本發明專利技術公開了一種采用計算機程序的單個交叉口動態交通信號控制系統的控制方法，步驟為設置有黃燈倒計時顯示裝置；采用確定最小綠燈時間、與車流同向行人綠閃時間以及框架車流最短綠燈間隔時間的程序，以王式鏈族的系統損失時間均值更小為指標，篩選渠化方案和王式鏈族；動態配時方案調整從最小可能周期開始，在所選王式鏈族中逐步搜索，把選擇關鍵車流鏈、基本相位結構和關鍵車流綠燈配時工作同時完成；方案改變時無基本相位順序結構跳變，不需過渡方案；且信號控制系統具有負系統損失時間。
【技術實現步驟摘要】
專利說明 (一)所屬領域 本申請涉及交通信息工程及控制領域的一種采用計算機程序的單個交叉口動態交通信號控制系統的控制方法，以及最短綠燈間隔時間和最小綠燈時間的確定方法。 (二)技術背景 1、定義01-1自然規律就是自然界事物(包括人)在發展、運動、變化過程中所顯示的固有的、本質的真實客觀聯系；這種聯系可以比較準確地用敘述句來描述，或用圖式、公式表達，不以任何人的意志為轉移，可以重復性地檢驗，表現為某種條件下的不變性。■| 自然規律1-1任何參與交通的人和物，包括機動車、非機動車、行人，都具有一定的質量和體積，都占據一定的物理空間；任何參與交通的人和物，如果試圖在同一時間占據空間中的同一位置點，就會產生交通沖突；潛在發生沖突的地點就是潛在沖突點。■| 自然規律1-2平面交叉口的道路渠化，分道行駛，可以使潛在沖突點的位置比較固定地分布在各渠化路面上，便于駕駛員集中注意力，但并未徹底隔離各種交通流。■| 自然規律1-3在燈控交叉口，通過信號機周期性控制不同信號變化，讓不同流向交通參與者分不同時間順序通過，從而可以分離交通流，防止在潛在沖突點發生交通沖突。■| 正是遵循上述這3個自然規律，才有如下傳統的平面交叉路口信號控制方法利用交通標線進行道路渠化，引導交通流沿確定的軌跡空間行走；在各進口處設置停止線，在紅燈信號工作時，所控交通流必須在停止線后面，為其它交通流讓行；在綠燈信號工作時，所控交通流越過停止線，通過路口；從而從空間和時間上分離了交通流和交通流的交通沖突。 根據GA47-2002《道路交通信號機》(中華人民共和國公安部，中國公共安全行業標準)，可知 定義1-2道路交通信號機，是一種能夠改變道路交通信號順序、調節配時并能控制道路交通信號燈運行的裝置，具有對交通信號的控制能力和安排信號相位和相位順序的參數設置程序通過參數的設置，可以把在同時工作的綠燈定義為同一個相位結構；相位結構各綠燈同時都工作的時間階段稱為相位階段，允許相位結構有的綠燈具有早亮或遲滅階段，甚至跨接相位階段；如果一個周期的相位階段數超過2個，則稱為多相位控制；為了避免交通沖突，相鄰接的沖突綠燈之間設置有綠燈間隔時間，相鄰接的沖突相位階段之間設置有相位間隔時間，且相位間隔時間大于等于所包含的綠燈間隔時間；各個相位階段的先后工作順序稱為相位順序結構，相位順序結構也可以通過內部參數的設置來確定。■| 在機動車流量進入極度飽和的今天，必須根據各股車流的流量需求，充分發掘、利用交叉口的時空資源，以提高交叉口的直行和左轉機動車(簡稱框架車流)的通行能力為設計理念，寸土必奪，分秒必爭，用精細化的科學精神改進交通信號控制系統的設計。即使國際上開發的TRANSYT、SCOOT、SCATS等經典信號控制系統也存在許多可改進、可突破之處。 本專利技術提出的黃燈倒計時顯示裝置、車流鏈的最短鏈長及系統損失時間、王式鏈族、王式道路渠化和具有負系統損失時間的信號控制系統等，都是自主創新的事物。