CN113793516B - 一种基于主路径的信号交叉口控制方法、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于主路径的信号交叉口控制方法、终端及存储介质，其中，方法包括：获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据车辆轨迹数据确定预设路网中的所有主路径；获取各主路径的路径信息，并根据路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；对满足主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化。本发明基于路网中的车辆轨迹数据，可以对路网中满足条件的大流量的主路径的交叉口信号进行协调优化控制，从而解决传统的信号协调控制方式中只针对同一条干道一批相邻交叉口进行优化控制的问题，提高整个路网的通行效率；同时，完善了信号交叉口协调控制论和方法，有助于提升我国城市交通控制水平，提高道路网通行能力和运行质量。

Description

一种基于主路径的信号交叉口控制方法、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及终端应用领域，尤其涉及的是一种基于主路径的信号交叉口控制方法、终端及存储介质。

背景技术

交叉口作为城市路网的瓶颈，其信号控制效果直接决定着城市交通的运行质量，广大交通科技工作者为寻求信号交叉口的最优控制方法进行了大量研究。信号协调控制(简称线控或绿波)即是针对道路上一批相邻交叉口的有效控制方法，可大大提高该路径的通行能力和服务水平。但传统的信号协调控制只针对同一条干道上的交叉口，缺乏对控制路径的识别，从而造成控制路径与实际大流量同轨迹车辆行驶路径的不符，使得控制效果大打折扣。

城市居民的日常出行在选择出行路径时恰恰表现出一定的规律性，通常会选择比较固定的出行路径，从而形成在稳定OD需求下的固定轨迹路径。互联网技术在交通行业的快速应用以及视频识别车牌技术、移动导航软件等的迅速发展，为车辆行驶轨迹数据的获取提供了多种渠道。这为传统干线协调控制方法的拓展提供了方向，即对大多数人选择的路径中的交叉口进行协调控制。

为此，本发明基于以上思路，提出一种基于主路径的信号协调控制方法，通过路网中的车辆轨迹数据来获取路网中的稳定OD，确定交叉口信号协调控制路径，打破传统信号协调控制只针对同一条干道一批相邻交叉口的固有优化思路，实现了OD最大路径上的绿波运行；完善信号交叉口协调控制论和方法，有助于提升我国城市交通控制水平，提高道路网通行能力，减少尾气排放，对城市交通运行质量和环境改善有很大的贡献。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种基于主路径的信号交叉口控制方法、终端及存储介质，以解决现有的绿波协调控制中控制路径多凭主观判定的技术问题，拓展绿波控制的适用性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于主路径的信号交叉口控制方法，基于主路径的信号交叉口控制方法包括以下步骤：

获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据所述车辆轨迹数据确定所述预设路网中的所有主路径；其中，所述主路径为根据所有路径上车辆数量的排序而得到的排列在M位前的路径；

获取各主路径的路径信息，并根据所述路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；其中，所述路径信息包括：路段行驶时间、交叉口间距、车辆行驶速度、上游交叉口的车流转向数、上游交叉口主路径方向的主路径交通流量以及上游交叉口各转向的交通量；

对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化。

在一种实现方式中，所述获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据所述车辆轨迹数据确定所述预设路网中的所有主路径，包括：

根据所述预设路网构建道路拓扑网络，并获取所述道路拓扑网络中的车辆轨迹数据；

根据所述道路拓扑网络和所述车辆轨迹数据创建所有车辆的路径集合；

将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配，并根据各车辆的匹配结果确定所述预设路网中的所有主路径。

在一种实现方式中，所述将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配，并根据各车辆的匹配结果确定所述预设路网中的所有主路径，包括：

将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配；

若匹配成功，则累计所述路径集合中对应的路径的车辆数量；

若匹配失败，则创建新的路径，并累计新的路径的车辆数量；

根据从大到小的顺序对各路径的车辆数量进行排序，并选择排列在M位前的路径作为所述主路径。

在一种实现方式中，所述获取各主路径的路径信息，并根据所述路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件，包括：

