一种基于交叉口饱和度及相位约束的感应协调控制方法与流程

本发明属于交通信号控制，特别是一种基于交叉口饱和度及相位约束的感应协调控制方法。

背景技术：

1、感应协调控制是通过检测器实时检测交叉口车流和行人流，采用感应协调算法调整信号灯时序，以优化交叉口通行效率。可根据实际交通情况动态调整绿灯时长，减少拥堵和行车延误，提高道路网络整体通行效率。

2、当前通用的感应协调控制实现方法是在固定周期内，非协调相位为感应相位，可根据需求动态调整放行时长，并将冗余时间转移至后续放行相位，直至最后的协调相位，使协调相位可提前放行。这种控制模式存在以下不足：

3、(1)实现方式较为单一，无法满足交叉口在不同交通流量下的通行需求；

4、(2)对放行相序有要求，在配置相序时，协调相位只能放在相序的最后位置；

5、(3)相序不可变，只能按照固定相序放行，无法根据需求动态调整相序；

6、(4)只有非协调相位为感应的，协调相位只能用非协调相位冗余时间进行扩展，无法满足协调相位大的主动需求；

7、(5)所有相位在周期中只能放行一次，若此时未服务的相位无需求，而其它已服务的相位有需求，其需求无法得到及时响应，存在空放时间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于交叉口饱和度及相位约束的感应协调控制方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于交叉口饱和度及相位约束的感应协调控制方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤1，根据交叉口实时饱和度和预设的阈值，将交叉口的通行情况划分为繁忙、中等、空闲三个不同等级；

4、步骤2，按照不同等级及相位约束提供六种不同模式的感应协调控制：

5、(1)当通行情况为繁忙时，采用让行模式，在这种模式下，协调相位可提前放行并可延长放行，但让行于任何非协调相位；所述让行模式，提供一个让行期给非协调相位，在此期间协调相位能结束并服务于任意非协调相位的调用；

6、(2)当通行情况为中等时，采用许可模式，在这种模式下，协调相位可提前放行并可延长放行，但按顺序让行于紧跟非协调相位；所述许可模式，提供一个许可期给非协调相位，在此期间协调相位能结束并按顺序服务于非协调相位的调用；

7、(3)当通行情况为空闲时，若协调相位约束为可提前放行，且不可重服务，则采用许可让行模式；所述许可让行模式，在协调相位的正常让行点之外提供一个许可让行期，这个时段通过压缩协调相位后的非协调相位绿信比而来，即该时段最大时长等于后续所有非协调相位的绿信比之和减去所有非协调相位的最小需求；在该时段内，协调相位是感应的，除非协调相位没有请求而结束放行，否则协调相位不得终止；

8、(4)当通行情况为空闲时，若协调相位约束为不可提前放行，且非协调相位约束为不可提前放行，则采用许可忽略模式；所述许可忽略模式，与许可让行模式类似，区别在于：许可忽略模式禁止提前返回到协调相位，即一旦协调相位让行于一个非协调相位，在没有其他相位请求下，将一直放行这个非协调相位，直到达到周期中必须为协调相位提供服务的时刻点；

9、(5)当通行情况为空闲时，若协调相位约束为不可提前放行，且非协调相位约束为可提前放行，则采用顺序忽略模式；所述顺序忽略模式，与许可忽略模式类似，区别在于：每个非协调相位的许可期从前一相位的许可结束时间开始；

10、(6)当通行情况为空闲时，若协调相位约束为可提前放行，且可以重服务，则采用全感应协调模式；所述全感应协调模式，与许可让行模式类似，区别在于：所有相位均是感应的，协调相位可在让行点之后的许可让行期间感应延长，非协调相位可根据需求按需出现，当周期内没有其它相位请求时，所有相位可根据相序按需求重新放行，即重服务。

11、进一步地，步骤1具体包括：

12、根据交叉口实时饱和度s与用户预设的两个阈值a、b，其中a大于b；将交叉口的通行情况划分为繁忙、中等、空闲三个等级：当s>a时，通行情况为繁忙；当b<s≤a时，通行情况为中等；当s≤b时，通行情况为空闲。

13、进一步地，所述让行期是可变时间，取计算出的各非协调相位的最大让行期和配置的让行期之间的较小值。

14、进一步地，所述让行模式中：

15、①协调相位的让行时刻点计算公式为：

16、yieldpt＝splitcoor–velclearcoor-pedclearcoor

17、式中，yieldpt为协调相位的让行时刻点；splitcoor为协调相位绿信比；velclearcoor为协调相位的车辆清空时间；pedclearcoor为协调相位的行人清空时间；

18、②非协调相位的强制结束时刻点计算公式为：

19、forceptnum＝splitsum-velclearnum

20、式中，forceptnum为非协调相位的强制结束时刻点；num为对应非协调相位的相位号；splitsum为该非协调相位及前面所有相位的绿信比之和；velclearnum为该非协调相位车辆清空时间；

