[发明专利]一种基于有机计算的区域边界交通信号协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市交通信号控制及人工智能领域，具体涉及一种交通信号协调控制方法。

技术背景

目前，国内外的交通信号控制系统均以区域为单位分别进行独立控制，各交通信号控制区域根据本区域的道路交通流信息分别进行交叉口交通信号方案的优化和协调，各区域之间的交通信号控制“各自为政、互不干涉”。在区域边界，边界交叉口及其交通流信息分属不同的控制区域，分别由各自所属区域按本区域的交通流运行状态对边界交叉口进行交通信号配时参数进行优化。然而，由于城市中各区域人口分布、土地利用、经济发展、交通出行等之间的差异性和关联性，使得交通流在区域边界交叉口间存在较大的不均衡性。特别是在早、晚高峰期间，上游区域的交通流大量涌入下游区域，然而由于区域边界交叉口分属不同的控制区域管理，造成交通信息不对称，使得下游区域边界交叉口的交通信号没法及时与上游区域边界交叉口的交通信号进行协调，使交通流在边界路口之间出现聚集状态，容易引发交通拥挤、拥堵，并迅速回溯到上游区域，造成上游区域的产生区域性交通拥堵。另一方面，近年来我国突发灾害事件频繁发生，在突发灾害下，受灾区域大批的人流、物流、车流急需向邻近区域迅速疏散，邻近区域的边界入口如果无法事先感知大批涌进的交通流，及时调整信号配时参数，与受灾区域的边界出口进行协调控制，容易在边界路段出现阻滞现象，形成交通瓶颈，使受灾区域的交通流无法进行快速疏散，从而对人民的生命、财产造成威胁，同时也影响影响抢险救灾工作的顺利实施。

发明内容

针对目前国内外交通信号控制系统在区域边界交通信号协调方面存在的空白，以及区域边界在早晚高峰期间、突发事件情况下等容易出现交通拥挤、拥堵现象等问题。本发明提出了一种基于有机计算的区域边界交通信号协调控制方法，充分利用分布在道路交通环境中的各种交通数据检测器，使得交通信号控制系统能够像有机生物一样感知不同环境、不同条件下的道路交通信息，并利用有机计算系统的自我监控、自我优化、自我组织、自我设置等多种自我管理的功能特性，解决和应对不同区域边界之间的交通信号冲突问题以及突发事件下的区域边界交通信号优化问题，从而适应不断变化或不可预见的区域边界交通流。

本发明提出的一种基于有机计算的区域边界交通信号协调控制方法主要由车流监测模块、自我优化模块、自我组织模块、进化学习模块、自我评估模块和自我设置模块等六部分组成，如图1所示。本发明提出的一种基于有机计算的区域边界交通信号协调控制方法，其特征主要包括以下步骤：

1)车流监测模块：车流监测模块位于交叉口智能型交通信号控制器车检板内部，是区域边界交通信号协调控制的信息来源和决策依据。车流监测模块的主要特征在于基于网格资源映射的思想，对交叉口不同类型、不同位置的交通检测器的交通数据进行时间、空间校准，对相邻交叉口的交通数据进行关联分析，对历史数据库的交通数据进行数据挖掘，从而构建形成基于多源交通信息的时空映射模型，在此基础上对交叉口交通数据进行融合处理和态势估计，实现对交叉口、路段交通流运行信息的综合提取和集成监测，为区域边界交通信号协调控制提供完整、可靠的交通数据。

2)自我优化模块：自我优化模块位于交叉口智能型交通信号控制器主控板内部，是区域边界交通信号协调的初始信号方案来源和区域边界交通信号协调优化的依据。自我优化模块的主要特征在于基于实时动态交通信息，根据交叉口、路段的不同交通状态，智能选择不同的交通信号控制模式、控制目标、过渡策略。从而基于既定的交通信号控制模式、控制目标和过渡策略，动态优化和调整本地交叉口的交通信号周期时长、各相位绿信比、相位差，优化出与本地交通流相适应的交通信号控制方案，从而为区域边界的交通信号全局优化提供决策依据和方案支持。

同时，自我优化模块还可接收上级控制模块下发的协调优化控制指令，按照控制指令规定的交通信号控制模式、控制目标或控制方案优化、调整交通信号。

3)自我组织模块：自我组织模块位于控制中心智能型区域边界协调控制器组织板内部，是区域边界协调控制器构建区域边界交叉口群对区域边界交叉口进行统一协调优化控制的前提。自我组织模块的主要特征在于根据区域边界交叉口的交通状态变量和交通控制变量，分析区域边界交叉口交通流之间的相关性、相似性、耦合性等潜在的关联关系，并根据区域边界交叉口实时的道路交通信息，对区域边界交叉口群的控制范围进行动态划分，从而为区域边界交叉口群的动态优化，制定与区域边界交通流运行特性相适应的交通信号控制模式、控制目标、控制方案提供前提保障。