本專利技術公開的一種具有負系統損失時間的動態信號控制系統設計、運行、配時方法，就可為交叉口發掘大量的難能可貴的時間資源。本專利技術提出的各框架車流的最短綠燈間隔時間以及最小綠燈時間、與直行車流同向的行人綠閃時間的新確定方法，則較傳統方法更科學、更準確了。 2、定義2-1綠燈間隔時間是從綠燈A結束到與A有沖突的綠燈B啟亮所需要設置的安全時間間隔長度，其最小值稱為A-B最短綠燈間隔時間。■| 自然規律2-1(最短綠燈間隔時間定理)如果綠燈A、B控制的機動車有沖突，則A-B最短綠燈間隔時間應該包含從結束綠燈A放行的最后一輛車越過停止線時刻到開始綠燈B放行的第一輛車進入停止線時刻所需要的最小時間間隔(簡稱為A-B間隔損失時間)，以及從綠燈A結束時刻到綠燈A放行的最后一輛車越過停止線時刻的時間，即黃燈時間。■| 最短綠燈間隔時間是信號控制方案設計的基本約束條件。傳統信號控制方案設計卻存在許多主觀“規定” 比如，著名的交通規劃研究大師全永燊先生1989年出版的經典文獻著作《城市交通控制》(北京人民交通出版社，9頁)雖提出設置綠燈間隔時間的方法，但又引用了國際上通行的不科學硬性統一規定了綠燈間隔時間最低限值的論述 “綠燈間隔時間實質上是在一個信號階段結束后，為了騰清路口所安排的一段時間，通常它也有一個最低限值。在國外目前采用4s為最短綠燈間隔時間”。 再比如，在2007年，著名的交通流研究大師王殿海先生在其獲得的專利ZL200710055390.2的說明書12頁說“根據交通控制理論研究結論交叉口信號周期長度應該在30秒-200秒之間，相位損失時間取為3秒。”也采用了把間隔損失時間當作相位損失時間，進行籠統規定的做法。 這些硬性統一規定綠燈間隔時間的最低限值4s或3s的做法必須廢除一因此做法忽略了最短綠燈間隔時間的區別因素，禁錮了人們對縮小綠燈間隔時間的改進創新欲望；二因不科學的最短綠燈間隔時間，必然較實際需要或過長、或過短。如時間過短，則勢必危害安全；如時間過長，則浪費已十分緊張的時間資源，導致交叉口通行能力更低。最短綠燈間隔時間必須按科學規律合理地設置。 定義2-2結束綠燈A放行的框架車流稱為清空車流，清空特指由清空車流的尾車騰出交叉口沖突路面的運動；開始綠燈B放行的框架車流稱為進入車流，進入特指由進入車流的首車進入交叉口沖突路面的運動；在清空車流與進入車流所有可能發生沖突的區域中，距離清空車流停止線的最遠點，距離進入車流停止線最近點，就是最危險的關鍵沖突點；清空距離sA為從清空車流停止線到越過關鍵沖突點的運動跡線長度；清空車流走完清空距離的時間即清空時間tA；進入距離sB為從進入車流停止線到達關鍵沖突點的運動跡線長度；進入車流走完進入距離的時間即進入時間tB。■| 請注意2-1到達與越過關鍵沖突點之間的差別是差一個車身的長度。■| 自然規律2-2因允許車輛外緣可擦車道邊緣行駛，故關鍵沖突點位于相交車道的邊緣，清空車流的尾車的尾部側面，進入車流首車的前端側面。■| 自然規律2-3A-B最短綠燈間隔時間可以由下式確定，即 I＝A+Max{tA}-Min{tB}(1) 式中I——沖突最短綠燈間隔時間，(s)； A——黃燈時間，(s)； tA——信號燈A清空車流的清空時間，(s)； tB——信號燈B進入車流的進入時間，(s)。■| 自然規律2-4(清空車流的勻速運動模型)清空運動一般可以簡化為勻速運動，結合路面的坡度情況，具有不同計算速度條件參數平均清空速度vA，清空時間tA＝sA/vA。■| 機動車合法行經交叉口或人行橫道時，由于可能突然出現違法的行人和非機動車，為保交通安全，機動車必須提高注意力，并適當減速行駛。