TWI406197B - 交通號誌之控制方法 - Google Patents

Description

交通號誌之控制方法

本發明係關於一種交通號誌之控制方法，尤其是一種多時相的即時性多層級交通號誌之控制方法。

目前為解決各路***通擁塞之問題，一般係藉由控制路***通號誌之動作時間，以便疏導擁塞路口之車流量。舉例而言，習知交通號誌之控制方法一般係採用「定時控制策略」予以控制交通號誌之動作時序(如常見之TOD或DOW等控制方法)；然而，採用「定時控制策略」之習知交通號誌之控制方法所呈現出的交通號誌時制變化過於僵化，仍無法快速地反應交通車流的瞬間變化。

另一種習知交通號誌之控制方法，如中華民國公開第200929100號「交通號誌之時序控制方法」發明專利案。其係利用可拓理論建立各車流量類別之可拓物元模型，並以計算取得之待測車流量資料，計算各車流量類別之關聯程度，藉以判斷待測車流量資料所屬之車流量類別，再根據判斷結果，更改交通號誌之燈號動作的時間。

上述另一種習知交通號誌之控制方法雖可利用可拓方法進行車流量的判斷，以便控制交通號誌之時序；然而，由於該另一種習知交通號誌之控制方法必須設定數種車流量類別，再分別建立對應各種車流量類別的可拓物元模型，因此，其計算及分析判斷使用上相當複雜；再者，該另一種習知交通號誌之控制方法僅可根據車流量進行判斷，容易產生如無法快速反應交通車流的瞬間變化、流量預測準確度較低、以及時制轉換所造成號誌運作績效不彰等缺點，仍有加以改善之必要。

本發明目的乃改良上述缺點，以提供一種可快速反應交通車流瞬間變化的交通號誌之控制方法。

本發明另一目的係提供一種流量預測準確度較佳的交通號誌之控制方法。

本發明又一目的係提供一種可提升號誌運作績效的交通號誌之控制方法。

根據本發明之交通號誌之控制方法，係包含以下步驟：步驟(a)，藉由數個偵測器偵測進出每一條道路之臨近路段之車輛，以供一中央處理單元計算推估出每一臨近路段中之等侯車隊的推估等侯長度；步驟(b)判斷現行時相之推估等侯長度是否大於臨界長度，若判斷為〝否〞，係進行步驟(c)若判斷為〝是〞，係進行步驟(g)；步驟(c)判斷競爭時相之推估等侯長度是否等於零，若判斷為〝否〞，係進行步驟(d)，若判斷為〝是〞，係進行步驟(g)；步驟(d)判斷競爭時相之推估等侯長度是否大於臨界長度，若判斷為〝否〞，係進行步驟(e)，若判斷為〝是〞，係進行步驟(f)； 步驟(e)，預先設定一個控制群組(單一或數路口)的交通號誌切換方案及數個交通號誌延長方案，並藉由該中央處理單元推估計算出每一個方案之控制群組停等延滯，再選擇執行其中停等延滯最小的方案；步驟(f)，藉由該中央處理單元將競爭時相之交通號誌切換為可通行狀態；及步驟(g)，藉由該中央處理單元延長現行時相之交通號誌的通行時間。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明：

請參照第1圖所示，本發明較佳實施例交通號誌之控制方法係預先架構一交通號誌控制系統1，以便藉由該交通號誌控制系統1執行相關步驟。該交通號誌控制系統1包含一中央處理單元11、一資料庫12、數個交通號誌13及數個偵測器14。

該中央處理單元11係對應連接該資料庫12，用以執行本發明交通號誌之控制方法的相關步驟。

該資料庫12可用以儲存資料，例如：該中央處理單元11運算判斷時所需之數據資料、先前記錄之各路口的交通流量或交通擁塞狀態相關歷史資料等。

該數個交通號誌13可藉由有線或無線方式電性耦接該中央處理單元11，各該交通號誌13可設置於各道路之 路口位置，以便該中央處理單元11可切換該交通號誌13之燈號動作，以及控制該交通號誌13之燈號延長時間等。

