专利名称：一种城市交通信号协同控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能交通技术领域，尤其是涉及一种城市交通信号协同控制系统。
背景技术：
随着中国经济实力的飞速发展，中国城市的规模不断扩大，相比于城市规模的扩大和人口的增长，城市安全设施的建设却有明显的滞后性。近年来，无论是“非典”等紧急卫生事件还是城市治安事件都对公民的生命财产安全造成冲击，因此，城市安全防护越来越成为公众关注的焦点，政府也以“构建和谐社会”为目标，通过采取一系列措施，保障广大公民的日常生活安全和维护社会稳定。同时，城市经济高速增长、城市化进程加快，道路机动车交通量急速增大，越来越多的道路投入运营使用，交通安全和交通堵塞成为目前困扰我国城市交通领域的两大难题，给交通主管部门带来巨大挑战。其中机动车驾驶员违章驾驶的情况非常普遍。单纯依靠人工进行交通管理，往往无法及时发现、快速反应路网上出现的突发事件，并采取正确、有效的处理措施。因此，城市道路受城市发展、道路规划、机动车保有量、驾车行为、行人行为等诸多因素影响，交通安全、通行效率和管理成本是智能城市交通监控系统的核心挑战。
发明内容
本发明通过交通信号控制系统与交通诱导系统的协同运作，来实现交通管理策略从被动适应到主动引导的转变。与以往信号诱导协同研究的不同之处在于，本发明所研究的协同运作的目标不强调单个用户的最优或者系统最优，而是为了保持整个区域处于一个相对稳定的不拥挤状态，它甚至不是最优的，但它一定是可以被用户接受的，交通管理并不一定要求解数学上的精确解，因为交通本身作为一个复杂的系统，它的影响因素是庞杂而随机的，一些微小的扰动都会导致系统发生较大的变化。因此，按照建立精确交通模型一再现交通现象一求解最优解的思路去解决时变的交通问题具有较大的难度。本发明按照发现问题一分析问题一解决问题一评估解决效果的思路，针对我国城市交通特点以及我国交通管理的现状，在交通信号协同控制系统和交通流诱导系统各自运行机理的基础上，从实际应用出发，从协同模式着手，以交通信息协同为基础，根据不同的交通状态和交通流向确立不同的协同策略，并对协同策略下的公交信号优先进行了考虑。本发明的研究贴近实际的交通管理控制，具体公开了一种城市交通信号协同控制系统，包括智能城市联网监控综合业务管理平台，还包括交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统，交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统通过数据传输网络与智能城市联网监控综合业务管理平台通信，其中交通监控系统采集与交通状况相关的数据信息，将数据信息传输给交通信号控制系统，交通信号控制系统根据采集到的相关数据信息来确定相应的协同策略并依据当前不同的交通状态，交通诱导系统根据协同策略，采取相应的诱导策略，确定采用的信号控制方式和诱导信息，并评估采取相应诱导策略后的效果O
其中，交通监控系统包括道路监控子系统、治安监控子系统和电子警察子系统，这些子系统包括设置在重点单位、重要路口、路段、卡口、主要街道、案件多发地段和治安复杂区的前端网络摄像机，进行视频采集。其中，交通诱导系统主要由上端工作站系统、中间通信系统和下端信息发布系统组成，其中上端工作站系统进行各路面诱导标志的显示内容的编排、显示方式的选择、显示信息的记录、和进行通信控制管理，下端信息发布系统通过传输网络将调控信息发布到路口控制层，进行相应诱导调控。其中，上端工作站系统主要由诱导系统服务器和管理计算机组成。本发明还公开了采用上述城市交通信号协同控制系统进行交通控制的方法，包括如下步骤:
1)交通监控系统采集相应的交通拥堵状态；
2)交通信号控制系统根据拥堵信息和基于博弈论的驾驶员诱导服从率来确定协同策略，并根据协同策略采取相应的诱导策略。其中在步骤2)中，当交通控制系统根据采集到的信息判断为轻微拥堵状态和拥堵状态时，进行交通流量指向性分析，生成交通流量分配表，根据交通流量分配表确定采用的信号控制方式和诱导信息。交通诱导系统根据交通流量分配表生成诱导模型，进行诱导信息发布，然后评估诱导策略实施效果，当根据评估结果判定交通状况有改善时，交通控制系统继续执行原有诱导策略，当根据评估结果判定交通状况无改善时，交通控制系统进行调整，生成新的诱导策略。本发明以统一的技术标准，将城市治安监控系统、城市道路监控系统、高清复合型电子警察系统(兼容卡口功能)、交通信号灯集中协同控制系统，辅以GIS/GPS系统、智能视频分析、车辆识别、车辆轨迹跟踪、交通车流量分析等先进技术，有机的融合为一整套城市监控综合智能应用平台，实现跨区域、跨部门、跨警种的全方位统一管理、资源集成、信息共享，使各级公共安全监管机关直观地了解和掌握监控区域的城市治安动态和道路交通状况，是一个为智能高清数字城市量身打造的集成式、多业务、综合性大型实战联网监控系统，能够有效地提高社会治安和交通安全管理水平，为和谐城市建设保驾护航。
