[发明专利]一种基于主干道协调优先的区域交通信号控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交通信号控制技术领域，尤其是涉及一种基于主干道协调优先的区域交通信号控制方法。

背景技术

为了解决日益严重的城市交通拥堵问题，城市交通的管理者和相关研究者提出了很多种解决方法，其中最直接的方法就是通过在城市中修建完善更多的道路来解决问题。可是，由于城市空间容量的限制，这种方法在现代城市中越来越难以适用了。随着信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术等多种技术的发展，智能交通控制技术越来越受到城市管理者的重视，并在不少城市取得了很多有益的成果。而对于智能交通控制技术，交叉路口的交通信号控制则是其中重要的一环。

根据控制方法实时性的不同，交通信号控制方法可以划分为定时控制方法和自适应控制方法，这两种方法又可以根据控制区域细分为单路口信号控制方法、干线交通信号控制方法和区域交通信号控制方法。不论是哪种交通信号控制方法，最终的优化结果只有周期、绿信比和相位差（单路口信号控制不需要优化相位差）三个参数，通过这三个参数对各个交叉口的交通信号灯进行配置就可以实现交叉路口的交通信号控制。在交通信号控制领域，单路口信号控制方法和干线交通信号控制方法的各项技术已经比较成熟，而区域交通信号控制则还有相当的发展空间。

目前比较著名的区域交通信号控制方法有TRANSYT（Traffic Network Study Tool：交通网络学习工具系统）、SCOOT（Split，Cycle and Offset Optimization Technique：绿信比、周期和相位差优化技术）和SCATS（Sydney Coordinated Adaptive Traffic System：悉尼协调自适应交通系统）。TRANSYT是一种定时控制系统，SCOOT是基于TRANSYT模型的交通自适应控制方法，而SCATS则是一种没有建立交通模型的实时自适应交通控制系统。

上述方法都是由国外发达国家的研究机构提出的，应用于国外成熟的道路交通设施会有良好的控制效果。但是，由于我国城市还在发展当中，城市的道路交通设施及交通法规也还大多处于发展完善的过程中，无论是道路状况还是实际复杂的混合交通流都与国外存在很大的差异，不能满足这些方法良好运行所需要的比较严苛的交通条件，这些方法不能很好地适应我国城市的交通现状。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中区域交通控制方法不适应我国城市道路交通设施现状的问题，提供了一种能够适应我国城市道路交通设施现状的，解决城市中存在的不均衡交通流的合理优化问题，同时提高区域交通信号配时优化的效率的基于主干道协调优先的区域交通信号控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于主干道协调优先的区域交通信号控制方法，所述区域为一个包括若干连续相邻交叉口的城市道路交通区域，该方法包括以下步骤：

a．根据交通流量数据确定区域内某一交叉口为关键交叉口，并以关键交叉口为基准，确定区域内由若干连续交叉口组成的主干道；

b．预先设定若干交叉口四相位配置方案，根据交叉口的特征对区域内各交叉口分别选用不同的配置方案；

c．依次对区域内主干道和非主干道交叉口进行相位差优化，根据干线相位差优化的方法依次计算出相邻的主干道交叉口之邻的相位差和区域内相邻非主干道交叉口之间的相位差；

d．根据区域内交叉口相位差优化先后顺序以及各交叉口配置的相位方案，依次确定各个交叉口的相位绿灯启动时间，完成区域交通信号配时。

本发明将复杂的区域交通面控系统的优化问题转化为线控系统的优化问题，降低了区域交通信号优化过程的复杂度，大幅提高区域交通信号控制的效率；本发明重点考虑了区域中交通流量较大的主干道，主次分明的优化顺序使得整个区域交通能够得到更为优越的控制效果。

作为一种优选方案，相邻的主干道交叉口之间的相位差和区域内相邻非主干道交叉口之间的相位差通过计算得出，其中为两个相邻交叉口x和交叉口y之间的相对相位差，为从交叉口x到相邻交叉口y行程的时间平均值，S_y,x为相应的两个相邻交叉口之间的距离，为车辆从交叉口x到相邻交叉口y之间的平均行驶速度；

该相位差优化依次对相邻的主干道交叉口、相邻的主干道交叉口和非主干道交叉口、相邻的非主干道交叉口进行优化，所有相邻交叉口线性相位差优化结构都是后一个交叉口相对于前一个交叉口的相对相位差。

作为一种优选方案，所述确定区域内主干道的步骤包括：