專利名稱：路口交通信號控制系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制技術領域，特別涉及交通信號自動控制技術領域，具體是指一種路口交通信號控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術：
隨著生產力的發(fā)展和社會進步，交通阻塞、交通事故以及交通環(huán)境污染等問題已經成為人們普遍關注的焦點，此類交通問題在城市中更為突出。目前，許多國家和地方政府都在致力于尋找解決該問題的有效方案。因此，在現(xiàn)有的交通智能運輸系統(tǒng)(Intelligent Transport System, ITS)的基礎上，需要探索城市交通問題的解決方案。近年來，人們在智能運輸系統(tǒng)的研究方面已經取得豐碩的理論成果，而且部分成果已經應用到實際的交通控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)在一定條件下的交通智能優(yōu)化控制。例如，目前應用廣泛的兩個系統(tǒng)TRANSYT和SCOOT系統(tǒng)都采用了統(tǒng)計數學模型方法和經典數學算法。然而，城市交通系統(tǒng)除具有普通交通系統(tǒng)的復雜性、隨機性等特性外，還具有某些自身特性，如較強的突發(fā)性等。因此，把適用于普通道路交通控制系統(tǒng)一成不變地應用到城市中，控制效果并不理想，有進一步進行改進的空間。所以有必要對城市交通問題做更深的研究和探索，提出新的城市交通問題的解決方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術中的缺點，提供一種在計算機中斷思想的基礎上，結合城市的交通現(xiàn)狀，采集交通路口的車流量并進行統(tǒng)計分析，借助于基于時鐘相位搶占控制的數學模型進行優(yōu)化計算，實現(xiàn)對交通路口的車輛智能控制，從而有效緩解城市交通壓力，提高城市的交通通行效率，且系統(tǒng)結構較為簡單，實現(xiàn)成本低廉，應用范圍較為廣泛的路口交通信號控制系統(tǒng)及其控制方法。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的路口交通信號控制系統(tǒng)具有如下構成該系統(tǒng)包括車流量統(tǒng)計分析模塊、交通控制搶占決策模塊和路口信號燈模塊，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊的輸出端連接所述的交通控制搶占決策模塊的輸入端，所述的交通控制搶占決策模塊的輸出端連接所述的路口信號燈模塊的輸入端。該路口交通信號控制系統(tǒng)中，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊包括數據處理單元、車輛數據采集單元和道口數據設定單元，所述的車輛數據采集單元和道口數據設定單元均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元還連接所述的交通控制搶占決策模塊。該路口交通信號控制系統(tǒng)中，所述的車輛數據采集單元包括設置于所述道口各個車道的壓力傳感器和超聲波傳感器，所述的壓力傳感器和超聲波傳感器均連接所述的數據處理單元。該路口交通信號控制系統(tǒng)中，所述的道口數據設定單元包括車道數設定子單元、 車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元，所述的車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元均連接所述的數據處理單元。
該路口交通信號控制系統(tǒng)中，所述的系統(tǒng)還包括交通控制的優(yōu)化分析模塊，所述的交通控制的優(yōu)化分析模塊連接所述的車流量統(tǒng)計分析模塊。