图1:本发明的系统总体逻辑结构 图2:本发明的交通监控系统 图3:实时动态交通分配的博弈模型 图4:本发明的交通诱导系统图 图5:本发明的交通控制框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。如图1所示，本发明的城市交通信号协同控制系统包括监控综合业务管理平台、交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统，其中交通监控系统包括道路监控子系统、治安监控子系统和电子警察子系统。其中交通监控系统采集相应的数据信息(主要是交通流量、拥堵状况)，把信息传输给交通信号控制系统，并依据当前不同的交通状态，确定采用的信号控制方式和诱导信息；之后将采取的诱导方式传输给交通诱导系统，交通诱导系统采取相应的诱导策略，并评估采取相应策略后的效果。图2所示为本发明的交通监控系统结构图，交通监控系统从前端网络摄像机进行视频采集，到光纤传输、交换转发、解码上大屏，整个过程全部支持高清格式，无转换损失。系统使用成熟高效的视频传输和切换技术来保障视频的即时切换跟踪和实时流畅的观看体验。此外，系统还提供多种智能联动、识别和分析应用，满足电子巡更管理需求，实现城市监控“事前防御”机制。通过在重点单位、重要路口、路段、卡口、主要街道、案件多发地段、治安复杂区等地点设立视频监控点，进行联网监控；在自有高清视频监控网络的基础上，还能集中整合公安已建的监控资源，灵活选择模拟或数字接入方式，实现对重点单位、交通枢纽、公共场所、警卫路线、事故多发区域、居民住宅小区、以及大型活动现场进行高清视频实时监控和跟踪，直观的了解和掌握城市监控区域的治安动态，适合实战要求。本系统在一实施例中，建设有278台前端高清网络视频监控设备，涵盖城市治安以及道路监控。其中包括22台高空瞭望视频监控，22个红绿灯路口 81个方向的道路交通实时监控。如图3所示，当采集到相应的交通拥堵状态后，交通信号控制系统会根据拥堵信息和基于博弈论的驾驶员诱导服从率来判断应当采取的诱导策略。首先，在交通信号控制与交通诱导协作前，在同一路网上行驶的驾驶员只能按照预定的路线前进，此种情况下的驾驶员路径选择行为是一种典型的静态博弈。而交通信号控制与交通诱导协同运作后，先进入该区域的驾驶员将会影响区域内的交通状态，当交通状态的改变通过交通信息检测系统检测后，通过交通诱导系统反馈给后来的驾驶员，后来的驾驶员就可以知道前期驾驶员路径选择行为对路网交通状态的影响，从而能够根据自己的出行目的地，更好地规划自己的出行路径，这可以看作一个典型的动态博弈的过程。其次，驾驶员都希望自己能够在最短的时间内到达目的地，即在有限的道路资源中使得自己的收益最大，即驾驶员的路径选择行为是一种典型的非合作博弈，交通信号控制与交通诱导的协同就是在驾驶员对道路资源的非合作博弈中，尽可能的使其达到一种稳态状态，避免出现由于过度竞争带来的负面效应，即交通拥堵的出现。综上所述，在没有实施区域交通信号控制与交通诱导协同前，可以把驾驶员的路径选择行为看作一种静态、不完全信息下的非合作博弈，在实施区域交通信号控制与交通诱导协同后，驾驶员的路径选择行为变成一种动态完全信息下的非合作博弈，因此，可以应用一种动态完全信息的博弈模型来阐述交通信号控制与交通诱导协同条件下的驾驶员路径选择行为，做为实时动态交通分配理论的重要理论支撑。如图4所示，交通诱导系统是向道路交通参与者发布及时的交通状况信息和交通诱导信息、有效地预防、缓解、尽快消除道路交通拥挤的最有效的手段之一。通过交通指挥中心及时向出行者或者车辆驾驶员发布各种交通状态、意外事件、交通通告和相关信息，方便其选择最佳出行路径，从而有效地对交通流进行诱导，合理控制和均衡交通流分布，提高现有道路使用率和交通的畅通度，为驾驶人员安全快速行车提供良好的服务。交通诱导系统主要由上端工作站系统、中间通信系统、下端信息发布系统等三部分组成。上端工作站系统应包括各路面诱导标志的显示内容的编排、显示方式的选择、显示信息的记录、通信控制管理等功能，主要由诱导系统服务器、管理计算机组成。信息发布系统通过传输网络将调控信息发布到路口控制层，进行相应诱导调控。通讯系统应米用光纤将发布信息传输至LED诱导标志。结合图5，具体描述采用本发明系统进行交通控制的方法。I)交通监控系统采集相应的交通拥堵状态；
