阅读说明：本技术 交通信号异相波模式控制方法 (Traffic signal out-phase wave mode control method ) 是由 孟卫平 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及交通信号模式,是一种在路口间不同相位交通信号接续运行的控制方法。该控制方法核心步骤包括：1)获取模式指令异相波参数,2)配置异相波过渡期：启动异相前波,启动异相后波,或者,终止。本发明优点提供路口不同交通相位之间构造连续通行信号的基本算法与操作,为解决转弯车流交通模式快速通过提供了开发工具,可使当前信号的转弯等待大为减少,大大提高交通效率。(The invention relates to a traffic signal mode, in particular to a control method for continuous operation of traffic signals with different phases among intersections. The control method comprises the following core steps: 1) acquiring mode instruction out-phase wave parameters, 2) configuring out-phase wave transition period: start out of phase front wave, start out of phase back wave, or terminate. The invention has the advantages of providing a basic algorithm and operation for constructing continuous traffic signals among different traffic phases at the intersection, providing a development tool for solving the problem of fast passing of a turning traffic flow traffic mode, greatly reducing the turning waiting of the current signals and greatly improving the traffic efficiency.)

交通信号异相波模式控制方法

技术领域

本发明涉及交通信号模式控制领域。具体地说，是一种在路口间不同相位交通信号接续运行的控制方法。

背景技术

目前交通信号的绿波模式接续运行于路口间直行相位之间，很好地解决了车辆直行快速通过、减少等待问题。实际中存在大量转弯交通需求，需要不同相位信号进行接续。如果能在路口间不同相位交通信号实现接续，就可以满足对此种交通的需求、减少车辆对待。

发明内容

本发明的目的是为实现路口间不同相位信号的接续，从而减少转弯交通车流车辆的等待、提高交通效率。

本发明提出了借助实时模式等新技术实现上述目的方法，具体如下：

一种用于道路交通信号网络及其控制系统的路口间交通信号异相接续波模式控制方法，其特征包括步骤：

S1配置比率模式并获取路网各路段长度、设定行驶用时；

S2根据模式指令配置异相波模式：1)获取模式指令异相波参数，2)配置异相波过渡期：启动异相前波，启动异相后波，或者，终止；

S3运行新模式当完成过渡期信号操作后；

所述路网是一组相互交叉的多条道路，其中交叉点各方向由交通信号控制，称为路口，将这些道路分割为一组组路段，路段在拓扑上平行、长度不必严格相等；

所述比率模式是用于路网区域的交通信号模式，其中所有路口之间的交通信号按照比率规则同步运行，所述比率规则是基于周期的按比率规则分配交通信号时间管理路口各个方向的交通绿灯，所述周期是所控制各方向的交通信号绿灯时间的和；

所述异相波是交通信号异相接续的简称，指路口之间信号接续相位存在左行相位或右行相位而形成的接续交通信号，是绿波信号的一种异相位形式；所述绿波信号是一种基于比例规则和时间差的路口之间的交通信号直行相位，它按照比例规则异步运行，遵循有序的时间差使绿灯信号在路口之间定向传播，从一个源路口向较大时间差的下一个邻近路口传播；

所述源路口在绿波中相对于该绿波涉及路域的其它路口具有极小时间差绝对值；

所述过渡期是所有设定控制方向的设定过渡绿灯时间之和，是新模式相对于当前模式的切换时间差的周期剩数，其期间路口从当前模式软变为新模式；

所述切换时间差是新模式相对于当前模式的两模式时间差，等于当前模式的补数与新模式的余数之和；

所述余数为周期余数，＝余数(时间差/周期)；

所述补数为周期补数，＝周期-余数；

所述时间差是指路口周期相对于其模式的源路口的延迟，与模式的关注长度距离及交通时间有关，是从源路口到该运行绿波的路口的相应路段的交通时间之和；

所述设定行驶时间是引导绿波的一个基本参数，表示车辆以设定的驱动速度沿路段从该路段一端路口行驶到另一个路口的时间。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于：

S21.所述模式指令异相波参数包括指令，异相波异相路口及其方向相位，异相路段中另一路口及其方向相位，源路口及其方向相位，路口用路网坐标或序号作为参数表示；其指令包括启动异相前波，启动异相后波，或者，终止；

