阅读说明：本技术 交通信号线型混合波模式控制方法 (Traffic signal line type mixed 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控制领域,是一种在路网中运行包括折线、具备引导与疏堵混合功能的线型交通信号绿波的模式控制方法,该控制方法核心步骤包括：1)根据模式指令线型混合波参数,对从源路口开始依次对各波段计算时间差；2)接续各波段时间差；3)用各波段的时间差配置过渡期。本发明提供包括折线线路在内的线型连续交通信号通道,衔接了引导与疏堵功能的多波段多路段多转弯车流,比没有折线型的当前信号对于转弯交通模式来说,减少等待远大于50％,大大提高交通效率。(The invention relates to the traffic signal mode control field, in particular to a mode control method for running a linear traffic signal green wave which comprises a broken line and has a mixed guiding and blocking removing function in a road network, which comprises the following core steps: 1) calculating time difference for each wave band in sequence from the source intersection according to the mode instruction linear mixed wave parameters; 2) continuing each wave band time difference; 3) and configuring the transition period by using the time difference of each wave band. The invention provides a linear continuous traffic signal channel comprising a broken line, links up a multiband multipath section multi-turn traffic flow with guiding and dredging functions, reduces the waiting by more than 50 percent compared with the current signal without the broken line for a turn traffic mode, and greatly improves the traffic efficiency.)

交通信号线型混合波模式控制方法

技术领域

本发明涉及交通信号模式控制领域。具体地说，是一种在路网中运行包括折线、具备引导与疏堵混合功能的线型交通信号绿波的模式控制方法。

背景技术

目前交通信号的绿波模式，很好地分别引导或者疏解的直线车流，增加了这些车流流动性。实际中疏解车流也存在着引导的必要，也存在折线型交通需求，需要相应高效的信号模式应对。如果能对包括折线的线型交通实现引导与疏堵混合交通信号绿波，可以高效应对转弯模式型的交通需求，减少车辆对待。

发明内容

本发明的目的是实现上述包括折线的线型引导疏堵混合交通信号，从而减少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、疏堵、异相波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包括折线的线型引导疏堵混合波模式控制方法，其特征包括步骤：

S1配置原始比率模式并获取路网各路段长度、交通用时；

S2根据模式指令配置线型混合波模式：1)获取模式指令线型混合波参数，2)配置线型混合波过渡期，启波或者终止；

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；

所述线型混合波指路口之间信号接续路径中运行有引导和疏堵两种功能同时包括直相波与异相波融合的接续信号波；

所述异相波指路口之间信号接续控制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区域或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用时有关，是从源路口到该运行绿波的路口的相应路段的交通用时之和；

所述交通用时指设定行车用时或拥堵车队启动用时：设定行车用时等于车辆以设定的行驶速度通过整个路段的时间，拥堵车队启动用时等于拥堵车队启动系数*拥堵系数*路段长度；

所述设定行车用时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；

所述拥堵车辆队，其在疏堵绿波中的长度被视为拥堵车队所在路段长度作为参数；

所述拥堵车队启动用时是疏堵绿波的基本参数，表示从拥堵车队的第一辆车开始移动到拥堵车队最后一辆开始移动的时间；

所述拥堵车队启动系数是拥堵车队启动的经验系数，其取值范围为0.10～0.26，取中位数0.18，单位秒/米，也可以根据某种函数或统计动态地得到；

所述堵塞系数是堵塞车辆排队长度及其所滞留路段的比值，小于或等于1，“等于1”表示发生严重堵塞；

所述线型混合波参数包括起始路口及其方向相位，终止路口及其方向相位，多个波段指令，每个波段指令参数包括：其指令是启动，或终止；接续参数包括直相波、异相前波或异相后波；功能参数包括引导或疏堵；路段参数包括段源路口路口及方向相位，段终路口及方向相位，路口用路网坐标或序号作为参数表示；所述波段这里指几个串接的路段路口运行同一种接续及功能的信号，直相或异相，引导或疏堵；

