專利名稱：一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及智能交通領(lǐng)域，特別是涉及一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法和裝置。
背景技術(shù)：
城市道路平面交叉路口由于受到信號燈控制造成車流中斷，通行能力要低于路段的通行能力，是城市交通的主要瓶頸。制定有效的交通信號控制策略是保障交叉路口的交通安全和充分發(fā)揮交叉路口的通行效率的重要手段。隨著交通檢測技術(shù)的不斷完善和對交通流運(yùn)行規(guī)律的深入認(rèn)識，單交叉路口信號控制經(jīng)歷了由定時(shí)控制、感應(yīng)控制到自適應(yīng)控 制的發(fā)展歷程，適應(yīng)了交通信號由被動(dòng)控制向主動(dòng)控制發(fā)展方向的需求，逐步由簡單型向智能型過度，提高了交叉路口的控制效益。隨著交通需求的爆發(fā)式增長，大城市交通基本處于過飽和狀態(tài)。此時(shí)，路段密度大，流量低。路段上擁堵引發(fā)的車輛排隊(duì)極易延伸至交叉路口，信號燈相位轉(zhuǎn)換之后，交叉路口內(nèi)車輛還沒有排空，其他方向車流進(jìn)入交叉路口卻不能順利通過，導(dǎo)致交叉路口內(nèi)車輛越積越多，最終發(fā)生死鎖。雖然交通法規(guī)中明確規(guī)定交叉路口內(nèi)發(fā)生擁堵時(shí)，車輛禁止駛?cè)虢徊媛房?，但是此?guī)則的主觀因素強(qiáng)，一般情況下，只要信號燈為綠燈，車輛就進(jìn)入交叉路口。在北京市早晚高峰期間，經(jīng)常會發(fā)生死鎖現(xiàn)象。在死鎖狀態(tài)下，交叉路口的流量為0，造成局部交通癱瘓，嚴(yán)重降低整個(gè)路網(wǎng)的通行效率。而且死鎖一旦發(fā)生，必須人工干預(yù)才能解除，死鎖持續(xù)的時(shí)間越長，造成的交通擁堵越嚴(yán)重。制定避免交叉路口死鎖的信號控制方法，是提高過飽和狀態(tài)下交叉路口通行能力，提高路網(wǎng)的運(yùn)行效率的重要措施?，F(xiàn)有的交叉路口信號控制方法一般采用定時(shí)信號調(diào)整方法，在交通流量高峰時(shí)間，只要信號燈是綠燈，車輛還都會無限制的進(jìn)入交叉路口，導(dǎo)致現(xiàn)有的方法不能有效的避免死鎖狀態(tài)的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法和裝置，避免車輛在交叉路口內(nèi)累積，從而杜絕交叉路口死鎖的發(fā)生，提高交叉路口通行效率，緩解城市交通擁堵，并降低交通事故發(fā)生率。為了解決上述問題，本申請公開了一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號控制方法，包括獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速；當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。優(yōu)選的，所述的臨時(shí)信號相位還包括
允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行。優(yōu)選的，當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)不大于閾值且所述駛出路段的車速不小于等閾值時(shí)，交叉路口信號相位按正常信號相位進(jìn)行控制。優(yōu)選的，所述的交叉路口包括T型路口和十字路口。相應(yīng)的，本申請公開了一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號控制裝置，包括車輛信息獲取裝置，用于獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速；信號調(diào)整裝置，用于當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。
