CN113077640A - 基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法、***及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法、***及介质，该方法包括：调研环形交叉口上游的各个路口L_i的主流向F_i、流量Q_i、相位P_i、相位绿灯时间记录为PT_i、行至环形交叉口的时间T_i；调整L_i的信控周期；以P_i作为上游各路口L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行；若PT_i之和大于C，记

与C的差值为Dpc，并添加到相对相位差D_ij中；将D_ij设置入信号机，实现L_i的协调控制。本发明通过上游路口间的协调控制，实现上游路口进入环形交叉口的主要交通流的分批有序进入，在无需增设交通信号控制的情况下，有效的解决了环形交叉口的交通拥堵及交通安全隐患，节省了建设投资及后续管理与维护的资金投入与工作量。

Description

基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法、 ***及介质

技术领域

本发明属于城市道路交通信号控制的技术领域，具体涉及一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法、***及介质。

背景技术

环形交叉口是在几条相交道路的平面交叉口中央设置一个半径较大的中心岛，使所有经过交叉口的直行和左转车辆都绕着中心岛作逆时针方向行驶(靠左行驶的国家或地区则为顺时针方向)，在其行驶过程中将车流的冲突点变为交织点，从而保证交叉口的行车安全，提高交叉口的通行能力。在交通流量不大的时候，通过环形交叉口的车辆交织冲突较少，车辆通行基本顺畅。如环形交叉口流量增大，车辆交织冲突严重则会引发环形交叉口内部的堵塞，严重影响通行效率，也存在较大的交通安全隐患，这个时候一般需要通过在环形交叉口设置交通信号灯，通过交通控制对相互冲突的交通流进行时间上的分离，从而保障环形交叉口内的交通有序。在环形交叉口设置交通信号灯，需要增加交通信号机、交通信号灯具、立杆等硬件建设的投资，同时后续也带来了环形交叉口本身的交通信号控制管理与维护工作。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法、***及介质，

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，包括下述步骤：

S1、获取环形交叉口上游的各个路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i及其对应的流量Q_i；

S2、获取F_i在L_i所对应的信控方案中的相位P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_i；

S3、获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i；

S4、记录L_i的信控周期C_i，取C_i中最大值的作为协调控制时的统一周期，统一周期记录为C，将各路口L_i的信控周期均调整为C；

S5、以P_i作为L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行，同时考虑T_i，得到路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij；

S6、若PT_i之和大于C，说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠，此时需调整相对相位差D_ij为

使交叠平均；

S7、根据调整后的相对相位差

以及路口信号机的设置参数方式，在统一L_i的信号机***时间基础上，将

设置入信号机，实现L_i的协调控制。

作为优选的技术方案，所述主流向F_i为直行流向，且有具体的流量数值。

作为优选的技术方案，所述获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i具体为：

经多次实地采集L_i车辆行至环形交叉口的时间，取平均值作为T_i。

作为优选的技术方案，所述获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i的过程中，若环形交叉口上游的某个路口的绿灯时间过长，则不将该路口纳入L_i的协调控制方案内。

作为优选的技术方案，所述将各路口L_i的信控周期均调整为C的步骤后，还包括下述步骤：

将原来各相位的时长相应做调整，调整后各相位保持绿信比不变。

作为优选的技术方案，所述相对相位差为D_ij的计算公式如下：

D_ij＝PT_i+T_i-T_j；

其中，T_i是指L_i车辆行至环形交叉口的时间，T_j是指L_j车辆行至环形交叉口的时间。

作为优选的技术方案，所述调整相位差使交叠平均具体为：

记

与C的差值为Dpc，将Dpc均添到相对相位差D_ij中。

作为优选的技术方案，所述添加到相对相位差D_ij的方式具体为：

D_ij＝D_ij+Dpc÷(n-1)，n≥2；

其中n为协调路口的数量。

本发明还提供了一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织***，包括流量监测模块、相位获取模块、行驶时间获取模块、信控周期获取及调整模块、相对相位差计算模块以及协调控制实施模块；

所述流量监测模块用于获取环形交叉口上游的各个路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i及其对应的流量Q_i；

所述相位获取模块用于获取F_i在L_i所对应的信控方案中的相位P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_i；

