基于单车延误的单点交通感应控制方法
1.本发明涉及用于城市交叉口的信号控制技术，具体地，涉及一种基于单车延误的单点交通感应控制方法。
背景技术：
2.随着汽车保有量不断增长，信号控制优化处理的绝大部分对象是拥堵路口，而拥堵情况下的交通信号控制一直是信号控制中最薄弱的环节。
3.现状大多数对于交通信号控制的研究在遇到拥堵情况时会比较棘手，特别是拥堵情况下交叉口各方向流量分布不均衡的情况，但这种情况下车辆延误时间是有差异的。目前大多数现有的交通信号机，包括scoot、scats、rhodes等都内置了感应控制，但是由于其局限性，限制了它的应用范围。
4.此外，传统的信号控制是基于流量的，针对断面检测获取的延误与实际偏差较大的缺陷。
技术实现要素：
5.本发明利用电子警察数据，提出一种基于单车延误的单点交通感应控制方法，旨在提出一种合理的方法，弥补现有方法存在的不足。
6.根据本发明提供的基于单车延误的单点交通感应控制方法，包括如下步骤：
7.步骤s1：设立最小绿灯时间g_min；
8.步骤s2：设立最大绿灯时间g_max，所述最大绿灯时间g_max大于所述最小绿灯时间g_min；
9.步骤s3：记录每个相位的车头时距gap与单车延误d；
10.步骤s4：根据预设置的初始临界车头时距切换间隔max_gap和所述车头时距gap之间的大小关系确定使用所述最大绿灯时间g_max；
11.步骤s5：根据初始延误阈值crucial_delay和所述单车延误d的大小关系确定使用所述最大绿灯时间g_max。
12.优选地，在所述步骤s1中，所述最小绿灯时间g_min是指对各信号相位规定的最低绿灯时间限制，用于保证车辆行驶安全、行人与非机动车过街安全。
13.优选地，在所述步骤s2中，当绿灯持续时间达到最大绿灯时间g_max，强制结束绿灯并切换相位；切换相位后，记录最后一辆车的延误d_last。
14.优选地，所述步骤s3包括如下步骤：
15.步骤s301：记录在同一车道上行驶的车辆队列中，两辆连续车辆车头端部通过一个断面的时间间隔，即车头时距gap；
16.步骤s302：记录每个相位车辆在因红灯受阻情况下通过交叉口所需时间与正常行驶同样距离所需时间之差，即单车延误d。
17.优选地，所述步骤s4包括如下步骤：
18.步骤s401：预设置一初始临界车头时距切换间隔max_gap；
19.步骤s402：当所述车头时距gap大于等于max_gap时,切换该相位并将相位切换时最后一辆车的延误时间d_last用来更新max_gap；
20.步骤s403：当gap《max_gap时，该相位车辆持续获得通行权到最大绿灯时间g_max后，切换该相位并将相位切换时最后一辆车的延误时间d_last用来更新max_gap。
21.优选地，所述步骤s5包括如下步骤：
22.步骤s501：设立一个基于单车延误进行相位切换的初始延误阈值crucial_delay；
23.步骤s502：当记录的每个相位的单车延误d小于等于初始延误阈值crucial_delay时,切换该相位并到相位切换时最后一辆车的延误时间d_last，选取上周期内其他相位d_last的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay；
24.步骤s503：当单车延误d大于初始延误阈值crucial_delay时，该相位车辆持续获得通行权到最大绿灯时间g_max后，切换该相位并选取上周期内其他相位d_last的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay。
25.优选地，所述步骤s301具体为：实时记录两连续车辆车头端部通过停车线的时间间隔gap。
26.优选地，所述相位为允许车辆由一路段出口经过交叉路口进入一路段入口的交通运行次序。
27.优选地，所述周期为一交叉路口的所有相位均通行了一次，即所有交通运行次序均匀运行了一次。
28.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
29.本发明在传统感应控制的框架下，利用车头时距和车辆延误信息，不仅动态更新基于临界车头时距进行相位切换机制，将每个相位最后一辆车的延误作为新的切换间隔；而且将延误时间也作为相位切换的条件，选取上周期内其它相位切换时最后一辆车延误时间的最大值作为本相位的切换延误阈值，从而能够动态更新的切换车辆间隔让它具有更好的抗干扰性，不容易受到异常间隔的影响，增加延误阈值进行相位切换机制，不同拥堵程度的相位会利用切换延误的更新去争夺绿灯权利，使得拥堵不均衡状态下的绿信比分配的更加合理。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1本发明实施例中用于微观仿真的交叉口场景示意图；
32.图2本发明实施例中电子警察放置示意图；
33.图3本发明实施例中动态更新传统感应控制的临界车头时距进行相位切换示意图；
34.图4本发明实施例中交叉口受阻滞车辆的行驶时间-距离示意图；
35.图5本发明实施例中动态更新基于延误阈值进行相位切换示意图；
36.图6本发明实施例中基于单车延误的单点交通感应控制方法的流程示意图。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
