CN109345839A - 基于常规相序的组合相位灵活配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，根据路口渠化特征和信号灯组信息配置出基础相位信息及其东西向和南北向的相位阶段，进而基于交通流数据找出关键流向，配置出该流向下的搭接相位，整合实现组合相位交通信号方案的相序配置，进而依托交通流数据配置出交通信号控制方案；对比传统按阶段挨个配置各阶段相位及其绿灯时长，本发明方法基于配置的常规相位和常规相序进行组合相位的优化调整，进而基于交通流数据确定组合相位的交通信号控制方案，提高了交通信号配置的准确性和可控性。

Description

基于常规相序的组合相位灵活配置方法

技术领域

本发明涉及一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法。

背景技术

面临着日趋严重的交通拥堵问题，交通信号控制***逐渐被广泛应用于城市路网中，目前比较成熟的交通信号控制策略包括定时控制、感应控制和自适应控制。但随着城市交通的不断发展，在信号灯控制交叉口，传统只考虑各个方向交通流分配绿灯时长，固定地按照相位设计方案顺序放行的方式存在诸多问题，如先放行前面车辆少的相位再放行车辆多的相位的固定相序会导致后放行相位排队车辆过多，造成交叉路口堵塞；或存在潮汐现象的交叉路口，其中东西直行为同一相位，但东向车流远大于西向车辆，这种不均衡车辆造成了交叉口时间的过渡浪费。

因此根据各流向的实际交通需求进行组合相位的配置方案应运而生，不断在城市道路交通信号优化配置中提及运用，如先提前放行较多流量流向的“迟开早闭”方法以及将较多流量流向新增至一个相位阶段的搭接相位。现阶段组合相位(搭接相位/迟开早闭)的配置均是由有经验的交通信号工程师根据路***通流现状判定需要配置搭接相位的关键流向，进一步在路口信号方案台账***按信号相位顺序分别配置各阶段相位信息，配置方法较为复杂且无法另外再调整，同时对于交警大队警员技术要求较高。

另一方面，现阶段针对组合相位的合理化、自动化、智能化的配置研究较少，已有中国专利CN 201410536279.5仅是提出一种提高搭接相位交叉口空间资源利用效率的方法，根据交通流数据在新信号周期搭接相位开启时送给车道信号灯实现交通信号的切换，是根据搭接相位信号方案调整车道信号灯实现交通流在进口道展宽处的诱导；中国专利CN201410313526.5提出一种需求车道组合相位的优化方法也只是根据车道流量判断是否需要设定组合相位，并根据车道流量大小实现车道车辆优先放行及***新的放行车道的组合相位优化。

综上，需要一种组合相位灵活配置方法以需要实施组合相位的信控路口作为研究对象，来解决现阶段配置组合相位具体信控方案不便性的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，以路口渠化特征和信号灯组基础信息配置出可行相位、常规相序及其各方向的常规方案，进而将组合相位关键交通流向的可行相位进行筛选和自动化推荐，方便交通信号工程师和交警大队警员根据交通流量实现便捷化的组合相位配置管理，提高组合相位的配置效率，解决现有技术中存在的现阶段配置组合相位具体信控方案不便性问题。

术语解释：

组合相位：包括搭接相位和迟开早闭情况。

搭接相位：指一股或一股以上交通流向的绿灯以及清空时间跨越了两个或两个以上的相位，即路口某流向在两个相位阶段均存在通行。一般情况下，用于同一阶段对向交通流量及流向不对称或相邻阶段存在流量冲突的时候。最常见的搭接相位用在四相位控制的T型路口，在这种情况下，将主干道直行交通流向设计为一个搭接流向。

迟开早闭(迟启早断)：指同一阶段内不同流向存在启动时差，即同一阶段某一流向相位提前亮灯放行。一般也是用于同一阶段中存在不均衡(流量相差较大)的流向，原理同搭接相位。

本发明的技术解决方案是：

一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，根据路口渠化特征和信号灯组信息配置出基础相位信息及其东西向和南北向的相位阶段，进而基于交通流数据找出关键流向，配置出该流向下的搭接相位，整合实现组合相位交通信号方案的相序配置，进而依托交通流数据配置出交通信号控制方案；具体包括以下步骤，