該偵測器14可藉由有線或無線方式電性耦接該中央處理單元11，如第2圖所示，各該偵測器14可設置於各道路周邊，用以偵測通過該偵測器14之每一車輛15各種資訊，例如車輛速度、車輛佔有率、進入或離開偵測器偵測範圍之時間、......等；該偵測器14較佳可利用如紅外線或全球定位系統(GPS)等方式進行偵測；藉此，使該交通號誌控制系統1得以即時推估出實際車輛數，其中如何藉由偵測每一車輛15所獲得之各種資訊，以計算推估系統內之實際車輛數，係熟悉該技藝者可以理解，在此容不贅述。

為清楚揭示本發明交通號誌之控制方法之技術內容，以下係配合第2圖所揭示之實施例定義相關名詞，該實施例係揭示一第一橫向道路21、一第二橫向道路22、一第一縱向道路23及一第二縱向道路24。該第一橫向道路21、第二橫向道路22、第一縱向道路23及第二縱向道路24之交會處可構成十字路口；又，上述該交通號誌控制系統1之各交通號誌13即分別設置於如圖所示之各路口，各偵測器14可分別設置如圖所示之各道路周邊地點，其中：

本發明所述之「時相」，係指沿著該第一橫向道路21及該第二橫向道路22以通過路口之轉向車流所構成的交通號誌型態稱為一個「時相」；同理，沿著該第一縱向道路23及該第二縱向道路24之直線方向所構成的交通號誌型態亦稱為一個「時相」；因此，本發明第2圖係揭示一種〝 簡單二時相〞，而該〝簡單二時相〞之實施例係為方便舉例說明本發明交通號誌之控制方法之各步驟，本發明交通號誌之控制方法更可適用於其他具有〝多時相〞之交通號誌的控制，並非限制於僅可適用〝簡單二時相〞之交通號誌的控制。

本發明所述之「完整週期」，係指在一個〝時相〞中，該交通號誌13由〝綠燈始亮狀態〞切換至下一個〝綠燈始亮狀態〞所耗費的時間；舉例而言，假設該交通號誌13之切換過程為綠燈始亮→黃燈→紅燈→綠燈始亮，則該完整週期即為綠燈始量切換至下一次綠燈始亮的時間。

本發明所述之「現行時相」，係指在一個〝時相〞目前為可通行之狀態；舉例而言，假設沿著該第一橫向道路21及該第二橫向道路22之直線方向目前為綠燈狀態，則該第一橫向道路21及該第二橫向道路22所構成之一個時相即為〝現行時相〞。

本發明所述之「競爭時相」，係指在一個〝時相〞目前為無法通行之狀態；舉例而言，假設沿著該第一縱向道路23及該第二縱向道路24之直線方向目前為紅燈狀態，則該第一縱向道路23及該第二縱向道路24所構成之一個時相即為〝競爭時相〞。

本發明所述之「臨近路段」，係指在設置於一道路之路口的交通號誌13至偵測器14之區域範圍(如第2圖所示之A)；舉例而言，如第2圖所示之第一橫向道路21的交通號誌13至該偵測器14之間的區域即為臨近路段；又，該交通號誌13至該偵測器14之間的距離較佳為100公尺至250公尺，但仍需視控制路口至上游路口之距離作適當之調整。

本發明所述之「等侯車隊」，係指在臨近路段內停等之車輛15的推估車輛數，該推估車輛數為該交通號誌控制系統1依據該偵測器14之偵測結果推估而得。

本發明所述之「等侯車隊長度」，係指在臨近路段內之該停等車隊的通估長度，該等侯車隊長度為該交通號誌控制系統1依據該偵測器14之偵測結果推估而得。

本發明所述之「臨界長度」，係用以判斷目前等侯車隊長度是否過長；舉例而言，當一個時相內之等侯車隊長度大於臨界長度時，係代表該時相內的等侯車隊長度已超出臨界值，較佳必須立即提出疏散策略；反之，則代表該時相內的等侯車隊長度尚未超出臨界值；又，該臨界長度依實際交通需求或歷史經驗法則自行設定。

