[发明专利]基于交通仿真的信号控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信号控制和交通信号仿真技术领域，具体是一种基于交通仿真的信号控制系统及方法。

背景技术

城市交通信号控制通过对交通流的调节、路权分配和诱导以达到提高道路通行能力、道路交通安全性以及道路利用率的目的。其本质是改善交通流的质量，更好的利用现有基础设施，缓解交通拥堵，提高交通流快速性和舒适性。

目前存在的交通控制系统可以分为定时控制、感应控制和自适应控制三种。其中自适应控制指的是在一条干线或一个区域，根据交通流的动态随机变化而自动地调整信号控制参数，使控制系统自动地适应交通流的随机变化，这种控制方式具有智能、高效的特点，具有较好应用前途。

自适应交通信号控制系统都需要预先在交叉口安装交通检测器，进行数据采集，我国大范围使用的检测器是环形线圈检测器。首先，由于环形线圈检测器需要埋在地下，能够测得通过车辆数、车速、通过时间等一些基础数据。可是检测器的购买和维修需要耗费大量的时间和金钱，而且检测器的埋置地点容易引起路面下陷，这对自适应的交通控制系统是个瓶颈，很难达到智能控制的效果，而且使得城市交通成本大大增加。其次，目前国内大部分城市路口交通控制基本都是单点控制，即只对一个交叉口进行自适应交通信号控制，很少考虑相邻路口间的关联性，这使得一些路口交通通顺的同时，却造成其它路口的交通拥堵。

此外，随着计算机仿真技术的发展，交通仿真技术也日益成熟，这就使得在交叉口信号控制中引入交通仿真软件的可能性大大增加。通过仿真软件可以重现交通流时空的变化，为交通设计提供技术依据。

为此，我国CN101789182A号发明专利公布了一种基于平行仿真技术的交通信号控制系统及方法，该系统包括如下5个模块:数据采集模块负责实时采集交叉口车流量信息，并将信息传送到数据处理模块；所述数据采集模块包括检测器和数据传输单元，其中检测器埋设在信号交叉路口；数据处理模块根据这些信息计算出交通流数据，建立信号交叉口数据词典;同时应用聚类分析的方法,确定流量段划分阈值；算法适应性离线分析模块针对各种控制算法进行适应性分析，建立控制算法匹配规则库；算法在线选择模块根据实时交通流信息，依据匹配规则库选择合适的信号控制算法；信号机执行模块根据选择的控制算法完成信号控制方案的实施。本发明提供的信号控制系统，实现了控制算法的在线选择，解决了仿真与控制脱轨的问题，同时具有可扩展性强的特点。

但是由于该发明采用的是平行仿真，需要在每个路口都设置检测器，如果在大城市安装该发明，则可能需要上万个或者更多的检测器，造成成本巨大，所以需要一种能节约成本但是能取得更好的效果的信号控制系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中需要在每个路口设置检测器从而导致成本巨大，效率不高的问题，从而提供一种能将检测器数量减少一半并且能提高效率的基于交通仿真的信号控制系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于交通仿真的信号控制系统，包括：

数据采集模块，其包括间隔设置在交通路口的交通检测器，用于采集设置了交通检测器的路口的交通数据，作为基础交通数据；

仿真及预测融合模块，其输入端连接所述数据采集模块的输出端，包括分析单元、仿真单元和预测单元，所述分析单元与所述数据采集模块连接，接收采集模块采集的上一路口的基础交通数据，将检测到的实时数据进行整合统计，获得上一路口的车流信息；所述仿真单元中设置有仿真模型，将上一路口的车流信息输入仿真模型获得当前路口的仿真交通数据；所述预测单元根据所述仿真模型模拟得到的仿真交通数据，对当前路口的整体交通状况进行评估，并预测出相应的备选信号配时方案；

智能交通信号灯控制模块，其输入端分别和所述数据采集模块和仿真及预测融合模块的输出端连接，根据所述基础交通数据、仿真交通数据和备选信号配时方案进行自适应交通信号处理。

所述仿真单元包括FLOWSIM软件，所述FLOWSIM软件中预先设置有路口的道路仿真模型，并根据获得的上一路口的车流信息作为所述道路仿真模型中的车流参数，然后模拟仿真车辆运行情况，基于模糊数学原理建立车辆跟驰模型和换道模型，在计算机中模拟现实交叉口机动车运行情况，得到当前路口的仿真交通数据。

还包括交通诱导模块，其输入端连接所述智能交通信号灯控制模块的输出端。

还包括与SCOOT、SCATS相容的接口，可与其兼容。

基于交通仿真的信号控制系统根据以下方法运行：

a. 数据采集