获取各主路径的路径信息；

根据获取的路径信息和预设公式计算各主路径的相邻交叉口的互联合理性指数；

根据所述路径信息确定各主路径的协调相位之间的路程数据；

根据所述互联合理性指数和所述路程数据判断各主路径是否满足主路径优化协调条件。

在一种实现方式中，所述预设公式为：

其中，Y为所述互联合理性指数；

t为路段行驶时间；

L为交叉口间距；

v为车辆行驶速度；

n为上游交叉口的车流转向数；

q_s为上游交叉口主路径方向的主路径交通流量；

q_n为上游交叉口各转向的交通量。

在一种实现方式中，所述根据所述互联合理性指数和所述路程数据判断各主路径是否满足主路径优化协调条件，包括：

判断所述互联合理性指数是否大于第一阈值；

若所述互联合理性指数大于所述第一阈值，则判断所述路程数据是否小于第二阈值；

若所述路程数据小于所述第二阈值，则判定对应的主路径满足所述主路径优化协调条件；

其中，满足所述主路径优化协调条件的主路径至少包括：直线型路径以及折线型路径中的任意一种或多种；

且任意两条满足所述主路径优化协调条件的主路径的关系至少包括：平行关系以及重合关系中的任意一种或多种。

在一种实现方式中，所述对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化，包括：

根据从大到小的顺序对满足所述主路径优化协调条件的路径的车辆数量进行排序，确定各满足所述主路径优化协调条件的路径的顺序；

根据所述顺序依次对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行绿波协调优化。

在一种实现方式中，所述根据所述顺序依次对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行绿波协调优化，包括：

对当前主路径进行绿波协调优化；

判断下一主路径与所述当前主路径是否相交；

若所述下一主路径与所述当前主路径相交，则以相交口为界对所述下一主路径的前后交叉口进行协调优化；

若所述下一主路径与所述当前主路径未相交，则判断所述下一主路径与所述当前主路径是否反向重合；

若所述下一主路径与所述当前主路径反向重合，则对重合的主路径进行双向协调优化。

第二方面，本发明提供一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有基于主路径的信号交叉口控制程序，所述基于主路径的信号交叉口控制程序被所述处理器执行时用于实现如第一方面所述的基于主路径的信号交叉口控制方法。

第三方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质存储有基于主路径的信号交叉口控制程序，所述基于主路径的信号交叉口控制程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的基于主路径的信号交叉口控制方法。

本发明采用上述技术方案具有以下效果：

本发明基于路网中的车辆轨迹数据，可以对路网中满足条件的主路径上的交叉口信号进行协调优化控制，从而解决了传统的信号协调控制方式中只针对同一条干道上的一批相邻交叉口进行优化控制的问题，实现了交通量较大路径上的绿波运行，从而提高了整个路网的通行效率；同时完善了信号交叉口协调控制论和方法，有助于提升我国城市交通控制水平，提高道路网络的通行能力和运行质量。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明的一种实现方式中基于主路径的信号交叉口控制方法的流程图。

图2是本发明的一种实现方式中协调方向的车辆路径示意图。

图3是本发明的一种实现方式中道路网络的构建示意图。

图4是本发明的一种实现方式中第i主路径为直行路径的路径示意图。

图5是本发明的一种实现方式中第i主路径为非直行路径的路径示意图。

图6是本发明的一种实现方式中第i主路径与第i+1主路径相交的示意图。

图7是本发明的一种实现方式中第i主路径与第i+1主路径未相交的示意图。

图8是本发明的一种实现方式中第i主路径与第i+1主路径反向重合的示意图。

图9是本发明的一种实现方式中终端的功能原理图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

示例性方法

如图1所示，本发明实施例提供一种基于主路径的信号交叉口控制方法，基于主路径的信号交叉口控制方法包括以下步骤：

步骤S100，获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据所述车辆轨迹数据确定所述预设路网中的所有主路径；其中，所述主路径为根据所有路径上车辆数量的排序而得到的排列在M位前的路径。

在本实施例中，所述基于主路径的信号交叉口控制方法应用于终端中，所述终端包括但不限于：计算机以及移动终端等设备。

随着信息化技术的不断发展，现有的技术手段已经可以从各个渠道获得车辆的行驶轨迹数据，基于现有的路网中有极大部分出行者的出行路径已经较为固定的现状，本实施例通过获取一个道路网络中的所有车辆轨迹路径数据，可从轨迹流量数据的方面对路网中的需要进行协调控制的交叉口进行定量研究，并针对道路网络中的更为普遍存在的非干线大流量路径上的交叉口进行信号控制协调优化，从而将主干线协调控制方法广泛应用于大流量的路径，最终达到提高路网的通行效率的目的。

本实施例的控制方法的原理在于：通过对特定道路网络中的车辆轨迹数据进行识别，并确定该道路网络中的大流量轨迹路径，进而通过对该道路网络中车辆的完整路径进行统计，将道路网络中的较大流量的路径识别出来，即依次对道路网络中的主路径的交叉口进行协调控制优化，以解决道路网络中的协调控制路径的确认问题，在将主路径上的交叉口协调控制后，可使大流量路径上的大部分车辆畅通无阻地通过道路网络，从而提高道路网络的交通运行效率，减小道路网络的车辆延误。

