[发明专利]自适应交叉口交通流随机波动的交通信号控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应交叉口交通流随机波动的交通信号控制系统及方法。

背景技术

信号交叉口固定相位方案因其对向交通流到达的波动性和随机性，往往导致交叉口进口道时空资源利用不均衡、部分交叉口时空资源闲置，制约了交叉口通行能力的提升。以图1所示交叉口为例进行说明，当东西方向直行相位中东进口交通量大于西进口时，西进口的时空资源往往得不到充分利用，在放行完西进口交通流时，交叉口内一半的空间(即下半部分空间)基本处于闲置状态，而现有信号控制技术尚不能使南进口的候驶车辆提前进入待驶区，导致整个交叉口时空资源未能得到充分利用。基于此，提出本方法来提升交叉口的时空资源利用效率。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的在于提供一种自适应交叉口交通流随机波动的交通信号控制系统及方法，以提高交叉口的时空资源利用效率，从而达到提高交叉口通行能力的目标。

本发明的目的是这样实现的：一种自适应交叉口交通流随机波动的交通信号控制系统，包括交通流检测器、数据传输子系统、数据处理及控制模块、车道信号灯和多个LED诱导屏，交通流检测器与数据传输子系统连接，数据传输子系统与数据处理及控制模块连接，数据处理及控制模块分别与车道信号灯、多个LED诱导屏连接，LED 诱导屏安装在面向每个进口道的信号灯杆上，首先，交通流检测器实时采集交叉口各进口车道左转和直行车流的到达信息；其次，交通流检测器将采集到的交通流数据经数据传输子系统传送给数据处理及控制模块；最后，数据处理及控制模块对接收到的交通流数据进行数值运算和逻辑判断，当判断得出某个进口道的左转或直行饱和车流消失时，数据处理及控制模块立即发出控制命令经数据传输子系统改变车道信号灯灯色，结束该进口左转或直行车流的放行，并通过LED 诱导屏发布提示信息引导其他进口的候驶车辆进入待驶区，以提高交叉口的时空资源利用效率。

本发明还具有如下技术特征：采用如上所述的交通信号控制系统得出的一种自适应交叉口交通流随机波动的交通信号控制方法，步骤如下：

步骤一：设置左转与直行待驶区

在交叉口内布置左转和直行待驶区，其中，左转与直行待驶区不能重叠，待驶区的位置不能影响下一相位车辆的通行；

步骤二：交通流检测器检测位置的确定

当检测器检测到某进口左转或直行方向饱和车流消失时，应立即结束该进口道左转或直行方向车流的放行，因此交通流检测器的检测位置应确保检测到的饱和车流中最后一辆车能够在黄灯期间顺利通过进口道停车线，需满足以下关系：

L_D≤V×(A+t_S)

式中L_D——交通流检测器检测位置距停车线的最大距离(m)；

V——绿灯期间车辆通过停车线的平均速度(m/s)；

A——黄灯时间(s)；

t_S——饱和车头时距(s)；

此外，为了确保每个信号周期检测器均能检测到饱和车流，进口道信号周期内正常的排队长度也是检测器检测位置需要考虑的一个因素，要求交通流检测器的检测位置应小于正常的排队长度，以平均车头间距为6米，每信号周期进口道某相位车流的排队长度计算如下：

L_Q＝6.0Q(1-r)c/(3600n)

式中L_Q——定周期信号控制条件下进口道某相位的车辆排队长度 (m)；

Q——该进口平峰时段某相位小时到达交通量(veh/h)；

c——定周期信号控制条件下的周期时长(s)；

n——该进口道某相位包含的车道数；

r——定周期信号控制条件下该进口道某相位的绿信比；

考虑到车流到达的随机性和波动性，取计算排队长度的一半作为交通流检测器检测位置的设置依据，能保证每信号周期交通流检测器均能检测到饱和车流；

取上述两条件的最小值作为检测器设置位置的最终结果，即：

L＝min(L_D,0.5L_Q)

式中L——交通流检测器检测位置距停车线的距离(m)；

L_D——确保检测到的饱和车流最后一辆车在黄灯期间能顺利通过停车线的最大距离(m)；

L_Q——进口道某相位正常车辆排队长度(m)；

步骤三：相位放行次序