一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法技术

本发明专利技术涉及主干路多个路口的交通信号优化控制技术领域，尤其为一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，通过新型地磁车辆检测设备的综合应用，实现主干路多个路口交通信号控制方案的优化处理，方案包括：各个路口地磁检测器的安装；单个路口数据采集与通讯；多个路口数据联网采集与存储；主干路协同信号机控制算法处理；信号指令发布服务及信号灯控制。本发明专利技术采用地磁车辆技术，可以对多个路口的动态交通路况进行准确检测，制定最优化协同信号控制方案，为主干道路交通信号灯协同控制提供最优决策和应急预案，提高主干路上各个交叉口的通行效率，有效缓解主干道路的交通拥堵。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法
本专利技术涉及主干路多个路口的交通信号协同优化控制
，具体为一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法。
技术介绍
城市交拥堵和事故日益频发，特别是交叉口路段拥堵事件严重，如不能实时有效疏导交通流，会造成道路拥堵蔓延，降低交叉口运行效率，给公众造成了极大的时间和经济损失；先进、适用的交通管理系统是解决城市交通拥挤的最有效的途径之一，而交通信号控制是交通管理系统的核心，主干路交通信号优化控制可以最大限度的发挥区域交通诱导优势，提高道路交通运行效率。地磁车辆检测技术是通过在状况复杂或容易形成拥堵的道路上安装地磁采集设备，对过往汽车数量、速度、占有率进行检测，通过有线网络将采集到的信息传回服务器中心进行处理的技术，通过实时交通参数可以进行动态交通信号控制，实现交通流的有效规律诱导，最大限度的降低交通拥堵。目前，信号控制方法主要包括定时控制、多时段控制、感应控制以及自适应控制等，传统的模型算法过于生硬的根据某个交通参数的变化设定阈值来进行信号优化，会造成系统对状态的误判；本专利技术提出了一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，基于反馈控制理论，通过主干路各个交叉口平均交通密度的实时检测和综合分析，提取路口信号控制最优化算法，可以极大的提高主干路的交通运行效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。所述基于地磁的主干路协同信号机控制方法实现了主干路上各个路口信号的最优化控制，为交通管理和控制提供数据支撑，可以减少交通事故，缓解主干路交通拥堵，提升通行效率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，该方法中所使用的设备包括地磁车辆检测器，数据采集通讯设备，联网数据传输设备I，信号优化处理服务器，数据传输网络设备II，信号指令控制机，以及信号灯，所述各设备之间依顺序信号连接，该方法包括如下步骤：(1)在交叉口各个进口方向上安装地磁车辆检测器，按照顺时针方向对地磁车辆检测器进行编号，对路口所属的路段编号与地磁车辆检测器编号进行绑定；(2)通过地磁车辆检测器，定时采集检测区段的交通流率和车辆占有率参数数据，所述参数数据经数据采集通讯设备，通过网络传输，实时传回后台数据处理和存储服务器，并进行标准化数据过滤处理和存储；(3)提后台数据处理和存储服务器的交通信息数据，包括车道交通流率和车道占有率参数，计算检测区段平均交通流密度参数、交叉口平均交通流密度、主干路平均交通流密度；(4)基于交叉口平均交通流密度-信号周期关系模型计算交叉口信号周期；(5)根据路口各个进口方向路段的交通流率和平均交通流密度参数，构建路口信号机优化控制算法模型，聚合计算各个进口方向的优化信号控制绿信比X；(6)根据主干路各个路口的进口路段交通流率和主干路平均交通流密度参数，构建信号机优化控制算法模型，聚合计算路网整体的优化信号控制绿信比Y；(7)根据各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X，以及路网整体的优化信号控制绿信比Y，综合计算各个交叉口最终优化信号控制绿信比Z；(8)根据进口方向的最终优化信号控制绿信比Z，计算各个进口方向信号配时的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间，形成下个信号周期的信号控制方案指令；(9)利用信号指令发布服务器，调用指令数据库接口服务，将下个周期的信号控制方案指令发送给各个信号灯，信号灯本周期控制方案结束后，立即执行下一套信号控制方案，进行交通动态诱导。优选的，基于地磁检测器的交通流密度算法构建，交通流密度-信号周期关系构建，各个路口的信号控制绿信比X计算，路网整体的信号控制绿信比Y计算，路口最终优化信号控制绿信比Z计算，以及交叉口配时方案计算；优选的，所述基于地磁检测器的交通流密度算法构建，包括车道交通流密度采集、路段平均交通流率计算、交叉口平均交通流密度计算以及主干路平均交通流密度计算4个部分，计算具体包括如下步骤：(31)定时采集地磁检测区段各个车道交通流率和车道占有率参数，定时采集周期时间为1分钟；(32)计算地磁检测区段各个路段平均交通流率和路段平均占有率数据：(33)计算路段平均交通流密度；(34)计算交叉口平均交通流密度；(35)计算主干路平均交通流密度。