本發(fā)明還提供一種基于所述的系統(tǒng)實現(xiàn)路口交通信號控制的方法，所述的交通控制搶占決策模塊依據一預設的時鐘相位順序控制所述的路口信號燈模塊，所述的時鐘相位包括至少三個相位，所述的各相位順序循環(huán)執(zhí)行，每個相位均具有預設的相位時間上限和下限，所述的方法包括以下步驟(1)所述的車流量統(tǒng)計分析模塊實時采集道口各車道的車流量數據，并發(fā)送至所述的交通控制搶占決策模塊；(2)在當前相位執(zhí)行結束時，所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的道口各車道的車流量數據確定所述的各相位的相位綠燈時間；(3)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的預設的時鐘相位順序，判斷下一個相位是否為“被搶占相位”，若是，則進入步驟(8)，若否，則進入步驟(4)；(4)所述的交通控制搶占決策模塊判斷在各相位中是否有相位綠燈時間超過所述的預設相位時間上限的相位，若有，則進入步驟(5)，若沒有，則進入步驟(8)；(5)所述的交通控制搶占決策模塊將相位綠燈時間超過預設的相位時間上限最多的相位設定為“搶占相位”，并將所述的相位順序中的下一個相位設定為“被搶占相位”；(6)所述的交通控制搶占決策模塊控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行所述的“搶占相位”，然后進入步驟(7)；(7)所述的交通控制搶占決策模塊返回所述的“被搶占相位”，并將該“被搶占相位”作為已執(zhí)行完成的當前相位，然后返回步驟O)；(8)所述的交通控制搶占決策模塊控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行所述的相位順序中的下一個相位，然后返回步驟O)。該路口交通信號控制的方法中，在十字交叉路口的情況下，所述的時鐘相位包括的第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，所述的第一相位為所述十字交叉路口中一條道路的直行及右轉綠燈信號相位，第二相位為與第一相位相同的道路的左轉綠燈信號相位，第三相位為所述十字交叉路口中的另一條道路的直行及右轉綠燈信號相位，第四相位為與第三相位相同的道路的左轉綠燈信號相位，所述的第一相位、第二相位、第三相位和第四相位按預設的相位順序循環(huán)執(zhí)行。該路口交通信號控制的方法中，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊包括數據處理單元、 車輛數據采集單元和道口數據設定單元，所述的車輛數據采集單元和道口數據設定單元均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元還連接所述的交通控制搶占決策模塊，所述的步驟(1)具體包括以下步驟(11)所述的車輛數據采集單元實時采集道口各車道的車道車輛數；(12)所述的車輛數據采集單元將道口各車道的車道車輛數發(fā)送至所述的數據處理單元；(13)所述的數據處理單元從所述的道口數據設定單元中讀取所述的道口數據參數；(14)所述的數據處理單元根據所述的各車道的車道車輛數及所述的道口數據參數確定各相位的相位車輛數；
(15)所述的數據處理單元將所述的各相位的相位車輛數發(fā)送至所述的交通控制搶占決策模塊。該路口交通信號控制的方法中，所述的步驟(11)具體是指所述的車輛數據采集單元實時采集道口各車道的小型車、中型車和大型車的通過數量，并根據各車型所占的比例換算為標準小客車的車流量作為車道車輛數。該路口交通信號控制的方法中，所述的車輛數據采集單元包括設置于所述道口各個車道的壓力傳感器和超聲波傳感器，所述的壓力傳感器和超聲波傳感器均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元根據不同車型通過時，壓力傳感器感應到車輛前后輪之間的距離判斷該車輛為小型車、中型車或大型車。該路口交通信號控制的方法中，所述的車道車輛數Q滿足以下公式Q = E1P^E2PJhP3其中，Q為標準小客車的車流量，E1為小型車車輛的折算系數，E2為中型車車輛的折算系數，&為大型車車輛的折算系數，P1為小型車車流量占總車流量的百分比，P2為中型車車流量占總車流量的百分比，P3為大型車車流量占總車流量的百分比。該路口交通信號控制的方法中，所述的道口數據設定單元包括車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元，所述的車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元均連接所述的數據處理單元，所述的道口數據參數包括車道數、車道設計形式和車道寬度。該路口交通信號控制的方法中，所述的步驟(14)具體為將該相位所對應的各車道中車道車輛數最多的值作為該相位的相位車輛數。該路口交通信號控制的方法中，所述的步驟(2)中的相位綠燈時間滿足以下公式Ti = (Qi+Q' i)*v+t0其中，Ti為第i相位的相位綠燈時間長度，Qi為第i相位的第一部分時間間隔內的車輛數，Q' i為第i相位的第二部分時間間隔內的車輛數，ν為車輛的行駛速度，t0為車輛通過交通路口的行駛時間。