38.在本发明实施例中，本发明提供的基于单车延误的单点交通感应控制方法，该方法在传统感应控制的框架下，利用车头时距和车辆延误信息，动态更新基于传统感应控制的临界车头时距进行相位切换机制和基于延误阈值进行相位切换机制这两种控制策略，利用微观交通仿真软件sumo对本发明进行仿真验证，包括如下步骤：
39.步骤s1：设立最小绿灯时间g_min；
40.在本发明实施例中，需要设置电子警察的位置，停在停车线和电子警察之间的车辆全部驶出停车线所需的绿灯时间；
41.其中，电子警察以其高精度(几乎全样本)、多用途逐渐成为智能交通系统的重要组成部分，不仅准确率高，而且电子警察的采样频率可以达到秒级，为实时获得车辆时间间隔和车辆延误提供了基础。
42.最小绿灯时间g_min应保证车辆行驶安全、行人与非机动车过街安全；当绿灯持续时间达到g_min之后，控制机制才产生作用。
43.步骤s2：设立最大绿灯时间g_max，所述最大绿灯时间g_max大于最小绿灯时间g_min；
44.在本发明实施例中，当信号到达最大绿灯时间g_max，强制结束绿灯并切换相位；记录最后一辆车通过停车线的延误时间d_last。
45.步骤s3：记录每个相位的车头时距gap与单车延误d。所述步骤s3包括如下步骤：
46.步骤s301：实时记录两连续车辆车头端部通过停车线的时间间隔gap；
47.步骤s302：实时记录车辆通过停车线的延误时间d＝dh+(t
4-t3)。
48.在本发明实施例中，即“减速-加速延误时间”，vc和a分别为平均行驶速度和平均加速度。
49.图4本发明实施例中交叉口受阻滞车辆的行驶时间-距离示意图，如图4所示，t1为对应车辆受红灯信号影响开始减速的时刻；t2为对应车辆若不受红灯信号影响正常行驶到停车位置的时刻；t3为对应车辆经过减速实际行驶到停车位置的时刻；t4为对应车辆受绿灯信号影响起动加速的时刻；t5为对应车辆若不受绿灯信号影响加速到正常行驶速度的时刻；t6为对应车辆加速到正常行驶速度的时刻。
50.步骤s4：动态更新基于传统感应控制的临界车头时距进行相位切换机制。所述步骤s4包括以下步骤：
51.所述步骤s4包括如下步骤：
52.步骤s401：设立一个初始临界车头时距切换间隔max_gap；
53.步骤s402：当所述车头时距gap大于等于max_gap时,切换该相位并将相位切换时最后一辆车的延误时间d_last用来更新max_gap；
54.步骤s403：当gap《max_gap时，该相位车辆持续获得通行权到最大绿灯时间g_max
后，切换该相位并将相位切换时最后一辆车的延误时间d_last用来更新max_gap。
55.步骤s5：动态更新基于延误阈值进行相位切换机制。
56.所述步骤s5包括以下步骤：
57.步骤s501：设立一个基于单车延误进行相位切换的初始延误阈值crucial_delay；
58.步骤s502：当记录的每个相位的单车延误d小于等于初始延误阈值crucial_delay时,切换该相位并到相位切换时最后一辆车的延误时间d_last，选取上周期内其他相位d_last的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay；
59.步骤s503：当d》crucial_delay时，该相位车辆持续获得通行权到最大绿灯时间g_max后，切换该相位并选取上周期内其他相位d_last的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay。
60.在本发明实施例中，本发明提供的基于单车延误的单点交通感应控制方法，包括如下步骤：
61.(1)实验场景
62.如图1所示，本实施例用于微观仿真的交叉口场景由两相位控制，分别为东西直行和南北直行，四个进口道均只有一条车道，路段长度为500米。车流qi(i＝1
…
4)随机进入路段，最大车速为50km/h，不允许转弯和超车。此外，相对方向的车辆相同，一次模拟运行时间为7200秒。
‘
e’、
‘
w’、
‘
s’和
‘
n’分别表示东进口、西进口、南进口和北进口。在实验场景中设计两方向流量均衡和不均衡两个场景，每个场景采用中饱和、高饱和过饱和三个不同状况，具体状况如表1。
63.表1各场景流量设置(单位：pcu/h)
[0064][0065]
在本发明实施例中，可以采用如下的控制策略：
[0066]
本实施例的仿真环境为sumo(simulation of urban mobility)，在传统感应控制的框架下，动态更新基于车头时距进行相位切换机制。如图2所示，在交叉口停车线附近放置电子警察设备，用于检测驶向交叉口车辆之间的车头时距gap。改变传统感应控制固定的临界车头时距切换机制，将每个相位最后一辆车的延误d_last作为新的切换间隔max_gap。当gap《max_gap，根据电子警察布设的位置及交叉口车辆的运行速度来决定单位绿灯延长时间其中l为感应检测器至停车线之间的距离，v为进口道车辆的通行速度，直到设立的最大绿灯时间g_max，将最后一辆车的延误d_last作为新的切换间隔max_gap。当gap大于等于max_gap，立即切换至下一相位，同样也将最后一辆车的延误d_last作为新的切换间隔
max_gap，具体流程如图3所示。
[0067]
在本发明实施例中，可以采用如下的控制策略：
[0068]
基于电子警察设备，可实时获得单车路段延误。如图3所示，车辆延误时间＝减速延误时间+停驶延误时间+加速延误时间，即d＝dh+(t