所述异相前波与异相后波构成完整异相波，对应于异相前波段与异相后波段；异相前波段由异相前路口及方向相位和异相路口及方向相位组成；异相前波段由异相路口及方向相位和异相后路口及方向相位组成；所述异相路口是路段两个路口信号接续中有异相信号参与接续的路口；相应地，直相路口是直行相位参与信号接续的路口，直相波是由直相路口组成运行的信号接续绿波，简称绿波；所述异相前路口指异相路段另一端车流上游路口，所述异相后路口指异相路口路段另一端车流下游路口，所述异相路段指包括一端异相路口的路段。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于：

S21.线型混合波参数包括起始路口及其方向相位，终止路口及其方向相位，多个波段指令，每个波段指令参数包括：指令包括启动，取消；接续参数包括直相波、异相前波或异相后波；功能参数包括引导或疏堵；路段参数包括段源路口路口及方向相位，段终路口及方向相位，路口用路网坐标或序号作为参数表示；所述波段这里指几个串接的路段路口运行同一种接续及功能的信号，直相或异相，引导或疏堵。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.1.所述配置线型混合波启波过渡期进一步包括：

(S22.1.1)根据模式指令线型混合波参数，对从源路口开始依次对各波段计算时间差；

(S22.1.2)接续各波段时间差；

(S22.1.3)用各波段的时间差配置过渡期。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.11.波段时间差计算包括：

(S22.11.1)获取波段指令及参数；

(S22.11.2)计算时间差：启动直相波，启动异相前波，启动异相后波，或者终止；

对于启动异相前波，引导功能，用异相前行车用时，或者疏堵功能用异相前拥堵车队启动用时，计算时间差；

对于启动异相后波，引导功能用异相后行车用时，或者疏堵功能用异相后拥堵车队启动用时；

所述异相前行车用时指所在路段设定行车时间加上前引导附加用时，该前附加用时是由车辆驶向异相路口减速驶来引起，简称前行车用时；

所述异相前拥堵车队启动时间是所在路段拥堵车队启动时间，简称前拥堵车队启动用时；

所述异相后行车用时指异相后波所在路段设定行车用时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，简称后行车用时；

所述异相后拥堵车队启动时间是所在路段拥堵车队启动用时+其异相后附加用时，简称后拥堵车队启动用时。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.1.计算异相前波时间差：

引导功能用前行车用时，或者疏堵功能用前拥堵车队启动用时；

所述前行车用时指所在路段设定行车时间加上前引导附加用时，所述前拥堵车队启动用时就是所在路段拥堵车队启动用时。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.2.计算异相后波时间差包括：

引导功能用后行车用时，或者疏堵功能用后拥堵车队启动用时；

所述后行车用时指异相后波所在路段设定行车用时加其后引导附加用时，所述后拥堵车队启动用时是所在路段拥堵车队启动用时+其后拥堵附加用时。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.3所述计算启动异相波时间差进一步包括：

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。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.4异相波优化时间差包括：

(S22.112.41)异相路口的接续异相位时间重配相位时长比率或时序；

(S22.112.42)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；

(S22.112.43)共用时间差：接续相位间时差-异相路段交通用时；

(S22.112.44)选择优化时间差：共用时间差＜＝0，选择信号下游路口周期后延共用时间差，或者其上游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，选择下游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，或者其上游路口周期后延共用时间差；

引导功能异相前波，交通用时用前行车用时；引导功能异相后波，交通用时用后行车用时；疏堵功能异相前波，交通用时用前拥堵车队启动用时；疏堵功能异相后波，交通用时用后拥堵车队启动用时；

所述共用时间差＝接续相位间时差-异相路段交通用时；

所述接续相位间时差＝信号下游接续相位对于其上游接续相位的时序时差

＝信号下游路口接续相位起始时间-其上游路口接续相位起始时间。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.5.优化时间差进一步包括：

