一种实现道路交叉口车流控制的方法和装置

1.一种实现道路交叉口车流控制的方法，其特征在于，该方法包括：
当前通行相位的车流通行至预定时刻时，读取各相位的流量控制指标的当前数值；其中，所述预定时刻离当前通行相位时长终点为固定时间间隔；
第一判断步骤：判断所述流量控制指标是否符合预设条件，如果是，则将符合条件的所述流量控制指标所在的相位设置为预选相位，进入第二判断步骤；如果否，则延长当前通行相位时长；
第二判断步骤：判断所述预选相位是否为当前通行相位，如果是，则延长当前通行相位时长；如果否，则将所述预选相位设置为当前通行相位；
所述流量控制指标为复合流量控制指标，包括第一组流量控制指标和第二组流量控制指标，每组的流量控制指标至少为一个，则判断所述流量控制指标是否符合预设条件的步骤包括：
判断第一组流量控制指标是否符合第一预设条件，如果是，则设置该流量控制指标所在的相位为预选相位，并判断第二组流量控制指标是否符合第二预设条件；如果否，则延长当前通行相位时长；
如果所述第二组流量控制指标符合第二预设条件，则将预选相位更新为该流量控制指标所在的相位，并进行预选相位是否为当前通行相位的判断步骤；如果不符合，则进行预选相位是否为当前通行相位的判断步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述延长当前通行相位时长为在当前通行相位时长之上增加时间，各次增加的时间长度为等时间长度或逐次递减。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，延长当前通行相位时长之后还包括：判断延长时间的次数是否达到预设最大次数，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，延长当前通行相位时长之后还包括：判断当前通行相位时长是否达到预设最大时长，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于：所述流量控制指标包括车辆平均排队长度、车辆数或车辆等候时长。
6.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，当前通行相位车流运行至预设时刻，读取各相位流量控制指标数值之前还包括：检测当前通行相位是否有后续车流，如果是，则延长当前通行相位时长；如果否，则进行读取各相位流量控制指标数值的步骤。
7.一种实现道路交叉口车流控制的装置，其特征在于，该装置包括：通行时长监测单元、指标数值读取单元、第一判断单元、第二判断单元和通行时长延长单元，其中：
所述通行时长监测单元，用于检测当前通行相位的车流通行是否到达预定时刻，该预定时刻离当前通行相位时长终点为固定时间间隔；如果是，则触发指标数值读取单元；如果否，则继续进行通行时长监测；
所述指标数值读取单元，用于读取各相位的流量控制指标的当前数值，并将该数值传送给第一判断单元；
所述第一判断单元，用于判断所述流量控制指标是否符合预设条件，如果是，则将符合条件的流量控制指标所在的相位设置为预选相位，并触发第二判断单元；如果否，则触发通行时长延长单元；
所述第二判断单元，用于判断所述预选相位是否为当前通行相位，如果是，则触发通行时长延长单元；如果否，则将所述预选相位设置为当前通行相位，并触发通行时长监测单元；
所述通行时长延长单元，用于延长当前通行相位时长；
其中所述流量控制指标为复合流量控制指标，包括第一组流量控制指标和第二组流量控制指标，每组的流量控制指标至少为一个，则判断所述流量控制指标是否符合预设条件的步骤包括：
判断第一组流量控制指标是否符合第一预设条件，如果是，则设置该流量控制指标所在的相位为预选相位，并判断第二组流量控制指标是否符合第二预设条件；如果否，则延长当前通行相位时长；
