C为第一拥堵指数，C_up为第二拥堵指数，C_down为第三拥堵指数；

其次，根据确定的绿灯通行时间控制拥堵交通路口的主干道上的绿灯信号。

此外，将上述绿灯通行时间存储到该交通道路路口的路口道路状态表中；并且，将上述绿灯通行时间发送到上游路口作为上游路口的相邻下游路口该主干道的绿灯通行时间，发送到下游路口作为下游路口的相邻上游路口该主干道上的绿灯通行时间。

本领域技术人员能够理解，公式1调整绿灯通行时间的算法只是本发明的优选方式。根据本发明的思想，可以采用第一至第三拥堵指数经过创造性劳动设计其它的调整绿灯通行时间的算法。因此，本发明并不限于上述绿灯通行时间的算法。

根据公式1，当交通路口拥堵时，根据当前拥堵路口，上游路口以及下游路口的拥堵指数对当前拥堵路口的绿灯通行时间进行调整控制。

一般地，在路口发生拥堵时，由于主干道上的交通流量最大，因此主干道总是拥堵最严重的道路方向，其上积压的车辆最多，给交通带来的压力也最大。根据本发明，由于在一个道路路口发生拥堵时，总是能够根据该道路路口的拥堵指数以及其主干道上的相邻上下游路口的拥堵指数来调节拥堵路口主干道方向的绿灯通行时间，即相比较于正常状态下延长该主干道方向上的绿灯通行时间，从而能够最大限度地卸载掉交通压力最大方向上的车辆，从而能够有效地缓解交通拥堵。

在一个实施例中，在步骤250，还可以进行如下操作：

如果第一和第二拥堵指数之间的差值不超过15％，则向上游路口发出通知：按照与确定道路路口的主干道的绿灯通行时间相同的时间控制上游路口的主干道的绿灯；

如果第一和第三拥堵指数之间的差值不超过15％，则向下游路口发出通知：按照与确定道路路口的主干道的绿灯通行时间相同的时间控制下游路口的主干道的绿灯。

为了协调在不同于所确定过的主干道的其他方向的交通流量，在步骤260，如果所确定的拥堵道路路口的交通状况已经发生改变，即已经变得不拥堵了，则结束对拥堵道路路口的主干道上的绿灯通行时间的调整，并将绿灯通行时间复位为原始设定值。之后，流程返回步骤200。

根据本发明的实施例所公开的方法，由于在一个道路路口发生交通拥堵时，总是将原始确定的该道路路口的主干道的绿灯通行时间作为调整对象，根据拥堵路口的拥堵指数和主干道上与拥堵道路路由相邻的上下游路口的拥堵指数来动态地调整拥堵路口在主干道上的绿灯通行时间，从而能够最快地将交通压力最大方向上的车辆疏导，从而有效缓解交通压力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种道路交通路口的交通信号灯的动态控制方法，包括步骤：

获取与一个道路交通路口相连的各条道路的表明拥堵程度的拥堵指数；

当获取的任意一条道路的拥堵指数大于第一阈值时，确定发生道路拥堵，并将大于所述阈值的所有道路交通指数的平均值作为该道路交通路口的第一拥堵指数；

当确定一个道路交通路口发生交通拥堵时，查询路口道路状态表以获取与该道路交通路口相连的每一条道路的道路标识；

基于获取的每一条道路的道路标识，将具有第一主干道标识的两条道路作为第一主干道，并将具有第二主干道标识的两条道路作为第二主干道；

对于第一主干道和第二主干道中的每一个：

确定主干道上所述拥堵道路交通路口的相邻上下游路口并获取上游相邻路口的第二拥堵指数和相邻下游路口的道路的第三拥堵指数；

根据获取的第一至第三拥堵指数和道路状态表，对位于所述确定的主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行联动控制：

其中，道路状态表中是预先设置的，记录有与该道路交通路口相连的各条道路的序号，与每一条道路是否为第一和第二主干道的标识，第一主干道的上游路口标识和下游路口标识，第二主干道的上游路口标识和下游路口标识，上游路口主干道绿灯通行时间和下游路口主干道绿灯通行时间；

其中，在一个路口道路状态表中仅有两条道路具有第一主干道标识，另两条道路具有第二主干道标识；任一个道路交通路口的第一主干道和第二主干道中的每一个的上游路口标识和下游路口标识是唯一且确定的。

2.如权利要求1所述的方法，其中，根据获取的第一至第三拥堵指数，对位于所述确定的主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行联动控制包括：

根据公式1计算所述确定的主干道上的拥堵交通路口的绿灯通行时间T：

$T=t_0(1+\frac{1}{1+C+C_{down}-C_{up}})$ (公式1)

式中，t₀为所确定拥堵的路口主干道上的预先设置的绿灯通行时间，C为第一拥堵指数，C_up为第二拥堵指数，C_down为第三拥堵指数；

根据确定的绿灯通行时间控制拥堵交流路口的主干道上的绿灯信号。

3.如权利要求2所述的方法，根据获取的第一至第三拥堵指数，对位于所述确定的主干道方向上的拥堵道路交通路口、上游路口和下游路口的绿灯通行时间进行联动控制进一步包括步骤：

如果第一和第二拥堵指数之间的差值不超过15％，则向上游路口发出通知：按照与确定道路路口的主干道的绿灯通行时间相同的时间控制上游路口的主干道的绿灯；

如果第一和第三拥堵指数之间的差值不超过15％，则向下游路口发出通知：按照与确定道路路口的主干道的绿灯通行时间相同的时间控制下游路口的主干道的绿灯。

4.如权利要求1所述的方法，其中，获取与一个道路交通路口相连的各条道路的拥堵指数包括：

统计经摄像头获取的在规定时间内通过一条道路的车辆数目；

将统计的车辆数目除以预设的最大容许车辆数控作为拥堵指数。

5.如权利要求1所述的方法，其中,所述第一拥堵指数被发送出去作为上游路口的下游路口的第三拥堵指数，并且作为下游路口的上游路口的第二拥堵指数。

6.如权利要求1所述的方法，其中,确定主干道上所述拥堵道路交通路口的相邻上游路口包括包括：

查询路口道路状态表中记录的上下游路口标识和道路的序号，分别确定所述拥堵道路交通路口的第一主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口以及第二主干道上的相邻上游路口和相邻下游路口。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述拥堵指数取值范围为0至1，并且值越大表示拥堵越严重。

8.如权利要求1所述的方法，其中，第一阈值为0.75至0.85。