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

＝信号下游路口接续相位起始时间-其上游路口接续相位起始时间。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.6.优化时间差进一步包括：共用时间差＝接续相位间时差-异相路段交通用时。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.112.7.优化时间差进一步包括：选择优化时间差：共用时间差＜＝0，选择信号下游路口周期后延共用时间差，或者其上游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，选择下游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，或者其上游路口周期后延共用时间差。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.12.1.接续各波段时间差包括：选没有上游信号路口只有下游信号的路口作为线型混合波的总源路口，其时间差保持0，并确定主车流方向为信号时序计算基准。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.12.2.接续各波段时间差包括：选从没有下游信号波段只有上游信号波段的波段及其段源路口开始，依次将各段源路口作为其上游波段的下游路口的时间差加入到其下游各波段各路口时间差中。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.13.1.配置异相波启动过渡期包括：对于后延时间差，其启动波过渡期使用该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。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.13.2.配置异相波启动过渡期包括：对于同向异相接续的前置时间差，将该前置时间差的周期补数分割成相似相位配置的过渡期。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.13.3.配置异相波启动过渡期包括：对于异向接续的前置时间差，使用该前置时间差的周期补数，配置启动前置过渡期。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.13.4.配置异相波启动过渡期包括：对于异向接续的前置时间差，裁掉原周期时序前部的前置时间差时长而得到余部时长，在其中的接续相位前的时长中，收缩配置接续相位前的所有相位信号，得到启动前置过渡期。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.13.5.配置终止过渡期通过计算对于前置过渡期，使用其周期补数，配置后延过渡期。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，其步骤S2特征在于，

S22.13.6.配置终止过渡期通过计算使用当前异相波后延时间差的周期补数。

根据所述交通信号线型混合波模式控制方法，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：提供包括折线线路在内的线型连续交通信号通道，衔接了引导与疏堵功能的多波段多路段多转弯车流，比没有折线型的当前信号对于转弯交通模式来说，减少等待远大于50％，大大提高交通效率。

附图说明

图1一种线型混合波与其路网示意图；

图2路网结构、信号控制系统与线型混合波时间配置运行示意图；

图3线型混合波控制方法示意图；

图4线型混合波过渡期配置运行时序实例：5波段2转弯引导疏堵混合信号通道；

附图中的编号索引：

图1：1-路网道路，2-路网路口，3-多路段多转向混合波；

图2：1-网络路口节点编码标识起始点(0，0)是路网的左下角路口，图中{(0，0)，(5，3)}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--线型混合波起始路口(5，2)，记作圆圈，10--路口间距-行车用时/车队启动用时被记作#-#/#：行车用时单位：米-秒，按时速45公里计，车队启动用时单位：米-秒/米，按计算实验得到估计值，范围0.14至0.22，取中为0.18，都是假设拥堵系数＝1的严重拥堵，车队长等于路段长，疏离系数定为1现状疏离，忽略路口宽度影响，所以，各路段长x0.18＝拥堵车队启动用时，另一种标注形式#-#+#+#/#-#+#+#，其中加号+引出的4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、拥堵异相前附加用时、拥堵异相后附加用时，11-行路段(2，4)，波段1，直相波，疏堵，斜线箭头指向左-西，记作c，之上的[#+#+0/#+0+#]标注代表着该波段路段的[行车用时+引导异相前附加用时+引导异相后附加用时/拥堵车队启动用时+拥堵异相前附加用时+拥堵异相后附加用时]，12--异相波起始路口(4，2)，也即异相前路口，波段始路口，记作虚线圆圈，13--行路段(2，3)，波段2，异相前波，疏堵，斜线虚线箭头指向左-西，记作b，14-异相路口(3，2)，记作虚线六边形，15--列路段(3，1)，波段3，异相后波，引导，空心虚线箭头指向下-南，记作a，其旁的[10+2+0/+0+3]标注代表着[本路段：行车用时10+异相前附加用时0+引导异相后附加用时0]/[上游路段：拥堵车队启动用时0+拥堵异相前附加用时0+拥堵异相后附加用时3]，16-行路段(1，2)，波段4，异相后波，引导，空心虚线箭头指向左-西，记作d，17--异相后路口(2，1)，记作梯形，18--行路段(1，1)-(1，0)，波段5，直相波，引导，空心箭头指向左-西，记作e，19--异相波终路口(0，1)，也即波段终路口，记作矩形。