優(yōu)選的，所述的臨時(shí)信號相位還包括允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行。優(yōu)選的，當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)不大于閾值且所述駛出路段的車速不小于等閾值時(shí)，交叉路口信號相位按預(yù)定信號相位進(jìn)行控制。優(yōu)選的，所述的交叉路口包括T型路口和十字路口。優(yōu)選的，所述的車輛信息獲取裝置包括環(huán)形線圈車輛檢測器；所述信號調(diào)整裝置包括信號機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請包括以下優(yōu)點(diǎn)本申請?jiān)谠邢辔坏幕A(chǔ)上增加一個(gè)臨時(shí)信號相位，通過對交叉路口內(nèi)車輛數(shù)的判斷和通行信號相應(yīng)的駛出路段的車速判斷是否進(jìn)入該臨時(shí)信號相位，在該臨時(shí)信號相位內(nèi)禁止與當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行，即禁止要進(jìn)入發(fā)生擁擠排隊(duì)路段的車輛進(jìn)入交叉路口，避免車輛在交叉路口內(nèi)累積，從而杜絕交叉路口死鎖的發(fā)生，提高交叉路口通行效率，緩解城市交通擁堵，并降低交通事故發(fā)生率。


圖I是本申請一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法的流程示意圖；圖2是本申請避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法優(yōu)選的流程示意圖；圖3a是本申請優(yōu)選的十字交叉口自適應(yīng)信號控制方法示意圖；圖3b是本申請優(yōu)選的十字交叉口定時(shí)信號控制方法的四個(gè)相位；圖4是本申請車輛排隊(duì)延伸至十字交叉口時(shí)定時(shí)控制與自適應(yīng)控制流量隨時(shí)間的演化圖；圖5是本申請十字交叉口采用避免死鎖的自適應(yīng)控制方法時(shí)信號燈狀態(tài)的變化；圖6a是采用定時(shí)信號控制時(shí)交叉口流量與車輛駛?cè)敫怕屎婉偝龈怕实年P(guān)系圖；圖6b是采用本申請所提方法時(shí)交叉口流量與車輛駛?cè)敫怕屎婉偝龈怕实年P(guān)系圖；圖7是本申請優(yōu)選的T型交叉口自適應(yīng)信號控制方法示意圖；圖8是本申請優(yōu)選的T型交叉口定時(shí)信號控制方法的三個(gè)相位；圖9是本申請車輛排隊(duì)延伸至T型交叉口時(shí)定時(shí)控制與自適應(yīng)控制流量隨時(shí)間的演化圖10是本申請T型交叉口采用避免死鎖的自適應(yīng)控制方法時(shí)信號燈狀態(tài)的變化；圖Ila是采用定時(shí)信號控制時(shí)交叉口流量與車輛駛?cè)敫怕屎婉偝龈怕实年P(guān)系圖；圖Ilb是采用本申請所提方法時(shí)交叉口流量與車輛駛?cè)敫怕屎婉偝龈怕实年P(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式為使本申請的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照圖1，示出了本申請一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法的流程示意圖， 包括步驟110，獲取交叉路口車輛數(shù)和與信號相應(yīng)的駛出路段的車速。對于進(jìn)入交叉路口的車輛，可以通過檢測其駛?cè)牒婉偝龅能嚁?shù)之差獲得。比如在交叉路口的車輛流通方向的駛?cè)肼范螜z測到駛?cè)虢徊媛房诘能囕v為50輛車，駛出路段檢測到駛出交叉路口的車輛為42輛車，那么，此時(shí)還在交叉路口中的車輛數(shù)即為50-42 = 8輛車。