具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统及方法

摘要

本发明提供的具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统及方法，无论任何情况引起的交通流突变，影响到车辆在子区内的旅行时间，都能够迅速调用临时协调方案。并且在临时协调方案情况下，综合考虑了不同岗路口的剩余周期时间，预定的各个岗与基准岗之间的偏移值，因此协调之后的各个岗之间的相位差可以保持不变。并且，为了防止在对各个岗的信号进行调整时出现调整值太大而导致信号灯突变的情况，本发明采用平滑过渡算法来实现，在调整时可以令信号灯的变化能够更平缓。

权利要求

1.一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统，其特征在于，包括上端机和设置于各个子区内各岗的路口信号控制器，其中子区内总岗数为N，N为大于或等于2的整数；其中：所述上端机获取任意子区内的交通流，并在某一个子区内的交通流发生突变需要改变原来信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案时，上端机控制该子区内各岗的路口信号控制器进入临时协调方案；所述上端机立即读取临时协调方案下的该子区内基准岗和各岗的信号灯控制周期及各相位时间，获取该子区内基准岗剩余周期时间Cjsc和各岗与基准岗的偏移值Tnpy发送至该子区内对应岗的路口信号控制器，其中n表示第n岗，其为自然数且1≤n≤N；

对于第n岗的路口信号控制器，在所述上端机的控制下进入临时协调方案，其接收上端机发送的基准岗剩余周期时间Cjsc和本岗与基准岗的偏移值Tnpy，并获取本岗的剩余周期时间Cnsc，获取第n岗的路口信号器的偏差调整值Tnpct＝Cjsc-Cnsc+Tnpy；根据得到的偏差调整值利用平滑过渡方法调整本岗的剩余周期时间Cnsc使Tnpct＝0。

2.根据权利要求1所述的具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统，其特征在于，所述平滑过渡方法具体步骤如下，对于第n岗的路口信号控制器：当0.5≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.25时，Cndq为第n岗信号控制器周期，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/4，1/8，0；

当0.25≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.125时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/8，0；

当0.125≥︳Tnpct︳/Cndq＞0时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值为0。

3.一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取任意子区内的交通流，并在某一个子区内的交通流发生突变需要改变原来信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案时，控制该子区内各岗的路口信号控制器进入临时协调方案；

S2：读取临时协调方案下的该子区内基准岗和各岗的信号灯控制周期及各相位时间，获取该子区内基准岗剩余周期时间Cjsc和各岗与基准岗的偏移值Tnpy发送至该子区内对应岗的路口信号控制器，其中n表示第n岗，其为自然数且1≤n≤N，N为子区内总岗数，且N为大于或等于2的整数；

S3：对于第n岗的路口信号控制器，进入临时协调方案后，其接收基准岗剩余周期时间Cjsc和本岗与基准岗的偏移值Tnpy，并获取本岗的剩余周期时间Cnsc，获取第n岗的路口信号器的偏差调整值Tnpct＝Cjsc-Cnsc+Tnpy；

S4：根据得到的偏差调整值利用平滑过渡方法调整本岗的剩余周期时间Cnsc使Tnpct＝

0。

4.根据权利要求3所述的具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述平滑过渡方法具体步骤如下，对于第n岗的路口信号控制器：当0.5≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.25时，Cndq为第n岗信号控制器周期，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/4，1/8，0；

当0.25≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.125时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/8，0；

当0.125≥︳Tnpct︳/Cndq＞0时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值为0。

说明书

具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及路口交通信号控制领域，具体是一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统及方法。

背景技术

[0002] 随着城市规模的不断扩大，交通需求急剧增加，城市交叉路口信号灯控制数量不断增加，信号灯控制路口之间的距离越来越近，已形成网络，为了避免车辆在通过控制信号灯区域时，频繁遇到红灯停车，国内外都采用了将城市的信号灯控制路口，根据流量的相关性，将信号灯控制路口的周期变化值随时间变化基本一致的相邻路口划分为一个子区，一个城市一般要划分成若干个子区，根据每个时间段的流量数据，确定每个子区在当前时刻的控制策略，当某一个子区的流量达到一定程度时，就在该区内实施干线协调或区域协调控制方式确保车辆在通过干线的多个路口时，能减少遇红灯的时间。

[0003] 目前大多数厂家生产的路口信号控制器，都是以北京时间为基准，根据统计规律，设定的各种方案，在正常情况下，控制效果还可以，但是当天气条件影响导致道路通行条件发生变化影响车辆在路口之间的旅行时间时、以及交通流量发生变化导致车辆通行速度下降时，要立即修改设定方案中的周期和偏移就无法实现。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中，当流量发生突变路口周期需要改变或车辆旅行时间发生变化需要立即调整偏移值时，不能够实时平滑的修改偏移值、周期问题，从而提供一种具有周期平滑过渡算法功能的干线协调路口信号控制系统及方法。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

