一種基于視頻的干線自優(yōu)化信號(hào)控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及干線多個(gè)路口的交通信號(hào)優(yōu)化控制領(lǐng)域，具體是一種基于視頻的干線 自優(yōu)化信號(hào)控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市交擁堵和事故日益頻發(fā)，特別是交叉口路段擁堵事件嚴(yán)重，先進(jìn)、適用的交通 管理系統(tǒng)是解決城市交通擁擠的最有效的途徑之一，而交通信號(hào)控制是交通管理系統(tǒng)的核 心，干線交通信號(hào)優(yōu)化控制可以最大限度的發(fā)揮區(qū)域交通誘導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，提高道路交通運(yùn)行效 率。
[0003] 視頻車輛檢測(cè)技術(shù)是通過在狀況復(fù)雜或容易形成擁堵的道路上安裝視頻采集設(shè) 備，對(duì)過往汽車數(shù)量、速度、排隊(duì)長度進(jìn)行檢測(cè)，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳回 服務(wù)器中心進(jìn)行處理的技術(shù)，通過實(shí)時(shí)采集的交通參數(shù)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)交通信號(hào)控制，實(shí)現(xiàn) 交通流的有效規(guī)律誘導(dǎo)，最大限度的降低交通擁堵。
[0004] 目前，信號(hào)控制方法主要包括定時(shí)控制、多時(shí)段控制、感應(yīng)控制以及自適應(yīng)控制 等，傳統(tǒng)的模型算法過于生硬的根據(jù)某個(gè)交通參數(shù)的變化設(shè)定閾值來進(jìn)行信號(hào)優(yōu)化，會(huì)造 成系統(tǒng)對(duì)狀態(tài)的誤判；本發(fā)明提出了一種基于視頻的干線自優(yōu)化信號(hào)控制方法，通過交叉 口運(yùn)行指數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和綜合分析，提取干線多個(gè)路口的信號(hào)控制自優(yōu)化算法，可以極大 提高道路交通運(yùn)行效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -種基于視頻的干線自優(yōu)化信號(hào)控制方法及裝置，該方法中所使用的設(shè)備包括視 頻設(shè)備，數(shù)據(jù)通信設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器，干線自優(yōu)化信號(hào)處理服務(wù)器以及信號(hào)發(fā) 布終端設(shè)備，所述各設(shè)備之間依順序信號(hào)連接，該方法包括如下步驟：
[0006] (1)在交叉口各個(gè)進(jìn)口方向上安裝視頻車輛檢測(cè)設(shè)備，調(diào)整檢測(cè)面的角度，確定檢 測(cè)區(qū)和盲區(qū)臨界線位于停車線前10-20米處；
[0007] (2)對(duì)干線上的交叉口按照順序進(jìn)行編號(hào)，然后對(duì)每個(gè)交叉口的檢測(cè)器按照順時(shí) 針方向進(jìn)行編號(hào)，對(duì)路口所屬的路段編號(hào)與檢測(cè)器編號(hào)進(jìn)行綁定；
[0008] (3)通過視頻車輛檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集檢測(cè)區(qū)段的交通流和車輛速度參數(shù)信息，所 述參數(shù)信息經(jīng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備，實(shí)時(shí)傳回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和標(biāo) 準(zhǔn)化處理；
[0009] (4)提取存儲(chǔ)服務(wù)器的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，計(jì)算檢測(cè)區(qū)段平均交通流密度參數(shù)，并根據(jù) 平均交通流密度計(jì)算實(shí)時(shí)路段交通運(yùn)行指數(shù)；
[0010] (5)根據(jù)路口各個(gè)進(jìn)口方向路段的交通運(yùn)行指數(shù)和路段道路等級(jí)屬性，聚合計(jì)算 交叉口交通運(yùn)行指數(shù)，通過交叉口交通運(yùn)行指數(shù)-信號(hào)周期關(guān)系模型計(jì)算交叉口信號(hào)控制 的周期，進(jìn)而得出各個(gè)交叉口的信號(hào)周期；