如果所述第二组流量控制指标符合第二预设条件，则将预选相位更新为该流量控制指标所在的相位，并进行预选相位是否为当前通行相位的判断步骤；如果不符合，则进行预选相位是否为当前通行相位的判断步骤。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括通行总时长判断单元，用于判断所述通行时长延长单元延长时间后通行总时长是否达到预设最大时长或延长总次数是否达到预设最大次数，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，该装置还包括后续车流监测单元，用于所述指标数值读取单元读取各相位流量控制指标数值之前检测当前通行相位是否有后续车流，如果是，则触发通行时长延长单元；如果否，则触发指标数值读取单元。

一种实现道路交叉口车流控制的方法和装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种道路交叉口车流控制的方法和装置。\n背景技术\n[0002] 随着经济社会发展，汽车保有量持续增加，而道路基础设施发展却相对滞后，人们在享受汽车给生活带来便利的同时，越来越被交通堵塞问题所困扰。解决交通堵塞问题的一种行之有效的方法是改进道路交叉口的车流控制策略，减少车辆在交叉口的平均延误时间。\n[0003] 现有技术中实现道路交叉口车流控制的方案主要有如下两种：\n[0004] 1、采用定时控制策略的方案\n[0005] 采用定时控制策略实现道路交叉口车流控制方案的原理是根据交叉口路段的历史交通车流量，为信号灯设置固定配时以控制交叉口的交通流量。该方案首先需要对交叉口的历史交通车流量进行统计分析，需耗费大量人力物力；同时该方法使用“过去”预测“未来”的方式不能准确反应当前交通流量，无法适应车流量的波动特性，致使车辆在交叉口的平均延误时间较长。\n[0006] 2、采用全感应信号控制策略的方案\n[0007] 利用全感应信号控制策略的控制方案的原理是：当前相位绿灯时间即将结束时，启动检测器对后续车辆进行检测，在预置时间间隔内，若无后续车辆到达，则运行下一相位；若有后续车辆到达，则延长一个预设的单位绿灯延长时间，如此循环，直至延长到预置的最大绿灯时间。最大绿灯时间到来后，不再监测后续车辆到达情况，立即中断该相位的通行权，转入下一相位。\n[0008] 该方法能够根据当前运行相位交通流量波动特性自动调节本相位的信号控制。但是，如果道路交叉口各方向饱和度均较高时，则无法兼顾其他相位的车辆通行，自动调节能力下降，车辆在交叉口平均延误时间总体上仍较长。\n发明内容\n[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供一种改进的道路交叉口车流控制的方法和装置，在各方向饱和度较高的情况下，能够兼顾交叉路口各方向的车辆通行。\n[0010] 本发明提供的道路交叉口车流控制的方法包括如下步骤：\n[0011] 当前通行相位车流运行至预设时刻时，读取各相位的流量控制指标的数值；其中，所述预定时刻离当前相位时长终点为固定时间间隔；\n[0012] 第一判断步骤：判断所述流量控制指标是否符合预设条件，如果是，则将符合条件的流量控制指标所在的相位设置为预选相位，进入第二判断步骤；如果否，则延长当前通行相位绿灯时长；\n[0013] 第二判断步骤：判断所述预选相位是否为当前通行相位，如果是，则延长当前通行相位绿灯时长；如果否，则将所述预选相位设置为当前通行相位。\n[0014] 优选地，所述延长当前通行相位时长为在当前通行相位时长之上增加时间，各次增加的时间长度为等时间长度或逐次递减。\n[0015] 优选地，延长当前通行相位时长之后还包括：判断延长时间的次数是否达到预设最大延长次数，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。\n[0016] 优选地，延长当前通行相位时长之后还包括：判断当前通行相位时长是否达到预设最大时长，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。