專利名稱：：一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種交通協(xié)調(diào)系統(tǒng)和方法，且特別涉及一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法。M狄交通誘導與控制系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)研究的核心內(nèi)容。交通誘導系統(tǒng)能夠為出行者提供路網(wǎng)交通狀態(tài)信息，使出行者能夠合理利用交通網(wǎng)絡(luò)，最終從空間上實現(xiàn)交流的優(yōu)化分布。交通控制系統(tǒng)是利用計算機、通訊、控制等技術(shù)通過對路網(wǎng)上的交通信號燈的配時方案進行優(yōu)化控制，使路網(wǎng)上交通流有序行動，減少交通阻塞的發(fā)生，縮短行程時間，交通控制主要從時間上影響交通流。在傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中，是將交通控制和交通誘導系統(tǒng)完全割裂開，誘導和控制獨立成系統(tǒng)，所使用的基礎(chǔ)交通信息也都互不共享。傳統(tǒng)的交通控制方式僅利用交叉口處的交通信息和依靠內(nèi)部優(yōu)化才莫型生成控制方案。傳統(tǒng)交通信號控制系統(tǒng)主要利用了交叉口處的交通信息，這些信息是局部的、被動的信息，是按照已經(jīng)生成的交通流參數(shù)生成的控制方案。交通控制的目標是為了使交通更加通暢，傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)只能局限于局部交通狀態(tài)，不能著眼于整個交通網(wǎng)絡(luò)。這樣一旦發(fā)生交通擁擠，單個信號控制系統(tǒng)就顯得無能為力，只能依靠誘導系統(tǒng)發(fā)布的交通信息，由駕駛員憑借自覺選擇其它出行路徑，而不能夠及時對一些關(guān)鍵匯入路口實施強制流量管控，使得交通流空間分布得不到及時調(diào)整，喪失了宏觀流量空間調(diào)整的控制顯得非常被動。另夕卜，通過對傳統(tǒng)交通控制系統(tǒng)的分析可知，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中對控制方案的生成主要依靠的就是交叉口各進口車道的飽和度。事實上，飽和度雖然在一定基礎(chǔ)上反應(yīng)交叉口的交通狀況，4旦是反應(yīng)不夠全面。例如當車輛在一個綠燈相位內(nèi)已經(jīng)形成排隊或者剛好能夠通行完畢的時候，飽和度參數(shù)值并不能夠反映出這兩種交通狀態(tài)。而事實上這兩種交通狀態(tài)恰恰又是非常關(guān)鍵的兩種交通狀態(tài)。傳統(tǒng)信號控制的信息采集在空間上的不完整性使得控制方案具有先天的缺陷。傳統(tǒng)的誘導系統(tǒng)也是一個孤立的系統(tǒng)，由于沒有與控制系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，就使得誘導系統(tǒng)發(fā)布出的信息具有較大的誤差，例如由于管制信號使得本來稀疏的交通流得到積累時候被誘導系統(tǒng)錯誤認為是擁堵的表征，一條路段上的左轉(zhuǎn)擁堵被誤判為整條路段的交通擁堵，特別是在地面道路的誘導算法中，由于沒有考慮到信號系統(tǒng)的影響作用，使得判別出來的狀態(tài)具有很大的誤差。另外，誘導系統(tǒng)通過自身的信息采集模塊、信息處理模塊、信息發(fā)布模塊共同工作生成最終的交通狀態(tài)，并發(fā)布出去。由于很多地方停車線附近的都已經(jīng)被控制系統(tǒng)的檢測設(shè)備所占據(jù)，所以就使得誘導系統(tǒng)的信息檢測不夠充分，由于喪失了與控制系統(tǒng)的信息交互使用，使得誘導系統(tǒng)中交通狀態(tài)判別算法無法對信號控制造成的影響進行有效評價和使用，誘導發(fā)布的交通狀態(tài)也很難做到準確。因此，傳統(tǒng)的交通控制和交通誘導系統(tǒng)之間相互的孤立使得交通流的調(diào)整反應(yīng)周期變得緩慢和不敏感。