所述行驶时间获取模块用于获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i；

所述信控周期获取及调整模块用于记录L_i的信控周期C_i，取C_i中最大值的作为协调控制时的统一周期，统一周期记录为C，将各路口L_i的信控周期均调整为C；

所述相对相位差计算模块用于以P_i作为L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行，同时考虑T_i，得到路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij；若PT_i之和大于C，说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠，此时需调整相对相位差D_ij为

使交叠平均；

所述协调控制实施模块用于根据调整后的相对相位差

以及路口信号机的设置参数方式，在统一L_i的信号机***时间基础上，将

设置入信号机，实现L_i的协调控制。

本发明还提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述的基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明提出了一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，通过上游路口间的协调控制，实现上游路口进入环形交叉口的主要交通流的分批有序进入，达到缓解各交通流在环形交叉口内部的交织冲突的效果，从而在不需要对环形交叉口进行增设交通信号控制的情况下，有效的解决了环形交叉口的交通拥堵及交通安全隐患，节省了建设投资及后续管理与维护的资金投入与工作量。

(2)按照目前交通信号机、信号灯具、立杆、施工、维护管理等的市场价格，按照平均每个环形交叉口有四个进口的标准来计算，本发明提出的基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法在每个环形交叉口可节省投资近50万元，同时后续每年可节省该环形交叉口的交通信号控制设备维护与管理费用近30万元。

附图说明

图1是本发明实施例基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法的流程图；

图2是本发明实施例环形交叉口通过交通组织方法优化前的运行情况示意图；

图3是本发明实施例环形交叉口上游的各个路口的距离示意图；

图4是本发明实施例L₁帝琴花园路口放行方式示意图；

图5是本发明实施例L₂民政局路口放行方式示意图；

图6是本发明实施例L₃妇幼保健院路口放行方式示意图；

图7是本发明实施例环形交叉各进口车辆到达环岛所需平均时间示意图；

图8是本发明实施例环形交叉口通过交通组织方法优化后的实际运行效果示意图；

图9是本发明实施例基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织***的结构示意图；

图10是本发明实施例的存储介质的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

实施例

某城市环形交叉口是当地的交通重要枢纽，周围有政府、医院、学校等交通流量吸引点，引聚了通威路口、帝琴花园路口、民政局路口、妇幼保健院路口这四个路口的车流。由于该环形交叉口未设置信号灯，导致车辆时常无序地进入转盘，当高峰时期车流量较大时，常常会出现环岛打结现象，如图2所示。

如图1所示，本实施例提供了一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，包括以下步骤：

步骤1：环形交叉口上游的各个路口记为L_i,调研各路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i，同时记录F_i对应的流量Q_i；

如图3所示，该环形交叉口的上游路口为帝琴花园路口(L₁)、民政局路口(L₂)、妇幼保健院路口(L₃)、通威路口(L₄)。经过实地调研，L₄通威路口通往环形交叉口的绿灯时间过长，不能进行有效控流，故不将其安排在此次轮放方案内。因此进行上游路口协调控制的为L₁、L₂、L₃三个路口。调研这三个路口驶向环形交叉口的主流向及流量，如表1所示，可见主流向均为直行流向，并有具体的流量数值。

表1实施实例环形交叉口进口上游路口驶向环岛流向流量

步骤2：调研F_i在路口L_i所对应的信控方案中的相位，记录为P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_i；

L₁、L₂、L₃三个路口的信控方案相位图如图4、图5、图6所示，根据步骤1分析的各上游路口的主流向，可知L₁的协调放行相位为EF相、L₂的协调放行相位是DE相、L₃的协调放行相位是DE相。

步骤3：调研L_i车辆行至环形交叉口的时间，经过不少于5次的实地采集，记录平均时间为T_i；

如图7所示，调研L₁、L₂、L₃三个路口到达环形交叉口的时间，经过不少于5次的采集，取平均值，得到T₁为27s；T₂为17s；T₃为20s。

步骤4：记录L_i的信控周期为C_i，取C_i中最大的作为协调控制时的统一周期，记录为C，将各路口L_i的信控周期均调整为C；L_i的周期调整后，原来各相位的时长需相应做调整，各相位保持原方案的绿信比基本不变即可；