所述异相路口指一路口用非直行相位信号与所在路段的另一路口直行相位信号进行接续；所述异相前波指异相路口处于路段车流的下游路口配置形成的时间差构成异相波，该时间差也被称为异相前时间差，所述异相后波指异相路口处于路段车流的上游路口配置形成的时间差构成异相波，该时间差也被称为异相后时间差。

根据所述交通信号异相接续波模式式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.1.所述配置启动异相前波过渡期进一步包括：

(S22.11)计算异相前时间差时用异相前行车用时，形成引导异相波；

(S22.12)优化时间差：调整路段路口的信号方向相位时间比率、时序，计算更新异相前时间差，以得到较小值；

(S22.13)制作、配置过渡期用这个优化时间差；

所述异相前行驶用时，简称前行驶用时，指异相前波所在路段设定行驶时间加其前引导附加用时，该附加用时是由车辆驶向异相路口减速驶来引起。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.11.1.前行驶用时指异相前波所在路段设定行驶时间加其前引导附加用时，该附加用时是由车辆驶向异相路口减速驶来引起。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.2.所述配置启动异相后波过渡期进一步包括：

(S22.21)计算异相后时间差时使用异相后行车用时，形成引导异相波；

(S22.22)优化时间差：调整路段路口的信号方向相位时间比率、时序，计算更新异相后时间差，以得到较小值；

(S22.23)制作、配置过渡期用这个优化时间差；

所述异相后行驶用时，简称后行驶用时，指异相后波所在路段设定行驶时间加其后引导附加用时，该附加用时是由车辆从异相路口减速转弯驶去引起。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.21.1.所述后行驶用时指异相后波所在路段设定行驶时间加其后引导附加用时，该附加用时由车辆在异相路口减速转弯引起。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.3.配置启动异相过渡期包括：优化时间差：调整路段路口的信号方向相位时间比率、时序，计算更新异相路段路口时间差，以得到较小值。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.12.1.所述异相前波优化时间差进一步包括：：

(a).异相路口的接续异相位时间重配相位时长比率，

(b).接续相位间时差：信号下游接续相位对于其上游接续相位的时序时差，

(c).共用时间差：接续相位时差-路段前行车用时，

(d).选择优化时间差：共用时间差＞＝0，选择源路口周期后延共用时间差，或者异相路口周期前置共用时间差，或者重配相位时比用共用时间差；共用时间差＜0，选择源路口周期前延共用时间差，或者重配相位时比用共用时间差，或者异相路口周期后延共用时间差；

所述接续相位间时差指信号下游路口接续相位对于上游路口接续相位时序时差，早于上游的，晚于，或者等于。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.22.1.所述异相后波优化时间差进一步包括：

(a).异相路口的接续异相位时间重配相位时长比率，

(b).接续相位间时差：信号下游接续相位对于其上游接续相位时序时差，

(c).共用时间差：接续相位间时差-路段后行车序用时；

(d).选择优化时间差：共用时间差＞＝0，选择异相源路口周期后延共用时间差，或者，下游路口周期前置共用时间差；共用时间差＜0，选择异相源路口周期前置共用时间差，或者，下游路口周期后延共用时间差。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于

S22.3.1.异相波优化时间差进一步包括：接续相位间时差指信号下游接续相位对于其上游接续相位的时序时差，早于上游的需要后延，晚于的需要前置。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.3.2.所述异相波优化时间差进一步包括：共用时间差：对于异相前波，接续相位间时差-路段前行车用时，或者，对于异相后波，接续相位间时差-路段后行车序用时。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其特征在于，

S22.3.3.所述异相波优化时间差进一步包括：选择优化时间差：共用时间差＞＝0，选择源路口周期后延共用时间差，或者，下游路口周期前置共用时间差；共用时间差＜0，选择源路口周期前置共用时间差，或者，下游路口周期后延共用时间差。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.4.1.所述配置启波过渡期进一步包括：其启动波过渡期对于后延共用时间差，将其周期余数余数分割成控制方向信号的后延过渡期，对于前置共用时间差，将其周期补数前置分割成控制方向信号的前置过渡期。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于，

