基于車輛位置的動態(tài)信號燈控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通信號燈控制領(lǐng)域，特別是涉及基于車輛位置的動態(tài)信號燈控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的信號燈控制可以大致分為兩類:固定配時和動態(tài)配時。
[0003]固定配時是在不同的時間段，采用預先采集到的車流量分布信息進行配時優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果給各交叉口信號燈預先分配好各相位時間及相位差。這種控制策略比較典型且應(yīng)用廣泛的是由英國道路和運輸研宄所(TRRL) 1968年研發(fā)的TRANSYT系統(tǒng)。TRANSYT系統(tǒng)的核心組成部分包括交通模型和優(yōu)化方法，通過反復試算，最終確定出最佳配時。
[0004]隨著車輛檢測設(shè)備的應(yīng)用，越來越多的動態(tài)配時策略開始出現(xiàn)。對于單點信號燈控制來說，感應(yīng)信號燈控制包括全感應(yīng)信號燈控制和半感應(yīng)信號燈控制。其主要思想是通過檢測器的觸發(fā)，檢測車輛的到達。如果檢測有持續(xù)車輛到達，則延長當前相位綠燈時間；如果超過一定時間沒有車輛到達或達到最大綠燈時間，則當前相位停止增加綠燈時間。目前的感應(yīng)信號燈控制還是采用的車輛檢測器作為觸發(fā)源。
[0005]SCOOT系統(tǒng)作為一種動態(tài)信號燈控制方法的應(yīng)用，是由英國道路和運輸研宄所(TRRL)于1979年研宄成功。SCOOT系統(tǒng)的基本工作原理是:檢測器實時地檢測交通信息，通過通信線路可以將檢測信息實時地傳輸給在線計算機，在線計算機中的SCOOT軟件，根據(jù)已知的路網(wǎng)數(shù)據(jù)、當前的配時方案及交通流的實時檢測數(shù)據(jù)等，對配時方案進行優(yōu)化，并實時地將優(yōu)化后的配時方案傳送給交叉口信號機。另外一種比較著名的自適應(yīng)交通信號控制系統(tǒng)是由澳大利亞新南威爾士道路和交通局(RTA)于20世紀70年代末研制成功的SCAT系統(tǒng)。SCAT系統(tǒng)采用的策略是使用安裝在停車線附近的檢測器來測量飽和度，系統(tǒng)根據(jù)各子系統(tǒng)的飽和度采用6s作為步長對子系統(tǒng)內(nèi)的公共周期進行更新。除此之外，利用感應(yīng)機制進行信號燈控制系統(tǒng)還有RHODES和M0DERAT0等。
[0006]通過以上描述可以看出，固定信號燈控制很明顯的缺點是不能根據(jù)實時地交通狀況進行調(diào)整；感應(yīng)信號控制的缺點是主要依賴車輛檢測器，使用成本高。
[0007]隨著浮動車的推廣及其他移動設(shè)備的應(yīng)用，獲取車輛的實時位置的技術(shù)也愈加成熟，然而將車輛實時位置應(yīng)用到信號燈控制的研宄或發(fā)明鮮有出現(xiàn)。目前利用浮動車數(shù)據(jù)進行交通信號燈控制的可查到文獻和專利信息有以下方面:
[0008](I)基于排隊長度的信號燈時間分配
[0009]Dr Simon Box等人通過實驗，研宄了利用浮動車位置計算排隊長度和建立各車道車輛速度和距離的線性函數(shù)兩種策略的效果，研宄結(jié)果說明了兩種策略均比線圈控制效果更好。Yasushi NAGASHIMA等人研宄了采用檢測器和浮動車數(shù)據(jù)結(jié)合的方法估算排隊長度并進行信號燈控制。此外，還有其他一些利用浮動車數(shù)據(jù)估算排隊長的論文和專利，但其差異主要是體現(xiàn)在估算精度的差異。將排隊長度應(yīng)用到信號燈控制的策略主要還是將排隊長度作為參數(shù)進行計算，分配相應(yīng)的綠信比和周期長度。單純采用排隊長度進行信號燈控制的缺點一是排隊車輛并不能完全反映后面車流量大小，二是存在滯后效應(yīng)。
[0010](2)根據(jù)浮動車數(shù)據(jù)評價交通流狀況的信號燈控制
