[发明专利]一种单交叉口信号灯时间控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种单交叉口信号灯时间控制方法及系统，属于交通运输控制技术领域。本发明按照单交叉口四个来车方向和每种车辆排队状态中不同的排队车辆数将车辆排队状态分为n^k种，n为车辆排队长度的种类，k为单交叉口的车道数；以交通信号相位个数、每个相位的最小时间、绿灯增加的时间段数和每段时间的长度作为交通行为；根据所划分的车辆排队状态和确定的交通行为采用Q学习法进行学习。本发明通过改变状态空间的定义，将车辆排队状态划分的与交叉口的实际情况更加吻合，使得绿灯时间的分配更加科学。

技术领域

本发明涉及一种单交叉口信号灯时间控制方法及系统，属于交通运输控制技术领域。

背景技术

目前，很多城市深受交通拥堵的困扰，如何构建一个高效率的交通运输系统成为城市建设的头等大事。许多已充分开发的城市几乎不能拓展交通道路，即在空间上已经没有可发展的空间，故交通理论很多方法都从时间上进行了研究，即提出了很多交通信号控制理论算法。

文献《Traffic light control in non-stationary environment based onmulti agent Q-learning》(下文简称Adboosd的方法)提供了一种单交叉口信号灯时间控制方法，该控制方法将单交叉口的四个来车方向分为24种不同的车辆排队状态，如表1所示，但是，表中24种状态并没有区分l₁＞l₂＞l₃＞l₄、l₁＝l₂＝l₃＝l₄和l₁＝l₂＝l₃＞l₄等情况，而这些情况可能对交通网络造成不同的影响。另外，每种车辆排队状态中不同的排队车辆数也会对交通网络造成不同的影响，例如，若l_i(i＝1,2,3,4)表示第i个车道车辆排队长度，则(l₁:4,l₂:5,l₃:2,l₄:3)和(l₁:40,l₂:50,l₃:20,l₄:30)同属于l₂≥l₁≥l₄≥l₃交通状态，显然这种状态不能选择相同的绿灯时间。

表1

显然这种方式没有考虑到每种车辆排队状态中不同的排队车辆数也会对交通网络造成不同的影响，导致的信号灯时间段控制与实际交通状况不符合，绿灯时间分配不科学，影响通行效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种单交叉口信号灯时间控制方法，以解决目前信号灯时间控制中没有考虑排队车辆数导致对信号灯控制不科学的问题。同时，本发明还提供了一种单交叉口信号灯时间控制系统。

本发明为解决上述技术问题而提供一种单交叉口信号灯时间控制方法，该控制方法的步骤如下：

1)按照单交叉口四个来车方向和每种车辆排队状态中不同的排队车辆数将车辆排队状态分为n^k种，n为车辆排队长度的种类，k为单交叉口的车道数；

2)以交通信号相位个数、每个相位的最小时间、绿灯增加的时间段数和每段时间的长度作为交通行为；

3)根据所划分的车辆排队状态和确定的交通行为采用Q学习法进行学习，

Q(s,a)←Q(s,a)+α[μ+γmax_a'Q(s',a')-Q(s,a)]

s←s′