假如，主干道上的直行车流有很大一部分是由主路汇入，且有较多车流会从干道上的车流流出；在这种情况下，表面看起来主干道上的车流量较大，但是，支路进入主干道的车流和主干道流出支路的车流对直行车流的影响较大，且直行相位上的车流不连续，对干道上的直行相位做协调的优化效果会因不断交汇的车流影响而收效甚微。

如图2所示，在A、B、C三个交叉口为主干道的协调方向上，有三个相邻的协调交叉口，在干道协调中默认对A、B、C三个交叉口的直行相位进行信号协调优化。

表面上看起来交叉口A、B、C的AB路段和BC路段直行车流较大，但是，当对A、B、C三个交叉口进行协调控制时，不能很直观地判断这些车流是否为直行且享受一路绿灯福利的车流，而若三个交叉口的直行车流并非直行的情况下，对直行方向进行协调也无法达到很好的效果，只有当大股车流是从交叉口A直行通过交叉口B并直行到交叉口C，或者从交叉口C一路直行经过交叉口B并直行到交叉口A，才会达到协调控制的最佳效果。然而，传统的针对交叉口和路段上的车辆进行流量统计的方式无法直观地判断交叉口的直行路径。此时，若有这条干道***内的所有车辆路径作为数据支撑，则能很好地解决这个问题。

假设，以这三个交叉口作为一个***，以***边界即A1、A2、A4、B8、B6、C10、C11、C12为OD(交通出行量)，统计这个***中的所有车辆的行驶路径轨迹，并将***中所有具有相同轨迹路径的车辆进行统一归类，就会得到这个***中的车辆轨迹的车流量数，再将***中的轨迹按照车辆数进行排序，可以得到其中一条车流量最大的轨迹路径。

在上述干道协调***中，若这条最大的车辆轨迹路径不是L_1-11或者L_11-1，说明这个***的转向轨迹流量过大，不适合对这个干道***进行直行协调控制，此时需要将这个***扩大为多个交叉口的道路网络。

当得到一个道路网络中的最大流量的轨迹路径后，即默认了这条大流量路径的通行权为最大；此后，对这条大流量路径进行信号优化协调控制时也满足了***中的最优原则；由此引出本实施例中对于主路径的定义：在一个道路网络***中，将这个道路网络***中的所有车辆轨迹都统计出来，并对***中现有的每一条轨迹路径进行流量统计，按照流量大小进行排序，将排序后的***中流量数据靠前的车辆轨迹路径定义为主路径，即主路径为根据所有路径上车辆数量的排序而得到的排列在M位前的路径。

具体地，在确定道路网络中的主路径时，需要根据预设路网构建道路拓扑网络，并获取所述道路拓扑网络中的车辆轨迹数据；其中，所述预设路网可以为已知道路网络，所述道路拓扑网络则为已知道路网络的拓扑网络；在获取所述车辆轨迹数据时，可根据道路网路信息从云端服务器中获取所述车辆轨迹数据，例如：从所述云端服务器存储的各车辆的导航大数据中获取所述车辆轨迹数据。

进一步地，在得到所述车辆轨迹数据后，即可根据所述道路拓扑网络和所述车辆轨迹数据创建所有车辆的路径集合，其中，所述路径集合在创建时为一个空集合；在创建所述路径集合后，可将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配，并根据各车辆的匹配结果确定所述预设路网中的所有主路径。

即在本实施例的一种实现方式中，步骤S100具体包括以下步骤：

步骤S110，根据所述预设路网构建道路拓扑网络，并获取所述道路拓扑网络中的车辆轨迹数据；

步骤S120，根据所述道路拓扑网络和所述车辆轨迹数据创建所有车辆的路径集合；

步骤S130，将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配，并根据各车辆的匹配结果确定所述预设路网中的所有主路径。

在本实施例中，在将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配时，若匹配成功，则表示当前的路径集合中包含该车辆的路径，此时累计所述路径集合中对应的路径的车辆数量，即累计该车辆路径上的车辆数量；若匹配失败，则表示当前的路径集合中未包含该车辆的路径，此时需要创建新的路径，并开始累计新的路径的车辆数量。

进一步地，在将各车辆匹配后，根据从大到小的顺序对各路径的车辆数量进行排序，并选择排列在M位前的路径作为所述主路径；此时，M的设置条件(即主路径的判定截止条件)为：当相邻的两条路径的车辆数量相差较大时，以车辆数量较大者以及排在其前面的路径作为所述主路径。

