基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法

技术领域

本发明涉及智能信号灯技术，具体涉及一种基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法。

背景技术

现如今，随着社会经济水平的发展，私人小汽车保有量逐年增加，城市化水平越来越高，城市道路交通拥堵越来越严峻。在城市道路交叉口中，经常存信号灯配时无法适应实际交通需求的情况，出现主路车辆排队延误，拥堵严重，次路绿灯时间内却无车辆通过的现象，无法充分利用绿灯时间，造成信号配时浪费，拥堵无法疏散。根据系统控制的方法，交通信号控制系统的类型有固定配时方案控制系统和适应性控制系统，即感应控制。固定配时方案其信号灯参数是根据历史数据预先给定的，不随交通情况而改变，而感应控制能够根据交叉口交通流量的变化监测数据，进行分析处理，根据一定的控制规律形成相应的控制方案。

现有的智能信号灯技术中，主要有利用旋转探头进行摄像反馈车流量信息进行信号灯控制的方式，但此方式视频识别精度不高，技术方面不如传感器成熟，仍存在技术瓶颈。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法，基于地面传感器实现对交叉口主干路进口道车辆的计数，确定其直行、左转排队车辆数，根据绿灯延长时间方法确定主干路所需延长的绿灯时间，提供主次干路交叉口信号的智能信号灯控制方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法，该控制方法适用于城市主次干路交叉口，所述交叉口的主干路进口道可进行左转、直行和右转，所述交叉口的主干路进口道安装地磁感应线圈A₁、传感器B₀₁、传感器B₀₃和传感器C，所述交叉口的主干路出口道安装地磁感应线圈A₂；地磁感应线圈A₁设置在前一个交叉口的出口道，覆盖所有车道；传感器B₀₁设置在右转车道，传感器B₀₃设置在左转车道，传感器C为距离传感器，设置在中央分隔带；地磁感应线圈A₂设置在当前交叉口的出口道，覆盖所有车道；

以所述交叉口的主干路信号相位为准，其相位全为红灯时开始，至下一次该相位全为红灯时为止，记为一个周期；将一个周期划分为三个相位，所述交叉口的主干路信号相位全为红灯时，为状态1，即起始状态；所述交叉口的主干路信号相位为直行绿灯时，为状态2；所述交叉口的主干路信号相位为左转绿灯时，为状态3；

在状态1时，所述地磁感应线圈A₁采集交叉口的主干路进口道进入的车辆数a₁，所述传感器C采集交叉口的主干路进口道左转车道车辆排队长度c₀₃；

在状态2时，所述地磁感应线圈A₂采集进入主干路出口道车辆数a₂；

在状态3时，所述传感器B₀₃采集交叉口的主干路进口道左转车道车辆通过数b₀₃；

在状态1、2、3时，所述传感器B₀₁采集交叉口的主干路进口道右转车道通过数b₀₁；

所述地磁感应线圈A₁、地磁感应线圈A₂、传感器B₀₁、传感器B₀₃和传感器C在状态1时全部重置并持续采集数据，并将数据传输至微处理器M，微处理器M根据信号灯时序变化点截取瞬时数据，用于计算一个周期内直行排队车辆数m₂、左转排队车辆数m₃和滞留车辆数b₀'；

根据模糊逻辑法确定阈值m₀₂和m₀₃，分别用于判断直行排队车辆数m₂、左转排队车辆数m₃是否需要延长对应状态相位的绿灯时间；

智能交通信号控制方法的步骤如下：

步骤1，于一天中早晨T时开启，状态1时开始记录a₁，c₀₃，b₀₁，由于起始状态，因此滞留车辆数为b₀＝0，状态1内直行排队车辆数m₁＝a₁+b₀-b₀₁-c₀₃/sh，sh为车头时距，根据绿灯延时方法进行延时控制；

步骤2，状态2内主干路上通过主次干路交叉口的车辆数为a₂+b₀₁，此时左转排队长度为c₀₃，即左转排队车辆数m₃＝c₀₃/sh，根据绿灯延时方法进行延时控制；

步骤3，状态3变为状态1前，城市主次干交叉口的主干路进口道滞留车辆数b₀'＝a₁+b₀-a₂-b₀₁-b₀₃；

步骤4，将b₀'赋值给b₀，重新进入状态1，同时全部传感器全部重置并重新获取数据，跳转步骤1。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)传感器较视频检测识别精度高，技术相对成熟；