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中交通控制和交通誘導系統(tǒng)之間相互孤立的問題，本發(fā)明提供一種能將交通控制和交通誘導系統(tǒng)連接起來的系統(tǒng)及方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)，包括交通信息采集模塊；交通信息處理模塊，和所述交通信息采集模塊相連；信號控制優(yōu)化模塊，和所述交通信息處理模塊相連，所述信號控制優(yōu)化模塊生成信號控制參數(shù)；交通狀態(tài)辨別模塊，和所述交通信息處理模塊以及所述信號控制優(yōu)化模塊相連；交通狀態(tài)發(fā)布模塊，和所述交通狀態(tài)辨別模塊相連；誘導方案生成模塊，和所述信號控制優(yōu)化模塊以及所述交通狀態(tài)發(fā)布模塊相連；顯示模塊，和所述誘導方案生成一莫塊相連。可選的，所述交通信息包括流量、速度和時間占有率?？蛇x的，所述信號控制參數(shù)包括信號周期和綠信比。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種交通控制誘導協(xié)調(diào)方法，包括采集交通信息；處理所采集的交通信息；生成信號控制參數(shù)；將所述交通信息和所述信號控制參數(shù)發(fā)送至交通狀態(tài)辨別模塊，生成周期交通狀態(tài)信息；將所述信號控制參數(shù)和所述周期交通狀態(tài)信息發(fā)送至誘導方案生成模塊，生成誘導方案；顯示所述誘導方案?？蛇x的，所述交通信息包括流量、速度和時間占有率?？蛇x的，所述信號控制參數(shù)包括信號周期和綠信比。本發(fā)明所述的一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法的有益效果主要表現(xiàn)在本發(fā)明提供一種交通誘導、控制一體化的協(xié)調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方案，解決了傳統(tǒng)做法中基礎(chǔ)交通信息不共享和設(shè)備重復(fù)建設(shè)的問題，另外，還解決了交通狀態(tài)判別算法未考慮到信號控制因素的影響的問題，使得交通流的調(diào)整反應(yīng)周期變短，使得道路更加的順暢。圖1為本發(fā)明一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法的流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。首先請參考圖1，圖1為本發(fā)明一種車輛行程分布綜合信息分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，從圖1可以看到本發(fā)明包括交通信息采集模塊ll，交通信息采集模塊ll的功能為采集基礎(chǔ)交通信息，所采集的初始交通信息包括流量、速度和時間占有率；交通信息處理模塊12,和所述交通信息采集模塊相連；信號控制優(yōu)化模塊13，和所述交通處理模塊12相連，信號控制優(yōu)化模塊13利用交通信息處理模塊12分析的交通數(shù)據(jù)生成交通控制參數(shù)，控制參數(shù)包括信號周期、綠信比等，其中綠信比是指交通燈一個周期內(nèi)可用于車輛通行的時間比例，綠信比是一個信號相位的有效綠燈時長與周期總時長之比；交通狀態(tài)辨別模塊14,和所述交通信息處理模塊12以及所述信號控制優(yōu)化模塊13相連，交通狀態(tài)判別模塊14的功能是利用采集到的交通參數(shù)以及控制參數(shù)信息，生成按車道按周期的交通狀態(tài)信息；交通狀態(tài)發(fā)布模塊15，和所述交通狀態(tài)辨別模塊14相連，交通狀態(tài)發(fā)布模塊15的功能是利用生成的分車道周期交通狀態(tài)信息，生成道路交通狀態(tài)信息，然后通過一定的發(fā)布周期發(fā)布出去；誘導方案生成模塊16，和所述信號控制優(yōu)化模塊以及所述交通狀態(tài)發(fā)布模塊相連；顯示模塊17,和所述誘導方案生成模塊相連。接著，請參考圖2,圖2為本發(fā)明的一種車輛行程分布綜合信息分析方法的流程圖，從圖2可以看到本發(fā)明包括一下步驟步驟lll:采集交通信息；步驟112:處理所采集的交通信息；步驟113:生成信號控制參數(shù)；步驟114:將所述交通信息和所述信號控制參數(shù)發(fā)送至交通狀態(tài)辨別模塊，生成周期交通狀態(tài)信息；步驟115:將所述信號控制參數(shù)和所述周期交通狀態(tài)信息發(fā)送至誘導方案生成模塊，生成誘導方案；步驟116:顯示所述誘導方案。下面，將對于本發(fā)明進行更為詳細和具體的說明。