在一种实现方式中，相邻的两条路径的车辆数量相差较大可以体现为：当Ni/Ni+1≥2时，即当第i条路径与第i+1条路径的当量小汽车的数量比值大于等于2时，停止主路径判定，即第i条路径为最后一条主路径。

在一种实现方式中，若得到的轨迹路径的车辆数目均相差不大且数量不多，则说明该路网不满足主路径优化方法的路网要求，其中，所述路网要求为：该路网的车辆数量较大，且路网中的主路径与其他路径的车辆数量较大，因此，满足本实施例中方法适用条件的路网应为：有明显主路径的路网，即主路径与其他路径的车辆数据相差较大的路网。

即在本实施例的一种实现方式中，步骤S130具体包括以下步骤：

步骤S131，将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配；

步骤S132，若匹配成功，则累计所述路径集合中对应的路径的车辆数量；

步骤S133，若匹配失败，则创建新的路径，并累计新的路径的车辆数量；

步骤S134，根据从大到小的顺序对各路径的车辆数量进行排序，并选择排列在M位前的路径作为所述主路径。

在一种应用场景中，所述主路径的算法可以包括如下步骤：

首先，以满足特定要求的已知路网为基础，建立道路拓扑网络G＝(V，E，R)，其中，V为路网中的交叉口集合，E为路网中的路段集合，R为路网边界交叉口的上游路段进口道。

其次，输入每一辆车的路径，将其与路径集合L一一遍历匹配，若匹配成功，则在该路径上加上预设数量(其中，该预设数量可以为：1乘以该车车型换算系数)；若路网中无该车辆的匹配路径，则在集合L中加上该车辆路径，即L_m+1＝L_m+l_i；

再次，得到匹配完成后的路径集合L；

最后，将集合L内所有路径按照车辆的匹配成功数量进行排序，并求出车辆数最多的靠前路径即得到主路径；

在上述的主路径的算法过程中，主路径的判定截止条件为：当Ni/Ni+1≥2时，即当第i条路径与第i+1条路径的当量小汽车的数量比值大于等于2时，停止主路径判定，即第i条路径为最后一条主路径。

如图3所示，图3为一个交叉口为5×5的区域道路网络，以路网中的交叉口为顶点建立道路拓扑网络；其中，V₁-V₂为两个交叉口之间连接的路段，边界交叉口与外部上游路段R1之间相连，且已知一段时间t内，该区域路网内的n辆车在该路网中的轨迹，将n辆车按照顺序依次与该路网中的车辆集合L的轨迹一一匹配，轨迹遍历后，即可得到路网中的大流量的轨迹路径以及车辆轨迹的排序。

将匹配后的车辆路径按车辆匹配数量由高至低进行排序，匹配车辆数最高的路径为第一主路径，匹配车辆数量为第二位的为第二主路径，匹配车辆数量为第三位的为第三主路径……依次类推，直到第i条路径的车辆数目与第i+1条路径的车辆数目相差比较大时，结束主路径选取。

本实施例通过车辆轨迹路径识别出路网中的主路径，也可以为干道协调方法提供一种定量的适用性参考；并且，通过判定路网中的主路径是否为主流量道路，以此作为筛选条件，可以判定该主路径上的交叉口是否适合进行协调优化控制。

如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，基于主路径的信号交叉口控制方法还包括以下步骤：

步骤S200，获取各主路径的路径信息，并根据所述路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件。

在本实施例中，在得到道路网络中的所有主路径后，通过获取各主路径的路径信息，即可根据路径信息对各主路径进行信号优化条件的判定，即判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；进而，对满足条件的主路径进行再次排序，以根据排序依次对满足条件的主路径进行信号控制优化。

具体地，在获取所述路径信息时，所述路径信息可以包括：路段行驶时间、交叉口间距、车辆行驶速度、上游交叉口的车流转向数、上游交叉口主路径方向的主路径交通流量以及上游交叉口各转向的交通量；其中，所述路段行驶时间可以是整个路段中所有通行车辆的平均行驶时间；所述车辆行驶速度也可以是整个路段中所有通行车辆的平均行驶速度；所述上游交叉口是主路径中当前被控交叉口的上一个交叉口；对应的，上游交叉口的车流转向数为上游交叉口的转向数量(例如，十字路口的转向数量为3)，上游交叉口的主路径方向的主路径交通流量是上游交叉口的直行车辆数量，上游交叉口各转向的交通量是上游交叉口左转车辆和右转车辆的数量。

