[发明专利]一种基于电警数据的交叉口自适应交通信号控制系统及其工作方法

说明书

本发明涉及交通信号控制技术领域，公开了一种基于电警数据的交叉口自适应交通信号控制系统及其工作方法。本发明创造以在交叉口普遍布置的电子警察设备作为前端的数据采集设备，可以采集并缓存反映交叉口流量数据、交叉口的车道情况以及相位分配等基础数据的电警数据，并通过复用这些电警数据实现自适应交通信号控制的目的，不但能够克服现有技术中基于线圈检测器难以维护和数据缺失严重的问题，还可以提高电子警察设备的利用率，减少设备维护管理的成本。此外，还能够满足早晚高峰等各种交通状况下的动态控制需求，适应交通流不断变化的管控需求，提高了交叉口的通行效率，具有很高的经济效益和社会效益，便于实际推广和应用。

技术领域

本发明涉及交通信号控制技术领域，具体地，涉及一种基于电警数据的交叉口自适应交通信号控制系统及其工作方法。

背景技术

交通信号控制是城市交通组织优化的重要方法之一，其中单交叉口的交通信号控制，应用最为普遍、控制策略最为成熟可靠。根据控制策略的不同，单点控制可分为定时控制、感应控制、智能控制和自适应控制，其中，定时控制不能适应交通流迅速的变化，操作灵活性低，需要人工经验的判断；感应控制比较适合饱和度较低且各流向流量具有较大差异的路口；智能控制(包括模糊控制或基于神经网络算法的控制)的控制效果虽然较好，但存在控制模型、算法复杂、求解繁琐的问题；单点自适应控制能够适应于多种交通状态，而且其控制模型也比较简单。

现有交通信号控制系统中交通流数据采集的方式，目前普遍存在交通流数据缺失严重，缺乏自适应控制的数据条件。现有系统(如SCOOT-Split Cycle Offset OptimizingTechnique，SCATS-Sydney Coordinated Adaptive Traffic System或HiCon交通信号控制系统等)一般都是基于线圈采集交通流数据，由于线圈易于损坏且难以维修，一旦线圈出现损坏的情况，将对交叉口信号控制产生严重影响。而在交叉口中存在大量的视频监控设备，例如电子警察设备等，这些设备管理维护简单，且采集的交通流数据能够满足交叉口自适应控制的需求。

现有的自适应交通信号控制方法，过多地通过预测手段来表征交叉口的需求，其预测效果的好坏直接决定了自适应的控制效果，缺乏根据交通流运行态势进行反馈调整控制方案的过程。

发明内容

针对前述现有交通信号控制系统所存在的问题，本发明提供了一种基于电警数据的交叉口自适应交通信号控制系统及其工作方法。

本发明采用的技术方案,一方面提供了一种基于电警数据的交叉口自适应交通信号控制系统，包括电警数据采集模块、交通信号控制方案生成模块、信号控制平台和信号机，其中，所述交通信号控制方案生成模块包括交通信号控制预案库生成单元、交通信号控制战略方案生成单元和交通信号控制战术方案生成单元；

所述电警数据采集模块用于采集并缓存电警数据，其中，所述电警数据包括交叉口的若干相位、若干流向、各个相位对应的流向、各个流向对应的车道数和各个流向对应的流量；

所述交通信号控制预案库生成单元通信连接所述电警数据采集模块，用于根据在若干个历史时间片内采集的电警数据，计算历史的各相位等效关键单车道流量矩阵，该各相位等效关键单车道流量矩阵包含有各个历史时间片的各相位等效关键单车道流量序列，并以所有历史时间片的各相位等效关键单车道流量序列为样本集进行聚类分析，得到交叉口在多个交通状态下的各相位流量表征值序列，最后针对各个交通状态，根据对应的各相位流量表征值序列计算对应交通信号控制方案的最佳信号周期时长，得到包含多个交通状态-信号周期预案的交通状态-信号周期预案库，其中，每个交通状态-信号周期预案分别包含有一个交通状态、对应交通状态的各相位流量表征值序列和对应交通信号控制方案的最佳信号周期时长；