交通信息檢測設(shè)備按照每5秒檢測交通信息，并且記錄每個交通參數(shù)的采集時間，并且對初始交通信息進行預(yù)處理，主要是對失真交通信息進行糾正和對缺失交通信息進行補齊。通過這種方式得到每5秒的交通信息列，以及這些信息所對應(yīng)的時間。信號控制優(yōu)化模塊內(nèi)部，根據(jù)第n-l個信號周期的信號控制參數(shù)，結(jié)合采集到的交通信息，生成第n個信號周期的信號控制參數(shù)。信號控制優(yōu)化模塊13、交通狀態(tài)判別模塊14和交通狀態(tài)發(fā)布模塊15通過共享交通信息，通過各個模塊的協(xié)調(diào)達到協(xié)調(diào)工作目的。在路段上下游布設(shè)車輛檢測設(shè)備，車輛檢測設(shè)備要能夠檢測分車道的流量、速度、時間占有率參數(shù)，檢測精度達到90°/。以上，信息檢測設(shè)備檢測交通參數(shù)的周期《5s,檢測設(shè)備上傳交通數(shù)據(jù)的周期需在60-600秒之間可調(diào)。在各個交叉口進口處停車線后1-5米處設(shè)置1號檢測設(shè)備，用以檢測綠燈相位內(nèi)的交通流量、速度、時間占有率參數(shù)；在車道管制點處設(shè)置2號4企測設(shè)備，用來檢測周期內(nèi)進入各個車道的交通流量，在交叉口出口處15-30米處設(shè)置3號檢測設(shè)備，用來檢測路段上游交叉口和下游交叉口信號周期內(nèi)的流量、平均速度、平均時間占有率。1、2、3號檢測設(shè)備分別檢測停車線附件處、交通管制處、路段上游的交通流量、平均速度、平均時間占有率三類交通數(shù)據(jù)。其中1號^^測設(shè)備的主要作用是檢測路段下游的交通參數(shù)，來對路段下游交通狀態(tài)做出評估，此檢測設(shè)備檢測的參數(shù)是受到信號控制影響較大的交通參數(shù)；2號檢測設(shè)備主要用來檢測匯入各個車道的交通流交通參數(shù)，一方面作為路段中交通狀態(tài)評估基礎(chǔ)，另一方面可以統(tǒng)計進入各個車道的流量，配合1號檢測設(shè)備對下游交通狀態(tài)進行判別；3號檢測設(shè)備主要統(tǒng)計路段上游交通參數(shù)，一方面對路段上游交通狀態(tài)做出判別，另一方面對匯入路段的交通總量進行統(tǒng)計，配合2號檢測設(shè)備完成對各個車道匯入流量的估算。各個檢測設(shè)備檢測到的交通參數(shù)數(shù)據(jù)格式為采集結(jié)束時間流量平均速度平均時間占有率考慮到地面道路交通流，特別是地面道路下游進入交叉口處的交通流受到信號燈的影響較大，交通流的間斷特性非常明顯，交通流在地面封閉道路段的運行狀態(tài)表現(xiàn)為正常運行、減速排隊、停止等待三個狀態(tài)，那么基于傳統(tǒng)的應(yīng)用平均時間占有率、平均速度對地面交通狀態(tài)進行判別的做法就有一定的問題，因為基于信號影響造成的交通參數(shù)變化和基于交通影響造成的交通參數(shù)變化無法確定。所以對路段下游交通參數(shù)的選取拋棄了傳統(tǒng)的速度、時間占有率，而只采用交通流量參數(shù)。對于路段下游來說雖然匯入流也受到信號控制的影響，但是其是多個相位通行權(quán)的組合，從時間上講總是會有交通流連續(xù)通過3號檢測設(shè)備，所以對3號;f企測設(shè)備使用交通流量、平均速度、平均時間占有率交通參數(shù)來對路段上游交通狀態(tài)進行評估。并且利用這些參數(shù)對宏觀交通流的變化趨勢進行判斷。另一方面考慮到地面道路交通的擁擠主要是由于道路交叉口處交通影響造成的，那么對地面道路的交通狀態(tài)的判別實際上就是要重點考慮地面道路交叉口處狀態(tài)問題，也就是到底是'進不去，還是'出不來，的問題，本發(fā)明從分析地面道路'進出，問題入手，結(jié)合信號控制因素的影響分別對進出交通狀態(tài)做出判別算法。對各個車道下游交通狀態(tài)的具體判別過程為，首先^^據(jù)信號控制參數(shù)對各車道信號周期內(nèi)從紅燈開始到綠燈結(jié)束時刻的1、2號檢測設(shè)備檢測到的交通流量數(shù)據(jù)進行提取，根據(jù)檢測到的各個車道周期內(nèi)1號檢測設(shè)備的流量qt和2號檢測設(shè)備檢測到的流量q2，計算兩個檢測設(shè)備的流量差值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中Vq(t)表示為t時刻的流量的差值。