[0006] 本发明提供一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统，包括上端机和设置于各个子区内各岗的路口信号控制器，其中子区内总岗数为N，N为大于或等于2的整数；其中：

[0007] 所述上端机获取任意子区内的交通流，并在某一个子区内的交通流发生突变需要改变原来信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案时，上端机控制该子区内各岗的路口信号控制器进入临时协调方案；所述上端机立即读取临时协调方案下的该子区内基准岗和各岗的信号灯控制周期及各相位时间，获取该子区内基准岗剩余周期时间Cjsc和各岗与基准岗的偏移值Tnpy发送至该子区内对应岗的路口信号控制器，其中n表示第n岗，其为自然数且1≤n≤N；

[0008] 对于第n岗的路口信号控制器，在所述上端机的控制下进入临时协调方案，其接收上端机发送的基准岗剩余周期时间Cjsc和本岗与基准岗的偏移值Tnpy，并获取本岗的剩余周期时间Cnsc，获取第n岗的路口信号器的偏差调整值Tnpct＝Cjsc-Cnsc+Tnpy；根据得到的偏差调整值利用平滑过渡方法调整本岗的剩余周期时间Cnsc使Tnpct＝0。

[0009] 所述平滑过渡方法具体步骤如下，对于第n岗的路口信号控制器：

[0010] 当0.5≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.25时，Cndq为第n岗信号控制器周期，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/4，1/8，0；

[0011] 当0.25≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.125时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/8，0；

[0012] 当0.125≥︳Tnpct︳/Cndq＞0时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值为0。

[0013] 本发明还提供一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制方法，包括如下步骤：

[0014] S1：获取任意子区内的交通流，并在某一个子区内的交通流发生突变需要改变原来信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案时，控制该子区内各岗的路口信号控制器进入临时协调方案；

[0015] S2：读取临时协调方案下的该子区内基准岗和各岗的信号灯控制周期及各相位时间，获取该子区内基准岗剩余周期时间Cjsc和各岗与基准岗的偏移值Tnpy发送至该子区内对应岗的路口信号控制器，其中n表示第n岗，其为自然数且1≤n≤N；

[0016] S3：对于第n岗的路口信号控制器，进入临时协调方案后，其接收基准岗剩余周期时间Cjsc和本岗与基准岗的偏移值Tnpy，并获取本岗的剩余周期时间Cnsc，获取第n岗的路口信号器的偏差调整值Tnpct＝Cjsc-Cnsc+Tnpy；

[0017] S4：根据得到的偏差调整值利用平滑过渡方法调整本岗的剩余周期时间Cnsc使Tnpct＝0。

[0018] 所述步骤S4中，所述平滑过渡方法具体步骤如下，对于第n岗的路口信号控制器：

[0019] 当0.5≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.25时，Cndq为第n岗信号控制器周期，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/4，1/8，0；

[0020] 当0.25≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.125时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/8，0；

[0021] 当0.125≥︳Tnpct︳/Cndq＞0时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值为0本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

[0022] 本发明提供的具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统及方法，无论任何情况引起的交通流突变，影响到车辆在子区内的旅行时间，都能够迅速调用临时协调方案。并且在临时协调方案情况下，综合考虑了不同岗路口的剩余周期时间，预定的各个岗与基准岗之间的偏移值，因此协调之后的各个岗之间的相位差可以保持不变。并且，为了防止在对各个岗的信号进行调整时出现调整值太大而导致信号灯突变的情况，本发明采用平滑过渡算法来实现，在调整时可以令信号灯的变化能够更平缓。

附图说明

[0023] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

[0024] 图1是本发明中涉及到的术语示意图；

[0025] 图2是本发明一个实施例所述路口信号控制系统的原理框图；

[0026] 图3是本发明一个实施例所述上端机主程序运行流程图；

[0027] 图4是本发明一个实施例所述上端机调用临时协调方案的方法流程图；

[0028] 图5是本发明一个实施例所述路口信号控制器主程序运行流程图；

[0029] 图6是本发明一个实施例所述路口信号器执行临时协调方案的方法流程图；

[0030] 图7是本发明一个实施例所述偏移值的说明示意图。

具体实施方式

[0031] 首先对本发明中涉及到的各个名词进行说明，具体结合图1所示。

[0032] 其中，上边一行表示基准岗，下边一行表示n号岗即在子区内除基准岗之外的任一岗。A和B分别表示绿灯执行相位的起点和红灯执行相位的起点，同时A还表示整个信号灯周期的开始，D表示整个周期结束，即A和D之间的时间长度为当前周期时间，即Cjdq表示基准岗当前周期时间，Cndq表示n号岗当前周期时间。Tjdq表示基准岗当前已执行时间，Tndq表示n号岗当前已执行时间。Cjsc表示基准岗剩余周期时间，Cnsc表示n号岗剩余周期时间。Tnpy表示n号岗与基准岗之间的偏移值。