S1、基础信息采集，包括信控路口的路口渠化、路口灯组信息及交通流数据的采集；

S2、基础相位配置，基于路口进口道车道类型的渠化信息以及路口灯组接线方式信息配置常规状态下的路口基础相位信息；

S3、基于路口渠化信息和灯组信息分别配置出东西向和南北向的路口标准相位阶段；

S4、基于路口渠化特征、灯组信息及交通流数据调整相位阶段及其顺序；

S5、基于各流向的绿时需求和设定的信号周期总时长确定各相位阶段的绿时需求，从而确定出组合相位的交通信号控制方案。

进一步地，步骤S1具体为，

S11、采集信控路口的路口渠化信息，包括进口道方向、车道数、分隔带带宽、车道宽度、人行横道宽度、待转区信息；

S12、采集路口灯组信息，包括路口各进口道的灯组类型、信号机通道和端子信息；

S13、基于互联网数据或路口智能卡口、电子警察、车辆检测器设备采集出交通数据，包括路***通流数据和饱和车头时距。

进一步地，步骤S4具体为，

S41、基于路口渠化特征分别对路口东西向和南北向的相位阶段顺序进行相序可调整判别，将可调整的相序进行标记并转到步骤S42；否则直接转到步骤S42；

S42、判定需要设定搭接相位的相位阶段并确定其关键流向，若可设定搭接相位阶段则转到步骤S43，否则直接转到步骤S44；

S43、确定增加的相位阶段及其增设位置；

S44、将分别配置好的东西向和南北向的相序阶段顺序进行整合，确定路口相位顺序。

进一步地，步骤S41具体为，分别对东西向和南北向内的左转相位阶段是否可提前进行判别：提取出相位阶段内所有流向，若流向所在的路口进口道均设有专左车道且无待转区的，则该相位阶段可提前标注，并转到步骤S42；否则直行相位阶段必须在左转相位阶段前，直接转到步骤S42。

进一步地，步骤S42具体为，

S421、基于交通流数据和饱和车头时距计算出路口各流向的交通绿时需求；

S422、根据步骤S3的标准相位阶段信息分别比较东西向和南北向中各相位阶段中的各流向绿时需求，若绿时需求数值相差大于组合相位阈值，则提取出该相位阶段，并将较大数值绿时需求的流向作为关键流向，转到步骤S43；否则直接转到步骤S44。

进一步地，步骤S43具体为，

S431、从步骤S2中的基础相位中提取出关键流向所在的基础相位，根据各流向的绿时需求确定增设的具体相位阶段；

S432、基于路口渠化特征确定新增相位在相位阶段顺序中的位置。

本发明的有益效果是：

一、该种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，将需要配置组合相位的路口按东西向和南北向分别配置，基于交通流数据识别出关键流向，并从基础相位中提取确定搭接的相似阶段，进而确定东西向和南北向的相位顺序再进行整合，大大提高了组合相位信号方案的配置效率，方便了信控管理人员和交警用户对于组合相位的配置管理。

二、对比传统按阶段挨个配置各阶段相位及其绿灯时长，本发明方法基于配置的常规相位和常规相序进行组合相位的优化调整，进而基于交通流数据确定组合相位的交通信号控制方案，提高了交通信号配置的准确性和可控性。

附图说明

图1是本发明实施例基于常规相序的组合相位灵活配置方法的流程示意图。

图2是实施例中具体示例的某十字路口的路口渠化和灯组信息的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

面临着传统组合相位由信控专业团队根据路口实际状况在信控台账***中挨个阶段一个个配置的现状问题，实施例的一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，基于路口渠化信息和灯组信息配置出路口常规基础相位以及东西向/南北向的标准相位阶段，进而根据交通流数据确定搭接相位关键流向，推荐出相似相位，从而分别配置出东西向/南北向的相序，进而确定信号控制时段内的控制方案，大大提高了组合相位的配置效率和准确性，提高了路***通通行的效率。

一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，根据路口渠化特征和信号灯组信息配置出基础相位信息及其东西向/南北向的相位阶段，进而基于交通流数据找出关键流向，配置出该流向下的搭接相位，整合实现组合相位交通信号方案的相序配置，进而依托交通流数据配置出交通信号控制方案。如图1，具体步骤如下：

S1.基础信息采集，包括信控路口的路口渠化、路口灯组信息及交通流数据的采集；

S11.采集信控路口的路口渠化信息，包括进口道方向、车道数、分隔带带宽、车道宽度、人行横道宽度、待转区等参数信息。

S12.采集路口灯组信息，包括路口各进口道的灯组类型、信号机通道和端子信息。

S13.基于互联网数据或路口智能卡口/电子警察/车辆检测器设备采集出交通数据，包括路***通流数据和饱和车头时距。

S2.基础相位配置，基于路口进口道车道类型的渠化信息以及路口灯组接线方式信息配置常规状态下的路口基础相位信息。

具体来说，根据路口进口道车道类型和灯组类型及其接线方式确定基础相位，其中若路口某进口道的车道类型为混行车道或路口进口道灯组为圆饼灯(无左转箭头灯)，则该进口道方向的相位只支持单放，如路口只有东圆饼灯，无左转箭头灯，则只有东向通行相位。