\n[0017] 优选地，该方法所述的流量控制指标为复合流量控制指标，包括第一组流量控制指标和第二组流量控制指标，每组的流量控制指标至少为一个，则判断所述流量控制指标是否符合预设条件的步骤包括：\n[0018] 判断第一组流量控制指标是否符合第一预设条件，如果是，则设置该流量指标所在的相位为预选相位，并判断第二组流量控制指标是否符合第二预设条件；如果否，则延长当前通行相位时长；\n[0019] 如果所述第二组流量控制指标符合第二预设条件，则将预选相位更新为该流量控制指标所在的相位，并进行预选相位是否为当前通行相位的判断步骤；如果不符合，则进行预选相位是否为当前通行相位的判断步骤。\n[0020] 优选地，所述流量控制指标包括车辆平均排队长度、车辆数或车辆等候时长。\n[0021] 优选地，当前通行相位车流运行至预设时刻时读取各相位流量控制指标数值之前还包括：检测当前通行相位是否有后续车流，如果是，则延长当前通行相位时长；如果否，则进行读取各相位流量控制指标数值的步骤。\n[0022] 本发明还提供了一种基于权利要求1所述方法的装置，该装置包括：通行时长监测单元、指标数值读取单元、第一判断单元、第二判断单元和通行时长延长单元，其中：\n[0023] 所述通行时长监测单元，用于检测当前通行相位的车流通行是否到达预定时刻，该预定时刻离前通行相位时长终点为固定时间间隔；如果是，则触发指标数值读取单元；\n如果否，则继续进行通行时长监测；\n[0024] 所述指标数值读取单元，用于读取各相位的流量控制指标的当前数值，并将该数值传送给第一判断单元；\n[0025] 所述第一判断单元，用于判断所述流量控制指标是否符合预设条件，如果是，则将符合条件的流量控制指标所在的相位设置为预选相位，并触发第二判断单元；如果否，则触发通行时长延长单元；\n[0026] 所述第二判断单元，用于判断所述预选相位是否为当前通行相位，如果是，则触发通行时长延长单元；如果否，则将所述预选相位设置为当前通行相位，并触发通行时长监测单元；\n[0027] 所述通行时长延长单元，用于延长当前通行相位时长。\n[0028] 优选地，该装置还包括通行总时长判断单元，用于判断所述通行时长延长单元延长时间后通行总时长是否达到预设最大时长或延长总次数是否达到预设最大次数，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。\n[0029] 优选地，该装置还包括后续车流监测单元，用于所述指标数值读取单元读取各相位流量控制指标数值之前检测当前通行相位是否有后续车流，如果是，则触发通行时长延长单元；如果否，则触发指标数值读取单元。\n[0030] 本发明不仅考虑当前相位的流量波动性问题，更重要的是在各相位车辆饱和度较大的情况下采用流量控制指标监测各相位，并根据监测结果优选最佳相位作为跳相目的相位，有效克服了现有技术中仅按照预定相序跳相而无法兼顾各相位的问题。\n[0031] 为说明本发明的良好技术效果，本发明选取车辆平均延误和车辆平均排队长度两个评价车流控制的重要参数，采用专业信号灯配时优化软件Synchro优化后进行了Paramics仿真。仿真结果表明：本发明比传统感应控制方案相对于固定配时控制方案改进量大为提高，如下表所示。\n[0032] 表1道路交叉口平均车辆延误改进量对比\n[0033] \n 进道口流量(veh/h) 300 450 600 750 900 1050 1200\n 传统感应信号控制改进量 44％ 39％ 32％ 16％ 1％ 3％ 4％\n 本发明改进量 57％ 59％ 48％ 57％ 50％ 45％ 34％[0034] 表2道路交叉口平均排队长度改进量对比\n[0035] \n 进道口流量(veh/h) 300 450 600 750 900 1050 1200\n 传统感应信号控制改进量 43％ 39％ 33％ 16％ 0％ 0％ 1％\n 本发明改进量(％) 55％ 58％ 44％ 49％ 53％ 45％ 30％附图说明\n[0036] 图1为本发明的方法实施例1的流程图；\n[0037] 图2为本发明的方法实施例2的流程图；\n[0038] 图3为本发明的方法实施例3的流程图；\n[0039] 图4为本发明的方法实施例4的流程图；\n[0040] 图5为本发明实施例流量控制指标数据采集方式之一的示意图；\n[0041] 图6为本发明实施例流量控制指标数据采集方式之二的示意图；\n[0042] 图7为本发明的装置实施例5的组成示意图。