CN111243301A - 一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及***，涉及交通信息感知及控制领域。该方法包括：利用获取的驶入车辆数和驶出车辆数计算得到车道组的最大滞留车辆数；利用获取的时间间隔计算饱和车头时距；获取车载单元的车辆的速度和位置信息；比较得到关键车流量；利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算得到绿灯时长。本发明利用安装在交叉口各车道的地磁车辆检测器和安装在车辆上的车载单元实时获取交叉口每个车道所有车辆的状态信息，根据状态信息确定车道的关键车流量，利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算绿灯时长，可以有效缓解交叉口信号灯配时不合理带来的车辆通行效率低问题。

Description

一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及***

技术领域

本发明涉及交通信息感知及控制领域，特别是涉及一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及***。

背景技术

随着中国汽车保有量不断增加，城市交通拥堵问题越发严重，优化单点交叉口信号控制***，提高交叉口的通行能力成为解决该问题的有效手段。单点交叉口信号控制是指利用交通信号灯，对孤立交叉口运行的车辆和行人进行通行权的分配。单点交叉口信号控制以交通信号控制模型为基础，通过合理的控制交叉口信号灯的灯色变化，来达到缓解交通拥堵、保证城市道路畅通和避免发生交通事故等目的。同时，单点交叉口信号控制作为城市道路交通信号控制的基本形式，也是城市道路交通控制最主要最基本的方法。

当前，交叉口信号控制根据控制方式的不同可以分为定时式控制、感应式控制以及自适应控制。其中，定时式控制的配时方案是根据历史的交通流量数据确定的，但是由于车辆到达的随机性与实时性，定时式控制无法适应动态变化的交通流。感应式控制是根据交通检测器检测到的交叉口实时交通状况，采用合适的信号显示以适应交通需求的控制方式；感应式控制虽然对车辆随机到达和交通需求变化较大的情况适应性比较强，但是存在协调性差、基础设施成本较高的缺点。自适应控制是在人工技术的基础上发展起来的一种信号控制方式，能够根据交通情况的变化做出灵活的反应，具有较强的实时性、独立性和鲁棒性，这种方式很好的弥补了前两种方式存在的不足，具有更大的研究价值。然而现有采用自适应控制的信号灯时长确定方法考虑的交通状况是某时段内路口的交通流情况和路***叉方向的车流情况之间的关系，或周期内车辆排队数量，没有考虑全局交通状态，导致车辆通行效率低。因此现有信号灯时长确定方法存在车辆通行效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及***，解决了现有信号灯时长确定方法车辆通行效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种交通信号灯绿灯时长确定装置，包括：地磁车辆检测器、车载单元和路侧单元；

所述地磁车辆检测器的数量为多组，每个车道安装一组所述地磁车辆检测器；

每组所述地磁车辆检测器均包括：第一检测器和第二检测器；所述第一检测器安装在车道的停止线，所述第二检测器安装在距离所述第一检测器的预设距离处；所述第一检测器和所述第二检测器之间的区域为滞留区；

所述地磁车辆检测器用于获取驶入和驶出所述滞留区的车辆数，并根据驶入车辆数和驶出车辆数计算所述滞留区内的滞留车辆数和饱和车头时距；

所述车载单元安装在汽车上，所述车载单元用于向所述路侧单元发送车辆的速度和位置信息；

所述路侧单元安装在道路交叉口，所述路侧单元用于获取所述滞留车辆数和饱和车头时距，并根据所述滞留车辆数、所述饱和车头时距、所述车辆的速度和所述位置信息确定关键车流量，以及利用所述关键车流量和所述饱和车头时距计算绿灯时长。