該路口交通信號控制的方法中，所述的第一部分時間間隔是指該相位自前一次綠燈結束至當前綠燈開始亮起的時間段，所述的第二部分時間間隔是指在所述的第一部分時間間隔內的所有車輛完全通過交通路口時到達的車輛數。該路口交通信號控制的方法中，所述的步驟(6)具體包括以下步驟(61)所述的交通控制搶占決策模塊將所述的“搶占相位”的預設相位時間上限作為實際相位綠燈時間；(62)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的實際相位綠燈時間控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行搶占相位，然后進入步驟(7)。該路口交通信號控制的方法中，所述的步驟(8)具體包括以下步驟(81)所述的交通控制搶占決策模塊根據以下公式確定所述的相位順序中的下一個相位的實際相位綠燈時間T' i
T'=
UlJ1^tl TWtu
t,x>t式中&為相位綠燈時間，、為預設的相位時間的下限閾值，tu為預設的相位時間的上限閾值；(82)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的相位順序中的下一個相位的實際相位綠燈時間T' i控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行下一個相位，然后返回步驟(2)。該路口交通信號控制的方法中，所述的路口交通信號控制系統(tǒng)還包括交通控制的優(yōu)化分析模塊，所述的交通控制的優(yōu)化分析模塊連接所述的車流量統(tǒng)計分析模塊，所述的方法還包括交通控制優(yōu)化分析操作，所述的交通控制優(yōu)化分析操作包括基于飽和車流量數據的優(yōu)化操作、基于道路通行能力的優(yōu)化操作及基于輛平均延誤的優(yōu)化操作。該路口交通信號控制的方法中，所述的飽和車流量S為S = 196ff2-976ff+1964 ；式中W為車道寬度。該路口交通信號控制的方法中，所述的輛平均延誤在車流量飽和度S較低的情況下滿足以下公式 d =
"A)2
X
2 (I-Ax) 2q{l-x)
0.65
q
X
(2+5 λ)式中d為每輛車的平均延誤；C為周期長度；q為車輛到達率；χ為飽和度，χ = q/ s;A為相位的有效綠信比，λ =T/c;T為相位的有效綠燈時間，在車輛飽和度S較高時的情況下滿足以下公式 d =式中χ為飽和度，χ = q/s ；ζ = 120/(νΤ)，其中，ν為交通流量，T為考察的時間長度。該路口交通信號控制的方法中，所述的道路通行能力C；為Cr = CdX fHVXfdXfwXff式中Cd為與實際行駛速率相對應的設計通行能力；fHV為交通組成修正系數，fd 為方向分布修正系數，fw為車道、路肩寬度修正系數，ff為路側干擾修正系數。該路口交通信號控制的方法中，所述的交通組成修正系數U滿足以下公式^ = 1/[1+ Σ Pi(Ei-I)]式中A為車型所占比例，Ei為車型折算系數。采用了該發(fā)明的交通信號控制系統(tǒng)及控制方法，其系統(tǒng)包括順序連接的車流量統(tǒng)計分析模塊、交通控制搶占決策模塊和路口信號燈模塊。在利用該系統(tǒng)進行交通信號控制方法中，交通控制搶占決策模塊基于時鐘相位對信號燈模塊進行控制。當一個相位執(zhí)行結束時，若交通控制搶占決策模塊判斷到某一相位的相位綠燈時間長于預設的相位時間，則首先執(zhí)行該相位，實現(xiàn)基于時鐘相位的搶占控制，然后再按照預設順序執(zhí)行時鐘相位，從而可以優(yōu)先放行車流量高的相位，有效效緩解城市交通壓力，提高城市的交通通行效率，且本發(fā)明的交通信號控制系統(tǒng)及控制方法，其系統(tǒng)結構較為簡單，方法實現(xiàn)成本低廉，應用范圍較為廣泛。


圖1為本發(fā)明的路口交通信號控制系統(tǒng)的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的路口交通信號控制方法的步驟流程圖。圖3為正交十字型交通路口簡化模型示意圖。圖4為本發(fā)明的路口交通信號控制系統(tǒng)中的車流量檢測模塊接口示意圖。圖5為本發(fā)明的路口交通信號控制方法在實際應用中的控制流程示意圖。圖6為利用本發(fā)明的方法控制車輛通過交通路口的流水線時間分布示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖1所示，為本發(fā)明的路口交通信號控制系統(tǒng)的結構示意圖。