21、③非协调相位的让行期开始时刻点计算公式为：

22、yieldstartnum＝yieldpt

23、式中，yieldstartnum为非协调相位的让行期起始时刻点；

24、④非协调相位的让行期结束时刻点计算公式为：

25、yieldendnum＝forceptnum–mingrnnum-velclearcoor

26、式中，yieldendnum为非协调相位的让行期结束时刻点；forceptnum为非协调相位的强制结束时刻点；mingrnnum为非协调相位的最小绿；velclearcoor为协调相位的车辆清空时间。

27、进一步地，所述许可模式中，当紧跟协调相位的非协调相位没有需求时，则将该相位的时间重新分配到协调相位的末尾；如果在此之后有相位需求，只有在前一相位的放行时间完成后，协调相位才让行给这些相位。

28、进一步地，所述许可模式中：

29、①协调相位的许可时刻点计算公式为：

30、permpt＝splitcoor–velclearcoor-pedclearcoor

31、式中，permpt为协调相位的许可时刻点；splitcoor为协调相位绿信比；velclearcoor为协调相位的车辆清空时间；pedclearcoor为协调相位的行人清空时间；

32、②非协调相位的强制结束时刻点计算公式为：

33、forceptnum＝splitsum-velclearnum

34、式中，forceptnum为非协调相位的强制结束时刻点；num为对应非协调相位的相位号；splitsum为该非协调相位及前面所有相位的绿信比之和；velclearnum为该非协调相位车辆清空时间；

35、③若非协调相位为紧跟协调相位的下一服务相位，则其许可期开始时刻点计算公式为：

36、permstartnum＝permpt

37、否则计算公式为：

38、permstartnum＝forceptnum-1

39、式中，permstartnum为非协调相位的许可期起始时刻点；forceptnum-1为第num-1个非协调相位的强制结束时刻点；

40、④非协调相位的许可期结束时刻点计算公式为：

41、permendnum＝forceptnum–mingrnnum-velclearcoor

42、式中，permendnum为非协调相位的许可结束时刻点；forceptnum为非协调相位的强制结束时刻点；mingrnnum为非协调相位的最小绿；velclearcoor为协调相位的车辆清空时间。

43、进一步地，在许可让行结束后，计算协调相位总的扩展时间，根据扩展时间按比例，即每个非协调相位可提供的时间＝(绿信比-最小需求)占总的提供时间比例，重新调整非协调相位绿信比，随后计算非协调相位各个点位；如果非协调相位无需求提前结束放行，则会提前放行协调相位。

44、进一步地，所述许可让行模式中：

45、①协调相位的许可让行时刻点计算公式为：

46、permyieldpt＝splitcoor–velclearcoor

47、式中，permyieldpt为协调相位的许可让行时刻点；splitcoor为协调相位绿信比；velclearcoor为协调相位的车辆清空时间；

48、②非协调相位的强制结束时刻点计算公式为：

49、forceptnum＝splitsum-velclearnum

50、式中，forceptnum为非协调相位的强制结束时刻点；num为对应非协调相位的相位号；splitsum为该非协调相位及前面所有相位的绿信比之和；velclearnum为该非协调相位车辆清空时间；

51、③若非协调相位为紧跟协调相位的下一服务相位，则其许可让行期开始时刻点计算公式为：

52、permyieldstartnum＝permyieldpt

53、否则其计算公式为：

54、permyieldstartnum＝forceptnum-1

55、式中，permyieldstartnum为非协调相位的许可让行期起始时刻点，forceptnum-1为第num-1个非协调相位的强制结束时刻点；

56、④非协调相位的许可让行期结束时刻点计算公式为：

57、permyieldendnum＝forceptnum–mingrnnum-velclearcoor

58、式中，permyieldendnum为非协调相位的许可让行期结束时刻点；forceptnum为非协调相位的强制结束时刻点；mingrnnum为非协调相位的最小绿；velclearcoor为协调相位的车辆清空时间。

59、本发明与现有技术相比，其显著优点为：

60、1)针对交叉口不同饱和度下，提供了更适合的控制模式，以适应交叉口在不同流量下的通行需求：当饱和度较高时，采用让行模式，最大程度的限制协调相位的延长时间，及时响应任何非协调相位的需求，使交叉口能得到均衡控制；当饱和度中等时，部分限制协调相位的延长时间，按顺序让行于非协调相位，在保证部分干道通行需求的同时又能兼顾支路的通行需求；当饱和度较小时，提供了许可让行、许可忽略、顺序忽略及全感应协调等模式，所有相位均可根据相位约束按需放行，针对性的满足干道与支路的通行需求。

61、2)在让行模式和全感应协调模式下，所有相位均可根据需求随时出现，不受相序约束，相位可配置在相序中的任何位置；

62、3)由于协调相位也可做为感应相位，因此其主动需求可得到及时响应，而不像传统方式仅能使用非协调相位的冗余时间。

63、4)在全感应协调模式下，所有相位均可重服务，即在周期中重复放行，使所有相位需求能得到最快速的响应，减少交叉口空放时间。

64、下面结合附图对本发明作进一步详细描述。