S22.4.2.配置启波过渡期包括：其启动波过渡期使用切换时间差的周期余数制作，将该余数分割成控制方向的信号时间。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其所述步骤S2特征在于：

S22.4.3.配置终止过渡期对于后延过渡期使用其周期补数配置，对于前置共用过渡期使用其周期余数配置。

根据所述交通信号异相接续波模式控制方法，其特征在于，

S3.各自运行新模式当完成过渡期信号操作后。

本发明优点如下：提供路口不同交通相位之间构造连续通行信号的基本算法与操作，为解决转弯车流交通模式快速通过提供了开发工具，可使当前信号的转弯等待大为减少，大大提高交通效率。

附图说明

图1一种异相波示意图；

图2路网结构、信号控制系统与异相波时间配置运行示意图；

图3异相波控制方法流程图；

图4异相波过渡期配置运行时序实例1、2的4种方案；

附图中的编号索引：

图1：1-路网道路，2-路网路口，3-北行车流去左转，4-北行车流自左转；

图2：1--网络路口编码起始点(0，0)是路网左下角路口，图中{(0，0)，(4，3)}是路网记号，2-路口，3-待通过路口行驶车队，包括左行、直行、右行3个相位车队，4-信号灯，包括左行、直行、右行3个相位信号，5-已通过路口行驶车队，6--路口信号控制机，7--互联网，8--中心控制系统，9--道路及其交叉路口，10--路口间距-行车用时被记作#-#：行车用时单位：米-秒，按时速45公里计，另一种标注形式#-#+#+#，其中加号+引出的2个数字分别代表引导异相前附加用时、引导异相后附加用时，11--异相后路口(3，2)，记作梯形，12--异相后波，列路段(3，1)，车流箭头指向上-北，记作b，之上的[#+#+0]标注代表着[行驶用时+0+引导异相后附加用时]，13--异相路口(3，1)，记作六边形，也是波源路口，14--异相路口(2，2)，记作六边形，15-异相前波，列路段(2，1)，车流箭头指向上-北，记作a，其旁的[#+0+#]标注代表着[行车用时+引导异相前附加用时+0]，16--异相前路口(2，1)，记作梯形，也是波源路口。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明一个实施例：

创建一种用于路网如图2路口(2-2)、各路***通车流(2-3，2-5)由所装直行-左行/右行两相位信号灯(2-4)或路口信号控制机(2-6)或加配装传感器、通过通信网(2-7)由中心控制系统(2-8)控制产生、执行异相波控制方法如图3；

如图2，路网特征包括起始节点左下角节点路口(2-1)坐标(0，0)，其{(0，0)，(4，3)}，或路网{5，4}，共有20个路口、5条南北通道、4条东西通道；列直道路段交通用时集合{5，3}{＝＝}、15个南北路段；行直道路段交通用时集合{4，4}{＝＝}、16个东西路段；#-#/#注有各路段长度及所需行驶用时(标注2-10)，按实时45公里计，如；路口(3，2)至(2，2)距离150米，行车时间12秒，路口(2，2)至(2，1)距离125米，需时10秒；

如图2，所述异相波控制方法，特征包括步骤：

S1配置默认比率式信号模式：(1)路网所有路口信号主方向＝北，周期时长＝90秒，绿时比率＝1、各方向45秒，直-左右相位绿时比率＝2、直行相30秒、左右行相15秒，相位时序：先直行后异相；(2)并获取5x4个路口构成的路网、有5列、4行通道路网区域内各路口间路段交通用时，包括异相交通用时，如图2中标注2-12、2-14；

配置实例1异相前波过渡期：

S2根据模式指令配置异相前波(2-15)过渡期：

1)获取模式指令异相波参数，指令＝启动异相前波，异相路口坐标(2，2)，车流北行方向，去相位＝右行，异相前路口坐标(2，1)，车流北方向，相位＝直行，是源路口，列路段(2，1)；