3號檢測設(shè)備主要用于判斷交通流的流入?yún)?shù)值，檢測參數(shù)有5s平均流量、平均速度、平均時間占有率，通過對這三個參數(shù)的分析得到交通流的變化趨勢。交通狀態(tài)變化趨勢的預(yù)測過程為不斷滑動選取每300s時間段內(nèi)交通參數(shù)(滑動間隔為5s)，計算300s內(nèi)的平均交通流量q、平均速度v(m/s)、平均時間占有率h,這樣就得到了每5s的滑動平均交通參數(shù)。對平均流量、平均速度、平均時間占有率分別設(shè)定三個權(quán)值a、P、y(a+P+y=l)，計算三個交通參數(shù)的加權(quán)平均值R=ot*q-p*v+10*Y*h，(顯然R也以每5s生成的一個序列)以此作為統(tǒng)一的交通狀態(tài)量化指標，顯然可以看出R值越大，交通狀態(tài)越趨向于擁擠，否則交通狀態(tài)越趨向于暢通。使用R值對交通狀態(tài)的變化趨勢進行預(yù)測的主要內(nèi)容是對交通狀態(tài)的保持不變、交通集結(jié)、交通消散做出判斷。由IO個R數(shù)據(jù)組成一個序列，同樣通過滑動選擇R序列數(shù)值，通過特定的分析模型對交通狀態(tài)的變化趨勢做出判別。不斷滑動選取3個信號周期內(nèi)的流量差值Vqi(t)、，q2(t+l)、Vq3(t+2)，若發(fā)現(xiàn)這3個信號周期內(nèi)的流量差值都為大于某一數(shù)值qmax，且平均值大于某值Qmax則判別為堵塞；若3個信號周期內(nèi)的流量差值都小于某一數(shù)值qmin,且平均值小于某值Qmin，則判別為暢通；否則判別為擁擠，具體數(shù)值可自由設(shè)定。在路段上游對各個車道的交通狀態(tài)判別是以整個路段上游多個車道綜合考慮的，因為在路段上游只有'進得去，與'進不去，之分，無論通過哪個車道，只要能夠進入路段就統(tǒng)統(tǒng)為'進得去，，所有車道都不容易進去則為'進不去，。根據(jù)這個思路本發(fā)明對上游交通狀態(tài)的判別過程為，才艮據(jù)上面所述計算得的R值，取其在一個信號周期內(nèi)的序列，分別計算各個車道的擁擠度平均值^T、Ii騮一ll(m個車道)，以及所有車道的擁擠度平均值i"對上游交通狀態(tài)的判別過程為首先設(shè)定一個閾值ffmax、ffmin，以及每個車道的閾值霞(i)麗、匿,n;若^〉膨《鵬且>膨腿則判別為堵塞；若》<艮(一且<由則判別為暢通，否則判別為擁擠。以上對一條路段各個車道的下游交通狀態(tài)，以及整條路段的上游交通狀態(tài)的判別方法做了介紹。事實上在最終的交通發(fā)布時候發(fā)布的既不是各個車道的交通狀態(tài)，也不是路段上下游交通狀態(tài)，而是最終的整條路段的交通狀態(tài)。本發(fā)明通過對以上各個車道上下游交通狀態(tài)的判別結(jié)果，結(jié)合路段在整個要顯示發(fā)布的路網(wǎng)中的邏輯結(jié)構(gòu)，對整條路段的各個車道上下游交通狀態(tài)進行融合，最后得到融合后的交通狀態(tài)。對車道上下游交通狀態(tài)的融合過程為，首先為各個交通狀態(tài)設(shè)定一個數(shù)值，作為中心值Si(i=l、2、3,如堵塞為100、擁擠為200、暢通為300)。為上下游各設(shè)定一個權(quán)值Ui、H2(m+Hfl)，然后計算上下游交通狀態(tài)的加權(quán)平均值計算這個值距離三個狀態(tài)中心值的中心距，離哪個中心距最短則確定為哪個狀態(tài)。本發(fā)明對交通狀態(tài)融合的具體的過程為首先為路段左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)三個通行權(quán)設(shè)置權(quán)值5t、52、53，(5一52+5fl)對應(yīng)為每個車道分配權(quán)值，若某個車道同時有多個通行權(quán)則取各個參數(shù)的平均值為此車道的權(quán)值。根據(jù)此車道在發(fā)布路網(wǎng)中的邏輯結(jié)構(gòu)調(diào)整各個權(quán)值大小，如在路網(wǎng)顯示中此車道連接的僅是一個左轉(zhuǎn)后進入的路段(圖一)時，此路段左轉(zhuǎn)權(quán)值^應(yīng)較大，其余兩個通行權(quán)值應(yīng)較小；若在路網(wǎng)顯示中此車道連接的為多個轉(zhuǎn)向后的路段(圖二)時，此路段利用到的兩個通行權(quán)應(yīng)該設(shè)定較大，未發(fā)布的通行權(quán)應(yīng)設(shè)定較小，如圖中5。