對于車輛的車速，本申請需要獲取當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速。該車速可以判斷駛出路段是否在正常通行。在實(shí)際中，各個(gè)通行方向的駛?cè)肼范魏婉偝雎范畏謩e設(shè)置一個(gè)車輛信息獲取裝置，以獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速。比如通過環(huán)形線圈車輛檢測器，檢測車輛數(shù)和駛出路段車輛的車速，而環(huán)形線圈車輛檢測器的檢測線圈對車輛數(shù)的統(tǒng)計(jì)是比較精確地，因此能夠具有很好的應(yīng)用效果。當(dāng)然也可用其他設(shè)備獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速。步驟120，當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。實(shí)際中，針對不同類型的交叉路口可以設(shè)置不同的車輛數(shù)量閾值和駛出路段的車速閾值。比如對于某個(gè)十字交叉路口，其交叉路口的通行路段比較長，則可將其閾值設(shè)置得比較大，比如，如果某交叉路口的通行路段長60米，則可根據(jù)車型和車輛的實(shí)際長度，可設(shè)置為在該交叉路口的車輛閾值為20輛。如果某交叉路口的通行路段長30米，則可根據(jù)車型和車輛的實(shí)際長度，可設(shè)置為在該交叉路口的車輛閾值為10輛。該車輛閾值可根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)獲得。對于駛出路段的車速一般可設(shè)置為小于2m/s或者更小。交叉路口的死鎖原因一般因?yàn)橥ㄐ蟹较蝰偝雎范蔚乃俣缺容^低，從而導(dǎo)致從駛?cè)肼范务側(cè)氲能囕v無法及時(shí)駛出，從而導(dǎo)致交叉路口內(nèi)車輛堆積，因此對于駛出路段的車速一般設(shè)置為2m/s左右的低速。當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值，同時(shí)所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，即預(yù)示著交叉路口很可能進(jìn)入死鎖狀態(tài)，此時(shí)記錄當(dāng)前信號燈的相位；將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。所述的臨時(shí)信號相位還包括允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行。如此對于與當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車輛的通行限制，則可避免因?yàn)檎Ｐ盘柕亩〞r(shí)跳轉(zhuǎn)綠燈而使與當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車輛進(jìn)入交叉路口，從而產(chǎn)生死鎖。同時(shí)允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行，則可減輕交通負(fù)擔(dān)。另外，當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)不大于閾值且所述駛出路段的車速不小于等閾值時(shí)，交叉路口信號相位按正常信號相位進(jìn)行控制。即死鎖的報(bào)警解除后，可將臨時(shí)信號相位解除，返回原有的信號相位進(jìn)行交通流量控制。在實(shí)際中可通過信號機(jī)根據(jù)所述交叉路口車輛數(shù)與閾值的關(guān)系和所述駛出路段的車速與閾值的關(guān)系對信號相位進(jìn)行控制。 參照圖2，其示出了本申請更為具體的一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法的流程示意圖。