4-t3)，即“减速-加速延误时间”，vc和a分别为平均行驶速度和平均加速度。在控制策略一的基础上，将每个相位最后一辆车的延误时间d_last记录下来，选取上周期内其他相位的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay，延误切换阈值的动态更新如图5所示。当d小于等于crucial_delay，切换至下一相位，同时将最后一辆车的延误d_last记录下来，用于后续延误阈值crucial_delay的确立；当d大于crucial_delay时，该相位继续获得通行权，当持续到设立的最大绿灯时间g_max，立即切换至下一相位，同样也将最后一辆车的延误d_last记录下来，用于后续延误阈值crucial_delay的确立，如图6所示。
[0069]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
技术特征：
1.一种基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1：设立最小绿灯时间g_min；步骤s2：设立最大绿灯时间g_max，所述最大绿灯时间g_max大于所述最小绿灯时间g_min；步骤s3：记录每个相位的车头时距gap与单车延误d；步骤s4：根据预设置的初始临界车头时距切换间隔max_gap和所述车头时距gap之间的大小关系确定使用所述最大绿灯时间g_max；步骤s5：根据初始延误阈值crucial_delay和所述单车延误d的大小关系确定使用所述最大绿灯时间g_max。2.根据权利要求1所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述最小绿灯时间g_min是指对各信号相位规定的最低绿灯时间限制，用于保证车辆行驶安全、行人与非机动车过街安全。3.根据权利要求1所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中，当绿灯持续时间达到最大绿灯时间g_max，强制结束绿灯并切换相位；切换相位后，记录最后一辆车的延误d_last。4.根据权利要求1所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，所述步骤s3包括如下步骤：步骤s301：记录在同一车道上行驶的车辆队列中，两辆连续车辆车头端部通过一个断面的时间间隔，即车头时距gap；步骤s302：记录每个相位车辆在因红灯受阻情况下通过交叉口所需时间与正常行驶同样距离所需时间之差，即单车延误d。5.根据权利要求4所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，所述步骤s4包括如下步骤：步骤s401：预设置一初始临界车头时距切换间隔max_gap；步骤s402：当所述车头时距gap大于等于max_gap时,切换该相位并将相位切换时最后一辆车的延误时间d_last用来更新max_gap；步骤s403：当gap<max_gap时，该相位车辆持续获得通行权到最大绿灯时间g_max后，切换该相位并将相位切换时最后一辆车的延误时间d_last用来更新max_gap。6.根据权利要求1所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，所述步骤s5包括如下步骤：步骤s501：设立一个基于单车延误进行相位切换的初始延误阈值crucial_delay；步骤s502：当记录的每个相位的单车延误d小于等于初始延误阈值crucial_delay时,切换该相位并到相位切换时最后一辆车的延误时间d_last，选取上周期内其他相位d_last的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay；步骤s503：当单车延误d大于初始延误阈值crucial_delay时，该相位车辆持续获得通行权到最大绿灯时间g_max后，切换该相位并选取上周期内其他相位d_last的最大值d_max来更新本相位的切换延误阈值crucial_delay。7.根据权利要求4所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，所述步骤s301具体为：实时记录两连续车辆车头端部通过停车线的时间间隔gap。
8.根据权利要求1所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，所述相位为允许车辆由一路段出口经过交叉路口进入一路段入口的交通运行次序。9.根据权利要求6所述的基于单车延误的单点交通感应控制方法，其特征在于，所述周期为一交叉路口的所有相位均通行了一次，即所有交通运行次序均匀运行了一次。
技术总结
本发明提供了一种基于单车延误的单点交通感应控制方法，包括：利用车头时距和车辆延误信息，不仅动态更新基于临界车头时距进行相位切换机制，将每个相位最后一辆车的延误作为新的切换间隔；而且将延误时间也作为相位切换的条件，选取上周期内其它相位切换时最后一辆车延误时间的最大值作为本相位的切换延误阈值。从而能够动态更新的切换车辆间隔让它具有更好的抗干扰性，不容易受到异常间隔的影响，增加延误阈值进行相位切换机制，不同拥堵程度的相位会利用切换延误的更新去争夺绿灯权利，使得拥堵不均衡状态下的绿信比分配的更加合理。理。理。