[0011]Hong Tan VAN等人研宄了利用公交車浮動數(shù)據(jù)評估交通流狀況從而進行信號燈分配。Qing He等人用類似于排隊長度的估計方法估算出移動車流的長度，將排隊長度和車流長度等參數(shù)的線性組合作為評估依據(jù)，控制信號燈時間。前者的缺點是公交車比例有限，估計誤差較大，優(yōu)化效果不明顯。后者的缺點是采用混合整數(shù)規(guī)劃的求解使得運算時間較長，對信號燈的實時控制有較大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的主要目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于車輛位置的動態(tài)信號燈控制方法，消除了對車輛檢測器的依賴，使用車輛位置數(shù)據(jù)進行控制，且實際控制效果好。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0014]一種基于車輛位置的動態(tài)信號燈控制方法，包括以下步驟:
[0015]a.在一個信號燈相位開始時，獲取當前停止車輛的位置數(shù)據(jù)，根據(jù)當前停止車輛的位置數(shù)據(jù)確定排隊長度；
[0016]b.根據(jù)所述排隊長度確定當前停止車輛全部通過所需的綠燈時間，如果所需的綠燈時間不小于最大綠燈時間，則當運行到最大綠燈時間時，停止當前相位的綠燈分配；
[0017]c.如果所需的綠燈時間小于最大綠燈時間，則當運行到停止車輛全部通過所需的綠燈時間結(jié)束時，獲取離該信號燈停止線最近的浮動車輛到該信號燈停止線的距離，如果距離不大于第一設(shè)定閾值，則在不超出最大綠燈時間的前提下增加綠燈時間以保證該浮動車輛通過，如果距離大于第一設(shè)定閾值，則停止當前相位的綠燈分配；
[0018]d.從離該信號燈停止線最近的浮動車輛起，依次獲取后續(xù)前后相鄰的兩輛浮動車輛之間的距離，如果距離不大于第二設(shè)定閾值，則在不超出最大綠燈時間的前提下進一步增加綠燈時間以保證后一輛浮動車輛通過，一旦距離大于第二設(shè)定閾值，則在增加的綠燈時間結(jié)束時停止當前相位的綠燈分配。
[0019]步驟c和步驟d中，“在不超出最大綠燈時間的前提下”的含義是指，一旦達到了最大綠燈時間，即停止當前相位的綠燈分配。步驟d中，“后一輛浮動車輛”并非特指，而是針對每相鄰的兩輛車輛相對而言的，“后一輛浮動車輛”相對于與其相鄰的后一車輛來說即前一輛車。
[0020]進一步地:
[0021]前后相鄰的兩輛浮動車輛是在當前相位的同一條車道上的車輛。
[0022]所述方法還包括對車輛提供的轉(zhuǎn)向信息進行獲取，在確定前后相鄰的兩輛浮動車輛時剔除要轉(zhuǎn)向的車輛。
[0023]所述第一設(shè)定閾值與所述第二設(shè)定閾值相等或不相等。
[0024]通過采集車輛的定位數(shù)據(jù)如GPS、北斗定位數(shù)據(jù)獲取車輛的位置數(shù)據(jù)。
[0025]對信號燈下一相位的選擇根據(jù)當前各相位對應(yīng)車道上的浮動車數(shù)量和/或預定的相位優(yōu)先原則進行選擇。
[0026]步驟d中，對一個信號燈相位可通過的浮動車輛的數(shù)量設(shè)置上限閾值，達到上限閾值時即停止當前相位的綠燈分配。
[0027]一種基于車輛位置的動態(tài)信號燈控制方法，包括以下步驟:
[0028]a.在一個信號燈相位開始時，獲取當前停止車輛的位置數(shù)據(jù)；
[0029]b.如果所述停止車輛通過時達到最大綠燈時間，則停止當前相位的綠燈分配；
[0030]c.如果所述停止車輛全部通過完畢時未達到最大綠燈時間，則獲取離該信號燈停止線最近的浮動車輛到該信號燈停止線的距離，如果距離不大于第一設(shè)定閾值，則在不超出最大綠燈時間的前提下增加綠燈時間以保證該浮動車輛通過，如果距離大于第一設(shè)定閾值，則停止當前相位的綠燈分配；
[0031]d.從離該信號燈停止線最近的浮動車輛起，依次獲取后續(xù)前后相鄰的兩輛浮動車輛之間的距離，如果距離不大于第二設(shè)定閾值，則在不超出最大綠燈時間的前提下進一步增加綠燈時間以保證后一輛浮動車輛通過，一旦距離大于第二設(shè)定閾值，則在增加的綠燈時間結(jié)束時停止當前相位的綠燈分配。
[0032]進一步地:
[0033]前后相鄰的兩輛浮動車輛是在當前相位的同一條車道上的車輛。
[0034]所述方法還包括對車輛提供的轉(zhuǎn)向信息進行獲取，在確定前后相鄰的兩輛浮動車輛時剔除要轉(zhuǎn)向的車輛。
[0035]所述第一設(shè)定閾值與所述第二設(shè)定閾值相等或不相等。
[0036]通過采集車輛的定位數(shù)據(jù)如GPS、北斗定位數(shù)據(jù)獲取車輛的位置數(shù)據(jù)。
[0037]對信號燈下一相位的選擇根據(jù)當前各相位對應(yīng)車道上的浮動車數(shù)量和/或預定的相位優(yōu)先原則進行選擇。
[0038]步驟d中，對一個信號燈相位可通過的浮動車輛的數(shù)量設(shè)置上限閾值，達到上限閾值時即停止當前相位的綠燈分配。