計(jì)算交叉口內(nèi)的車輛數(shù)和駛出路段的車速；根據(jù)上述方法判斷是否將要發(fā)生死鎖；如果否，則繼續(xù)計(jì)算交叉口內(nèi)的車輛數(shù)和駛出路段的車速，則如果是則記錄信號燈當(dāng)前相位，切入臨時(shí)相位；計(jì)算交叉口內(nèi)的車輛數(shù)和駛出路段的車速；根據(jù)上述方法判斷是結(jié)束臨時(shí)相位；如果否，則繼續(xù)計(jì)算交叉口內(nèi)的車輛數(shù)和駛出路段的車速；如果是，則結(jié)束臨時(shí)相位，切人正常相位。參照圖3a，其示出了本申請優(yōu)選的十字交叉路口自適應(yīng)信號控制方法的示意圖。其中，I表示環(huán)形線圈車輛檢測器；2表示信號機(jī)；3表示信號燈4表示人行橫道；5表示十字交叉路口 4條路段；6表示交叉路口。十字交叉路口與四個(gè)方向上的路段連接，在四個(gè)方向上分別有駛?cè)肼范魏婉偝雎范?。四個(gè)駛?cè)肼范紊系能嚵魇艿叫盘枱艨刂?。在與十字交叉路口相連的四個(gè)方向上各駛?cè)肼范魏婉偝雎范紊暇裨O(shè)環(huán)形線圈檢測器，用以獲取進(jìn)入和駛離交叉路口的流量和車速信息。駛?cè)肼范螢槲挥诮徊媛房谏嫌危┸囕v駛?cè)虢徊媛房诘穆范?；駛出路段為位于交叉路口下游，供車輛駛出交叉路口的路段。檢測器與信號機(jī)通過光纜連接，實(shí)時(shí)向信號機(jī)傳送各路段流量和車速信息。信號機(jī)內(nèi)的控制單元對這些信息進(jìn)行處理，獲取駛?cè)虢徊媛房谲嚵髁亢婉偝鼋徊媛房谲嚵髁浚美鄯e駛?cè)虢徊媛房诘能嚵髁繙p去累積駛出交叉路口的車流量得到當(dāng)前交叉路口內(nèi)車輛數(shù)；獲取駛出路段上車流平均速度，如果速度小于某一臨界值，則該路段上的擁擠排隊(duì)已延伸至交叉路口。信號機(jī)根據(jù)各路段上的車流狀態(tài)對死鎖進(jìn)行預(yù)判，改變信號燈狀態(tài)。在實(shí)際中，當(dāng)信號相位處于正常四相位時(shí)，如果交叉路口內(nèi)車輛數(shù)處于正常范圍內(nèi)(不大于某一臨界值Nmax)，駛出路段的車速明顯大于0( —般大于等于2m/s)，那么信號燈按照固定四個(gè)相位進(jìn)行變換；如果交叉路口內(nèi)車輛數(shù)過多(超過某一臨界值Nmax),并且駛出路段車速接近0( —般小于2m/s)，那么進(jìn)入臨時(shí)信號相位，并根據(jù)進(jìn)入臨時(shí)信號相位前信號燈狀態(tài)以及發(fā)生擁擠排隊(duì)的路段確定臨時(shí)信號相位各信號燈狀態(tài)。其中，信號燈控制原則為提前將當(dāng)前通行方向信號燈變?yōu)榧t燈，禁止需要進(jìn)入發(fā)生擁擠排隊(duì)路段的車輛進(jìn)入交叉路口，將另外一個(gè)通行向信號燈狀態(tài)不變，并將沒有沖突車流方向信號燈變?yōu)榫G燈。當(dāng)信號相位處于臨時(shí)相位時(shí)，如果交叉路口內(nèi)車輛數(shù)減少到某一臨界值N*以下，那么結(jié)束臨時(shí)信號相位，進(jìn)入到下一個(gè)定時(shí)信號控制相位。比如在東西直行方向?yàn)榫G燈，其他方向 為紅燈時(shí)，檢測到交叉路口內(nèi)車輛數(shù)大于Nmax,并且東側(cè)駛出路段車速接近于O，進(jìn)入臨時(shí)相位后，西向東直行方向變?yōu)榧t燈，東向南左轉(zhuǎn)方向變?yōu)榫G燈；當(dāng)檢測到交叉路口內(nèi)車輛數(shù)不大于N*時(shí)，結(jié)束臨時(shí)信號相位，東向西直行方向?yàn)榧t燈，西向北左轉(zhuǎn)方向變?yōu)榫G燈。參照圖3b，其示出了本申請優(yōu)選的是十字交叉路口定時(shí)信號控制方法的原有的四個(gè)相位。相位I是東西方向直行；相位II是東西方向左轉(zhuǎn)；相位III是南北方向直行；相位IV是南北方向左轉(zhuǎn)。信號機(jī)根據(jù)獲得的交叉路口內(nèi)車輛數(shù)信息和通行方向駛出路段的車速信息控制發(fā)生擁堵排隊(duì)的路段信號燈狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)由正常信號相位進(jìn)入到臨時(shí)信號相位，以及由臨時(shí)信號相位返回到正常信號相位的轉(zhuǎn)換。具體如下(I)根據(jù)速度信息檢測擁堵排隊(duì)后溢至交叉路口的路段。依據(jù)與交叉路口鄰接的駛?cè)肼范魏婉偝雎范紊系臋z測器獲得駛?cè)虢徊媛房诤婉偝鼋徊媛房诘能囕v數(shù)，用駛?cè)虢徊媛房谲囕v數(shù)減去駛出交叉路口車輛數(shù)就得到當(dāng)前交叉路口內(nèi)車輛數(shù)N。。如果N。