一种交通信号灯绿灯时长确定方法，应用于上述的交通信号灯绿灯时长确定装置，所述交通信号灯绿灯时长确定方法包括：

获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合；

根据所述信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；i＝1,2,...,n，n表示相位总数；

执行所述当前的信号灯相位i；

获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；所述车道组包括同一行驶方向的多个车道；

利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的最大滞留车辆数；

获取所述车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

利用所述时间间隔计算所述饱和车头时距；

获取车载单元的车辆的速度和位置信息；

比较所述车辆的速度和位置信息以及所述最大滞留车辆数得到关键车流量；

利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长。

可选的，在所述利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长之前，还包括：

判断所述关键车流量是否为0，得到第一判断结果；

所述第一判断结果为否，执行步骤“利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长”；

所述第一判断结果为是，令i加1，返回步骤“获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数”；

在所述利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长之后，还包括：

令i加1，返回步骤“执行所述当前的信号灯相位i”。

可选的，所述利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的最大滞留车辆数，具体包括：

利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的单车道的滞留车辆数；

比较所有所述单车道的滞留车辆数得到最大滞留车辆数；

所述利用所述时间间隔计算所述饱和车头时距，具体包括：

获取多个任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

计算多个所述时间间隔的平均值，所述平均值为饱和车头时距。

可选的，所述比较所述车辆的速度和位置信息以及所述最大滞留车辆数得到关键车流量，具体包括：

根据所述车辆的速度和位置信息确定所述单车道的排队车辆数；

判断所述排队车辆数是否大于所述最大滞留车辆数，得到第二判断结果；

所述第二判断结果为是，确定所述排队车辆数为所述关键车流量；

所述第二判断结果为否，确定所述最大滞留车辆数为所述关键车流量。

可选的，所述利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长，具体包括：

根据公式

计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长；

其中，

表示所述信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示所述关键车流量，h表示所述饱和车头时距，t表示预设启动损失时间。

一种交通信号灯绿灯时长确定***，包括：

第一获取模块，用于获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合；

初始化模块，用于根据所述信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；i＝1,2,...,n，n表示相位总数；

执行模块，用于执行所述当前的信号灯相位i；

第二获取模块，用于获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；所述车道组包括同一行驶方向的多个车道；

最大滞留车辆数模块，用于利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的最大滞留车辆数；

时间间隔模块，用于获取所述车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

饱和车头时距模块，用于利用所述时间间隔计算所述饱和车头时距；

第三获取模块，用于获取车载单元的车辆的速度和位置信息；

关键车流量模块，用于比较所述车辆的速度和位置信息以及所述最大滞留车辆数得到关键车流量；

绿灯时长模块，用于利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长。

可选的，所述最大滞留车辆数模块，具体包括：

滞留车辆数单元，用于利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的单车道的滞留车辆数；

最大滞留车辆数单元，用于比较所有所述单车道的滞留车辆数得到最大滞留车辆数；

所述饱和车头时距模块，具体包括：

时间间隔单元，用于获取多个任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

饱和车头时距单元，用于计算多个所述时间间隔的平均值，所述平均值为饱和车头时距。

可选的，所述关键车流量模块，具体包括：

排队车辆数单元，用于根据所述车辆的速度和位置信息确定所述单车道的排队车辆数；

第二判断单元，用于判断所述排队车辆数是否大于所述最大滞留车辆数，得到第二判断结果；

第二是单元，用于所述第二判断结果为是，确定所述排队车辆数为所述关键车流量；

第二否单元，用于所述第二判断结果为否，确定所述最大滞留车辆数为所述关键车流量。

可选的，所述绿灯时长模块，具体包括：

绿灯时长单元，用于根据公式

计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长；

其中，

表示所述信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示所述关键车流量，h表示所述饱和车头时距，t表示预设启动损失时间。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及***。该方法包括：获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合；根据信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；执行当前的信号灯相位i；获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；车道组包括同一行驶方向的多个车道；利用驶入车辆数和驶出车辆数计算得到车道组的最大滞留车辆数；获取车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；利用时间间隔计算饱和车头时距；获取车载单元的车辆的速度和位置信息；比较车辆的速度和位置信息以及最大滞留车辆数得到关键车流量；利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算得到信号灯相位i+1的绿灯时长。本发明利用安装在交叉口各车道的地磁车辆检测器和安装在车辆上的车载单元(On board Unit，OBU)实时获取交叉口每个车道所有车辆的状态信息，根据地磁车辆检测器和车载单元的信息确定车道的关键车流量，利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算此相位排队车辆的最佳绿灯时长，可以有效缓解交叉口信号灯配时不合理带来的车辆通行效率低问题，在减少车辆在交叉口的排队时间同时有效减少车辆的排放量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的交通信号灯绿灯时长确定装置的结构图；