调研L1、L2、L3三个路口信控方案的周期及相位时间，如表2所示：

表2上游路口原信控方案周期及相位时间

为实现L₁、L₂、L₃三个路口的协调控制，需要将三个路口的周期统一，取其中最大的周期作为统一周期，即L₁帝琴花园路口的周期103s，即C＝103s。L₂、L₃路口周期也调整至103s，增加的时间，按照尽量保持原方案各相位绿信比的原则进行相应调整，得到结果如表3所示：

表3上游路口统一周期后周期及相位时间

步骤5：以P_i作为上游各路口L_i协调控制的协调相位，按照顺时针的持续协调放行。为让上游各路口F_i依次分批到达环形交叉口，在计算L_i的协调控制相位差时，需将T_i的时间考虑上。设路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij，则D_ij＝PT_i+T_i-T_j；

计算路口间协调控制的相位差，按照公式计算：

PT₁＝14+18＝32s；

PT₂＝21+20＝41s；

PT₃＝20+20＝40s；

D₁₂＝PT1+T1-T2＝32+27-17＝42s；

D₂₃＝PT2+T2-T3＝41+17-20＝38s；

特别的，在本实施例中，由于计算的是相对相位差，因此3个协调相位，只需要计算两个相对相位差值即可。

步骤6：如果PT_i之和大于C，则说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即肯定存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，则会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠。为了让这个交叠更平均，记

与C的差值为Dpc,需要将Dpc添到相对相位差D_ij中，得到调整后的相对相位差

具体为：D_ij＝D_ij+Dpc÷(n-1)，n≥2；其中n为协调路口的数量。

L₁、L₂、L₃协调放行相位的总绿灯时间为PTsum＝PT₁+PT₂+PT₃＝113s，因为总绿灯时间之和大于C，故计算Dpc＝PTsum-C＝113-103＝10s。将10s的差值平均添到相位差中，最终添加结果为：

D₁₂＝42+5＝47s；

D₂₃＝38+5＝43s；

步骤7：根据调整后的相对相位差

根据路口信号机的设置参数方式，在统一上游路口L_i的信号机***时间基础上，将相位差参数

设置入信号机，实现上游路口L_i的协调控制，达到上游交叉口流向环形交叉口的车辆能分批依次到达的效果，实现在不增设信号机的前提下，实现环形交叉口的有序交通。

经过计算，最终的协调控制的相位差结果如表4所示：

表4上游路口的协调控制方案计算结果(相对相位差参数)

按此相位差方案设置入上游路口L₁、L₂、L₃的信号机中，实施L₁、L₂、L₃的协调控制，即可实现上游路口的车流分批依次到达环形交叉口，缓解环形交叉口的拥堵，实际运行效果如图8所示。

如图9所示，在本申请的另一个实施例中，提供了一种基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织***，该***包括流量监测模块、相位获取模块、行驶时间获取模块、信控周期获取及调整模块、相对相位差计算模块以及协调控制实施模块；

所述流量监测模块用于获取环形交叉口上游的各个路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i及其对应的流量Q_i；

所述相位获取模块用于获取F_i在L_i所对应的信控方案中的相位P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_i；

所述行驶时间获取模块用于获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i；

所述信控周期获取及调整模块用于记录L_i的信控周期C_i，取C_i中最大值的作为协调控制时的统一周期，统一周期记录为C，将各路口L_i的信控周期均调整为C；

所述相对相位差计算模块用于以P_i作为L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行，同时考虑T_i，得到路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij；若PT_i之和大于C，说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠，此时需调整相对相位差D_ij为

使交叠平均；

所述协调控制实施模块用于根据调整后的相对相位差

以及路口信号机的设置参数方式，在统一L_i的信号机***时间基础上，将

设置入信号机，实现L_i的协调控制。

在此需要说明的是，上述实施例提供的***仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能，该***是应用于上述实施例的基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法。

如图10所示，在本申请的另一个实施例中，还提供了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，具体为：

S1、获取环形交叉口上游的各个路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i及其对应的流量Q_i；

S2、获取F_i在L_i所对应的信控方案中的相位P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_i；