本發明所述之「停等延滯」，係指各臨近路段中的所有車輛在一個「完整週期」之延滯等待時間。

請參照第1及3圖所示，本發明藉由該交通號誌控制系統1所執行之交通號誌之控制方法係包含以下之步驟流程，其中：

步驟S31，係啟動該交通號誌控制系統1，以便藉由該數個偵測器14持續偵測進出每一條道路之「臨近路段」之車輛15的實際車輛數；藉此，依據該偵測器14之偵測結果，該中央處理單元11可計算推估出每一「臨近路段」中之「等侯車隊」的「推估等侯長度」。更詳言之，如第4圖所示，係揭示沿著該第一橫向道路21及第二橫向道路22之直線方向所構成的時相為「現行時相」，而沿著該第一縱向道路23及該第二縱向道路24之直線方向所構成的時相則為「競爭時相」，此時，假設該第一橫向道路21之「推估等侯長度」為Q_a 、該第二橫向道路22之「推估等侯長度」為Q_b 、該第一縱向道路23之「推估等侯長度」為Q_c 及該第二縱向道路24之「推估等侯長度」為Q_d 。又，該交通號誌控制系統1另針對該第一縱向道路21、第二縱向道路22、第一橫向道路23及第二橫向道路24亦分另預先設定相對應的「臨界長度」為L_a 、L_b 、L_c 、L_d (其數值大小依實際需求由使用者自行設定)。

步驟S32，該中央處理單元11係判斷目前「現行時相」之「推估等侯長度」是否大於「臨界長度」，若判斷為〝否〞，係進行步驟S33，若判斷為〝是〞，係進行步驟S37；更詳言之，如第4圖所示，係揭示「現行時相」之Q_a ＞L_a 及Q_b ＞L_b ，此時，係代表「現行時相」之「等侯車隊」的「推估等侯長度」已超出臨界標準值(實際上，僅需Q_a ＞L_a 或Q_b ＞L_b 其中之一符合條件即可)，因此，後續較佳必須選擇延長該「現行時相」之通行時間(即延長綠燈時間)，以便解決交通擁塞問題；反之，如第5圖所示，係揭示「現行時相」之Q_a ＜L_a 及Q_b ＜L_b ，此時，係代表「現行時相」之「等侯車隊」的「推估等侯長度」尚未超出臨界標準值(實際上，僅需Q_a ＜L_a 或Q_b ＜L_b 其中之一符合條件即可)，因此，後續再進行決策，以判斷是否將目前之「競爭時相」切換為通行狀態(即切換為綠燈)。

步驟S33，該中央處理單元11係判斷目前「競爭時相」之「推估等侯長度」是否等於零，若判斷為〝否〞，係進行步驟S34，若判斷為〝是〞，係進行步驟S37；更詳言之，如第6圖所示，係揭示「競爭時相」之Q_c =0且Q_d =0，此時，係代表「競爭時相」並無「等侯車隊」，因此，現階段仍未具有將「競爭時相」切換為通行狀態的迫切性，而較佳可繼續延長該「現行時相」之通行時間(即延長綠燈時間)，以便解決交通擁塞問題；反之，如第7圖所示，係揭示「競爭時相」之Q_c ≠0及Q_d ≠0，此時，係代表「競爭時相」具有「等侯車隊」的事實(實際上，僅需Q_c ≠0或Q_d ≠0其中之一符合條件即可)，因此，後續仍必須進行決策，以判斷是否將目前之「競爭時相」切換為通行狀態(即切換為綠燈)。