在一種實施方式中，該路口交通信號控制系統(tǒng)包括車流量統(tǒng)計分析模塊、交通控制搶占決策模塊和路口信號燈模塊，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊的輸出端連接所述的交通控制搶占決策模塊的輸入端，所述的交通控制搶占決策模塊的輸出端連接所述的路口信號燈模塊的輸入端。在利用該實施方式的系統(tǒng)實現(xiàn)路口交通信號控制的方法中，所述的交通控制搶占決策模塊依據一預設的時鐘相位順序控制所述的路口信號燈模塊，所述的時鐘相位包括至少三個相位，所述的各相位順序循環(huán)執(zhí)行，每個相位均具有預設的相位時間上限和下限，所述的方法，如圖2所示，包括以下步驟(1)所述的車流量統(tǒng)計分析模塊實時采集道口各車道的車流量數據，并發(fā)送至所述的交通控制搶占決策模塊；(2)在當前相位執(zhí)行結束時，所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的道口各車道的車流量數據確定所述的各相位的相位綠燈時間；(3)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的預設的時鐘相位順序，判斷下一個相位是否為“被搶占相位”，若是，則進入步驟(8)，若否，則進入步驟(4)；(4)所述的交通控制搶占決策模塊判斷在各相位中是否有相位綠燈時間超過所述的預設相位時間上限的相位，若有，則進入步驟(5)，若沒有，則進入步驟(8)；(5)所述的交通控制搶占決策模塊將相位綠燈時間超過預設的相位時間上限最多的相位設定為“搶占相位”，并將所述的相位順序中的下一個相位設定為“被搶占相位”；(6)所述的交通控制搶占決策模塊控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行所述的“搶占相位”，然后進入步驟(7)；(7)所述的交通控制搶占決策模塊返回所述的“被搶占相位”，并將該“被搶占相位”作為已執(zhí)行完成的當前相位，然后返回步驟O)；(8)所述的交通控制搶占決策模塊控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行所述的相位順序中的下一個相位，然后返回步驟O)。
在應用于十字交叉路口的實施方式中，所述的時鐘相位包括的第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，所述的第一相位為所述十字交叉路口中一條道路的直行及右轉綠燈信號相位，第二相位為與第一相位相同的道路的左轉綠燈信號相位，第三相位為所述十字交叉路口中的另一條道路的直行及右轉綠燈信號相位，第四相位為與第三相位相同的道路的左轉綠燈信號相位，所述的第一相位、第二相位、第三相位和第四相位按預設的相位順序循環(huán)執(zhí)行。在一種較優(yōu)選的實施方式中，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊包括數據處理單元、車輛數據采集單元和道口數據設定單元，所述的車輛數據采集單元和道口數據設定單元均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元還連接所述的交通控制搶占決策模塊。在利用該實施方式的系統(tǒng)實現(xiàn)路口交通信號控制的方法中，所述的步驟(1)具體包括以下步驟(11)所述的車輛數據采集單元實時采集道口各車道的車道車輛數；(12)所述的車輛數據采集單元將道口各車道的車道車輛數發(fā)送至所述的數據處理單元；(13)所述的數據處理單元從所述的道口數據設定單元中讀取所述的道口數據參數；(14)所述的數據處理單元根據所述的各車道的車道車輛數及所述的道口數據參數確定各相位的相位車輛數；(15)所述的數據處理單元將所述的各相位的相位車輛數發(fā)送至所述的交通控制搶占決策模塊。其中，所述的步驟(11)具體是指所述的車輛數據采集單元實時采集道口各車道的小型車、中型車和大型車的通過數量，并根據各車型所占的比例換算為標準小客車的車流量作為車道車輛數。在進一步優(yōu)選的實施方式中，所述的車輛數據采集單元包括設置于所述道口各個車道的壓力傳感器和超聲波傳感器，所述的壓力傳感器和超聲波傳感器均連接所述的數據
