[发明专利]基于方向延误梯度的转向溢出检测和信号控制方法

说明书

本发明公开了一种基于方向延误梯度的转向溢出检测和信号控制方法，该方法利用流量与行程时间信息，计算每个方向的理论方向延误梯度和实际方向延误梯度。根据理论和实际方向延误梯度的关系，确定溢出判别指标的值，从而判断溢出是否发生以及发生类型。最后根据溢出判别指标与溢出情况，确定各相位绿信比扩大倍数，对信号参数进行调整，得到最终的面向转向溢出的信号参数设置。本方法可以显著提高交叉口的运行效率。

技术领域

本发明涉及一种用于城市交叉口的信号控制技术，尤其涉及一种基于方向延误梯度的转向溢出检测和信号控制方法，具体来说就是利用行程时间信息和流量信息，对交叉口溢出进行实时判断、并动态调整信号的技术。

背景技术

交叉口的信号控制指的是利用各种交通流信息(常用的交通流信息是各个进口的各个转向车流的流量)、得到周期、绿信比、黄灯时间参数，并由信号灯执行。传统上，信号控制针对的交通状态包括低饱和以及高饱和。高饱和度指的是流量较大情况下。现有信号控制技术在低饱和度下能顺利工作，但是高饱和度情况下，常常控制效果不佳，突出的一个现象就是高峰期间，进口道的排队过长、从而向上游蔓延、并堵塞上游交叉口，从而降低了交叉口的运行效率。

发明内容

为了克服现有方法不能有效应对高峰期间的排队溢出问题，本发明提出一种基于方向延误梯度的转向溢出检测和信号控制方法，该方法有效利用了各种信息，并对多类溢出事件进行动态识别，并能够实施调整信号参数，是一种溢出检测和动态控制技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1)获得基本数据，包括各个进口道各个方向的流量、样本车辆的行程时间，每个进口道的每个方向至少需要有一个车辆的行程时间数据，如果有多辆，则取平均行程时间；

2)计算每个进口道的理论方向延误梯度和实际方向延误梯度。

3)根据理论方向延误梯度和实际方向延误梯度的关系，确定溢出时间发生与否以及发生类型；

4)根据溢出判别指标，计算绿信比扩大倍数，调整各相位的信号参数，并得到最终的面向转向溢出的信号参数设置。

上述技术方案中，进一步的，步骤2)中计算理论方向延误梯度和实际方向延误梯度的方法，具体如下：

根据各相位的绿信比与其关键车流成正比，即

其中，k＝1、2、3、或4，表示四相位，λ_k为第k相位的绿信比，Q_k为第k相位的关键车流；

以下标E、W、N、S分别表示东、西、北、南进口，下标LT表示左转，TH表示直行；

理想情况下，每个车道都有一个对应的延误，即理论延误梯度δ，则对于东进口有理论延误梯度：

其中，C为周期时长；S为交叉口的饱和流率；q_E，TH表示东进口直行车流的流量，λ_E，TH表示东进口直行车流的绿信比，其与λ_W，TH相等，为理论情况下的东进口左转车流的延误；

计算实际延误梯度Δ，对于东进口有实际延误梯度Δ_E：

其中，d_E，LT为东进口左转的平均延误，采用下式获得：

为东进口左转自由流行程时间，L_E为东进口路段长度，v_f为自由流速度，τ_E，LT，i为第i辆东进口左转车辆实际行程时间，为东进口左转车辆行程时间样本数量；同理可得东进口直行车的平均延误d_E，TH；