步驟S34，該中央處理單元11係判斷目前「競爭時相」之「推估等侯長度」是否大於「臨界長度」，若判斷為〝否〞，係進行步驟S35，若判斷為〝是〞，係進行步驟S36；更詳言之，如第8圖所示，係揭示「競爭時相」之Q_c ＞L_c 及Q_d ＞L_d ，此時，係代表「競爭時相」之「等侯車隊」的「推估等侯長度」已超出臨界標準值(實際上，僅需Q_c ＞L_c 或Q_d ＞L_d 其中之一符合條件即可)，因此，後續較佳必須立即將「競爭時相」切換為可通行狀態(即切換為綠燈)，以便解決「競爭時相」之「等侯車隊」的交通擁塞問題；反之，如第9圖所示，係揭示「競爭時相」之Q_c <L_c 及Q_d <L_d ，此時，係代表「競爭時相」之「等侯車隊」的「推估等侯長度」尚未超出臨界標準值(實際上，僅需Q_c <L_c 或Q_d <L_d 其中之一符合條件即可)，因此，後續可繼續進行決策，以判斷是否將目前之「競爭時相」切換為可通行狀態(即切換為綠燈)，或是仍考慮延長該「現行時相」之通行時間(即延長綠燈時間)。

步驟S35，該資料庫12係預先設定一個控制群組(單一或數路口)的交通號誌切換方案及數個交通號誌延長方案。其中本實施例之交通號誌切換方案可設定為VTTD(0)，VTTD(0)方案之執行內容係為立即將目前之「競爭時相」切換為通行狀態；另外，各該交通號誌延長方案可區分為VTTD(1)、VTTD(2)、......VTTD(n)等方案，VTTD(1)、VTTD(2)、......VTTD(n)各方案之執行內容係分別為該「現行時相」的數種延長通行時間；舉例而言，VTTD(1)可為延長該「現行時相」之通行時間2秒、VTTD(2)可為延長該「現行時相」之通行時間4秒、......等，以此類推。又，本步驟S35係為該中央處理單元11可根據該資料庫12所儲存之歷史資料及相關經驗法則，推估該交通號誌切換方案及各交通號誌延長方案所付出的成本，亦即進一步計算出每一個方案之控制群組「停等延滯」，再選擇執行其中「停等延滯」最小的方案。

更詳言之，上述每一個方案之「停等延滯」的計算方式，主要係根據歷史資料，再以經驗法則推估每一個方案可能產生的「停等延滯」。舉例而言，在計算VTTD(1)方案之「停等延滯」時，如第4圖所示，主要係推估當決定延長該「現行時相」之通行時間2秒時，該第一縱向道路21、第二縱向道路22、第一橫向道路23及第二橫向道路24所屬之各「等侯車隊」在一個「完整週期」之延滯等待時間的加總；例如：該中央處理單元11可依歷史資料判斷，假設目前該第一縱向道路21及第二縱向道路22所構成的「現行時相」之通行時間延長為2秒時，該第一橫向道路21之「等侯車隊」的延滯等待時間為多少、該第二橫向道路22之「等侯車隊」的延滯等待時間為多少、該第一縱向道路23之「等侯車隊」的延滯等待時間為多少、......等，以此類推並進行加總，如此即可獲得每一個方案之「停等延滯」；再者，該計算推估方式可依經驗法則配合採用各種智慧型演算法(如類神經演算法、模糊演算法、基因演算法等)，在此容不贅述。

步驟S36，係藉由該中央處理單元11係將目前之「競爭時相」之交通號誌13切換為可通行狀態。

步驟S37，係藉由該中央處理單元11係延長目前之「現行時相」之交通號誌13的通行時間；其中，該延長方案時間的長短為可調整之預設值(例如10秒、20秒、30秒、......等)。

以上本發明之交通號誌之控制方法可採用「逐秒控制」方式執行；更詳言之，該交通號誌控制系統1可每一秒即執行一次前述各相關步驟，以便隨時動態掌握交通道路並決定較佳之處理方案，進而可藉由本發明快速地反應交通車流的瞬間變化。