[0033] 实施例1

[0034] 本实施例提供一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统，如图2所示，包括上端机和设置于各个子区内各岗的路口信号控制器，其中子区内总岗数为N，N为大于或等于2的整数。本实施例中所述岗即为路口，吗，一个岗即对应一个路口。其中：

[0035] 所述上端机获取任意子区内的交通流，并在某一个子区内的交通流发生突变需要改变原来信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案时，上端机控制该子区内各岗的路口信号控制器进入临时协调方案；所述上端机立即读取临时协调方案下的该子区内基准岗和各岗的信号灯控制周期及各相位时间，获取该子区内基准岗剩余周期时间Cjsc和各岗与基准岗的偏移值Tnpy发送至该子区内对应岗的路口信号控制器，其中n表示第n岗，其为自然数且1≤n≤N。

[0036] 对于第n岗的路口信号控制器，在所述上端机的控制下进入临时协调方案，其接收上端机发送的基准岗剩余周期时间Cjsc和本岗与基准岗的偏移值Tnpy，并获取本岗的剩余周期时间Cnsc，获取第n岗的路口信号器的偏差调整值Tnpct＝Cnsc-Cjsc+Tnpy；根据得到的偏差调整值利用平滑过渡方法调整本岗的剩余周期时间Cnsc使Tnpct＝0。需要注意的是，此处的本岗与基准岗的偏移值Tnpy为临时协调方案下对应的协调后的偏移值，并且如果第n岗在基准岗之前(即车辆先经过基准岗)则Tnpy为正值，如果第n岗在基准岗之后(即车辆先经过第n岗)则Tnpy为负值。

[0037] 其中，上端机可以通过设置于道路上的监控设备如视频跟踪设备、地埋式传感器等来获得每一个每一个子区内的交通流，还可以根据对车辆的连续跟踪获得车辆通过每一个子区内的不同路口所需要的旅行时间。本实施例中所述的交通流发生突变，是指车辆在子区内的旅行时间发生了较大变化。因为在子区内各个岗的信号灯控制周期是根据车辆流量来或者是根据当前时段设定的，偏移值是根据在正常条件下统计两个岗之间相关相位的车辆所需旅行时间设定的。以图7所示的路口为例，设定中间的路口为基准岗，则后一路口车辆到达基准岗对应的路口相位所需要的旅行时间为30s，那么设定后一路口相关相位与基准岗之间的偏移值为-30s，即后一路口绿灯亮起后经过30s后基准岗的绿灯再亮起。同样的道理，基准岗路口到达前一个路口所需要的旅行时间也是30s，则设定前一路口与基准岗之间的偏移值为30s，即基准岗绿灯亮起后经过30s后，前一路口绿灯再亮起。因此，当某一个子区内的因各种原因导致交通流发生突变即车辆在该子区内的旅行时间发生突变时，就需要改变原来的信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案以满足减少停车次数提高路口通行效率的需求。而具体如何获取车流量、车辆旅行时间属于现有技术，并且这不是本发明的发明要点，在此不再进行详细叙述。

[0038] 如果因为车流量突然变化，需要对某一个岗的信号灯控制周期进行调整，即进入临时协调方案。依然以图7所示的路口为例进行说明。对于预先设定好的信号灯控制方案来说，后一路口与基准岗之间的偏移值为-30s，但是由于车流量突然增加，从后一路口到基准岗所需的旅行时间变为了40s，则此时需要将后一路口与基准岗的偏移值设定为-40s，即Tnpy为-40s。设每一岗的当前周期时间均为100s，其中绿灯相位时间为70s，黄灯相位时间为5s，红灯相位时间为25s。假设基准岗的当前已执行时间为45s，则剩余时间Cjsc为55s。因此，若要保证Tnpct＝Cjsc-Cnsc+Tnpy为0，即：0＝55-Cnsc-40，因此调整Cnsc为15s。

[0039] 本实施例中，所述平滑过渡方法具体步骤如下，对于第n岗的路口信号控制器：

[0040] 当0.5≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.25时，Cndq为第n岗信号控制器周期，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/4，1/8，0。

[0041] 当0.25≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.125时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/8，0。

[0042] 当0.125≥︳Tnpct︳/Cndq＞0时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值为0。

