单个交叉口混合交通信号的控制方法

摘要

本发明公开了一种采用计算机程序的单个交叉口混合交通信号的控制方法，步骤为采用检测器与机动车辆换算系数标定方法的计算机程序统计机动车相对于标准车的车辆数，采用检测器与自行车换算系数标定方法的计算机程序统计自行车相对于标准车的车辆数；采用数据处理程序统计交叉口各进口道混合交通流小时标准车的车辆数；由信号机判断选择是单点定时控制方式、单点感应控制方式或是单点优化控制方式，进而执行各种控制方式下的信号配时优化方案。该方法考虑了我国混合交通的实际特征，提高了混合交通数据统计精度，弥补了在“准饱和”状态下周期优化模型失效的缺陷，提高了交叉口的安全性，克服了最大绿灯时间不变导致交叉口绿灯利用效率不高的影响。

主权项

1.一种采用计算机程序的单个交叉口混合交通信号的控制方法，该方法包括有下列步骤：安装检测器、信号机、信号灯，并用光缆、无线和电线依次将他们连接起来，其特征在于所述的单个交叉口混合交通信号的控制方法还采用下列步骤：1】以标准车的平均车头时距作为对机动车辆换算系数标定的标准，根据标准车和非标准车通过检测器的脉冲长度，饱和释放速度及检测器长度建立车辆换算系数程序及实际标定方法，非标准车相对标准车的换算系数计算公式如下：$R_j=\frac{H_j-t}{t}$其中R_j代表车身长度为L_j的换算系数；H_j代表两标准车之间有一辆车长为L_j的非标准车时，两标准车的车头时距；t代表标准车跟随标准车的车头时距；2】根据交叉口交通运行状况对自行车换算系数分四种情况进行标定：1)机非混行交叉口直行自行车转换为标准车的转换系数m₁的标定方法有下式成立：y＝-m₁x+b式中：y—直行机动车换算成标准车流率(pcu/h)；x—直行自行车流率(bike/h)；b—交叉口直行自行车和直行机动车的综合流率转换成标准车后应为定值(pcu/h)；2)机非混行交叉口左转自行车转换系数m₂的标定方法构建左转自行车转换系数模型如下式所示：$m_2=\frac{D}{H}$式中：D—平均通过一辆左转自行车造成的直行机动车延误时间(s)；H—无左转自行车影响时平均机动车车头时距(s)；3)无机非物理隔离路段自行车换算成标准车的转换系数m₃的标定方法有下式成立：y＝-m₃x+b式中：y—直行机动车换算成标准车流率(pcu/h)；x—直行自行车流率(bike/h)；b—交叉口自行车和机动车的综合流率为定值(pcu/h)；4)有机非物理隔离路段自行车转换系数m₄的标定方法自行车相对于机动车的转换系数：$m_4=\frac{S_2/W_{\mathrm{ce}}}{S_1/W_{\mathrm{be}}}=\frac{S_2\times W_{\mathrm{be}}}{S_1\times W_{\mathrm{ce}}}$式中：S₁——一个自行车道的自行车饱和流率(bike/s)；S₂——一条机动车道的机动车饱和流率(veh/s)；W_be——自行车道有效宽度(m)；W_ce——机动车道有效宽度(m)；3】采用计算机程序在信号机中统计交叉口各进口道混合交通流小时标准车的车辆数：1)根据l＝vΔt-l₀的关系式，信号机自动计算得到每一辆车的车身长度，其中：l代表车辆的车身长度；v代表车流平均速度；Δt代表车通过检测器的脉冲长度；l₀代表检测器长度；根据1】步骤中对机动车辆换算系数的标定，得到车的换算系数；再根据q₁＝3600q₀/T的关系式，转换为小时流量；其中：q₀代表在时间T内任何一个检测器检测到的车流量；q₁代表小时流量；2)根据视频检测方法获得自行车辆数，根据交通状态选择已经固化在信号机内的自行车换算系数，最终得到时间T内所有通过检测器的自行车车辆数及相应的标准流量；3)根据各个车道机动车辆及自行车辆的流量信息进行累加，获得交叉口每一车道混合交通小时标准流量q，并存储在服务器中，为下一步的交叉口信号配时提供数据支持；4】根据信号机信号内部时间段的分配或信号机内部控制方式优化选择方法，确定信号机要执行的控制方式，进而执行所选择的控制方式下的信号配时优化方法：1)当检测器出现故障交叉口无法获得实时交通数据时，执行信号机事先设定的单点定时控制方式下的信号配时优化方法，当检测器正常工作时，执行单点感应控制方式或单点优化控制方式下的信号配时优化方法；2)经过信号机控制方式优化后确定了交叉口实施单点感应控制方式下的信号配时优化方法；所述的单点感应控制方式下的信号配时优化方法包括下列步骤：(1)基本参数确定；(2)相位类型判断；(3)感应相位方案优化；3)经过信号机控制方式优化后确定了交叉口实施单点优化控制方式下的信号配时优化方法；所述的单点优化控制方式下的信号配时优化方法包括下列步骤：(1)确定交叉口周期时长；a.根据流量信息脱机设置交叉口相位相序方案，并存储在信号机内；b.读取数据库中战略检测器检测15分钟的路段小时流量和时间占有率、感应检测器检测得到15分钟的流量并折换为1小时的流量、各个相位的饱和流量、饱和时间占有率、交通强度模型参数α值；c.根据程序式：$I_i=\alpha \frac{q_i}{S_i}+(1-\alpha )\frac{{O\prime }_j}{O_{\mathrm{Si}}}\frac{q_i}{{q\prime }_j}$与$I=\underset{i}{\Sigma }{I}_i$式中：I_i——关键相位i对应关键车道的相位交通强度；α——模型参数，取0.5；q_i——关键相位i对应关键车道铺设在距离进口道停车线30-50米处的感应检测器检测的流量(pcu/h)；S_i——关键相位i对应关键车道的饱和流量，为常数(pcu/h)；O_Si——关键相位i对应关键车道饱和流量释放时车道的时间占有率，为常数；——关键相位i对应关键车道所在进口的战略检测器检测的流量(pcu/h)；——关键相位i对应关键车道所在进口的战略检测器检测的时间占有率；I——为所有关键相位交通强度总和的交叉口交通强度；计算各个相位的交通强度和交叉口交通强度I；d.根据交叉口的关键相位数、交通强度I—周期时长C关系表4至表7，从信号机存储器内读取相应的交叉口周期时长C；(2)确定相位绿灯时间，a.依据y_i＝q_i/S_i关系式确定各个相位流量比；其中：q_i为相位i所属的感应检测器检测的流量值，S_i为相位i的饱和流率，即为饱和流量；依据Y＝Σy_i确定交叉口总流量比；b.依据g_i＝y_i(C-L)/Y关系式，计算相位i的有效绿灯时间(s)；其中：L为从信号机内读取的交叉口总损失时间；c.依据G_i＝g_i+l_i-I_i关系式，计算相位i的绿灯显示时间(s)；其中：l_i为从信号机内读取的交叉口相位损失时间；I_i为从信号机内读取的相位绿灯间隔时间；(3)判断机动车流和自行车流共存于一个相位时有否自行车专用车道，如果没有自行车专用车道，信号机执行经过单点优化得到的初始方案；(4)如果有自行车专用车道，判断机动车流和自行车流共存于一个相位时机动车流是不是关键车流，如果机动车流不是关键车流，信号机执行经过单点优化得到的初始方案；(5)如果机动车流是关键车流，信号机内部还需进入计算自行车流绿灯提前截止时间的步骤，来最终确定自行车流的信号控制方案。