>Nfflax (Nfflax為車輛數(shù)閾值)，并且檢測到某一駛出路段車速接近于0 ( —般小于2m/s)，那么擁堵造成的排隊(duì)后溢已延伸至交叉路口。記錄車速接近于0的路段編號，記為i，此時(shí)，路段i發(fā)生擁堵，需要限制上游車流駛?cè)肼范蝘。這里Nmax表示交叉路口內(nèi)最大允許車輛數(shù)。(2)進(jìn)入臨時(shí)信號相位，并確定各信號燈狀態(tài)。如果此時(shí)為直行相位，那么路段i的上游路段直行方向綠燈變?yōu)榧t燈，在相反方向上直行方向綠燈不變，左轉(zhuǎn)方向紅燈變?yōu)榫G燈。如果此時(shí)為左轉(zhuǎn)相位，那么進(jìn)入路段i的左轉(zhuǎn)車流信號燈由綠燈變?yōu)榧t燈。同時(shí)記錄交叉路口進(jìn)入臨時(shí)信號相位前所處的相位，以便臨時(shí)信號相位結(jié)束時(shí)直接進(jìn)入到下一相位。(3)在臨時(shí)信號相位，信號燈狀態(tài)變換。如果交叉路口內(nèi)車輛數(shù)N。< N*，那么結(jié)束臨時(shí)信號相位，并進(jìn)入到下一相位。這里N*表示結(jié)束臨時(shí)信號相位時(shí)交叉路口內(nèi)的臨界車輛數(shù)，并且滿足N* < Nmax0如果N。> N*，持續(xù)臨時(shí)信號相位狀態(tài)，獲取各駛出路段車輛速度，如果車速接近0 (小于2m/s)，說明該路段發(fā)生擁堵，將進(jìn)入該路段上游車流的信號燈設(shè)置為紅燈。另外，如果交叉路口處于臨時(shí)信號相位的時(shí)間超過I分鐘，自動(dòng)向交通控制中心發(fā)送信號，交通控制中心及時(shí)將這一信息發(fā)送給巡邏交警，以便交警迅速趕到相應(yīng)交叉路口指揮交通。為驗(yàn)證所提出的避免交叉口死鎖的信號控制策略的有效性，對圖2所示的單交叉口進(jìn)行仿真模擬，設(shè)定與交叉口連接的四個(gè)駛?cè)肼范瘟魅肼蕿閍，單位輛/秒；交叉口右側(cè)的駛出路段的流出率為P1，其他駛出路段流出率為P，單位輛/秒。各路段上左轉(zhuǎn)車輛比例0. 2，右轉(zhuǎn)車輛比例0. 2，直行車輛比例0. 6。信號周期120秒，直行綠燈時(shí)長40秒，左轉(zhuǎn)綠燈時(shí)長20秒。參照圖4，是本申請車輛排隊(duì)延伸至十字交叉口時(shí)定時(shí)控制與自適應(yīng)控制流量隨時(shí)間的演化圖。取ct = 0. 5, P I = 0. 05, P = I. O。該圖顯示了兩種不同的信號控制策略條件下交叉口每分鐘的流量變化。可以發(fā)現(xiàn)，采用定時(shí)信號控制時(shí)，流量最終降低為O。在初始幾分鐘，擁堵沒有延伸至交叉口，流量不受影響；t = 6分鐘之后，流量開始減小；當(dāng)t
>14分鐘時(shí)，流量降低為0，交叉口發(fā)生了死鎖。
參照圖5，其示出了本申請優(yōu)選的十字交叉路口采用避免死鎖的自適應(yīng)控制方法時(shí)信號燈狀態(tài)的變化圖。該圖顯示了采用避免交叉口死鎖信號控制方案時(shí)各行駛方向信號燈狀態(tài)的變化情況。在初始的兩個(gè)周期內(nèi)，擁堵還沒有延伸到交叉口，信號燈狀態(tài)按照定時(shí)控制方案進(jìn)行變化。在t = 356秒時(shí)，西向東直行信號燈由綠燈變?yōu)榧t燈，東向南左轉(zhuǎn)信號燈由紅燈變?yōu)榫G燈。西向東直行綠燈時(shí)間很短，東向西綠燈時(shí)間和東向南綠燈時(shí)間變長。