[0011] (6)根據(jù)路口各個(gè)進(jìn)口方向路段的交通運(yùn)行指數(shù)和路段道路等級(jí)屬性，計(jì)算交叉 口干線交通運(yùn)行指數(shù)，綜合計(jì)算交叉口干線交通運(yùn)行指數(shù)平均值；
[0012] (7)基于交叉口干線交通運(yùn)行指數(shù)平均值-綠信比模型，計(jì)算干線各個(gè)交叉口的 綠信比，然后計(jì)算各個(gè)交叉口信號(hào)控制紅燈和綠燈時(shí)間；
[0013] (8)利用信號(hào)發(fā)布終端設(shè)備，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫接口服務(wù)，將交叉口信號(hào)控制的實(shí)時(shí) 參數(shù)發(fā)送給信號(hào)控制燈，通過信號(hào)控制燈對(duì)干線各個(gè)路口交通進(jìn)行動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)。
[0014] 一種基于視頻的干線自優(yōu)化信號(hào)控制方法及裝置，其特征在于：基于視頻的交通 運(yùn)行指數(shù)模型構(gòu)建，交通運(yùn)行指數(shù)-信號(hào)周期關(guān)系模型構(gòu)建，以交叉口干線交通運(yùn)行指數(shù) 平均值-綠信比模型；
[0015] 所述基于視頻的交通運(yùn)行指數(shù)模型構(gòu)建，包括路段交通運(yùn)行指數(shù)、交叉口交通運(yùn) 行指數(shù)、交叉口干線交通運(yùn)行指數(shù)3個(gè)部分；
[0016] (A)提取視頻檢測(cè)區(qū)段各個(gè)車道的交通流量數(shù)據(jù)和速度數(shù)據(jù)，在空間維度和時(shí)間 維度層面分別計(jì)算檢測(cè)區(qū)段的平均交通流參數(shù)和平均速度參數(shù)；
[0017] 平均交通流參數(shù)&通過公式i = 胃計(jì)算得到，其中，η為所在車道，N為路段 的車道總個(gè)數(shù)，qn為第η車道的交通流；平均速度參數(shù)V η通過〗=/iV計(jì)算得到，其中， ?-1 Vn為第η車道的速度，?為單位粒度周期的平均速度；
[0018] (B)平均交通流密度參數(shù)石通過公式系=羞計(jì)算得到； V
[0019] (C)路段交通運(yùn)行指數(shù)RTPI通過公式
[002'
計(jì)算得到，其中X，y，z，p，m值是道路交通擁 堵感受優(yōu)化參數(shù)；
[0021] (D)交叉口交通運(yùn)行指數(shù)ITPI
[0022] ITPI = RTPI1* ω ^RTPI2* ω 2+，···，+RTPIj* ω j
[0023] 其中，O1, ω2，···，〇^為各個(gè)進(jìn)口方向的加權(quán)系數(shù)；
[0024] RTPI,為交叉口各個(gè)進(jìn)口路段檢測(cè)器計(jì)算的路段交通運(yùn)行指數(shù)；
[0025] (E)交叉口干線交通運(yùn)行指數(shù)IATPI
[0026] IATPI = RTPI1* ω JRTPI2* ω 2+，···，+RTPIn* ω h
[0027] 其中，ω1; ω2，...，為交叉口干線路段的加權(quán)系數(shù)；
[0028] 所述交通運(yùn)行指數(shù)-信號(hào)周期關(guān)系模型構(gòu)建，信號(hào)周期參數(shù)C = T*ITPI/10, T是 預(yù)設(shè)信號(hào)周期參數(shù)；
[0029] 所述交叉口干線交通運(yùn)行指數(shù)平均值-綠信比模型構(gòu)建，交叉口干線交通運(yùn)行指 數(shù)平均值IATPInrean，交叉口綠信比參I
，交叉口干線方向綠燈時(shí)間 G1= C1Xr1，交叉口干線方向紅燈時(shí)間R1= C1-G1-Y, C1為第i個(gè)交叉口的信號(hào)控制周期時(shí) 間，G1為第i個(gè)交叉口干線的綠燈時(shí)間，R1為第i個(gè)交叉口干線的紅燈時(shí)間，Y表示黃燈時(shí) 間。
[0030] 本發(fā)明采用主動(dòng)式視頻檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)干線多個(gè)交叉口的實(shí)時(shí)交通狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn) 確檢測(cè)，制定最優(yōu)化信號(hào)控制方案，為交通管理和控制提供實(shí)時(shí)決策和應(yīng)急處理信息，提升 主干路交通的運(yùn)行效率和服務(wù)水平。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的工作流程圖；