在得到所述路径信息后，根据所述路径信息和预设公式即可计算各主路径的相邻交叉口的互联合理性指数，进而根据所述互联合理性指数和所述路程数据判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；其中，所述互联合理性指数是指相邻交叉口的关联性指数，所述互联合理性指数越高，表示该相邻两个交叉口的关联性越高，该相邻两个交叉口协调优化效果越好。

即在本实施例的一种实现方式中，步骤S200具体包括以下步骤：

步骤S210，获取各主路径的路径信息；

步骤S220，根据获取的路径信息和预设公式计算各主路径的相邻交叉口的互联合理性指数；

步骤S230，根据所述路径信息确定各主路径的协调相位之间的路程数据；

步骤S240，根据所述互联合理性指数和所述路程数据判断各主路径是否满足主路径优化协调条件。

在本实施例中，在得到各主路径后，可以利用互联合理性指数Y，并以这个参数的计算结果作为对道路网络***的判断依据，以判断各主路径是否可以进行后期的交叉口之间协调优化控制；主路径中的互联合理性指数综合地考虑了车队的离散性以及道路的各项几何条件等各项参数，该互联合理性指数Y的计算公式(即所述预设公式)如下：

其中，Y为所述互联合理性指数；

t为路段行驶时间(min)；

L为交叉口间距(m)；

v为车辆行驶速度(km/h)；

n为上游交叉口的车流转向数(若为十字交叉口，则转向数取n＝3)；

q_s为上游交叉口主路径方向的主路径交通流量(pcu/h)；

q_n为上游交叉口各转向的交通量(pcu/h)。

在本实施例中，对路网中的交叉口车辆轨迹进行匹配后得到主路径，能否对主路径轨上的交叉口进行协调优化控制的条件如下：

1、主路径轨迹经过的相邻交叉口之间的互联合理性指数均大于0.35；

2、主路径轨迹经过的两个协调相位之间的路程小于800米。

其中，上述协调优化控制的条件即为各主路径是否满足主路径优化协调条件的判定要求；在第一个要求中，主要是确定互联合理性指数均大于设定的第一阈值0.35，而在第二个要求中，主要是两个协调相位之间的路程小于设定的第二阈值800米。

由于路网中的主路径不一定为一条直线，因此，需要强调为两个协调相位之间的路程，其中，所述协调相位之间的路程是指两个需要协调控制的交叉口的路程(例如，直行方向中相邻两个需要协调控制的交叉口的路程)；当主路径轨迹经过的两相邻交叉口中下游交叉口协调为不控制右转相位时，为了保证协调效果，应保证车辆从上个受控制的协调相位到下个协调控制相位间走过的路程小于800米，即中间右转相位的交叉口与前后交叉口的间距之和小于800米。

即在本实施例的一种实现方式中，步骤S240具体包括以下步骤：

步骤S241，判断所述互联合理性指数是否大于第一阈值；

步骤S242，若所述互联合理性指数大于所述第一阈值，则判断所述路程数据是否小于第二阈值；

步骤S243，若所述路程数据小于所述第二阈值，则判定对应的主路径满足所述主路径优化协调条件；

其中，满足所述主路径优化协调条件的主路径至少包括：直线型路径以及折线型路径中的任意一种或多种；

且任意两条满足所述主路径优化协调条件的主路径的关系至少包括：平行关系以及重合关系中的任意一种或多种。

本实施例通过对选取的主路径中的相邻交叉口进行信号协调优化条件进行判定，可以对满足条件的主路径进行信号控制优化，当现有路网内的主路径上的某个交叉口的周期和相位已经完全确定无法协调时，结束主路径信号优化。

如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，基于主路径的信号交叉口控制方法还包括以下步骤：

步骤S300，对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化。

在本实施例中，在对各主路径进行判定后，即可对满足条件的主路径再次进行排序，从而分别对这些主路径按照顺序进行信号控制优化。

具体地，可根据从大到小的顺序对满足所述主路径优化协调条件的路径的车辆数量进行重新排序，以确定各满足所述主路径优化协调条件的路径的顺序；进而，根据重新排序后的顺序依次对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行绿波协调优化；其中，所述绿波协调优化的方式可以是现有的针对固定路径及固定路口的绿灯时长控制方式。