\n具体实施方式\n[0043] 本发明的基本思想是：当前相位车流运行至预设时刻时，读取各相位的流量控制指标，根据流量控制指标数值按照一定方法选取优选相位作为下一运行的相位，而不是在当前相位运行完后直接按照预定相序进行相位选择。本发明所称流量控制指标可以是车辆平均排队长度、车辆数、车辆等待时长等；所称预定相序可以根据道路交叉路口的历史交通流量预先设置。\n[0044] 为使本领域技术人员进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图对本发明的技术方案进行描述。\n[0045] 实施例1\n[0046] 如附图1所示实施例1，预选流量控制指标为车辆平均排队长度，则本发明包括如下步骤：\n[0047] 步骤101：运行当前相位，该相位车辆通行，其通行时长预设为T0；\n[0048] 步骤102：判断当前相位是否运行至T0‘，所述T0-T0‘＝τ，τ为接近T0末刻的固定时间间隔，如果否，则转入步骤101；如果是，则进入步骤103；\n[0049] 步骤103：读取各相位车辆平均排队长度，判断得出各指标中数值最大的流量控制指标，将该指标所在的相位设置为预选相位；如果最大的流量控制指标有两个以上，则按照预定相序选取相位在前的相位为预选相位；如果否，则进入步骤105；\n[0050] 步骤104：判断预选相位是否为当前运行相位，如果是，转入步骤105；如果否，则跳相至所选相位，转入步骤101；\n[0051] 步骤105：在当前相位时长之上增加ΔT间隔，并判断当前相位时长是否达到预设最大时长，如果是，则转入步骤106；如果否，则转入步骤101。\n[0052] 步骤106：按照预定相序跳相至下一相位运行，转入步骤101。\n[0053] 本发明中，判断流量控制指标是否符合预设条件的步骤除采取上述步骤103的方法外，还可采取将流量控制指标与预设值进行比较的方式。采用这种方式时的步骤103为：\n读取各相位车辆平均排队长度，判断各相位车辆平均排队长度L是否达到其对应的预设值L0，如果是，则设置该流量指标所在的相位为预选相位；如果达到预设值的流量控制指标有两个以上，则按照预定相序选取相位在前的相位为预选相位；如果否，则转入步骤105。\n[0054] 本发明中，延长当前相位时间除采取上述步骤105的方法外，还可采取延长时间次数的方式。采用这种方式时的步骤105为：在当前相位时长之上延长时间间隔ΔT，并判断延长时间的次数是否达到预设最大次数，如果是，则转入步骤106；如果否，则转入步骤\n101。\n[0055] 上述实施例的另一种变形形式是选取如车辆数、车辆等待时长等作为流量控制指标，同样能实现本发明目的。\n[0056] 实施例1及其各种变形形式所涉及的流量控制指标可以采取多种方式收集信息，这里主要介绍两种，示意图如附图5和附图6所示。\n[0057] 附图5所示为“单磁敏传感器”方式。在道路交叉路口停车线地下埋设第一检测端机节点(磁敏传感器)，距离停车线一定距离比如100米左右设置第二检测端机节点(磁敏传感器)，这些节点可以感应地面上通行的车辆情况。当前相位的车辆通过第二检测端机节点时，该节点记录通过的车辆数及车辆长度，并将这些数据通过无线方式发射给置于交叉口附近的该相位所属的基站；当车辆通过第一检测端机节点时，该节点同样进行上述步骤。基站得到上述数据后，通过做差方式得到该相位的车辆数、车辆平均排队长度等流量控制指标。其他相位的第一检测端机节点检测到停在停车线上的车辆后，启动等待时长计时器记录车辆等待时长等流量控制指标。这些流量控制指标的数据传送给与基站相连的车流控制中心，由车流控制中心进行流量控制指标与预设条件之间的判断，车流控制中心根据判断结果调整运行相位或各相位的运行时长，以实现道路交叉路口车流控制。\n[0058] 附图6所示为“磁敏传感器与摄像头相结合”方式。该方式除布设有如图5所示的检测端机节点外，还架设有摄像头。这些摄像头用于检测各相位的车辆排队长度等流量控制指标。其他流量控制指标同样采用附图5所示的方式采集。