一般情况下，若一个十字路口各方向均为箭头灯且不存在混行车道，则其具有16个基础相位，具体包括南向通行、北向通行、南向直左、北向直左、南向直右、北向直右、南北直行、南北直左、东向通行、西向通行、东向直左、西向直左、东向直右、西向直右、东西直行和东西直左。

S3.基于路口渠化信息和灯组信息分别配置出东西向和南北向的路口标准相位阶段。

具体来说，按路口通行方向(东西向/南北向)分别配置标准相位阶段，如各进口为圆饼灯与左转箭头灯组合的常规十字路口，其标准相位阶段为四阶段相位方案，即东西直行(右转)、东西左转、南北直行(右转)和南北左转。

S4.基于路口渠化特征、灯组信息及交通流数据调整相位阶段及其顺序。

S41.基于路口渠化特征分别对路口东西向和南北向的相位阶段顺序进行相序可调整判别，分别确定路口东西向和南北向相位阶段顺序是否可调整，若可调整则进行标注再转到下一步骤，否则直接转到下一步骤。

具体来说，即分别对东西向和南北向内的左转相位阶段是否可提前进行判别：提取出相位阶段内所有流向，若流向所在的路口进口道均设有专左车道且无待转区的，则该相位阶段可提前，否则直行相位阶段必须在左转相位阶段前；如一个十字路口，其东西进口道均设有专左车道且无待转区，则在标准相位阶段东西向的基础上，可将东西左转相位阶段提前至东西直行之前，即东西向的相序为东西左转、东西直行。

S42.分别判定东西向/南北向需要设定搭接相位的相位阶段并确定其关键流向，若可设置搭接相位则转到步骤S43，否则直接转到步骤S44。

S421.基于交通流数据和饱和车头时距计算出路口各流向的交通绿时需求。

S422.根据步骤S3的标准相位阶段信息分别比较东西向和南北向中各相位阶段中的各流向绿时需求，若绿时需求数值相差大于组合相位阈值，则提取出该相位阶段，并将较大数值绿时需求的流向作为关键流向，转到步骤S43，否则直接转到步骤S44；如一个十字路口，其东西直行相位阶段中东进口直行流向的绿时需求远大于西进口直行流向的绿时需求，则提取出东西直行相位阶段，并将东进口直行流向作为关键流向。

S43.确定增加的相位阶段及其增设位置。

S431.从步骤S2中的基础相位中提取出关键流向所在的基础相位，根据各流向的绿时需求确定增设的具体相位阶段；如十字路口东直行为关键流向，原有相位阶段为东西直行，从基础相位中提取出东向通行、东向直左、东西直左和东西直行，并对东进口道左转、直行、右转的绿时需求以及西进口道左转、直行的绿时需求进行对比，基于绿时需求数值确定增设的相位。

S432.基于路口渠化特征确定新增相位在相位阶段顺序中的位置。一般情况下，筛选确定的相位阶段可由用户自行确定搭接至原有相位阶段之前或之后，但若增加的相位阶段中包含左转相位且满足步骤S41标注的相序调整条件，则可放在原有相位阶段之前。

S44.将分别配置好的东西向和南北向的相序阶段顺序进行整合，确定路口相位顺序。

其中若为T型路口则可只对可直行向的相位阶段进行分析，如一个无南向进口道的T型路口，则仅对东西向搭接相位进行判断分析。

S5.基于各流向的绿时需求和设定的信号周期总时长确定各相位阶段的绿时需求，从而确定出组合相位的交通信号控制方案。该种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，基于路口特征以及灯组类型配置出路口基础常规相位和常规相位阶段，为组合相位的优化配置提供支撑依据。实施例方法基于路口特征调整相位阶段的顺序，基于交通流数据识别出需要搭接的相位及其关键流向，并通过路口特征和配置的基础常规相位提取出相似阶段进行搭接，分别对东西向和南北向的相位阶段配置，再进行整合，分解了各阶段方向配置的难度和繁琐程度，提高了交通信号控制的效率。

该种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，将需要配置组合相位的路口按东西向和南北向分别配置，基于交通流数据识别出关键流向，并从基础相位中提取确定搭接的相似阶段，进而确定东西向和南北向的相位顺序再进行整合，大大提高了组合相位信号方案的配置效率，方便了信控管理人员和交警用户对于组合相位的配置管理。

对比传统按阶段挨个配置各阶段相位及其绿灯时长，实施例方法基于配置的常规相位和常规相序进行组合相位的优化调整，进而基于交通流数据确定组合相位的交通信号控制方案，提高了交通信号配置的准确性和可控性。