參照圖6a和圖6b，其示出了本申請十字交叉路口流量與車輛駛?cè)敫怕屎婉偝龈怕实年P(guān)系。該圖顯示了交叉口流量與車輛駛?cè)敫怕蔭和駛出概率0的關(guān)系。此時(shí)固定交叉口右側(cè)路段駛出概率為0. 05。當(dāng)駛?cè)敫怕市∮隈偝龈怕蕰r(shí)，沒有形成路段擁堵瓶頸，交叉口流量隨駛?cè)肓髁康脑黾佣€性增長，隨后達(dá)到飽和值。隨著駛出概率的增大，飽和流量的值 也增大。采用定時(shí)信號控制時(shí)，駛出概率較小時(shí)會導(dǎo)致死鎖的發(fā)生，交叉口流量為O。采用避免死鎖信號控制時(shí)，駛出概率很小時(shí)，交叉口也會保持一定的流量。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，在駛出概率較小時(shí)，也就是路段發(fā)生擁堵時(shí)，避免死鎖信號控制可以獲得更大的流量；在駛出概率較大時(shí)，路段不會發(fā)生擁堵，兩種信號控制方案所獲得的流量沒有差別。由以上結(jié)果可以看出，所提出的避免交叉口死鎖的自適應(yīng)信號控制方法可以有效避免交叉口死鎖的發(fā)生，提高過飽和狀態(tài)下交叉口的通行效率。參照圖7，其示出了本申請優(yōu)選的T型路口自適應(yīng)信號控制方法的示意圖。圖中數(shù)字所表示的含義同圖2。T型路口將支路和主路相連，各路段上車道的設(shè)置不一致，圖7中用字母與數(shù)字組合用以區(qū)分。S1表示支路駛出路段；s2表示支路駛?cè)肼范?；s3和S5表示主路上駛出路段；S4表示主路上具有左轉(zhuǎn)車道的駛?cè)肼范?；s6表示主路上不具有左轉(zhuǎn)車道的駛?cè)肼范巍型交叉路口連接主路和輔路，有三個(gè)駛?cè)肼范魏腿齻€(gè)駛出路段，三個(gè)駛?cè)肼范诬嚵魇艿叫盘柨刂啤τ谥髀飞系膬蓚€(gè)駛?cè)肼范尉哂胁粚ΨQ性，一個(gè)具有左轉(zhuǎn)車道，另一個(gè)沒有左轉(zhuǎn)車道。與十字交叉口類似，在各駛?cè)肼范魏婉偝雎范紊暇裨O(shè)環(huán)形線圈檢測器，用以獲取進(jìn)入和駛離交叉路口的流量和車速信息。檢測器、信號機(jī)以及其他裝置的連接同十字交叉口。對交叉口死鎖的預(yù)判規(guī)則，信號等控制原則與十字交叉口一致，只是在信號燈具體變換規(guī)則與控制方法上存在差異。參照圖8，其示出了本申請優(yōu)選的是T型交叉路口定時(shí)信號控制方法的原有的三個(gè)相位。相位I是主路車流直行；相位II是主路車流左轉(zhuǎn)；相位III是支路車流左轉(zhuǎn)。T型交叉口實(shí)現(xiàn)由正常信號相位進(jìn)入到臨時(shí)信號相位，以及由臨時(shí)信號相位返回到正常信號相位的轉(zhuǎn)換規(guī)則具體如下(I)根據(jù)速度信息檢測擁堵排隊(duì)后溢至交叉路口的路段。依據(jù)與交叉路口鄰接的駛?cè)肼范魏婉偝雎范紊系臋z測器獲得駛?cè)虢徊媛房诤婉偝鼋徊媛房诘能囕v數(shù)，用駛?cè)虢徊媛房谲囕v數(shù)減去駛出交叉路口車輛數(shù)就得到當(dāng)前交叉路口內(nèi)車輛數(shù)N。。如果N。> Nmax(Nmax為車輛數(shù)閾值)，并且檢測到某一駛出路段車速接近于0 ( —般小于2m/s)，那么擁堵造成的排隊(duì)后溢已延伸至交叉路口。記錄車速接近于0的路段編號，記為i，此時(shí)，路段i發(fā)生擁堵，需要限制上游車流駛?cè)肼范蝘。這里Nmax表示交叉路口內(nèi)最大允許車輛數(shù)。(2)進(jìn)入臨時(shí)信號相位，并確定各信號燈狀態(tài)。信號處于相位I :如果路段i是s3，那么對路段S6直行車流亮紅燈，對路段S4左轉(zhuǎn)車流亮綠燈；如果路段i是S5,那么對路段S4直行車流亮紅燈。信號處于相位II :如果路段1是S1，那么對路段S4左轉(zhuǎn)車流亮紅燈，對路段S4直行車流亮綠燈。信號處于相位III :如果路段i是S5，那么對路段S2左轉(zhuǎn)車流亮紅燈，對路段S6直行車流亮綠燈。