如上海市工程建設規范《城市道路平面交叉口規劃與設計規程》(DGJ08-96-2001，上海，2001)3.0.3款就規定“平面交叉口計算車速應視車流行駛方向而定，直行車在進口道部分的計算車速一般宜取路段車速的0.7倍，左右轉車輛的計算車速宜取路段車速的0.5倍。”但實際上，具體減速數值應該視交叉口實際情況測定。 自然規律2-5(進入車流的運動模型)進入運動一般為初始速度為0的變加速運動，可本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種采用計算機程序的單個交叉口交通信號的控制方法，該方法包括有下列步驟：安裝檢測器、信號顯示裝置、信號控制機，并用光纜、無線和電線把它們連接起來，其特征在于所述的單個交叉口交通信號的控制方法還采用下列步驟：Ⅰ、靜態設置部分與參數計算１）以使王式鏈族的系統損失時間均值更小為指標，對各種可能道路渠化進行篩選，確定最優道路渠化，以及對應的王式鏈族和框架車流最短綠燈間隔時間矩陣表｛Ｉ↓［ｉｊ］｝；２）分別確定各框架車流的車道數｛Ｎ↓［ｊ］｝，單車道飽和流量｛Ｑ↓［ｓｊ］｝；飽和度要求ｑ；并確定最短黃燈時間Ａ↓［０］＝最大感知反應時間＋最大車輛制動時間；３）在框架車流最短綠燈間隔時間集合｛Ｉ↓［ｉｊ］｝中，如果存在具有負值的最短綠燈間隔時間Ｉ↓［ｉｊ］，則針對Ｍｉｎ｛Ｉ↓［ｉｊ］｝＜０，重新取黃燈時間Ａ＝Ａ↓［０］－Ｍｉｎ｛Ｉ↓［ｉｊ］｝，并重新確定各最短綠燈間隔時間矩陣表；并且在黃燈近旁設置黃燈倒計時顯示裝置；否則，繼續；４）計算并制作行人、非機動車與框架車流、右轉車最短綠燈間隔時間矩陣表；５）確定行人最小綠燈時間、行人綠閃時間，如果存在跨階段車流鏈，繪制附有各種跨階段車流鏈的鏈族圖，確定各框架車流的最小綠燈時間｛Ｄ↓［ｊ］｝；Ⅱ、動態在線配時設計部分與參數計算６）定期、定時在線按各車流的實測流量，按一定模型預測下一階段的設計流量集合｛Ｑ↓［ｊ］｝，確定各框架車流綠信比要求Ｖ↓［ｊ］＝Ｑ↓［ｊ］／ｑＮ↓［ｊ］Ｑ↓［ｓｊ］；７）把框架車流最小可能綠燈時間集合｛Ｄ↓［ｉ］｝，即各流向皆使用最小綠燈時間只代入王式鏈族的各車流鏈，包括可能存在的跨階段車流鏈，取各車流鏈中最大的最短鏈長為可能最小周期時間Ｃ↓［０］；８）對所有框架車流，把Ｃ↓［０］按各自的綠信比要求Ｖ↓［ｊ］分各自的整數綠燈時間：Ｇ↓［ｊ］＝Ｍａｘ｛Ｃ↓［０］Ｖ↓［ｊ］－Ａ＋１，Ｄ↓［ｊ］｝；９）把此組整數綠燈時間集合｛Ｇ↓［ｊ］｝，代入王式鏈族各車流鏈，包括可能存在的跨階段車流鏈，取各車流鏈中最大的最短鏈長為周期時間Ｃ↓［１］；１０）如果周期時間Ｃ↓［１］≤Ｃ↓［０］，則合格，就以此組最大的最短鏈長涉及的整數綠燈時間集合｛Ｇ↓［ｊ］｝作為綠燈時間框架，確定綠燈間隔時間的最小相容方案；并以非關鍵框架車流、行人、非機動車、右轉車與框架車流最短綠燈間隔時間為約束，為其它交通流配置綠燈時間，配時數據投入運行；否則，繼續；１１）取可能最小周期時間Ｃ↓［０］＝Ｃ↓［１］，返...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王茜，王大海，葉楠，
申請(專利權)人：王茜，王大海，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]
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