即在本实施例的一种实现方式中，步骤S300具体包括以下步骤：

步骤S310，根据从大到小的顺序对满足所述主路径优化协调条件的路径的车辆数量进行排序，确定各满足所述主路径优化协调条件的路径的顺序；

步骤S320，根据所述顺序依次对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行绿波协调优化。

在本实施例中，根据相邻主路径的类型，采取不同的信号控制优化方式；若当前路径为直行路径时，可直接对当前主路径进行绿波协调优化。

进一步地，在对当前主路径进行绿波协调优化时，可判断下一主路径与所述当前主路径是否相交，若所述下一主路径与所述当前主路径相交，则以相交口为界对所述下一主路径的前后交叉口进行协调优化；若所述下一主路径与所述当前主路径未相交，则判断所述下一主路径与所述当前主路径是否反向重合；若所述下一主路径与所述当前主路径反向重合，则对重合的主路径进行双向协调优化。

即在本实施例的一种实现方式中，步骤S330具体包括以下步骤：

步骤S331，对当前主路径进行绿波协调优化；

步骤S332，判断下一主路径与所述当前主路径是否相交；

步骤S333，若所述下一主路径与所述当前主路径相交，则以相交口为界对所述下一主路径的前后交叉口进行协调优化；

步骤S334，若所述下一主路径与所述当前主路径未相交，则判断所述下一主路径与所述当前主路径是否反向重合；

步骤S335，若所述下一主路径与所述当前主路径反向重合，则对重合的主路径进行双向协调优化。

具体地，在对满足条件的主路径进行绿波协调优化时，根据信号控制的不同情况，可分为以下几类(为了方便表示，以下分类情况均以5×5的道路拓扑网络为例进行示例)：

每一条满足优化条件的主路径经过的交叉口的信号控制方法类似于现有的干道信号控制优化原理，对相应主路径经过的交叉口进行相位相序以及相位差优化，第i主路径的信号相位优化后便不再改动，在进行第i+1主路径优化时，第i主路径前的路径均不再做改动，然后在前i主路径的优化的基础上，对第i+1主路径进行优化；依次类推，直到主路径之间的交叉口相互影响较大已经无法进行信号控制优化时停止。

现有的以干线协调的方式只可以对直线型的路径进行协调，而在本实施例的一种实现方式中，由于是以OD流量为条件来确定主路径的，因此，在本实施例中，除了可以对直线型路径进行协调，还可以对非直线型的路径进行协调；即可以协调的路径包括：

第一种类型为直线型路径：第i主路径(符合优化条件的排序第i的主路径)轨迹为一条直行的路径，途经若干个交叉口均为直行，如图4所示，为R8-R18的路径，途经交叉口V11、V12、V13、V14、V15。

第二种类型为非直线型路径：第i主路径(符合优化条件的排序第i的主路径)轨迹为一条非直行有拐弯的路径，途经的交叉口中有左转或者右转的轨迹路径，此种情况在实际路网中出现较少，一般为两条次干道相交时可能会出现，如图5所示，R20-R8的路径中途经V1、V2、V3、V8、V13、V14、V15，且在V3交叉口处右转弯，V13交叉口处左转弯。

在确定第i主路径的路径类型后，确定第i+1主路径与第i主路径之间是否相互影响，主要有以下几种情况：

第一种情况为：第i主路径与第i+1主路径有共同经过的交叉口，在进行信号优化时，需要先将第i主路径进行协调优化，再以第i主路径与第i+1主路径相交的交叉口的信号为基点，对第i+1主路径的交叉口进行信号协调控制。

如图6所示，第i主路径为R18-R8的路径，途经交叉口V11、V12、V13、V14、V15，第i+1主路径为R3-R13的路径，途经交叉口V3、V8、V13、V18、V23，则第i主路径与第i+1主路径在V13交叉口有重合的交叉口，两条路径均经过V13交叉口，此时应先对第i主路径途经的交叉口进行交叉口信号协调优化，再以V13交叉口为基点对第i+1主路径途经的交叉口进行信号控制优化。

第二种情况为：第i主路径与第i+1主路径没有共同经过的交叉口，且信号优化时两条主路径互不影响。

如图7所示，第i主路径为R18-R8的路径，途经交叉口V11、V12、V13、V14、V15，第i+1主路径为R19-R7的路径，途经交叉口V6、V7、V8、V9、V10，第i主路径与第i+1主路径的交叉口没有相互重合，对各主路径进行信号控制时相互影响不大，此时应先对第i主路径途经的交叉口进行信号控制优化，然后再对第i+1主路径途经的交叉口进行信号控制优化。

第三种情况为：第i主路径与第i+1主路径为一条路径的两个相反方向(即反向重合)。

如图8所示，第i主路径为R18-R8的路径，途经交叉口V11、V12、V13、V14、V15，第i+1主路径为R8-R18的路径，途经交叉口V15、V14、V13、V12、V11，第i主路径与第i+1主路径的交叉口均为重合的交叉口，此时可以对主路径进行双向协调。