(3)在臨時(shí)信號相位，信號燈狀態(tài)變換。如果交叉路口內(nèi)車輛數(shù)N。< N*，那么結(jié)束臨時(shí)信號相位，并進(jìn)入到下一相位。這里N*表示結(jié)束臨時(shí)信號相位時(shí)交叉路口內(nèi)的臨界車輛數(shù)，并且滿足N* < Nmax0如果N。> N*，持續(xù)臨時(shí)信號相位狀態(tài)，獲取各駛出路段車輛速度，如果車速接近0 (小于2m/s)，說明該路段發(fā)生擁堵，將進(jìn)入該路段上游車流的信號燈設(shè)置為紅燈。通過仿真模擬，可以得到類似于十字交叉口的結(jié)果，所提出的避免交叉口死鎖的信號控制方法同樣適用于T型交叉口。設(shè)定主路流入率為a，支路流入率為a/2;交叉口右側(cè)駛出路段流出率為P1，其他駛出路段流出率為P。主路左轉(zhuǎn)車流比例0.3，右轉(zhuǎn)車流比例0. 3，支路左轉(zhuǎn)車流比例0. 6，右轉(zhuǎn)車流比例0. 4。信號周期120秒，主路直行綠燈時(shí)長60秒，主路左轉(zhuǎn)綠燈時(shí)長30秒，支路左轉(zhuǎn)綠燈時(shí)長30秒。參照圖9，是本申請車輛排隊(duì)延伸至T型交叉口時(shí)定時(shí)控制與自適應(yīng)控制流量隨時(shí)間的演化圖。取ct =0.5, P1 = O. 05, P =1.0。該圖顯示了兩種不同的信號控制策略條件下交叉口每分鐘的流量變化?？梢园l(fā)現(xiàn)，自適應(yīng)信號控制時(shí)的流量明顯高于定時(shí)信號控制時(shí)的流量。參照圖10，其示出了本申請優(yōu)選的T型交叉路口采用避免死鎖的自適應(yīng)控制方法時(shí)信號燈狀態(tài)的變化圖。該圖顯示了采用避免交叉口死鎖信號控制方案時(shí)各行駛方向信號燈狀態(tài)的變化情況。在初始的兩個(gè)周期內(nèi)，擁堵還沒有延伸到交叉口，信號燈狀態(tài)按照定時(shí)控制方案進(jìn)行變化。在t = 252秒時(shí)，西向東直行信號燈由綠燈變?yōu)榧t燈，東向南左轉(zhuǎn)信號燈由紅燈變?yōu)榫G燈。參照圖Ila和圖11b，其示出了本申請T型交叉路口流量與車輛駛?cè)敫怕屎婉偝龈怕实年P(guān)系。該圖顯示了交叉口流量與車輛駛?cè)敫怕蔭和駛出概率P的關(guān)系。此時(shí)固定交叉口右側(cè)路段駛出概率為0. 05。當(dāng)駛?cè)敫怕市∮隈偝龈怕蕰r(shí)，沒有形成路段擁堵瓶頸，交叉口流量隨駛?cè)肓髁康脑黾佣€性增長，隨后達(dá)到飽和值。隨著駛出概率的增大，飽和流量的值也增大。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，在駛出概率較小時(shí)，也就是路段發(fā)生擁堵時(shí)，避免死鎖信號控制可以獲得更大的流量；在駛出概率較大時(shí)，路段不會發(fā)生擁堵，兩種信號控制方案所獲得的流量沒有差別。相應(yīng)的本申請還公開了一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號控制裝置，包括車輛信息獲取裝置，用于獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速；信號調(diào)整裝置，用于當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。
所述的臨時(shí)信號相位還包括允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行。當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)不大于閾值且所述駛出路段的車速不小于等閾值時(shí)，交叉路口信號相位按預(yù)定信號相位進(jìn)行控制。所述的交叉路口包括T型路口和十字路口。所述的車輛信息獲取裝置包括環(huán)形線圈車輛檢測器；所述信號調(diào)整裝置包括信號機(jī)。對于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本申請所提供的一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法和裝置，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本申請的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容 不應(yīng)理解為對本申請的限制。