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、执行线型混合波控制方法如图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)，(5，3)}，或路网{6，4}，共有24个路口、6条南北通道、4条东西通道；列直道路段交通用时集合{6，3}{＝＝}、18个南北路段；行直道路段交通用时集合{5，4}{＝＝}、20个东西路段；#-#/#注有各路段长度及所需行车用时/拥堵车队启动用时(2-10)，按实时45公里计，如；路口(4，2)至(3，2)的行路段(2，3)的距离150米，行车时间12秒，路口(2，2)至(2，1)的列路段(2，1)的距离125米，车队启动需时23秒；

如图2，所述线型混合波控制方法，包括步骤：

S1：(1)配置默认比率式信号模式：路网所有路口信号周期时长＝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秒为异相，相位时序：先直行后异相；(2)并获取6x4个路口构成的路网、有6列、4行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2-11、2-13；

S2根据模式指令配置线型混合波模式过渡期：

1)获取模式指令线型混合波参数：如下表1

起始路口(5，2)-西向车流直行相位，终止路口(0，1)-西向车流直行相位，指令5个波段：

所述路口(4，2)西-直相中的西指车流方向，其对应的路口信号灯方向是反方向的东；

所述波段3存在双重角色，异相路口(3，2)的异相后波和异相路口(3，1)的异相前波；

2)配置线型混合波启波过渡期；

(S22)根据模式指令线型混合波参数，对从首个源路口开始依次对各波段计算时间差；

(S22.11)获取各波段指令及参数：指令，功能，接续以及各波段路段路口如表1，

(S22.12)计算时间差：启动直行波，启动异相前波，启动异相后波，或者终止：

a.计算获取各波段路段的交通用时，如表2中第4列“行车用时/拥堵车队启动用时”，″/″之后是拥堵车队启动用时，之前是行车用时，用″+#+#″标注了“前引导附加用时”+“后引导附加用时”，如，波段2“/27秒+0+3”代表拥堵车队启动用时27秒，前拥堵附加用时0秒，后拥堵附加用时3秒，其产生延后时间差27秒；

注(1)：-15中负号″-″表示下游接续相位时序比上游接续相位早15秒，需将其周期延后，

注(2)：正数45表示下游接续相位时序比上游接续相位已经晚45秒，

注(3)：共用时间差负数表示下游接续相位时序需要延后的时间差，正数表示需要前置的时间差，或者，对负数作上游接续相位时序前置共用时间差，对正数作上游延后公用时间差，

所述下游或上游都是基于信号绿波的流动方向，引导绿波波流动方向与车流相同，疏堵绿波方向与车流相反；

b.优化，如表2中第2列“重配相位间时长比”，波段2中将路口(3，2)的西车流方向的左相位时长重配为30秒，直相位改为15秒；

c.优化计算各波段的时间差，如表2中第3，5，6，7列，

第3列“接续相位时序差”，如，波段2，″西直相-西左相″表示下游西直相时间-上游西左相位时间，0-15＝-15其中“//”后是相关数值，

第5列“共用时间差”，如，波段2，是“接续相位时间差-交通用时”，-15-27＝-42，

第6列“段源路口//时间差”，如，波段2，是“路口(3，2)”，其时间差是0，

第7列“下游路口//时间差”，如，波段2，是“路口(4，2)”，其时间差-42秒后延；

(S22.2)波段时间差的接续：

(S22.21)选没有上游信号路口只有下游信号路口的路口(3，2)作为线型混合波的源路口其时间差保持0，并确定主车流方向西为信号时序计算基准，如表2中第6列路口(3，2)，

(S22.22)选没有下游信号波段只有上游信号波段的波段及其源路口，如波段1路口(4，2)和波段5路口(2，1)，开始依次将各段源路口作为其上游波段的下游路口的时间差加入到其下游路口时间差，计算并得到如下各路口接续时间差，如下表中列4“接续时间差”：