优选的，所述交通流密度-信号周期关系构建，包括交叉口平均交通流密度K和交叉口信号周期C两个关键算法。优选的，所述十字路口信号机优化控制算法模型构建，包括如下步骤：(51)计算东西进口方向的平均交通流率和东西进口方向的平均交通流密度(52)计算南北进口方向的平均交通流率和南北进口方向的平均交通流密度(53)建立基于反馈控制的最优化信号控制目标函数(54)建立动态交通流密度变化模型(55)确定交叉口优化绿信比X。优选的，步骤(32)的路段平均交通流率通过公式计算得到，其中，n为所在车道，N为路段的车道总个数，qn为第n车道的车道交通流率(单位：辆/小时/车道)；路段平均占有率通过计算得到，其中，n为所在车道，N为路段的车道总个数，on为第n车道的车道占有率；步骤(33)的路段平均交通流密度通过公式计算得到，其中lv是平均车辆长度，ld检测器长度；步骤(34)的交叉口平均交通流密度K通过公式计算得到，其中，m为交叉口的某个进口检测路段，M为交叉口的进口路段总个数，为交叉口第m个进口路段的路段平均交通流密度(单位：辆/千米/车道)；步骤(35)的主干路平均交通流密度通过公式计算得到，其中，i为主干路上第i个交叉口，I为主干路上交叉口的总个数，Ki为主干路第i个交叉口的交叉口平均交通密度(单位：辆/千米/车道)。优选的，交叉口信号周期C通过公式计算得到，其中信号周期C单位为秒；主干路上第i个交叉口的信号周期Ci。优选的，步骤(51)的其中为西进口方向的路段平均交通流率，为东进口方向的路段平均交通流率；其中为西进口方向的路段平均交通流密度，为东进口方向的路段平均交通流密度；步骤(52)的其中为北进口方向的路段平均交通流率，为南进口方向的路段平均交通流率；其中为北进口方向的路段平均交通流密度，为南进口方向的路段平均交通流密度；步骤(53)的w＞0，K(t)为某个t时刻的交叉口平均交通流密度，为t时刻的交叉口平均交通流密度的导数；解方程可得到K(t)＝K(0)e-ωt，目标控制函数的解释是通过反馈控制调节后，交叉口的平均交通流密度随着时间的推移越来越趋向于为0，即交叉口的车辆越来越少，所以可以最大限度的提高交通通行效率，减少交通拥堵；步骤(54)的L为检测区间路段的长度(单位：千米)，r13为东西方向的绿信比，Δt定位为无限短的时间；结合(53)的目标函数，可解方程得到东西方向的绿信比，步骤(55)，据此可定义主干路第i个路口的东西方向绿信比为Xi；优选的，路网整体的信号控制绿信比Y计算，Y的计算方法可参考单个路口的反馈信号控制方法的步骤；主干路南北整体的路段平均交通流率，主干路东西整体的路段平均交通流率。优选的，路口最终优化信号控制绿信比Z计算和信号配时方案的计算，基于东西进口方向的最终优化绿信比，计算东西方向的绿灯时间；即定义主干路第i个交叉口的东西方向绿信比Zi；第i个交叉口的东西方向绿灯时间G13(i)＝Ci×Zi，东西方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，该方法中所使用的设备包括地磁车辆检测器，数据采集通讯设备，联网数据传输设备Ⅰ，信号优化处理服务器，数据传输网络设备Ⅱ，信号指令控制机，以及信号灯，所述各设备之间依顺序信号连接，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)在交叉口各个进口方向上安装地磁车辆检测器，按照顺时针方向对地磁车辆检测器进行编号，对路口所属的路段编号与地磁车辆检测器编号进行绑定；(2)通过地磁车辆检测器，定时采集检测区段的车道交通流率和车道占有率参数数据，所述参数数据经数据采集通讯设备，通过网络传输，实时传回后台数据处理和存储服务器，并进行标准化数据过滤处理和存储；(3)提后台数据处理和存储服务器的交通信息数据，包括车道交通流率和车道占有率参数，计算检测区段平均交通流密度参数、交叉口平均交通流密度、主干路平均交通流密度；(4)基于交叉口平均交通流密度‑信号周期关系模型计算交叉口信号周期；(5)根据路口各个进口方向路段的交通流率和平均交通流密度参数，构建路口信号机优化控制算法模型，聚合计算各个进口方向的优化信号控制绿信比X；(6)根据主干路各个路口的进口路段交通流率和主干路平均交通流密度参数，构建信号机优化控制算法模型，聚合计算路网整体的优化信号控制绿信比Y；(7)根据各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X，以及路网整体的优化信号控制绿信比Y，综合计算各个交叉口最终优化信号控制绿信比Z；(8)根据进口方向的最终优化信号控制绿信比Z，计算各个进口方向信号配时的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间，形成下个信号周期的信号控制方案指令；(9)利用信号指令发布服务器，调用指令数据库接口服务，将下个周期的信号控制方案指令发送给各个信号灯，信号灯本周期控制方案结束后，立即执行下一套信号控制方案，进行交通动态诱导。...