權(quán)利要求
1.一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號控制方法，其特征在于，包括 獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速； 當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的臨時(shí)信號相位還包括 允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)不大于閾值且所述駛出路段的車速不小于等閾值時(shí)，交叉路口信號相位按正常信號相位進(jìn)行控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述的交叉路口包括T型路口和十字路口。
5.一種避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號控制裝置，其特征在于，包括 車輛信息獲取裝置，用于獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速； 信號調(diào)整裝置，用于當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述的臨時(shí)信號相位還包括 允許與當(dāng)前通行方向不產(chǎn)生沖突的車流方向通行。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于 當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)不大于閾值且所述駛出路段的車速不小于等閾值時(shí)，交叉路口信號相位按預(yù)定信號相位進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于 所述的交叉路口包括T型路口和十字路口。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于 所述的車輛信息獲取裝置包括環(huán)形線圈車輛檢測器；所述信號調(diào)整裝置包括信號機(jī)。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N避免交叉路口死鎖的自適應(yīng)信號方法和裝置，涉及智能交通領(lǐng)域。本申請的方法包括獲取交叉路口車輛數(shù)和與當(dāng)前通行方向的駛出路段的車速；當(dāng)所述交叉路口車輛數(shù)大于閾值且所述駛出路段的車速小于閾值時(shí)，將交叉路口信號相位切入臨時(shí)信號相位；所述臨時(shí)信號相位包括禁止當(dāng)前通行方向的車輛駛?cè)虢徊媛房诓⒔古c當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行。本申請通過對交叉路口內(nèi)車輛數(shù)的判斷和通行信號相應(yīng)的駛出路段的車速判斷是否進(jìn)入該臨時(shí)信號相位，在該臨時(shí)信號相位內(nèi)禁止與當(dāng)前通行方向產(chǎn)生沖突的車流方向通行，避免車輛在交叉路口內(nèi)累積，杜絕交叉路口死鎖的發(fā)生，提高交叉路口通行效率，緩解城市交通擁堵，降低交通事故發(fā)生率。
文檔編號G08G1/07GK102637364SQ201210012259
公開日2012年8月15日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者李新剛, 高自友 申請人:北京交通大學(xué)