[0032] 圖2圖1中所用的系統(tǒng)設(shè)備安裝示意圖；
[0033] 圖3圖1中所用的系統(tǒng)設(shè)備連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 如圖1和2所示的一種基于視頻的干線自優(yōu)化信號(hào)控制方法及裝置，該方法中所 使用的設(shè)備包括視頻車輛檢測(cè)設(shè)備1，數(shù)據(jù)通信設(shè)備2,用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器3,干 線自優(yōu)化處理服務(wù)器4和發(fā)布終端設(shè)備5,所述各設(shè)備之間依順序信號(hào)連接，該方法包括下 列的步驟：
[0035] S1、在交叉口各個(gè)進(jìn)口方向上安裝視頻車輛檢測(cè)設(shè)備，調(diào)整檢測(cè)面的角度，確定檢 測(cè)區(qū)和盲區(qū)臨界線位于停車線前10-20米處；
[0036] S2、對(duì)干線上的交叉口按照順序進(jìn)行編號(hào)，然后對(duì)每個(gè)交叉口的檢測(cè)器按照順時(shí) 針方向進(jìn)行編號(hào)，對(duì)路口所屬的路段編號(hào)與檢測(cè)器編號(hào)進(jìn)行綁定；
[0037] S21、對(duì)干線上的交叉口按照順序進(jìn)行編號(hào)，交叉口的編號(hào)為I1, i為交叉口排序標(biāo) 簽，I為干線上交叉口的總個(gè)數(shù)，i < I ;
[0038] S22、交叉口的類型有多種，常見的有五岔路口、十字路口、T型路口，本方法按照交 叉口進(jìn)口方向的個(gè)數(shù)（J)進(jìn)行分類。
[0039] S23、對(duì)每個(gè)交叉口 I1按照順時(shí)針方向?qū)z測(cè)器進(jìn)行編號(hào)，檢測(cè)器編號(hào)為D V i為 交叉口編號(hào)，j為進(jìn)口方向編號(hào)，j < J ;
[0040] S24、視頻可以檢測(cè)的路段范圍是10米-100米，安裝位置前10米內(nèi)是盲區(qū)，盲區(qū) 內(nèi)檢測(cè)不到車輛的動(dòng)態(tài)信息，因此交叉口視頻設(shè)備的安裝位置非常重要，確定待測(cè)路段后， 檢測(cè)區(qū)和盲區(qū)臨界線位于停車線前方10-20米處，一般十字路口的設(shè)備安裝示意圖如圖2。
[0041] S3、通過視頻車輛檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集檢測(cè)區(qū)段的交通流和車輛速度參數(shù)信息，所 述參數(shù)信息經(jīng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備，實(shí)時(shí)傳回?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)器，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和標(biāo) 準(zhǔn)化處理；
[0042] S4、提取存儲(chǔ)服務(wù)器的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，計(jì)算檢測(cè)區(qū)段平均交通流密度參數(shù)，并根據(jù) 平均交通流密度計(jì)算實(shí)時(shí)路段交通運(yùn)行指數(shù)；
[0043] S41、平均交通流密度
[0044] 視頻設(shè)備實(shí)時(shí)上報(bào)的數(shù)據(jù)格式為（t，n，q，V)，t表示上報(bào)時(shí)間，η表示所在車道，q 表示交通流數(shù)據(jù)，V表示車流速度數(shù)據(jù)，（t，n，q，v)的單位分別為秒、1、輛/小時(shí)/車道和千 米/小時(shí)。
[0045] 假設(shè)樣本數(shù)據(jù)集可表示為 S = {(t, 1，V1)，（t, 2, q2, v2)，. . .，（t, n, qn, vn)}，統(tǒng)計(jì) 時(shí)間內(nèi)待測(cè)路段空間維度和時(shí)間維度的平均交通流單位粒度周期的平均速度L待測(cè)路 段空間維度和時(shí)間維度的平均交通密度? (單位：輛/千米/車道），則
[0046]
[0047]
[0048]
[0049] 上述公式中：η為所在車道；N為路段的車道總個(gè)數(shù)；qn為第η車道的交通流；ν η為 第η車道的速度。
[0050] S42、路段交通運(yùn)行指數(shù)
[0051] 構(gòu)建路段交通運(yùn)行指數(shù)RTPI (Road Traffic Performance Index)與平均交通流 密度I的函數(shù)關(guān)系模型，
[0052]
[0053] 其中X，