图2为本发明实施例所提供的交通信号灯绿灯时长确定方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的交通信号灯绿灯时长确定***的***图；

图4为本发明实施例所提供的地磁车辆检测器的布置示意图。

其中，1、地磁车辆检测器；2、车载单元；3、路侧单元；4、滞留区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种交通信号灯绿灯时长确定装置、方法及***，解决了现有信号灯时长确定方法车辆通行效率低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种交通信号灯绿灯时长确定装置，图1为本发明实施例所提供的交通信号灯绿灯时长确定装置的结构图，参见图1，交通信号灯绿灯时长确定装置包括：地磁车辆检测器1、车载单元2和路侧单元3。

地磁车辆检测器1的数量为多组，每个车道安装一组地磁车辆检测器1。地磁车辆检测器1与路侧单元3无线连接。

每组地磁车辆检测器均包括：第一检测器和第二检测器；第一检测器安装在车道的停止线，第二检测器安装在距离第一检测器的预设距离处；第一检测器和第二检测器之间的区域为滞留区。第一检测器用于检测驶入滞留区的驶入车辆数，第二检测器用于检测驶出滞留区的驶出车辆数。滞留区的长度，即第二检测器与第一检测器之间的预设距离可以根据交通信号灯所在交叉路口的最长车辆排队长度确定。

地磁车辆检测器用于获取驶入滞留区的驶入车辆数和驶出滞留区的驶出车辆数，并根据驶入车辆数和驶出车辆数计算滞留区内的滞留车辆数和饱和车头时距。

车载单元2安装在汽车上，车载单元2用于向路侧单元3发送车辆的速度和位置信息。车载单元2包括：速度传感器、车辆定位传感器以及车用无线通信(vehicle to X，V2X通信)模块。车载单元以200毫秒(ms)为固定周期向路侧单元3发送车辆实时状态信息，车载单元安装于车载导航***周围。车辆实时状态信息包括车辆的实时位置信息和速度信息。车载单元与路侧单元3无线连接。

路侧单元3安装在道路交叉口，路侧单元3用于获取滞留车辆数和饱和车头时距，并根据滞留车辆数、饱和车头时距、车辆的速度和位置信息确定关键车流量，以及利用关键车流量和饱和车头时距计算绿灯时长。

本实施例提供一种交通信号灯绿灯时长确定方法，应用于一种交通信号灯绿灯时长确定装置，图2为本发明实施例所提供的交通信号灯绿灯时长确定方法的流程图。参见图2，交通信号灯绿灯时长确定方法包括：

步骤101，获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合。

步骤102，根据信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；i表示相序，即相位序号，i＝1,2,...,n，n表示相位总数。

步骤103，执行当前的信号灯相位i。

步骤104，获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；车道组包括同一行驶方向的多个车道。

步骤105，利用驶入车辆数和驶出车辆数计算得到车道组的最大滞留车辆数。

步骤105具体包括：

利用驶入车辆数和驶出车辆数计算得到车道组的单车道的滞留车辆数。单车道的滞留车辆数为该单车道的驶入车辆数与驶出车辆数之差。

比较所有单车道的滞留车辆数得到最大滞留车辆数。

步骤106，获取车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔。

步骤107，利用时间间隔计算饱和车头时距。

步骤107具体包括：

获取多个任意两辆车连续通过停止线的时间间隔。因为存在启动损失时间，所以在获取时间间隔时剔除前三辆车之间的时间间隔。

计算多个时间间隔的平均值，平均值为饱和车头时距。

步骤108，获取车载单元的车辆的速度和位置信息。

步骤109，比较车辆的速度和位置信息以及最大滞留车辆数得到关键车流量。

步骤109具体包括：

根据车辆的速度和位置信息确定单车道的排队车辆数。

判断排队车辆数是否大于最大滞留车辆数，得到第二判断结果。

第二判断结果为是，确定排队车辆数为关键车流量。

第二判断结果为否，确定最大滞留车辆数为关键车流量。

步骤110，判断关键车流量是否为0，得到第一判断结果。

第一判断结果为否，执行步骤112“利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算得到信号灯相位i+1的绿灯时长”。

