[发明专利]一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制方法及系统，属于智能交通控制技术领域。

背景技术

随着城市道路交通负荷的增加，车辆拥堵现象日益突出，通过交通控制技术来诱导、疏通道路车辆，已是解决城市交通问题的庇佑之路。目前，智能交通控制技术主要有基于蜂群算法的自适应路径诱导方法、动态模糊控制和神经网络智能交通信号控制技术、基于无线传感器网络的红绿灯控制技术等。

基于蜂群算法的自适应路径诱导方法，是将蜂群算法应用于智能交通，通过智能蜂群在路径选择时的交互作用实现车辆路径动态诱导，从而使交通需求合理分配在路网中，为每个车辆提供最佳行驶路径环境。该方法可根据交通路网的实际情况选择最优的实时路径，实现系统动态诱导的目的。目前的GPS导航仪已经具有选择最短程的路径，结合城市路况信息，也可以寻求到最佳路径。

采用动态模糊控制和神经网络的智能交通信号控制方案，根据相邻交叉口交通流大小和方向的不同, 通过动态模糊控制手段, 采用弹性信号周期和最大隶属度原则, 合理地动态分配交叉口信号相位。此外，还有通过神经网络对交通信号周期的自适应调节方法。

基于无线传感器网络(WSN)的红绿灯控制系统，通过分析红绿灯控制现状的缺点，运用磁阻传感器实现车辆检测，搭建无线传感器网络的控制平台，分析节点的布设方法，并在此基础上采用基于时间片控制机制的算法，根据车流量的大小由控制节点完成对红绿灯的动态、实时控制。

澳大利亚SCAT系统采取分层递阶式控制结构，控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据通讯线路相连，地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机，监控计算机连续地监视所有路口的信号运行、检测器的工作状况，地区主控制器用于分析路口控制器送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域各路口进行实时控制。

英国道路研究所在TRANSYT 系统的基础上，采用自适应控制方法提出SCOOT动态交通控制系统。SCOOT 为方案生成的控制系统，通过安装在交叉口每条进口车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案，它能通过连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。

意大利UTOPIA/ SPOT系统由SPOT (小型的分布式交通控制系统) 和UTOPIA (面控软件) 两部分组成，系统考虑了公交优先的功能，采用了“强相互作用”的概念来保证区域控制的最优性。

上述方法从多个路口一个大范围协调控制信号灯，能有效缓解流量拥塞；但从小范围来看，上述控制方案具有一个共同的特性，信号灯依然设置在交叉路口，驾驶员在接近路口才知道是否遭遇红灯，无法实现沿途动态调整车流。这就造成道路上的交通压力仍然集中在路口，“点”的压力没有转变成“线”的压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制方法及系统，在信号灯内安装智能芯片，赋予每一盏信号灯智能，通过信号灯之间的信息交流而产生群集智能，自动结成流动的绿波段和红波段信号灯，诱导车辆跟随绿波段运动，实现动态绿波交通控制，缓解交通拥堵，实现交通流效率的最大化。

本群集智能信号灯绿波诱导交通流控制方法，是在道路沿线车道隔离栏及交叉路口路面引导线上间断设置智能信号灯，每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、信号无线传输器和红、绿、黄三色LED灯，由各智能信号灯感知周围车辆的运动、无线传输和分析处理车辆信息；利用绿波段信号灯智能群集预编程序，通过各智能信号灯之间的信息交流，将单个信号灯汇聚到某一适合群体而结成信号灯群，继而使信号灯群之间进行信息交流和相互协商，形成流动的绿波段或红波段灯群，实现道路沿线智能信号灯的结群流动和绿波流交通诱导；同时，在路口设置信息交流中转站，与交叉路口的红绿信号灯实现信息交流，根据道路沿线智能信号灯的分析结果，控制协调交叉路口的红绿信号灯，配合道路沿线智能信号灯的交通诱导绿波流，引导车流顺利通过交叉口。

所述车流信息的分析处理和智能信号灯的群集方法，是将智能信号灯感知的车辆运动信息经振动分析模块进行分析后，输入群集智能程序模块，由CPU根据车流信息判断信号灯周围车辆的相对距离和车流量，将单个信号灯汇聚到某一适合群体而结成信号灯群，继而通过对各信号灯群传输信号的分析，找到各信号灯群中信号感应叠加最强的信号灯，以该信号灯代表本信号灯群与其它灯群进行信息交流和相互协商，协调信号灯群之间的间距和运动速度，形成流动的绿波段或红波段信号灯群，诱导道路上的车辆分段运动，实现群集智能绿波交通诱导。