53應(yīng)較大，52應(yīng)設(shè)定較小。通過以下公式對最終要發(fā)布的路段交通狀態(tài)做出判定。在對路網(wǎng)交通狀態(tài)發(fā)布的過程中，通常需要特別注意到交通狀態(tài)的過度以及狀態(tài)發(fā)布的穩(wěn)定性，如交通狀態(tài)突然有通暢跳變?yōu)槎氯?，或者在通暢和堵塞兩個狀態(tài)之間振蕩時，此時發(fā)布的交通狀態(tài)在實踐中是應(yīng)該力求避免的。本發(fā)明通過對交通狀態(tài)的運動趨勢分析，制定一定的發(fā)布規(guī)則，通過此發(fā)布規(guī)則避免了交通狀態(tài)的跳變及振蕩現(xiàn)象。發(fā)布過程中避免發(fā)生狀態(tài)跳變以及振蕩的規(guī)則具體過程為，對應(yīng)每條車道的狀態(tài)變化時候應(yīng)根據(jù)交通狀態(tài)的變化趨勢聯(lián)合進行判別，判別法則為首先提取綠燈結(jié)束時刻的交通狀態(tài)變化趨勢，根據(jù)此變化趨勢與當前交通狀態(tài)對下一時刻要發(fā)布的交通狀態(tài)做出判斷。判別規(guī)則為<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定者為準。權(quán)利要求1.一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于包括交通信息采集模塊，用于采集交通信息；交通信息處理模塊，和所述交通信息采集模塊相連；信號控制優(yōu)化模塊，和所述交通信息處理模塊相連，所述信號控制優(yōu)化模塊生成信號控制參數(shù)；交通狀態(tài)辨別模塊，和所述交通信息處理模塊以及所述信號控制優(yōu)化模塊相連；交通狀態(tài)發(fā)布模塊，和所述交通狀態(tài)辨別模塊相連；誘導方案生成模塊，和所述信號控制優(yōu)化模塊以及所述交通狀態(tài)發(fā)布模塊相連；顯示模塊，和所述誘導方案生成模塊相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述交通信息包括流量、速度和時間占有率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述信號控制參數(shù)包括信號周期和綠信比。4.一種交通控制誘導協(xié)調(diào)方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于包括下列步驟采集交通信息；處理所采集的交通信息；生成信號控制參數(shù)；將所述交通信息和所述信號控制參ia送至交通狀態(tài)辨別模塊,生成周期交通狀態(tài)信息；將所述信號控制參數(shù)和所述周期交通狀態(tài)信息發(fā)送至誘導方案生成模塊，生成誘導方案；顯示所述誘導方案。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種交通控制誘導協(xié)調(diào)方法，其特征在于所述交通信息包括流量、速度和時間占有率。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種交通控制誘導協(xié)調(diào)方法，其特征在于所述信號控制參數(shù)包括信號周期和綠信比。全文摘要本發(fā)明提出一種交通控制誘導協(xié)調(diào)系統(tǒng)和方法，包括交通信息采集模塊；交通信息處理模塊，和所述交通信息采集模塊相連；信號控制優(yōu)化模塊，和所述交通信息處理模塊相連；交通狀態(tài)辨別模塊，和所述交通信息處理模塊以及所述信號控制優(yōu)化模塊相連；交通狀態(tài)發(fā)布模塊，和所述交通狀態(tài)辨別模塊相連；誘導方案生成模塊，和所述信號控制優(yōu)化模塊以及所述交通狀態(tài)發(fā)布模塊相連；顯示模塊，和所述誘導方案生成模塊相連，本發(fā)明通過將交通信號控制與交通誘導連接起來，共享交通信息，協(xié)調(diào)工作，能夠使得交通控制和誘導更加的準確。文檔編號G08G1/00GK101635089SQ20091005184公開日2010年1月27日申請日期2009年5月22日優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日發(fā)明者也關(guān),吳偉偉,蔚張,張志寧,王慶綱,青管,袁鵬程,阮永華申請人:上海寶康電子控制工程有限公司