處理單元。所述的數據處理單元根據不同車型通過時，壓力傳感器感應到車輛前后輪之間的距離判斷該車輛為小型車、中型車或大型車。所述的道口數據設定單元包括車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元，所述的車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元均連接所述的數據處理單元。所述的道口數據參數包括車道數、車道設計形式和車道寬度。在利用該實施方式的系統(tǒng)實現(xiàn)路口交通信號控制的方法中，所述的車道車輛數Q 滿足以下公式Q = E1P^E2PJhP3其中，Q為標準小客車的車流量，E1為小型車車輛的折算系數，E2為中型車車輛的折算系數，&為大型車車輛的折算系數，P1為小型車車流量占總車流量的百分比，P2為中型車車流量占總車流量的百分比，P3為大型車車流量占總車流量的百分比。所述的步驟(14)具體為將該相位所對應的各車道中車道車輛數最多的值作為該相位的相位車輛數。
所述的步驟O)中的相位綠燈時間滿足以下公式Ti = (Qi+Q' i)*v+t0其中，Ti為第i相位的相位綠燈時間長度，Qi為第i相位的第一部分時間間隔內的車輛數，Q' i為第i相位的第二部分時間間隔內的車輛數，ν為車輛的行駛速度，t0為車輛通過交通路口的行駛時間。其中，所述的第一部分時間間隔是指該相位自前一次綠燈結束至當前綠燈開始亮起的時間段，所述的第二部分時間間隔是指在所述的第一部分時間間隔內的所有車輛完全通過交通路口時到達的車輛數。所述的步驟(6)具體包括以下步驟(61)所述的交通控制搶占決策模塊將所述的“搶占相位”的預設相位時間上限作為實際相位綠燈時間；(62)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的實際相位綠燈時間控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行搶占相位，然后進入步驟(7)。所述的步驟⑶具體包括以下步驟(81)所述的交通控制搶占決策模塊根據以下公式確定所述的相位順序中的下一個相位的實際相位綠燈時間T' i
權利要求
1.一種路口交通信號控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括車流量統(tǒng)計分析模塊、交通控制搶占決策模塊和路口信號燈模塊，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊的輸出端連接所述的交通控制搶占決策模塊的輸入端，所述的交通控制搶占決策模塊的輸出端連接所述的路口信號燈模塊的輸入端。
2.根據權利要求1所述的路口交通信號控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊包括數據處理單元、車輛數據采集單元和道口數據設定單元，所述的車輛數據采集單元和道口數據設定單元均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元還連接所述的交通控制搶占決策模塊。
3.根據權利要求2所述的路口交通信號控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的車輛數據采集單元包括設置于所述道口各個車道的壓力傳感器和超聲波傳感器，所述的壓力傳感器和超聲波傳感器均連接所述的數據處理單元。
4.根據權利要求2所述的路口交通信號控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的道口數據設定單元包括車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元，所述的車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元均連接所述的數據處理單元。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的路口交通信號控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括交通控制的優(yōu)化分析模塊，所述的交通控制的優(yōu)化分析模塊連接所述的車流量統(tǒng)計分析模塊。