S3、获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i；

S4、记录L_i的信控周期C_i，取C_i中最大值的作为协调控制时的统一周期，统一周期记录为C，将各路口L_i的信控周期均调整为C；

S5、以P_i作为L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行，同时考虑T_i，得到路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij；

S6、若PT_i之和大于C，说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠，此时需调整相对相位差D_ij为

使交叠平均；

S7、根据调整后的相对相位差

以及路口信号机的设置参数方式，在统一L_i的信号机***时间基础上，将

设置入信号机，实现L_i的协调控制。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，包括下述步骤：

获取环形交叉口上游的各个路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i及其对应的流量Q_i；

获取F_i在L_i所对应的信控方案中的相位P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_I；

获取L_I车辆行至环形交叉口的时间T_i；

记录L_I的信控周期C_I，取C_I中最大值的作为协调控制时的统一周期，统一周期记录为C，将各路口L_I的信控周期均调整为C；

以P_i作为L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行，同时考虑T_i，得到路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij；

若PT_i之和大于C，说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠，此时需调整相对相位差D_ij为

使交叠平均；

根据调整后的相对相位差

以及路口信号机的设置参数方式，在统一L_i的信号机***时间基础上，将

设置入信号机，实现L_i的协调控制。

2.根据权利要求1所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述主流向F_i为直行流向，且有具体的流量数值。

3.根据权利要求1所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i具体为：

经多次实地采集L_i车辆行至环形交叉口的时间，取平均值作为T_i。

4.根据权利要求1所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i的过程中，若环形交叉口上游的某个路口的绿灯时间过长，则不将该路口纳入L_i的协调控制方案内。

5.根据权利要求1所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述将各路口L_i的信控周期均调整为C的步骤后，还包括下述步骤：

将原来各相位的时长相应做调整，调整后各相位保持绿信比不变。

6.根据权利要求1所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述相对相位差为D_ij的计算公式如下：

D_ij＝PT_i+T_i-T_j；

其中，T_i是指L_i车辆行至环形交叉口的时间，T_j是指L_j车辆行至环形交叉口的时间。

7.根据权利要求1所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述调整相位差使交叠平均具体为：

记

与C的差值为Dpc，将Dpc均添到相对相位差D_ij中。

8.根据权利要求7所述基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，其特征在于，所述添加到相对相位差D_ij的方式具体为：

D_ij＝D_ij+Dpc÷(n-1)，n≥2；

其中n为协调路口的数量。

9.基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织***，其特征在于，应用于权利要求1-8中任一项所述的基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法，包括流量监测模块、相位获取模块、行驶时间获取模块、信控周期获取及调整模块、相对相位差计算模块以及协调控制实施模块；

所述流量监测模块用于获取环形交叉口上游的各个路口L_i流向环形交叉口的主流向F_i及其对应的流量Q_i；

所述相位获取模块用于获取F_i在L_i所对应的信控方案中的相位P_i，P_i的相位绿灯时间记录为PT_i；

所述行驶时间获取模块用于获取L_i车辆行至环形交叉口的时间T_i；

所述信控周期获取及调整模块用于记录L_i的信控周期C_i，取C_i中最大值的作为协调控制时的统一周期，统一周期记录为C，将各路口L_i的信控周期均调整为C；

所述相对相位差计算模块用于以P_i作为L_i协调控制的协调相位差，按照顺时针的持续协调放行，同时考虑T_i，得到路口L_i与路口L_j的相对相位差为D_ij；若PT_i之和大于C，说明环形交叉口上游各路口协调相位总的放行绿灯时间大于协调周期，即存在至少两个上游路口的协调相位是同时处于绿灯状态，在上游路口协调方向车流量均饱和的极端情况下，会出现两股车流同时进入环形交叉口，形成一定的交叠，此时需调整相对相位差D_ij为

使交叠平均；

所述协调控制实施模块用于根据调整后的相对相位差

以及路口信号机的设置参数方式，在统一L_i的信号机***时间基础上，将

设置入信号机，实现L_i的协调控制。

10.一种存储介质，存储有程序，其特征在于：所述程序被处理器执行时，实现权利要求1-8任一项所述的基于各进口上游路口协调控制的环形交叉***通组织方法。

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