步骤111，第一判断结果为是，令i加1，返回步骤104“获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数”。

步骤112，利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算得到信号灯相位i+1的绿灯时长。

步骤112具体包括：

根据公式

计算得到信号灯相位i+1的绿灯时长。

上式中，

表示信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示关键车流量，h表示饱和车头时距，t表示预设启动损失时间。

步骤113，令i加1，返回步骤103“执行当前的信号灯相位i”。

本实施例提供一种交通信号灯绿灯时长确定***，图3为本发明实施例所提供的交通信号灯绿灯时长确定***的***图。参见图3，交通信号灯绿灯时长确定***包括：

第一获取模块201，用于获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合。

初始化模块202，用于根据信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；i表示相序，即相位序号，i＝1,2,...,n，n表示相位总数。

执行模块203，用于执行当前的信号灯相位i。

第二获取模块204，用于获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；车道组包括同一行驶方向的多个车道。

最大滞留车辆数模块205，用于利用驶入车辆数和驶出车辆数计算得到车道组的最大滞留车辆数。

最大滞留车辆数模块205具体包括：

滞留车辆数单元，用于利用驶入车辆数和驶出车辆数计算得到车道组的单车道的滞留车辆数。单车道的滞留车辆数为该单车道的驶入车辆数与驶出车辆数之差。

最大滞留车辆数单元，用于比较所有单车道的滞留车辆数得到最大滞留车辆数。

时间间隔模块206，用于获取车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔。

饱和车头时距模块207，用于利用时间间隔计算饱和车头时距。

饱和车头时距模块207，具体包括：

时间间隔单元，用于获取多个任意两辆车连续通过停止线的时间间隔。因为存在启动损失时间，所以在获取时间间隔时剔除前三辆车之间的时间间隔。

饱和车头时距单元，用于计算多个时间间隔的平均值，平均值为饱和车头时距。

第三获取模块208，用于获取车载单元的车辆的速度和位置信息。

关键车流量模块209，用于比较车辆的速度和位置信息以及最大滞留车辆数得到关键车流量。

关键车流量模块209具体包括：

排队车辆数单元，用于根据车辆的速度和位置信息确定单车道的排队车辆数。

第二判断单元，用于判断排队车辆数是否大于最大滞留车辆数，得到第二判断结果。

第二是单元，用于第二判断结果为是，确定排队车辆数为关键车流量。

第二否单元，用于第二判断结果为否，确定最大滞留车辆数为关键车流量。

第一判断模块210，用于判断关键车流量是否为0，得到第一判断结果；第一判断结果为否，执行绿灯时长模块212；第一判断结果为是，执行第一是模块211。

第一是模块211，用于令i加1，执行第二获取模块204。

绿灯时长模块212，用于利用关键车流量、预设启动损失时间和饱和车头时距计算得到信号灯相位i+1的绿灯时长。

绿灯时长模块212具体包括：

绿灯时长单元，用于根据公式

计算得到信号灯相位i+1的绿灯时长。

上式中，

表示信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示关键车流量，h表示饱和车头时距，t表示预设启动损失时间。

返回模块213，用于令i加1，执行模块203。

本实施例还提供一种基于信息融合技术的单交叉***通信号灯绿灯时长智能调节方法，在交叉口的每个进口车道均布置一组地磁车辆检测器，地磁车辆检测器的第一检测器和第二检测器分别用于检测驶出进口车道和驶入进口车道的车辆数；通过交叉口的车辆上配备有车载单元，车载单元设有速度传感器、车辆定位传感器和V2X通信模块，车载单元以200ms为固定周期将车辆实时状态信息发送至进口车道的路侧单元，车载单元的安装位置与车载导航***一致；路侧单元结合地磁车辆检测器的检测数据和车辆实时状态信息计算每个进口车道的实时排队车辆数和饱和车头时距，并确定每个车道组的关键车流量，以及基于关键车流量计算当前具有通行权相位的最佳绿灯时长，当该相位结束后确定下一相位的绿灯时长；路测单元将最佳绿灯时长发送至交叉口的交通灯信号控制器以实现对交通信号灯绿灯时长的控制，从而达到适应当前交通状态的实时动态信号灯绿灯时长调节，优化交叉口的交通通行效率。

