本发明专利技术提供一种复杂天气条件下路口交通信号控制优化方法，包括下述步骤：通过道路路口设置的交通流检测器，动态检测并获得道路路口各车道的交通流数据；通过道路路口设置的天气状态检测器，动态检测并获得道路路口的天气状况；根据检测到的天气状态和交通流数据，通过交通信号控制机进行交通信号动态优化，得到针对现场复杂天气条件和交通流量的最佳信号配时，交替点亮道路路口的各个入口的信号灯，实现路口交通流在时间上的最优分配控制。本发明专利技术在综合检测与衡量路口不同雪、雨、雾等天气状况及交通流量基础上，通过对路口交通信号的动态最优控制，减少交通拥堵，保障交通安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及应用在道路交通信号配时优化技术，它适用于复杂天气条件下的 路口交通的信号优化控制。
技术介绍
研究表明，在复杂天气条件下（雪、雨、雾等），信号控制路口的交通往往较晴阴天 更加拥挤，交通事故也会增多，这反映出目前普遍采用在预假定路口饱和交通流量条件下 计算得到并实施的交通信号配时存在明显的不适应，导致交通控制效率显著下降。采用复 杂天气条件下路口交通信号优化技术，可使路口交通信号配时动态自适应复杂天气条件， 从而提高路口每个交通信号周期内的机动车通过流量，达到减少交通拥堵、保障交通安全 目的。 目前，美国已经开展恶劣天气条件下道路路口交通控制的研究应用，但未见公开 发表的信号优化配时技术，在我国则还未见开展此项研究与实践的报道。在复杂天气条件 下，因路口能见度变差或者下雪下雨，会导致机动车通过路口的速度降低、前后车的间距增 大，最终表现为车头时距增加，路口饱和交通流量下降，若此时仍旧预假定的饱和流量进 行信号配时（美国、英国等道路交通通行条件好，路口饱和流量一般会在1800-2100辆车 /小时/车道之间选取一个常数；中国道路交通通行条件相对较差，路口饱和流量一般在 1400-1600辆车/小时/车道之间选取一个常数），则会带来绿灯放行时间的不足或浪费， 交通控制效率随之将明显下降。因此，很有必要研究提出复杂天气条件下路口交通信号优 化技术，实现交通信号的动态最优控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种复杂天气条件下路口交 通信号控制优化方法，在综合检测与衡量路口不同雪、雨、雾等天气状况及交通流量基础 上，通过对路口交通信号的动态最优控制，减少交通拥堵，保障交通安全。本专利技术采用的技 术方案是： -种，包括下述步骤： 通过道路路口设置的交通流检测器，动态检测并获得道路路口各车道的交通流数 据； 通过道路路口设置的天气状态检测器，动态检测并获得道路路口的天气状况； 根据检测到的天气状态和交通流数据，通过交通信号控制机进行交通信号动态优 化，得到针对现场复杂天气条件和交通流量的最佳信号配时，交替点亮道路路口的各个入 口的信号灯，实现路口交通流在时间上的最优分配控制。 进一步地，交通信号控制机交替点亮道路路口的各个入口的信号灯的信号配时采 用下述方法优化得到： SL对天气状况划分天气条件等级； S2.利用交通流检测器采集的历史样本数据，并结合天气条件等级，根据公式（2) 计算路口各车道的饱和流量；(2) 其中，QJP T j别表示，在一个天气条件等级下，路口第i个车道的饱和流量和路 口第i个车道的平均车头时距； S3.交通信号控制机进行与天气条件等级相关的交通信号配时： 路口的交通信号设置成4个控制相位:六3、(：、0，其中4、8分别控制东西方向的直 行、左转弯车流，C、D分别控制南北方向的直行、左转弯车流； 信号周期设定为Ct秒，A、B、C、D相位的绿灯时间依次设定为G A、GB、G。、Gd;相邻相 位间过渡时间统一设定为Y秒；以兑为参数，根据路口实时交通流量来计算信号周期及4个 控制相位的绿灯时间。 进一步地，步骤Sl中，具体综合能见度、降雨强度、降雪强度输入等级，按照就高 不就低原则得到复杂天气输出等级，共分为五级，从〇级、一级、二级、三级、至四级。 进一步地，步骤S2具体包括：在约束条件下，在交通信号控制机内建立车头时距 样本数据库： 首先按照天气条件等级，然后针对每个天气条件等级，每车道各建立车头时距样 本M个； 对每个天气条件等级，计算路口各车道各自的平均车头时距。 更进一步地，所述约束条件包括： 车头时距样本量M彡1000 ; 超出约束值的车头时距作为无效样本删除； 采集样本时，每个绿灯时段只把放行的第二辆车与第三辆车的车头时距、第三辆 车与第四辆车的车头时距，直至本绿灯时段结束时放行的倒数第二辆车与最后一辆车的车 头时距作为采集样本，但只有不超出约束值的车头时距才作为有效样本进行相应存储。 