2)配置异相前波启波过渡期，

(S22.11)计算异相前时间差时用前行车用时：

(a)获取前行驶用时10秒和前附加用时3秒，如图2标注2-14，

(b)求得路段异相前时间差：10+3＝13秒，路段(2，1)各路口时间差{0，13}秒，源路口(2，1)时间差＝0；

(S22.12)优化时间差：

(a).异相路口(2，2)北-右相时间重配为主相比率时间，右30秒，直15秒，

(b).接续相位间时差：源路口(2，1)北-直相时序，先于路口(2，2)北-右相15秒；

(c).异相路口时间差：接续相位间时差-路口(2，2)时间差＝15-13＝2秒(后延)；

(d).优化时间差：源路口(2，1)时间差＝0秒，异相路口时间差＝2秒(后延)；

(S22.13)制作、配置过渡期用优化时间差：

将路口(2，2)的本周期延长2秒；

配置实例2异相后波过渡期：

S2根据模式指令配置异相后波(2-12)过渡期：

1)获取模式指令异相波参数，指令＝启动异相后波，异相路口坐标(3，1)，车流北行方向，来自西-相位＝左行，异相后路口坐标(3，2)，车流北方向，相位＝直行，列路段(3，1)；

2)配置异相后波启波过渡期，

(S22.21)计算异相后时间差时用后行驶用时：

(a)获取后行驶用时10秒和附加用时2秒，如图2标注2-12，

(b)求得路段异相后时间差：10+2＝12秒，路段(3，1)各路口时间差{0，12}秒，源路口(3，1)时间差＝0；

(S22.22)优化时间差：

(a).异相源路口(3，1)东-左相时间重配为主相比率时间，右30秒，直15秒，

(b).接续相位间时差：下游路口(3，2)北-直相时序，晚于路口(3，1)东-左相30秒；

(c).异相路口时间差：接续相位间时差-路口(3，2)时间差＝30-12＝18秒(前置)；

(d).优化时间差：源路口(3，1)时间差＝18秒(后延)，下游路口时间差＝0秒；

(S22.23)制作、配置过渡期用优化时间差：

为路口(3，1)制作、配置时长18秒的过渡期：18＝9+9秒；

S3操作完成异相波过渡期的交通信号后，开始运行新模式：过渡期＞0，显示交通信号，等待下秒，直至该过渡期＝0，则开始执行新模式。

图4展示了上述异相波配置运行时序实例1、2的4种方案示意图，纵轴表示异相信号接续的两个路口及其间距，方型代表路口，分别代表着两对异相信号接续的路口，路口(2，1)和路口(2，2)，路口(3，1)和路口(3，2)，间距都是125米；横轴表示时间，标注有1P、2P两个90秒信号周期的刻度，横线上的粗实线与三重线组合表示南北信号时长及相位结构，相位时比2比1，粗实线代表直行相位时长30秒，三重线表示左右行相位时长15秒，两个南北信号时长之间时区代表东西信号时长，粗空心线与三重线组合表示东西信号时长及相位结构细节，相位时比2比1，粗空心线代表直行相位时长30秒，三重线表示左右行相位时长15秒；指向斜上方的箭头斜线表示两路口间的车流驶向，斜度示意着经过时间轴上的时间间隔抵达了相距125米的另一路口；

实例1方案1：负值-Δt1表示该周期后延时间，就是上述计算中的路口(2，1)信号周期后延2秒，开始新周期直行信号过13后，车流达到路口(2，2)，刚好开启右行信号，这里的右相位信号重配为主相位设定30秒，实现直行与右行信号接续；实例1方案2：Δt1表示该周期的右行相位重配为主相位并前置拉长的时间，就是上述计算中的路口(2，2)信号周期作为主相的右相位30秒前置拉长2秒，开始直行信号过13秒后，车流达到路口(2，2)，刚好开启右行信号，也实现直行与右行信号接续；

实例2方案1：负值-Δt2表示该周期后延时间，就是上述计算中的路口(3，1)信号周期后延18秒，做成过渡周期tP1＝18秒，开始新周期左行信号过12秒后，车流达到路口(3，2)，刚好开启直行信号，这里的左相位信号被重配为主相位设定30秒，实现左行与直行信号接续；实例2方案2：Δt2表示该周期的左行相位重配为主相位并前置的占用前周期的时间，就是上述计算中的路口(3，1)信号周期作为主相的左相位30秒，路口(3，2)前置18秒，构造过渡周期tP2＝P-18＝90-18＝72秒，路口(3，1)开始左行信号过12秒后，车流达到路口(3，2)，刚好开启直行信号，也实现左行与直行信号接续。