6.一種基于權利要求1所述的系統(tǒng)實現(xiàn)路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的交通控制搶占決策模塊依據一預設的時鐘相位順序控制所述的路口信號燈模塊，所述的時鐘相位包括至少三個相位，所述的各相位順序循環(huán)執(zhí)行，每個相位均具有預設的相位時間上限和下限，所述的方法包括以下步驟(1)所述的車流量統(tǒng)計分析模塊實時采集道口各車道的車流量數據，并發(fā)送至所述的交通控制搶占決策模塊；(2)在當前相位執(zhí)行結束時，所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的道口各車道的車流量數據確定所述的各相位的相位綠燈時間；(3)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的預設的時鐘相位順序，判斷下一個相位是否為“被搶占相位”，若是，則進入步驟(8)，若否，則進入步驟(4)；(4)所述的交通控制搶占決策模塊判斷在各相位中是否有相位綠燈時間超過所述的預設相位時間上限的相位，若有，則進入步驟(5)，若沒有，則進入步驟(8)；(5)所述的交通控制搶占決策模塊將相位綠燈時間超過預設的相位時間上限最多的相位設定為“搶占相位”，并將所述的相位順序中的下一個相位設定為“被搶占相位”；(6)所述的交通控制搶占決策模塊控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行所述的“搶占相位”，然后進入步驟(7)；(7)所述的交通控制搶占決策模塊返回所述的“被搶占相位”，并將該“被搶占相位”作為已執(zhí)行完成的當前相位，然后返回步驟O)；(8)所述的交通控制搶占決策模塊控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行所述的相位順序中的下一個相位，然后返回步驟O)。
7.根據權利要求6所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，在十字交叉路口的情況下，所述的時鐘相位包括的第一相位、第二相位、第三相位和第四相位，所述的第一相位為所述十字交叉路口中一條道路的直行及右轉綠燈信號相位，第二相位為與第一相位相同的道路的左轉綠燈信號相位，第三相位為所述十字交叉路口中的另一條道路的直行及右轉綠燈信號相位，第四相位為與第三相位相同的道路的左轉綠燈信號相位，所述的第一相位、第二相位、第三相位和第四相位按預設的相位順序循環(huán)執(zhí)行。
8.根據權利要求6所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的車流量統(tǒng)計分析模塊包括數據處理單元、車輛數據采集單元和道口數據設定單元，所述的車輛數據采集單元和道口數據設定單元均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元還連接所述的交通控制搶占決策模塊，所述的步驟(1)具體包括以下步驟(11)所述的車輛數據采集單元實時采集道口各車道的車道車輛數；(12)所述的車輛數據采集單元將道口各車道的車道車輛數發(fā)送至所述的數據處理單元；(13)所述的數據處理單元從所述的道口數據設定單元中讀取所述的道口數據參數；(14)所述的數據處理單元根據所述的各車道的車道車輛數及所述的道口數據參數確定各相位的相位車輛數；(15)所述的數據處理單元將所述的各相位的相位車輛數發(fā)送至所述的交通控制搶占決策模塊。
9.根據權利要求8所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的步驟(11)具體是指所述的車輛數據采集單元實時采集道口各車道的小型車、中型車和大型車的通過數量，并根據各車型所占的比例換算為標準小客車的車流量作為車道車輛數。
10.根據權利要求9所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的車輛數據采集單元包括設置于所述道口各個車道的壓力傳感器和超聲波傳感器，所述的壓力傳感器和超聲波傳感器均連接所述的數據處理單元，所述的數據處理單元根據不同車型通過時，壓力傳感器感應到車輛前后輪之間的距離判斷該車輛為小型車、中型車或大型車。
11.根據權利要求9所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的車道車輛數 Q滿足以下公式Q = E1P1+E2P2+E3P3其中，Q為標準小客車的車流量，E1為小型車車輛的折算系數，E2為中型車車輛的折算系數，&為大型車車輛的折算系數，P1為小型車車流量占總車流量的百分比，P2為中型車車流量占總車流量的百分比，P3為大型車車流量占總車流量的百分比。
12.根據權利要求8所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的道口數據設定單元包括車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元，所述的車道數設定子單元、車道設計形式設定子單元和車道寬度設定子單元均連接所述的數據處理單元，所述的道口數據參數包括車道數、車道設計形式和車道寬度。