实施例的一个具体示例如下：

提取某十字路口作为实施例的一个具体案例，基于步骤S1采集出路口渠化信息、交通流数据以及路口灯组信息，其中路口渠化和灯组信息如图2所示。

基于步骤S2方法配制出常规状态下的路口基础相位信息，包括东向通行、西向通行、东西通行、南向通行、北向通行、南向直行、北行直行、南北直行、南北左转、南北直左；

基于步骤S3配置出常规基础相位阶段，即为南北直行、南北左转和东西通行三阶段。

基于步骤S4配制出路口相序：

1)因南北左转存在左转专用道且无待转区，则南北左转相位阶段可提前至南北直行阶段前，并进行标注。

2)基于交通流数据和饱和车头时距分别计算出各流向的绿时需求(选取18:00-18:15的交通信号控制方案)，如下表所示：

3)南北直行相位阶段中，南直行与北直行的绿时需求相差大于设定的组合相位阈值(25s)，则确定北直行为关键流向。

4)对南北向相位阶段和相序进行配置：提取出北直行涉及的基础相位，包括北向通行、南向直行、北行直行、南北左转、南北直左、南北直行，通过对比发现北左转也比南左转绿时需求数值大，则可在南北直行外增加北向通行相位，且北进口道的左转相位可提前至直行前，则南北向的相序为：南北左转、北向通行、南北直行。

5)整合确定该控制时间段内的相位顺序，同时基于绿时交通需求和周期时长(100s)确定各阶段绿灯时长，具体如下表所示：

序号	相位	绿灯时长(s)
			1	南北左转	11
2	北向通行	10
			3	南北直行	35
4	东西通行	20

Claims (6)

1.一种基于常规相序的组合相位灵活配置方法，其特征在于：根据路口渠化特征和信号灯组信息配置出基础相位信息及其东西向和南北向的相位阶段，进而基于交通流数据找出关键流向，配置出该流向下的搭接相位，整合实现组合相位交通信号方案的相序配置，进而依托交通流数据配置出交通信号控制方案；具体包括以下步骤，

S1、基础信息采集，包括信控路口的路口渠化、路口灯组信息及交通流数据的采集；

S2、基础相位配置，基于路口进口道车道类型的渠化信息以及路口灯组接线方式信息配置常规状态下的路口基础相位信息；

S3、基于路口渠化信息和灯组信息分别配置出东西向和南北向的路口标准相位阶段；

S4、基于路口渠化特征、灯组信息及交通流数据调整相位阶段及其顺序；

S5、基于各流向的绿时需求和设定的信号周期总时长确定各相位阶段的绿时需求，从而确定出组合相位的交通信号控制方案。

2.如权利要求1所述的基于常规相序的组合相位灵活配置方法，其特征在于：步骤S1具体为，

S11、采集信控路口的路口渠化信息，包括进口道方向、车道数、分隔带带宽、车道宽度、人行横道宽度、待转区信息；

S12、采集路口灯组信息，包括路口各进口道的灯组类型、信号机通道和端子信息；

S13、基于互联网数据或路口智能卡口、电子警察、车辆检测器设备采集出交通数据，包括路***通流数据和饱和车头时距。

3.如权利要求1-3任一项所述的基于常规相序的组合相位灵活配置方法，其特征在于：步骤S4具体为，

S41、基于路口渠化特征分别对路口东西向和南北向的相位阶段顺序进行相序可调整判别，将可调整的相序进行标记并转到步骤S42；否则直接转到步骤S42；

S42、判定需要设定搭接相位的相位阶段并确定其关键流向，若可设定搭接相位阶段则转到步骤S43，否则直接转到步骤S44；

S43、确定增加的相位阶段及其增设位置；

S44、将分别配置好的东西向和南北向的相序阶段顺序进行整合，确定路口相位顺序。

4.如权利要求3所述的基于常规相序的组合相位灵活配置方法，其特征在于：步骤S41具体为，分别对东西向和南北向内的左转相位阶段是否可提前进行判别：提取出相位阶段内所有流向，若流向所在的路口进口道均设有专左车道且无待转区的，则该相位阶段可提前标注，并转到步骤S42；否则直行相位阶段必须在左转相位阶段前，直接转到步骤S42。

5.如权利要求3所述的基于常规相序的组合相位灵活配置方法，其特征在于：步骤S42具体为，

S421、基于交通流数据和饱和车头时距计算出路口各流向的交通绿时需求；

S422、根据步骤S3的标准相位阶段信息分别比较东西向和南北向中各相位阶段中的各流向绿时需求，若绿时需求数值相差大于组合相位阈值，则提取出该相位阶段，并将较大数值绿时需求的流向作为关键流向，转到步骤S43；否则直接转到步骤S44。

6.如权利要求5所述的基于常规相序的组合相位灵活配置方法，其特征在于：步骤S43具体为，

S431、从步骤S2中的基础相位中提取出关键流向所在的基础相位，根据各流向的绿时需求确定增设的具体相位阶段；

S432、基于路口渠化特征确定新增相位在相位阶段顺序中的位置。