绿灯时长智能调节方法具体包括：

(1)交通实时状态感知

交通实时状态感知由地磁车辆检测器和车载单元两部分实现：

地磁车辆检测器采用地磁线圈，当车辆经过地磁线圈时，车辆会对磁场切割产生传感信号，传感信号通过无线传输至路侧单元。图4为本发明实施例所提供的地磁车辆检测器的布置示意图，参见图4，每个进口车道均布置一组地磁车辆检测器，每组地磁车辆检测器均包括：第一检测器D(out)和第二检测器D(in)，第一检测器D(out)安装在进口车道的停止线，第二检测器D(in)安装在距离第一检测器预设距离处。第一检测器D(out)与第二检测器D(in)之间的区域为滞留区4，滞留区4的长度大于或等于交叉口的历史最大排队长度，本实施例中预设距离，即滞留区的长度为100米。第一检测器用于检测驶出滞留区的车辆数，第二检测器用于检测驶入滞留区的车辆数。路侧单元的设置位置与交叉口安装的交通灯信号控制器位置一致。

一个车道组包括同一行驶方向的一个或多个车道。

一组地磁车辆检测器可以准确的确定每一时刻滞留区内的车辆数，具体为：本实施例不考虑交叉口的右转车辆，所以交叉口的车道组包括直行车道组和左转车道组，直行车道组包括两个直行车道，左转车道组包括一个左转车道。设直行车道组直行车道的驶入车辆数为

驶出车辆数为

左转车道组左转车道的驶入车辆数为

驶出车辆数为

根据公式(1)计算直行车道组单车道内的滞留车辆数：

上式中，j表示直行车道的序号，j＝1,2,...,J，J表示直行车道的总数；

表示第j个直行车道滞留区内的滞留车辆数，

表示第j个直行车道的驶入车辆数，

表示第j个直行车道的驶出车辆数。

根据公式(2)计算左转车道组单车道内的滞留车辆数：

上式中，p表示左转车道的序号，p＝1,2,...,P，P表示左转车道的总数；

表示第p个左转车道滞留区内的滞留车辆数，

表示第p个左转车道的驶入车辆数，

表示第p个左转车道的驶出车辆数。

根据公式(3)计算所有直行车道的直行最大滞留车辆数

上式中，j表示直行车道的序号，j＝1,2,...,J，J表示直行车道的总数；

表示第j个直行车道滞留区内的滞留车辆数。

根据公式(4)计算所有左转车道的左转最大滞留车辆数Q^l*：

上式中，p表示左转车道的序号，p＝1,2,...,P，P表示左转车道的总数；

表示第p个左转车道滞留区内的滞留车辆数。

饱和车头时距为进口车道的同一车道多个任意两辆车连续通过停止线，即第一检测器D(out)的时间间隔的平均值，因为存在启动损失时间，剔除车队前三辆车辆的时间间隔。

考虑进入交叉口的车辆在直行车道与左转车道之间发生变换，可以适当的延长直行车道与左转车道之间车道分界实线的长度，以防止车辆在进口车道滞留区内进行直行与左转之间的变换。

当车辆驶入交叉口路侧单元信号的接收范围后，车辆车载单元的V2X通信模块以200ms的周期向路侧单元发送车辆自身的速度和位置信息。路侧单元根据车辆的速度确定该车辆是否停车，若车辆的车速为零，则车辆为停车状态；否则，车辆为未进入停车状态，进而判断车辆是否进入排队状态，停车状态的车辆为进入排队状态，未进入停车状态的车辆为未进入排队状态；同时路侧单元根据车辆的位置信息和滞留区的设置位置判断车辆是否处于滞留区内；最后路侧单元根据速度与位置信息确定滞留区内各单车道的排队车辆数，若车辆速度为零且位置处于滞留区内，则将车辆确定为排队车辆；否则确定车辆不是排队车辆。