本發明之交通號誌之控制方法，可藉由判斷「現行時相」及「競爭時相」之「推估等侯長度」是否大於「臨界長度」，作出如是否切換交通號誌或延長通行時間等決策，以達到快速反應交通車流瞬間變化的功效。

本發明之交通號誌之控制方法，可藉由即時偵測每一交通道路之車輛進出情形，並提出相對應之控制判斷，以達到提供較佳流量預測準確度的功效。

本發明之交通號誌之控制方法，可藉由計算該交通號誌切換方案及各交通號誌延長方案之「停等延滯」，提供解決交通擁塞的較佳方案，以達到提升交通號誌運作績效的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．交通號誌控制系統

11．．．中央處理單元

12．．．資料庫

13．．．交通號誌

14．．．偵測器

15．．．車輛

21．．．第一橫向道路

22．．．第二橫向道路

23．．．第一縱向道路

24．．．第二縱向道路

第1圖：本發明交通號誌之控制方法所使用之交通號誌控制系統架構圖。

第2圖：本發明交通號誌之控制方法所使用之交通號誌控制系統應用於簡單二時相路口之示意圖。

第3圖：本發明交通號誌之控制方法之步驟流程圖。

第4圖：本發明交通號誌之控制方法之交通流量參考示意圖(一)。

第5圖：本發明交通號誌之控制方法之交通流量參考示意圖(二)

第6圖：本發明交通號誌之控制方法之交通流量參考示意圖(三)

第7圖：本發明交通號誌之控制方法之交通流量參考示意圖(四)

第8圖：本發明交通號誌之控制方法之交通流量參考示意圖(五)

第9圖：本發明交通號誌之控制方法之交通流量參考示意圖(六)

Claims (5)

1. 一種交通號誌之控制方法，包含步驟：(a)藉由數個偵測器偵測進出每一條道路之臨近路段之車輛，以供一中央處理單元計算推估出每一臨近路段中之等侯車隊的推估等侯長度；(b)判斷現行時相之推估等侯長度是否大於臨界長度，若判斷為〝否〞，係進行步驟(c)若判斷為〝是〞，係進行步驟(g)；(c)判斷競爭時相之推估等侯長度是否等於零，若判斷為〝否〞，係進行步驟(d)，若判斷為〝是〞，係進行步驟(g)；(d)判斷競爭時相之推估等侯長度是否大於臨界長度，若判斷為〝否〞，係進行步驟(e)，若判斷為〝是〞，係進行步驟(f)；(e)預先設定一個交通號誌切換方案及數個交通號誌延長方案，並藉由該中央處理單元推估計算出每一個方案之停等延滯，再選擇執行其中停等延滯最小的方案；(f)藉由該中央處理單元將競爭時相之交通號誌切換為可通行狀態；及(g)藉由該中央處理單元延長現行時相之交通號誌的通行時間。
2. 依申請專利範圍第1項所述之交通號誌之控制方法，其中該方法係採用逐秒控制方式執行。
3. 依申請專利範圍第1項所述之交通號誌之控制方法，其中該交通號誌切換方案之執行內容係為立即將目前之競爭時相切換為通行狀態，各該交通號誌延長方案之執行內容係分別為該現行時相的數種延長通行時間。
4. 依申請專利範圍第3項所述之交通號誌之控制方法，其中該交通號誌切換方案及各該交通號誌延長方案之停等延滯的計算方式，係藉由該中央處理單元推估每一條道路之等侯車隊在一個完整週期之延滯等待時間並進行加總，以獲得每一個方案之停等延滯。
5. 依申請專利範圍第1項所述之交通號誌之控制方法，其中係藉由該數個偵測器偵測進出每一條道路之臨近路段之車輛的實際車輛數，以供該中央處理單元推估等侯車隊的等侯長度。