更进一步地，天气条件等级每隔一个时长更新一次，其后相同时长的时段内采集 的所有有效的车头时距样本按照相应的天气条件等级、对应的车道进行顺序存储。 进一步地，步骤S3具体包括： 步骤S301，计算路口的交通流量比； 每个车道的交通流量比是指在某一时段内该车道的实际到达交通流量与通行能 力即饱和流量之比，每个相位的交通流量比则取该相位所对应的各车道的交通流量比的最 大值；设F A、FB、Fc、Fd依次代表相位A、B、C、D的交通流量比，那么路口的交通流量比F = Fa+Fb+Fc+Fd ； 「00291 式（4)中： f\、f2、f3、f4、f5、f6、f 7、&分别表示车道1、2、3、4、5、6、7、8的实际到达交通流量； Qp Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q 7、(>)8分别表不车道 1、2、3、4、5、6、7、8 的饱和流量； 车道1、2、3、4、5、6、7、8分别表示路口的四个入口的直行和左转车道，共八个车 道； 步骤S302,计算信号周期； 式（5)中：CT为信号周期；L为信号周期的总损失时间，即4Y ;F为路口的交通流量 比； 步骤S303，计算各相位绿灯时间； 「00381 本专利技术的优点在于：本专利技术能够针对天气变化，自动调整控制路口交通信号，实现 了对路口交通信号的动态最优控制，可减少交通拥堵，保障交通安全。【附图说明】 图1是本专利技术系统设置图。 图2是本专利技术车头时距采集流程图。 图3是本专利技术控制相位设置图。 图4是本专利技术路口入口车道设置图。【具体实施方式】 下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 本专利技术提供的，基于如图1所示的一 套路口交通信号控制系统；它包括在道路路口设置的交通流检测器，雪、雨、雾等天气状态 检测器以及交通信号控制机。交通流检测器、天气状态检测器均与交通信号控制机连接。针 对1个十字交叉路口，在路口设置1台交通信号控制机、1套天气状态检测器和4套交通流 检测器。交通流检测器采用视频检测器，4套交通流检测器分别设置在四个入口的车道停车 线后30-50米，每套检测器最多可对四个车道的驶离车道停车线的机动车流量、速度以及 车头时距等交通流数据进行动态检测，检测数据通过有线网络RS422接口输出给交通信号 控制机。天气状态检测器设置在交通信号控制机附近，动态对路口的下雪、下雨、雾等天气 状况进行综合检测，检测数据通过有线网络RS422接口输出给交通信号控制机。根据检测 到的天气状态和交通流数据，交通信号控制机进行交通信号动态优化，得到针对现场复杂 天气条件和交通流量的最佳信号配时，交替点亮道路路口的各个入口的红绿灯，实现路口 交通流在时间上的最优分配控制。 路口交通信号控制机交替点亮各个方向红绿灯的信号配时由下述方法优化得 到： SI.对天气状况划分天气条件等级； 路口交通信号控制机接受路口天气状态检测器输出的检测数据并进行分级。参照 国家有关技术标准以及公安部、交通运输部等有关要求，将能见度、降雨、降雪等输入参数 综合归类为五个等级，如表1所示： 综合能见度、降雨、降雪等输入等级，按照就高不就低原则得到复杂天气输出等 级，如公式（1)所示： Vlx= {0，1，2,3,4}，V2x= 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复杂天气条件下路口交通信号控制优化方法，其特征在于：通过道路路口设置的交通流检测器，动态检测并获得道路路口各车道的交通流数据；通过道路路口设置的天气状态检测器，动态检测并获得道路路口的天气状况；根据检测到的天气状态和交通流数据，通过交通信号控制机进行交通信号动态优化，得到针对现场复杂天气条件和交通流量的最佳信号配时，交替点亮道路路口的各个入口的信号灯，实现路口交通流在时间上的最优分配控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁建华，吴洋，邱红桐，李标，
申请(专利权)人：公安部交通管理科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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