13.根據權利要求8所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的步驟(14)具體為將該相位所對應的各車道中車道車輛數最多的值作為該相位的相位車輛數。
14.根據權利要求6所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的步驟O)中的相位綠燈時間滿足以下公式
15.根據權利要求14所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的第一部分時間間隔是指該相位自前一次綠燈結束至當前綠燈開始亮起的時間段，所述的第二部分時間間隔是指在所述的第一部分時間間隔內的所有車輛完全通過交通路口時到達的車輛數。
16.根據權利要求14所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的步驟(6)具體包括以下步驟(61)所述的交通控制搶占決策模塊將所述的“搶占相位”的預設相位時間上限作為實際相位綠燈時間；(62)所述的交通控制搶占決策模塊根據所述的實際相位綠燈時間控制所述的路口信號燈模塊執(zhí)行搶占相位，然后進入步驟(7)。
17.根據權利要求16所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的步驟(8)具體包括以下步驟(81)所述的交通控制搶占決策模塊根據以下公式確定所述的相位順序中的下一個相位的實際相位綠燈時間T' i
18.根據權利要求6至17中任一項所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的路口交通信號控制系統(tǒng)還包括交通控制的優(yōu)化分析模塊，所述的交通控制的優(yōu)化分析模塊連接所述的車流量統(tǒng)計分析模塊，所述的方法還包括交通控制優(yōu)化分析操作，所述的交通控制優(yōu)化分析操作包括基于飽和車流量數據的優(yōu)化操作、基于道路通行能力的優(yōu)化操作及基于輛平均延誤的優(yōu)化操作。
19.根據權利要求18所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的飽和車流量S為
20.根據權利要求19所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的輛平均延誤在車流量飽和度S較低的情況下滿足以下公式式中d為每輛車的平均延誤；c為周期長度；q為車輛到達率；χ為飽和度，χ = q/s ；入為相位的有效綠信比，λ =T/c;T為相位的有效綠燈時間，在車輛飽和度S較高時的情況下滿足以下公式
21.根據權利要求18所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的道路通行能力Cr為Cr = CdX fHV X f d X f w X f f式中cd為與實際行駛速率相對應的設計通行能力；交通組成修正系數，fd為方向分布修正系數，fw為車道、路肩寬度修正系數，ff為路側干擾修正系數。
22.根據權利要求20所述的路口交通信號控制的方法，其特征在于，所述的交通組成修正系數fHV滿足以下公式fHV = 1/[1+ Σ Pi (Ei-I)]式中Pi為車型所占比例，Ei為車型折算系數。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種路口交通信號控制系統(tǒng)，其包括順序連接的車流量統(tǒng)計分析模塊、交通控制搶占決策模塊和路口信號燈模塊。本發(fā)明還涉及利用該系統(tǒng)的路口交通信號控制方法，在該控制方法中，交通控制搶占決策模塊基于時鐘相位對信號燈模塊進行控制，當一個相位執(zhí)行結束時，若交通控制搶占決策模塊判斷到某一相位的相位綠燈時間長于預設的相位時間，則首先執(zhí)行該相位，以實現(xiàn)基于時鐘相位的搶占控制，然后再按照預設順序執(zhí)行時鐘相位，從而可以優(yōu)先放行車流量高的相位，有效效緩解城市交通壓力，提高城市的交通通行效率，且本發(fā)明的交通信號控制系統(tǒng)及控制方法，其系統(tǒng)結構較為簡單，方法實現(xiàn)成本低廉，應用范圍較為廣泛。
文檔編號G08G1/08GK102360532SQ20111031811
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日2011年10月19日
發(fā)明者姜定勇, 常玉超, 李新志, 楊光 申請人:太倉市同維電子有限公司