(S22.3)用各波段的时间差配置过渡期；

(S22.3.1)配置延后过渡期：

波段1，波段2：将负值接续时间差分割成相似配置的小周期，

(S22.3.2)配置前置过渡期：波段3，波段4，波段5：90-前置时间差＝前置过渡期长，

波段4，波段5：对于同方向异相接续，将前置过渡期长分割成相似配置的小周期，

波段3：对于异向接续，西左相接续南右相，根据实际接续相位，南右相，将前置过渡期长从原周期中去掉其时序前部的30秒时长相位得到的剩余相位时长部分；

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展示了上述线型混合波配置运行时序实例示意图，包括7路口6路段5波段2转弯引导疏堵混合信号通道，纵轴表示异相信号接续的7个路口及其间距，方型代表路口，以序号1-7分别代表着运行包括两个异相路口、引导与疏堵两种功能的线型混合波的路口，它们是路口(0，1)，路口(1，1)，路口(2，1)，异相路口(3，1)，异相路口(3，2)，路口(4，2)，和路口(5，2)，间距依次是东西100米，东西125米，东西150米，南北125米，东西150米，东西125米；横轴表示时间，标注有1P、2P、3P3个90秒周期间隔的刻度，横线上的粗实线与三重线组合表示东西信号时长及相位结构，相时长比率2比1，粗实线代表直行相位时长30秒，三重线表示左右行异相相位时长15秒，两个南北信号时长之间时间代表南北信号时长，东西信号时长及相位结构细节用粗空心线与三重线组合表示，相时长比率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；指向右上方的箭头实斜线表示路口间的被引导车流驶向，并示意着经过时间轴上的时间间隔抵达了相距标注间距距离的箭头所指路口信号相位，指向左上方的箭头空心斜线表示路口间的被疏堵车队随时间启动的车队位置，该线上的每一点在纵横坐标上的投影或说截距示意疏堵车队启动位置与时间；

其时间差配置与时序运行：

波段1本地疏堵时间差-23秒，加信号上游各波段时间差-42秒，得到-65＝-23-42秒，路口(5，2)周期后延Δt1＝-65秒，即，其信号上游路口(4，2)直行相位开启绿灯信号23秒后，路口(5，2)开启其直行绿灯信号让西行车队驶入刚刚空出空间的路段；

波段2本地异相前波疏堵时间差-42秒，路口(4，2)周期后延Δt2＝-42秒，使得路口(3，2)其重配为主相30秒的左行异相相位开启绿灯信号42秒后，路口(4，2)开启其直行绿灯信号让西行车队驶入刚刚空出空间的路段；

波段3本地异相后波疏堵前波引导时间差30＝30+15-15秒，含异相后波疏堵附加用时2秒和异相后波引导附加用时3秒，下游路口(3，1)得到前置30秒，Δt4＝30秒，路口(3，2)周期时间差Δt3＝0秒，使得其西车流向重配为主相30秒的左行异相相位开启绿灯信号15秒后，路口(3，1)开启其南车流向重配为主相30秒的右行绿灯让刚刚达到的南行车队右转通过路口；波段4本地异相后波引导前置时间差46＝16+30秒秒，路口(2，1)周期前置Δt5＝46秒，即，其路口(3，1)南行右行相位重配为主相30秒开启绿灯信号15秒后，路口(2，1)开启其直行绿灯信号让刚刚达到的西行车队通过；

波段5本地引导时间差，经过3个路口，源路口(2，1)Δt5＝16+30＝46秒，路口(1，1)，终路口(0，1)，下游各路口时间差Δt6＝-10+46＝36秒前置，Δt7＝-18+46＝28秒前置，即，其源路口(2，1)直行相位开启绿灯信号10秒后，路口(1，1)开启其直行绿灯信号，18秒后路口(1，1)开启其直行绿灯信号，各自让刚刚达到西行车队驶过。