路侧单元比较地磁车辆检测器的最大滞留车辆数和车载单元的排队车辆数，若排队车辆数大于最大滞留车辆数，则确定排队车辆数为关键车流量；若排队车辆数小于或等于最大滞留车辆数，则确定最大滞留车辆数为关键车流量。

(2)相位最佳绿灯时长计算

获取交叉口信号灯初始信号方案，确定相位集合{P_i}，i＝1,2,…,n，n表示相位总数。在信号控制交叉口，其每一种控制状态(一种通行权)，即对各种进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号灯相位。从当前相位绿灯结束的一刻，即黄灯开始的一刻开始根据(1)交通实时状态感知确定下一相位具有通行权的车道组滞留区内的关键车流量

根据关键车流量、预设的启动损失时间和饱和车头时距利用公式(5)计算得到任一车道关键车流通过交叉口所需的通行时间

即下一具有通行权的信号灯相位的绿灯时长：

上式中，

表示信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示关键车流量，h表示饱和车头时距，t表示预设的启动损失时间，t一般为2s。若某一相位无车辆通行的需求，即关键车流量为零，则不计算该相位的绿灯时长。若所有相位均没有等待车辆，即关键车流量为零，则按照预设绿灯时长进行循环，避免所有进口均显示红灯，预设绿灯时长为30s。

本发明计算的最佳绿灯时长可以满***叉口的最佳通行需求，最佳绿灯时长与实际的排队车辆数相匹配，有多少辆车排队便将排队车辆通过交叉口的时间设置为绿灯时间，避免了绿灯时间过长造成的绿灯空放和绿灯时间过短造成的车辆二次排队现象。同时，本发明是一种智能调节方法，即随时响应动态变化的交通流，相对于交通信号的固定配时控制方式和感应式信号控制方式具有更强的鲁棒性和更好的实时性。综上，可以有效降低交叉口车辆的通行延误时间，提高交叉口的车辆通行效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种交通信号灯绿灯时长确定装置，其特征在于，包括：地磁车辆检测器、车载单元和路侧单元；

所述地磁车辆检测器的数量为多组，每个车道安装一组所述地磁车辆检测器；

每组所述地磁车辆检测器均包括：第一检测器和第二检测器；所述第一检测器安装在车道的停止线，所述第二检测器安装在距离所述第一检测器的预设距离处；所述第一检测器和所述第二检测器之间的区域为滞留区；

所述地磁车辆检测器用于获取驶入和驶出所述滞留区的车辆数，并根据驶入车辆数和驶出车辆数计算所述滞留区内的滞留车辆数和饱和车头时距；

所述车载单元安装在汽车上，所述车载单元用于向所述路侧单元发送车辆的速度和位置信息；

所述路侧单元安装在道路交叉口，所述路侧单元用于获取所述滞留车辆数和饱和车头时距，并根据所述滞留车辆数、所述饱和车头时距、所述车辆的速度和所述位置信息确定关键车流量，以及利用所述关键车流量和所述饱和车头时距计算绿灯时长。

2.一种交通信号灯绿灯时长确定方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的交通信号灯绿灯时长确定装置，所述交通信号灯绿灯时长确定方法包括：

获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合；

根据所述信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；i＝1,2,...,n，n表示相位总数；

执行所述当前的信号灯相位i；

获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；所述车道组包括同一行驶方向的多个车道；

利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的最大滞留车辆数；

获取所述车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

利用所述时间间隔计算所述饱和车头时距；

获取车载单元的车辆的速度和位置信息；

比较所述车辆的速度和位置信息以及所述最大滞留车辆数得到关键车流量；

利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长。

3.根据权利要求2所述的交通信号灯绿灯时长确定方法，其特征在于，在所述利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长之前，还包括：