[0043] 由于第n岗原本就有自己的信号控制方案，如果为了执行临时协调方案，而直接对剩余周期时间Cnsc调整以保证调整偏差值为0，有可能会使信号灯变化过程太突兀，对正常行驶的车辆造成不良后果。因此本实施例中采取平滑过渡的方式对其进行调整。依然以上述例子进行说明。

[0044] 如果不对前一岗的信号灯剩余周期时间进行调整，那么其执行绿灯相位的起始时间是在基准岗执行绿灯相位的起始时间之前的30s。因此，如果基准岗的当前执行时间为45s，则前一岗的当前执行时间为75s，所以其剩余周期时间应该为25s。在对其进行调整之前，Tnpct＝55-25-40＝-10，0.125≥︳-10︳/100＞0，因此可以直接前一岗的剩余时间直接调整为15s。

[0045] 如果说临时协调方案中的偏移值为-55s，则0＝55-Cnsc-55，则需要调整前一岗剩余周期时间为0s。但是如果直接将前一岗剩余周期时间从25s调整为0s，这一变化比较大且比较突然，势必会给路面交通带来不良后果。此时就需要对其进行平滑过渡调整。在未调整时Tnpct＝55-25-55＝-25，因此︳Tnpct︳/Cndq＝25/100＝0.25，则按照上述方案需要对其进行两步调整，先将前一岗的剩余周期时间调整为12.5s，此时可以保证︳Tnpct︳/Cndq＝12.5/100＝0.125，然后在将前一岗剩余周期时间调整为0s。采用两步平滑过渡的方法，可以使被调整岗的剩余信号周期更为平滑，更小的影响路面交通。

[0046] 实施例2

[0047] 本实施例提供一种具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制方法，结合图3至图6，其包括如下步骤：

[0048] S1：获取任意子区内的交通流，并在某一个子区内的交通流发生突变需要改变原来信号控制方案实施新的信号周期、偏移值方案时，控制该子区内各岗的路口信号控制器进入临时协调方案。

[0049] S2：读取临时协调方案下的该子区内基准岗和各岗的信号灯控制周期及各相位时间，获取该子区内基准岗剩余周期时间Cjsc和各岗与基准岗的偏移值Tnpy发送至该子区内对应岗的路口信号控制器，其中n表示第n岗，其为自然数且1≤n≤N。

[0050] S3：对于第n岗的路口信号控制器，进入临时协调方案后，其接收基准岗剩余周期时间Cjsc和本岗与基准岗的偏移值Tnpy，并获取本岗的剩余周期时间Cnsc，获取第n岗的路口信号器的偏差调整值Tnpct＝Cjsc-Cnsc+Tnpy。

[0051] S4：根据得到的偏差调整值利用平滑过渡方法调整本岗的剩余周期时间Cnsc使Tnpct＝0。

[0052] 进一步地，所述步骤S4中，所述平滑过渡方法具体步骤如下，对于第n岗的路口信号控制器：

[0053] 当0.5≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.25时，Cndq为第n岗信号控制器周期，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/4，1/8，0；

[0054] 当0.25≥︳Tnpct︳/Cndq＞0.125时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值依次为1/8，0；

[0055] 当0.125≥︳Tnpct︳/Cndq＞0时，调整本岗的剩余周期时间Cnsc，使︳Tnpct︳/Cndq的值为0。

[0056] 其中图3为上端机主程序运行的流程图。从图中可以看出，在上端机中存储有多种协调方案，其中的按自适应方案协调、按时间段方案协调、单点定周期控制、执行感应控制方案这些都是现有技术中常用的控制方案。而本申请中所涉及到的主要就是当交通流突然变化时需要采用的临时协调方案。具体过程如图4所示。同理，图5中为路口信号控制器主程序的运行流程图。路口信号控制器受上端机的控制，接收上端机发送的指令来执行对应的控制方案。例如上端机发送需要执行单点感应控制方案，则路口信号控制器就直接执行单点感应控制方案。路口信号控制器执行其他控制方案都属于现有技术，在此不再详细叙述，本申请中主要介绍的是其执行临时协调方案时的具体过程，如图6所示。

[0057] 本发明上述实施例提供的具有周期平滑过渡算法功能的路口信号控制系统及方法，无论任何情况引起的交通流突变，影响到车辆在子区内的旅行时间，都能够迅速调用临时协调方案。并且在临时协调方案情况下，综合考虑了不同岗路口的剩余周期时间，预定的各个岗与基准岗之间的偏移值，因此协调之后的各个岗之间的相位差可以保持不变。并且，为了防止在对各个岗的信号进行调整时出现调整值太大而导致信号灯突变的情况，本发明采用平滑过渡算法来实现，在调整时可以令信号灯的变化能够更平缓。

[0058] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。