这些流量控制指标的数据传送给与基站相连的车流控制中心，由车流控制中心进行流量控制指标与预设条件之间的判断，车流控制中心根据判断结果调整运行相位或各相位的运行时长，以实现道路交叉路口车流控制。\n[0059] 实施例2\n[0060] 本发明的一种更为优选方式是在进行各相位的流量控制指标计算之前，充分地考虑当前相位的车流激增的问题。附图2为实现该目的的实施例的流程图。该流程图描述的本发明的步骤包括：\n[0061] 步骤201：运行当前相位，该相位车辆通行，其通行时长预设为T0；\n[0062] 步骤202：判断当前运行相位是否运行至T0‘，所述T0-T0‘＝τ，τ为接近T0末刻的固定时间间隔，如果是，则进入步骤203；如果否，则进入步骤201；\n[0063] 步骤203：检测当前相位预定时间M0内是否有接续车辆通过，所述M＜τ，如果有，则转入步骤206；如果否，则进入步骤204；\n[0064] 步骤204：读取各相位车辆平均排队长度，判断得出各指标中数值最大的流量控制指标，将该指标所在的相位设置为预选相位；如果最大的流量控制指标有两个以上，则按照预定相序选取相位在前的相位为预选相位；如果否，则进入步骤206；\n[0065] 步骤205：判断预选相位是否为当前运行相位，如果是，转入步骤206；如果否，则跳相至所述预选相位，转入步骤201；\n[0066] 步骤206：在当前相位时长之上增加ΔT间隔，并判断当前相位时长是否达到预设最大时长，如果是，转入步骤207；如果否，则转入步骤201；\n[0067] 步骤207：按照预定相序跳相至下一相位运行，转入步骤201。\n[0068] 本实施例中流量控制指标数据的采集方式同实施例1，在此不予赘言。\n[0069] 实施例3\n[0070] 现实中，道路交叉口车流情况复杂，本发明优选采用复合流量控制指标的控制策略。复合流量控制指标分两组：第一组流量控制指标和第二流量控制指标，每组流量控制指标至少为一个。\n[0071] 如附图3所示本发明的实施例3，预选复合流量控制指标的第一组流量控制指标为车辆平均排队长度，第二组流量控制指标为车辆等待时长，则本发明所述方法包括如下步骤：\n[0072] 步骤301：运行当前相位，该相位车辆通行，其通行时长预设为T0，同时启动相位等待时长计时器；\n[0073] 步骤302：判断当前运行相位是否运行至T0‘，所述T0-T0‘＝τ，τ为接近T0末刻的固定时间间隔，如果否，则转入步骤301；如果是，则进入步骤303；\n[0074] 步骤303：检测当前相位预定时间M0内是否有接续车辆通过，所述M0＜τ，如果有，则转入步骤307；如果否，则进入步骤304；\n[0075] 步骤304：读取各相位车辆平均排队长度，判断得出数值最大的车辆平均排队长度，将该指标所在的相位设置为预选相位；如果车辆平均排队长度最大数值有两个以上，则按照预定相序选取相位在前的相位为预选相位；如果否，则进入步骤307；\n[0076] 步骤305：读取相位计时器中等待时长的数据，并判断各相位的等待时间N是否超过预设最大等待时间N0，如果是，则将预选相位更新为该相位，转入步骤306；如果否，则进入步骤306；\n[0077] 步骤306：判断预选相位是否为当前运行相位，如果是，则转入步骤307；如果否，则跳相至所选相位，归零相位等待时间计时器，转入步骤301；\n[0078] 步骤307：在当前相位时长之上增加ΔT间隔，判断当前相位时间是否达到预设最大时长，如果是，则转入步骤308；如果否，则转入步骤301。\n[0079] 步骤308：按照预定相序跳相至下一相位运行，转入步骤301。\n[0080] 本发明上述实施例的另一种变形是更改复合流量控制指标为排队车辆数和等待时长，则该实施例与上述实施例除步骤304外，其余步骤相同。步骤304为：读取各相位车辆数，判断得出数值最大的车辆平均排队长度，将该指标所在的相位设置为预选相位；如果车辆平均排队长度最大数值有两个以上，则按照预定相序选取相位在前的相位为预选相位；\n如果否，则进入步骤307。