判断所述关键车流量是否为0，得到第一判断结果；

所述第一判断结果为否，执行步骤“利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长”；

所述第一判断结果为是，令i加1，返回步骤“获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数”；

在所述利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长之后，还包括：

令i加1，返回步骤“执行所述当前的信号灯相位i”。

4.根据权利要求2所述的交通信号灯绿灯时长确定方法，其特征在于，所述利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的最大滞留车辆数，具体包括：

利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的单车道的滞留车辆数；

比较所有所述单车道的滞留车辆数得到最大滞留车辆数；

所述利用所述时间间隔计算所述饱和车头时距，具体包括：

获取多个任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

计算多个所述时间间隔的平均值，所述平均值为饱和车头时距。

5.根据权利要求2所述的交通信号灯绿灯时长确定方法，其特征在于，所述比较所述车辆的速度和位置信息以及所述最大滞留车辆数得到关键车流量，具体包括：

根据所述车辆的速度和位置信息确定所述单车道的排队车辆数；

判断所述排队车辆数是否大于所述最大滞留车辆数，得到第二判断结果；

所述第二判断结果为是，确定所述排队车辆数为所述关键车流量；

所述第二判断结果为否，确定所述最大滞留车辆数为所述关键车流量。

6.根据权利要求2所述的交通信号灯绿灯时长确定方法，其特征在于，所述利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长，具体包括：

根据公式

计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长；

其中，

表示所述信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示所述关键车流量，h表示所述饱和车头时距，t表示预设启动损失时间。

7.一种交通信号灯绿灯时长确定***，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取信号灯初始信号方案、预设启动损失时间和信号灯相位集合；

初始化模块，用于根据所述信号灯初始信号方案初始化当前的信号灯相位i的绿灯时长；i＝1,2,...,n，n表示相位总数；

执行模块，用于执行所述当前的信号灯相位i；

第二获取模块，用于获取信号灯相位i+1对应车道组的驶入车辆数和驶出车辆数；所述车道组包括同一行驶方向的多个车道；

最大滞留车辆数模块，用于利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的最大滞留车辆数；

时间间隔模块，用于获取所述车道任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

饱和车头时距模块，用于利用所述时间间隔计算所述饱和车头时距；

第三获取模块，用于获取车载单元的车辆的速度和位置信息；

关键车流量模块，用于比较所述车辆的速度和位置信息以及所述最大滞留车辆数得到关键车流量；

绿灯时长模块，用于利用所述关键车流量、所述预设启动损失时间和所述饱和车头时距计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长。

8.根据权利要求7所述的交通信号灯绿灯时长确定***，其特征在于，所述最大滞留车辆数模块，具体包括：

滞留车辆数单元，用于利用所述驶入车辆数和所述驶出车辆数计算得到所述车道组的单车道的滞留车辆数；

最大滞留车辆数单元，用于比较所有所述单车道的滞留车辆数得到最大滞留车辆数；

所述饱和车头时距模块，具体包括：

时间间隔单元，用于获取多个任意两辆车连续通过停止线的时间间隔；

饱和车头时距单元，用于计算多个所述时间间隔的平均值，所述平均值为饱和车头时距。

9.根据权利要求7所述的交通信号灯绿灯时长确定***，其特征在于，所述关键车流量模块，具体包括：

排队车辆数单元，用于根据所述车辆的速度和位置信息确定所述单车道的排队车辆数；

第二判断单元，用于判断所述排队车辆数是否大于所述最大滞留车辆数，得到第二判断结果；

第二是单元，用于所述第二判断结果为是，确定所述排队车辆数为所述关键车流量；

第二否单元，用于所述第二判断结果为否，确定所述最大滞留车辆数为所述关键车流量。

10.根据权利要求7所述的交通信号灯绿灯时长确定***，其特征在于，所述绿灯时长模块，具体包括：

绿灯时长单元，用于根据公式

计算得到所述信号灯相位i+1的绿灯时长；

其中，

表示所述信号灯相位i+1的绿灯时长，

表示所述关键车流量，h表示所述饱和车头时距，t表示预设启动损失时间。

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