【技术特征摘要】
1.一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，该方法中所使用的设备包括地磁车辆检测器，数据采集通讯设备，联网数据传输设备Ⅰ，信号优化处理服务器，数据传输网络设备Ⅱ，信号指令控制机，以及信号灯，所述各设备之间依顺序信号连接，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)在交叉口各个进口方向上安装地磁车辆检测器，按照顺时针方向对地磁车辆检测器进行编号，对路口所属的路段编号与地磁车辆检测器编号进行绑定；(2)通过地磁车辆检测器，定时采集检测区段的车道交通流率和车道占有率参数数据，所述参数数据经数据采集通讯设备，通过网络传输，实时传回后台数据处理和存储服务器，并进行标准化数据过滤处理和存储；(3)提后台数据处理和存储服务器的交通信息数据，包括车道交通流率和车道占有率参数，计算检测区段平均交通流密度参数、交叉口平均交通流密度、主干路平均交通流密度；(4)基于交叉口平均交通流密度-信号周期关系模型计算交叉口信号周期；(5)根据路口各个进口方向路段的交通流率和平均交通流密度参数，构建路口信号机优化控制算法模型，聚合计算各个进口方向的优化信号控制绿信比X；(6)根据主干路各个路口的进口路段交通流率和主干路平均交通流密度参数，构建信号机优化控制算法模型，聚合计算路网整体的优化信号控制绿信比Y；(7)根据各个路口的进口方向的优化信号控制绿信比X，以及路网整体的优化信号控制绿信比Y，综合计算各个交叉口最终优化信号控制绿信比Z；(8)根据进口方向的最终优化信号控制绿信比Z，计算各个进口方向信号配时的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间，形成下个信号周期的信号控制方案指令；(9)利用信号指令发布服务器，调用指令数据库接口服务，将下个周期的信号控制方案指令发送给各个信号灯，信号灯本周期控制方案结束后，立即执行下一套信号控制方案，进行交通动态诱导。2.根据权利要求1所述的一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，其特征在于：基于地磁检测器的交通流密度算法构建，交通流密度-信号周期关系构建，各个路口的信号控制绿信比X计算，路网整体的信号控制绿信比Y计算，路口最终优化信号控制绿信比Z计算，以及交叉口配时方案计算。3.根据权利要求2所述的一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，其特征在于：所述基于地磁检测器的交通流密度算法构建，包括车道交通流密度采集、路段平均交通流率计算、交叉口平均交通流密度计算以及主干路平均交通流密度计算4个部分，计算具体包括如下步骤：(31)定时采集地磁检测区段各个车道交通流率和车道占有率参数，定时采集周期时间为1分钟；(32)计算地磁检测区段各个路段平均交通流率和路段平均占有率数据；(33)计算路段平均交通流密度；(34)计算交叉口平均交通流密度；(35)计算主干路平均交通流密度。4.根据权利要求2所述的一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，其特征在于：所述交通流密度-信号周期关系构建，包括交叉口平均交通流密度K和交叉口信号周期C两个关键算法。5.根据权利要求2所述的一种基于地磁的主干路协同信号机控制方法，其特征在于：所述十字路口信号机优化控制算法模型构建，包括如下步骤：(51)计算东西进口方向的平均交通流率和东西进口方向的平均交通流密度(52)计算南北进口方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：高万宝，李云松，张广林，李慧玲，
申请(专利权)人：南京推推兔信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32