2)交通信号控制系统根据拥堵信息和基于博弈论的驾驶员诱导服从率来确定协同策略，并根据协同策略采取相应的诱导策略。具体而言，当交通控制系统根据采集到的信息判断为轻微拥堵状态和拥堵状态时，进行交通流量指向性分析，生成交通流量分配表，根据交通流量分配表确定采用的信号控制方式和诱导信息；交通诱导系统根据交通流量分配表生成诱导模型，进行诱导信息发布，然后评估诱导策略实施效果，当根据评估结果判定交通状况有改善时，交通控制系统继续执行原有诱导策略，当根据评估结果判定交通状况无改善时，交通控制系统进行调整，生成新的诱导策略。
权利要求
1.一种城市交通信号协同控制系统，包括智能城市联网监控综合业务管理平台，其特征在于:还包括交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统，交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统通过数据传输网络与智能城市联网监控综合业务管理平台通信，其中交通监控系统采集与交通状况相关的数据信息，将数据信息传输给交通信号控制系统，交通信号控制系统根据采集到的相关数据信息来确定相应的协同策略并依据当前不同的交通状态，交通诱导系统根据协同策略，采取相应的诱导策略，确定采用的信号控制方式和诱导信息，并评估采取相应诱导策略后的效果。
2.根据权利要求1所述的城市交通信号协同控制系统，其特征在于:交通监控系统包括道路监控子系统、治安监控子系统和电子警察子系统，这些子系统包括设置在重点单位、重要路口、路段、卡口、主要街道、案件多发地段和治安复杂区的前端网络摄像机，进行视频米集。
3.根据权利要求1或2所述的城市交通信号协同控制系统，其特征在于:交通诱导系统主要由上端工作站系统、中间通信系统和下端信息发布系统组成，其中上端工作站系统进行各路面诱导标志的显示内容的编排、显示方式的选择、显示信息的记录、和进行通信控制管理，下端信息发布系统通过传输网络将调控信息发布到路口控制层，进行相应诱导调控。
4.根据权利要求3所述的城市交通信号协同控制系统，其特征在于:上端工作站系统主要由诱导系统服务器和管理计算机组成。
5.采用权利要求1-4任一项所述的城市交通信号协同控制系统进行交通控制的方法，其特征在于包括如下步骤: 1)交通监控系统采集相应的交通拥堵状态； 2)交通信号控制系统根据拥堵信息和基于博弈论的驾驶员诱导服从率来确定协同策略，并根据协同策略采取相应的诱导策略。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:在步骤2)中，当交通控制系统根据采集到的信息判断为轻微拥堵状态和拥堵状态时，进行交通流量指向性分析，生成交通流量分配表，根据交通流量分配表确定采用的信号控制方式和诱导信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:交通诱导系统根据交通流量分配表生成诱导模型，进行诱导信息发布，然后评估诱导策略实施效果，当根据评估结果判定交通状况有改善时，交通控制系统继续执行原有诱导策略，当根据评估结果判定交通状况无改善时，交通控制系统进行调整，生成新的诱导策略。
全文摘要
本发明公开了一种城市交通信号协同控制系统，包括智能城市联网监控综合业务管理平台，还包括交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统，交通监控系统、交通信号控制系统和交通诱导系统通过数据传输网络与智能城市联网监控综合业务管理平台通信，其中交通监控系统采集与交通状况相关的数据信息，将数据信息传输给交通信号控制系统，交通信号控制系统根据采集到的相关数据信息来确定相应的协同策略并依据当前不同的交通状态，交通诱导系统根据协同策略，采取相应的诱导策略，确定采用的信号控制方式和诱导信息，并评估采取相应诱导策略后的效果。本发明能够有效地提高社会治安和交通安全管理水平，为和谐城市建设保驾护航。
文档编号G08G1/07GK103208194SQ20131011413
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者邵宗凯, 吴建德, 王晓东 申请人:昆明联诚科技有限公司