在一种应用场景中，所述主路径的协调优化流程包括如下步骤：

首先，获取已知路网和车辆轨迹，将车辆轨迹匹配到路网中；

其次，根据每条主路径的车辆数排序求得主路径，判断Ni/Ni+1≥2是否成立；若成立，则主路径排序结束，得到i条主路径；若不成立，则继续求得主路径；

再次，判断第i条主路径是否满足主路径优化协调控制条件；若满足，则将满足条件的主路径进行重新排序；若不满足，则选取第i+1条主路径；

最后，依次对满足条件的主路径进行绿波协调优化。

进一步地，对各主路径进行绿波协调优化时，具体包括如下步骤：

首先，判断第n+1主路径(满足条件的主路径的排序为n+1的路径)与第n主路径是否相交；若相交，则以相交交口为界限，对第n+1主路径前后交叉口进行信号协调；若不相交，则判断第n+1主路径与第n主路径是否反向重合；

然后，若判断到第n+1主路径与第n主路径反向重合，则对重合路径进行主路径双向协调；若判断到非反向重合，则判断第n主路径中某个交叉口是否无法协调优化；

最后，若判断到第n主路径中某个交叉口无法协调优化，则路网信号协调优化结束；若判断到可以协调优化，则选取第n+1主路径，并进行协调优化。

在上述协调过程中，针对满足主路径优化限定条件的已知路网，将车辆轨迹匹配到路网，并根据每条轨迹路径上匹配的车辆数量进行排序，车辆数量较大的轨迹路径为主路径，直到第i主路径的车辆数与第i+1主路径数量相差较大时结束路网中主路径的初步选取。

在得到主路径后，利用互联合理性指数Y，并以这个参数的计算结果对道路网络***中得到的各主路径是否可以进行后期的交叉口之间协调优化控制的判断依据。

通过对选取的主路径中的相邻交叉口进行信号协调优化条件判定，满足条件的主路径可进行信号控制优化，当现有路网内的主路径上的某个交叉口的周期和相位已经完全确定无法协调时结束主路径信号优化。

本实施例基于路网中的车辆轨迹数据，可以对路网中满足条件的大流量的主路径上的交叉口信号进行协调优化控制，解决了传统的信号协调控制方式中只针对同一条干道上一批相邻交叉口进行优化控制的问题，实现了交通量较大路径上的绿波运行，从而提高了整个路网的通行效率；同时完善了信号交叉口协调控制论和方法，有助于提升我国城市交通控制水平，提高道路网通行能力和运行质量。

示例性设备

基于上述实施例，本发明还提供一种终端，其原理框图可以如图9所示。

该终端包括：通过***总线连接的处理器、存储器、接口、显示屏以及通讯模块；其中，该终端的处理器用于提供计算和控制能力；该终端的存储器包括存储介质以及内存储器；该存储介质存储有操作***和计算机程序；该内存储器为存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境；该接口用于连接外部终端设备，例如，移动终端以及计算机等设备；该显示屏用于显示相应的基于主路径的信号交叉口控制信息；该通讯模块用于与云端服务器或移动终端进行通讯。

该计算机程序被处理器执行时用以实现一种基于主路径的信号交叉口控制方法。

本领域技术人员可以理解的是，图9中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端的限定，具体的终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种终端，其中，包括：处理器和存储器，存储器存储有基于主路径的信号交叉口控制程序，基于主路径的信号交叉口控制程序被处理器执行时用于实现如上的基于主路径的信号交叉口控制方法。

在一个实施例中，提供了一种存储介质，其中，存储介质存储有基于主路径的信号交叉口控制程序，基于主路径的信号交叉口控制程序被处理器执行时用于实现如上的基于主路径的信号交叉口控制方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。

综上，本发明提供了一种基于主路径的信号交叉口控制方法、终端及存储介质，其中，方法包括：获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据车辆轨迹数据确定预设路网中的所有主路径；获取各主路径的路径信息，并根据路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；对满足主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化。本发明基于路网中的车辆轨迹数据，可以对路网中满足条件的大流量的主路径上的交叉口信号进行协调优化控制，解决了传统的信号协调控制方式中只针对同一条干道上一批相邻交叉口进行优化控制的问题，实现了交通量较大路径上的绿波运行，从而提高了整个路网的通行效率；同时完善了信号交叉口协调控制论和方法，有助于提升我国城市交通控制水平，提高道路网通行能力和运行质量。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于主路径的信号交叉口控制方法，其特征在于，所述基于主路径的信号交叉口控制方法包括以下步骤：

