[发明专利]一种用于道路交叉口的交通信号控制方法

说明书

技术领域

本发明属于城市道路交叉口控制领域，涉及一种用于道路交叉口的交通信号控制方法。

背景技术

交叉口是城市路网各转向车流汇集的地方，车辆在此转变方向、互相干扰，导致交叉口通行能力低于路段，成为城市交通网络的瓶颈和交通拥挤发生源。而左转车流是产生冲突点最多的车流，也是影响平面交叉口通行效率的最重要因素。因此缓解城市交通拥堵的重要手段是保障交叉口通行顺畅，而改善交叉口通行环境的关键是组织好左转车流。

常规的左转车流组织优化方法可归纳为两种：时间优化及空间优化。现有研究中多数只考虑进行单纯的时间优化或实施可变导向车道策略进行空间优化，部分协同优化的研究也仅从理论角度出发，均假设信号方案与车道功能同时转变，忽略了车道功能频繁变动引起的换道行为增加及反应时间增加，也未考虑车道功能转变过程中驾驶员的适应性问题，可操作性差。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述情况，建立一种基于可变导向车道和信号配时组合优化的针对左转交通量在短时间内突增的交叉口控制优化方法。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种用于道路交叉口的交通信号控制方法，该方法用于具有可变导向车道和可控交通信号灯的道路交叉口，其特征在于，包括以下步骤：

S1、实时获取道路交叉口的交通数据：

通过设置在道路交叉口车道进口处的感应装置，分别实时获取直行和左转车道的交通量和占有率；所述感应装置用于在每一辆汽车经过时产生感应信号，根据在固定的时间间隔内采集到的数据，获得对应车道的交通量和占有率；

S2、对直行及左转车辆的交通状态进行预测，具体方法为：

S21、构建交通状态预测系统：

S211、采用如步骤S1所述的方法，对目标道路交叉口进行采样；

S212、采用模糊C-均值聚类算法对步骤S211获得的样本进行聚类，具体为：

对直行车，取分类数c＝6，样本容量N＝3000，权重指数m＝2，得直行车聚类中心V_t；

同理得左转车聚类中心V_l；

V_t、V_l矩阵的行表示识别的类，列表示交通流特征：第1列为交通量，第2列为时间占有率；

将模糊C-均值聚类算法识别的类分别采用数字1、2、3、4、5、6表示；

S213、设置自适应模糊神经推理系统：以模糊C-均值聚类算法得到的识别结果作为输出，以交通量和占有率作为输入；对左转车和直行车各3000个样本进行训练，获得交通状态预测系统；

S22、将步骤S1实时获取的数据输入交通状态预测系统，完成对直行、左转车的交通状态预测，得到直行状态S_t、左转状态S_l的值；

S3、根据步骤S2获得的直行状态S_t、左转状态S_l的值，对可变导向车道进行控制：

若S_l≥6、S_t≤4，则控制可变导向车道的左转属性触发；

若S_t≥5，则控制可变导向车道的直行属性触发。

进一步的，所述步骤S3中，还包括：

设置可变导向车道被触发的时间阈值T，则：

可变导向车道的左转属性触发还需满足条件T≥8分钟；

可变导向车道的直行属性触发还需满足条件T≥5分钟。

上述方案中，需要补充的是：

在可变导向车道利用主预信号设置双停车线，辅助完成可变导向车道的功能转换。预信号的周期时长应等于主信号的周期时长，并规定预信号只对进入可变导向车道的车辆有控制作用，其余车道的车辆不受预信号灯的控制。车道初始功能设定为直行，用K＝0表示，车道功能为左转时，K＝1；则步骤S3中，当可变导向车道的左转属性触发时，具体控制方法为：

交通信号灯处理器触发信号控制器启动预信号，控制可变导向车道的功能转变为左转。主预信号设置方案如图5，其中各参数说明如下：g_T表示主信号的直行绿灯时间，g_L表示主信号的左转绿灯时间，r表示主信号的红灯时间，t₁为预信号黄灯时间，用于提示驾驶员车道功能即将转变，取3秒，t₂为全红时间，用于清空可变导向车道内的直行车辆，t₃为绿灯提前启亮时间，避免左转绿灯时间的浪费。参数计算方法如下：