(2)根据绿灯延时方法延长主干路相位时长，充分利用配时时间，减少因次干路绿灯状态下车少或无车通过的状态导致的资源浪费，节约时间成本，减少拥堵；

(3)传感器每次采集数据前都进行重置再获取数据，采集误差小。

附图说明

图1为本发明在城市主次干路交叉口传感器分布图。

图2为本发明控制结构原理图。

图3为本发明基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法流程图。

具体实施方式

结合图1、图3，本发明的一种基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法，该控制方法适用于城市主次干路交叉口，所述交叉口的主干路进口道可进行左转、直行和右转，所述交叉口的主干路进口道安装地磁感应线圈A₁、传感器B₀₁、传感器B₀₃和传感器C，所述交叉口的主干路出口道安装地磁感应线圈A₂；地磁感应线圈A₁设置在前一个交叉口的出口道，覆盖所有车道；传感器B₀₁设置在右转车道，传感器B₀₃设置在左转车道，传感器C为距离传感器，设置在中央分隔带；地磁感应线圈A₂设置在当前交叉口的出口道，覆盖所有车道；

以所述交叉口的主干路信号相位为准，其相位全为红灯时开始，至下一次该相位全为红灯时为止，记为一个周期；将一个周期划分为三个相位，所述交叉口的主干路信号相位全为红灯时，为状态1，即起始状态；所述交叉口的主干路信号相位为直行绿灯时，为状态2；所述交叉口的主干路信号相位为左转绿灯时，为状态3；

在状态1时，所述地磁感应线圈A₁采集交叉口的主干路进口道进入的车辆数a₁，所述传感器C采集交叉口的主干路进口道左转车道车辆排队长度c₀₃；

在状态2时，所述地磁感应线圈A₂采集进入主干路出口道车辆数a₂；

在状态3时，所述传感器B₀₃采集交叉口的主干路进口道左转车道车辆通过数b₀₃；

在状态1、2、3时，所述传感器B₀₁采集交叉口的主干路进口道右转车道通过数b₀₁；

所述地磁感应线圈A₁、地磁感应线圈A₂、传感器B₀₁、传感器B₀₃和传感器C在状态1时全部重置并持续采集数据，并将数据传输至微处理器M，微处理器M根据信号灯时序变化点截取瞬时数据，用于计算一个周期内直行排队车辆数m₂、左转排队车辆数m₃和滞留车辆数b₀'；

根据模糊逻辑法确定阈值m₀₂和m₀₃，分别用于判断直行排队车辆数m₂、左转排队车辆数m₃是否需要延长对应状态相位的绿灯时间；

所述绿灯延时方法为：

设高峰时期，所需延迟车道某时刻最大排队车辆数为N，排队车辆通过交叉口所需绿灯时间T，次干路为绿灯状态时，其有效绿灯时间为t，当m₂>m₀₂或m₃>m₀₃，该相位直行绿灯延长时间为该相位左转绿灯延长时间为最大延时时间控制在10s内，避免对交叉口信号灯配时有过大影响；

基于上述参数和绿灯延时方法，智能交通信号控制方法的步骤如下：

步骤1，于一天中早晨T时开启，状态1时开始记录a₁，c₀₃，b₀₁，由于起始状态，因此滞留车辆数为b₀＝0，状态1内直行排队车辆数m₁＝a₁+b₀-b₀₁-c₀₃/sh，sh为车头时距，根据绿灯延时方法进行延时控制；

步骤2，状态2内主干路上通过主次干路交叉口的车辆数为a₂+b₀₁，此时左转排队长度为c₀₃，即左转排队车辆数m₃＝c₀₃/sh，根据绿灯延时方法进行延时控制；

步骤3，状态3变为状态1前，城市主次干交叉口的主干路进口道滞留车辆数b₀'＝a₁+b₀-a₂-b₀₁-b₀₃；

步骤4，将b₀'赋值给b₀，重新进入状态1，同时全部传感器全部重置并重新获取数据，跳转步骤1。

进一步的，开启时间T根据各地情况设置，取值为6:00-7:00。

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，为主次干路交叉口，东西向道路为主干路，东进口道安装地磁感应线圈A₁、传感器B₀₁、传感器B₀₃和传感器C，所述交叉口的主干路出口道安装地磁感应线圈A₂。

图2为本实施例的控制结构原理图，图1中的传感器将采集的数据传输至微处理器，微处理器与信号控制系统相连，发送控制信号。

结合图3，一种基于城市主次干路交叉口的智能信号灯控制方法包括以下过程：

步骤1，于一天中早晨6:30时开启，状态1时开始记录a₁，c₀₃，b₀₁，由于起始状态，因此滞留车辆数为b₀＝0，状态1内直行排队车辆数m₁＝a₁+b₀-b₀₁-c₀₃/sh，sh为车头时距spaceheadway，根据绿灯延时方法进行延时控制；

步骤2，状态2内主干路上通过主次干路交叉口的车辆数为a₂+b₀₁，此时左转排队长度为c₀₃，即左转排队车辆数m₀₃＝c₀₃/sh，根据绿灯延时方法进行延时控制；

步骤3，状态3变为状态1前，城市主次干交叉口的主干路进口道滞留车辆数b0'＝a₁+b₀-a₂-b₀₁-b₀₃；

步骤4，将b0'赋值给b₀，重新进入状态1，同时全部传感器全部重置并重新获取数据，跳转步骤1。