获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据所述车辆轨迹数据确定所述预设路网中的所有主路径；其中，所述主路径为根据所有路径上车辆数量的排序而得到的排列在M位前的路径；

获取各主路径的路径信息，并根据所述路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；其中，所述路径信息包括：路段行驶时间、交叉口间距、车辆行驶速度、上游交叉口的车流转向数、上游交叉口主路径方向的主路径交通流量以及上游交叉口各转向的交通量；

对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化；

所述获取预设路网中的车辆轨迹数据，并根据所述车辆轨迹数据确定所述预设路网中的所有主路径，包括：

根据所述预设路网构建道路拓扑网络，并获取所述道路拓扑网络中的车辆轨迹数据；

根据所述道路拓扑网络和所述车辆轨迹数据创建所有车辆的路径集合；

将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配，并根据各车辆的匹配结果确定所述预设路网中的所有主路径；

所述将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配，并根据各车辆的匹配结果确定所述预设路网中的所有主路径，包括：

将各车辆的路径与所述路径集合进行匹配；

若匹配成功，则累计所述路径集合中对应的路径的车辆数量；

若匹配失败，则创建新的路径，并累计新的路径的车辆数量；

根据从大到小的顺序对各路径的车辆数量进行排序，并选择排列在M位前的路径作为所述主路径；

所述获取各主路径的路径信息，并根据所述路径信息判断各主路径是否满足主路径优化协调条件，包括：

获取各主路径的路径信息；

根据获取的路径信息和预设公式计算各主路径的相邻交叉口的互联合理性指数；

根据所述路径信息确定各主路径的协调相位之间的路程数据；

根据所述互联合理性指数和所述路程数据判断各主路径是否满足主路径优化协调条件；

对所述主路径轨上的交叉口进行协调优化控制的条件包括：所述主路径轨迹经过的相邻交叉口之间的互联合理性指数均大于0.35；以及所述主路径轨迹经过的两个协调相位之间的路程小于800米。

2.根据权利要求1所述的基于主路径的信号交叉口控制方法，其特征在于，所述预设公式为：

其中，Y为所述互联合理性指数；

t为路段行驶时间；

L为交叉口间距；

v为车辆行驶速度；

n为上游交叉口的车流转向数；

q_s为上游交叉口主路径方向的主路径交通流量；

q_n为上游交叉口各转向的交通量。

3.根据权利要求1所述的基于主路径的信号交叉口控制方法，其特征在于，所述根据所述互联合理性指数和所述路程数据判断各主路径是否满足主路径优化协调条件，包括：

判断所述互联合理性指数是否大于第一阈值；

若所述互联合理性指数大于所述第一阈值，则判断所述路程数据是否小于第二阈值；

若所述路程数据小于所述第二阈值，则判定对应的主路径满足所述主路径优化协调条件；

其中，满足所述主路径优化协调条件的主路径至少包括：直线型路径以及折线型路径中的任意一种或多种；

且任意两条满足所述主路径优化协调条件的主路径的关系至少包括：平行关系以及重合关系中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于主路径的信号交叉口控制方法，其特征在于，所述对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行信号控制优化，包括：

根据从大到小的顺序对满足所述主路径优化协调条件的路径的车辆数量进行排序，确定各满足所述主路径优化协调条件的路径的顺序；

根据所述顺序依次对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行绿波协调优化。

5.根据权利要求4所述的基于主路径的信号交叉口控制方法，其特征在于，所述根据所述顺序依次对满足所述主路径优化协调条件的主路径进行绿波协调优化，包括：

对当前主路径进行绿波协调优化；

判断下一主路径与所述当前主路径是否相交；

若所述下一主路径与所述当前主路径相交，则以相交口为界对所述下一主路径的前后交叉口进行协调优化；

若所述下一主路径与所述当前主路径未相交，则判断所述下一主路径与所述当前主路径是否反向重合；

若所述下一主路径与所述当前主路径反向重合，则对重合的主路径进行双向协调优化。

6.一种终端，其特征在于，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有基于主路径的信号交叉口控制程序，所述基于主路径的信号交叉口控制程序被所述处理器执行时用于实现如权利要求1-5中任意一项所述的基于主路径的信号交叉口控制方法。

7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有基于主路径的信号交叉口控制程序，所述基于主路径的信号交叉口控制程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-5中任意一项所述的基于主路径的信号交叉口控制方法。

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