\n[0081] 实施例4\n[0082] 根据道路交叉路口车流控制优先关注问题的优先级不同，本发明的又一种实施例是先进行各相位车辆等待时长的判断，再进行车辆平均排队长度的比较，即如附图4所示实施例4，将上述实施例中步骤304、305按照如下方式改写，可达到优先级的设置。\n[0083] 步骤404：读取相位计时器数据，判断得出数值最大的车辆等待时长，将该指标所在的相位设置为预选相位；如果车辆等待时长最大数值有两个以上，则按照预定相序选取相位在前的相位为预选相位；如果否，则进入步骤407；\n[0084] 步骤405：读取各相位车辆平均排队长度，并判断各相位车辆平均排队长度L2是否超过预设最大长度L20，如果是，则将预选相位更改为该相位后进入步骤406；如果否，则进入步骤406。\n[0085] 同样地，实施例4中车辆平均排队长度更改为排队车辆数，则构成本发明上述实施例的一种变形形式，即步骤405为计算各相位排队车辆数，并判断各相位排队车辆数P是否超过预设最大数量P0，如果是，则将预选更改为该相位后进入步骤406；如果否，则进入步骤406。\n[0086] 为实现本发明最优化，发明中各参数的选取，最好在充分统计分析本交叉路口的历史交通流量后进行设置。\n[0087] 实施例5\n[0088] 与实现道路交叉口车流控制方法相对应，本发明还提供了一种实现道路交叉口车流控制的装置。附图7所示是本发明的装置实施例的一个示意图。本实施例中，该装置500包括：通行时长监测单元501、指标数值读取单元502、第一判断单元503、第二判断单元504和通行时长延长单元505，其中：\n[0089] 通行时长监测单元501，用于检测当前通行相位的车流通行是否到达预定时刻，该预定时刻离前通行相位时长终点为固定时间间隔；如果是，则触发指标数值读取单元502；\n如果否，则继续进行通行时长监测；\n[0090] 指标数值读取单元502，用于读取各相位的流量控制指标的当前数值，并将该数值传送给第一判断单元503；\n[0091] 第一判断单元503，用于判断所述流量控制指标是否符合预设条件，如果是，则将符合条件的流量控制指标所在的相位设置为预选相位，并触发第二判断单元504；如果否，则触发通行时长延长单元505；\n[0092] 第二判断单元504，用于判断所述预选相位是否为当前通行相位，如果是，则触发通行时长延长单元505；如果否，则将所述预选相位设置为当前通行相位，并触发通行时长监测单元501；\n[0093] 通行时长延长单元505，用于延长当前通行相位时长。\n[0094] 本实施例的装置工作过程是：当通行时长监测单元501监测到当前通行相位的车流已通行至预定时刻时，触发指标数值读取单元502，该单元读取各相位的流量控制指标的当前数值后将所述数值传送给第一判断单元503；\n[0095] 第一判断单元503接收到上述数据后进行第一判断步骤：判断所述流量控制指标是否符合预设条件，如果是，则将符合条件的流量控制指标所在的相位设置为预选相位，并触发第二判断单元504；如果否，则触发通行时长延长单元505；\n[0096] 第二判断504被触发后进行第二判断步骤：判断所述预选相位是否为当前通行相位，如果是，则触发通行时长延长单元505；如果否，则将所述预选相位设置为当前通行相位，并触发通行时长监测单元501。\n[0097] 本实施例还可根据实际情况进行进一步优化。比如本装置还可以增加通行总时长判断单元506，该单元用于判断所述通行时长延长单元延长时间后通行总时长是否达到预设最大时长或延长总次数是否达到预设最大次数，如果是，则按照预定相序设置当前通行相位；如果否，则保持当前通行相位。\n[0098] 同样地，本装置还可以增加后续车流监测单元507，用于指标数值读取单元502读取各相位流量控制指标数值之前检测当前通行相位是否有后续车流，如果是，则触发通行时长延长单元505；如果否，则触发指标数值读取单元502。\n[0099] 本实施例中指标数值读取单元连接外部基础信息收集系统，该基础信息同样可以按照实施例1所述的方式进行收集，此处不再赘言。\n[0100] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。