基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法

1.本发明属于交通信号灯控制技术领域，具体涉及一种基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法。


背景技术：

2.利用交通信号灯可以精确分配不同流向车辆和行人在时间及空间上的通行权，目前，现有的信号配时方法普通是基于历史交通流数据，根据道路的历史交通流数据制定评价指标，以此为依据进行相位调控。但是，交叉口物理区是整个路网中道路通行能力的“瓶颈”和交通事故的“多发源”，汇聚着机动车、非机动车和行人组成的混合交通流，其通行状态每时每刻都发生着变化。当交叉口物理区内发生车辆冲突、缓行、滞留以及闲置现象时，基于历史交通流数据的信号配时方案往往不能针对现状及时做出调整，从而使得交叉口物理区的通行状态不断恶化直至出现“锁死”、“断流”等交通流分布不均现象，进而严重影响交叉口物理区的通行能力。
3.因此，本技术提出一种基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法，能够根据交叉口物理区的车辆通行状态动态调整配时方案，对避免交通流分布不均现象，提升城市道路交叉口通行能力具有重要意义。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法，其特征在于，该方法以交叉口物理区进、出口道为分界线，将交叉口物理区划分为呈田字格型的四个大区域，每个运行相位的车辆都经过相应的大区域，每个大区域位于各自的进口道，同时将每个大区域均匀划分为呈田字格型的四个小区域；包括以下步骤：
7.步骤一，利用交通流视频检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的通行状态是否发生冲突或拥堵异常；若没有发生异常，则执行步骤四；若发生异常，则执行步骤二和三；
8.步骤二，在发生异常的大区域内确定异常所在的小区域位置与数量，判断是否进行相位切换；当仅有一个小区域发生异常时，相位正常运行；当其中一列的两个小区域均发生异常时，需进行相位切换；当两个非并列小区域或三个及以上小区域发生异常时，需进行相位切换；
9.步骤三，当需要进行相位切换时，根据发生异常的区域，确定发生异常的大区域对应的所有非冲突流向，非冲突流向是指没有受到异常通行状态影响的可通行流向；计算各个非冲突流向上一运行周期的车辆到达率，从所有非冲突流向中任意选取不相交的两个非冲突流向进行组合，并将组合的两个非冲突流向的车辆到达率相加，将车辆到达率之和最大且不相交的两个非冲突流向作为最优相位组合进行相位切换，并采用人工干预手段对异
常区域内的车辆进行放流，直至异常区域车辆通行恢复正常；计算各个阻断流向的车辆到达率，阻断流向是指因对异常区域内的车辆进行放流而被迫停止通行的流向；选取不冲突且车辆到达率之和最大的两个阻断流向组成新相位再次进行相位切换，对阻断流向上滞留的车辆进行放流；然后，返回步骤一继续检测车辆通行状态；
10.步骤四，检测当前运行流向对应的断流检测区域内是否发生车辆断流现象，若发生车辆断流现象，则判断当前运行流向的绿灯已运行时长是否大于最小绿灯时间阈值；若绿灯已运行时长小于等于最小绿灯时间阈值，则继续当前运行相位；若绿灯已运行时长大于最小绿灯时间阈值，需要进行相位切换，并判断当前运行流向中非断流流向的各个相容流向中是否存在强制断流流向，若存在强制断流流向，则将强制断流流向与非断流流向进行组合得到新相位；若不存在强制断流流向，则计算非断流流向对应的各个相容流向的车辆到达率，选取车辆到达率最大的相容流向与非断流流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行相位切换，同时返回步骤一继续检测车辆通行状态；
11.若未发生车辆断流现象，则判断当前运行流向的绿灯已运行时长是否大于等于最大绿灯时间阈值；若绿灯已运行时长小于最大绿灯时间阈值，则继续当前运行相位；若绿灯已运行时长大于等于最大绿灯时间阈值，则判断当前运行流向中非断流流向的各个相容流向中是否存在强制断流流向，若存在强制断流流向，则将强制断流流向与非断流流向进行组合得到新相位；若不存在强制断流流向，则计算非断流流向对应的各个相容流向的车辆到达率，选取车辆到达率最大的相容流向与非断流流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行相位切换，同时返回步骤一继续检测车辆通行状态。
12.进一步的，以正视于纸面为基准，将左上角的大区域记为n，右上角的大区域记为e，左下角的大区域记为w，右下角的大区域记为s；在步骤三中，当大区域n发生异常且异常位于两个非并列小区域或三个及以上小区域时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向以及e-s流向；当大区域n发生异常且异常位于南北方向的一列小区域时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向、e-s流向、n-s流向和n-e流向；当大区域n发生异常且异常位于东西方向的一列小区域时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向、e-s流向、e-w流向和s-w流向；n、s、w、e分别表示北、南、西、东。
13.进一步的，步骤四中，断流检测区域位于出口道停止线外一个车身长以及停止线内三个车身长的区域，当通过断流检测区域的相邻两辆车之间的间距大于四个车身长时，认为断流检测区域内没有连续车流，则判定发生了车辆断流现象。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.本发明通过交通流实时检测交叉口物理区内的车辆通行状态，当交叉口物理区出现流向断流、车辆锁死等交通流分布不均匀的现象时，能够对信号相位及时进行调整，实现了信号配时在运行周期内的动态调控，不仅避免了某些相位的绿灯浪费，同时使交叉口物理区的通行效率最大化，使得交叉口物理区的交通流时刻处于均匀分布的高效状态，将交叉口物理区的各个空间尽可能调动起来，使得空间利用率达到最大，不仅实现了信号配时进行高效、实时、动态、合理的相位调配，还实现了交叉口物理区空间的有效利用。
16.基于图像识别技术特别是无人机视频识别技术检测交通流，对物理区内的异常通行状态进行识别，通过及时调整运行相位和配时，避免出现严重拥堵、锁死以及断流现象，本发明具有更高的实时性、准确性和适用性，提高了交叉口物理区的整体通行效率。
附图说明
17.图1是单点十字交叉口物理区的区域划分示意图；
18.图2是本发明的整体流程图；
19.图3是异常在小区域中的分布示意图；
20.图4是各个大区域出现异常时的非冲突流向示意图；
21.图5是单点十字交叉口各个流向的相容流向示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述，但并不以此限定本技术的保护范围。
23.本发明提供一种基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法(简称方法，参见图1～5)，以交叉口物理区进、出口道为分界线，将交叉口物理区划分为呈田字格型的四大区域，分别记为n、s、w、e，每个运行相位的车辆都经过相应的大区域，每个大区域位于各自的进口道(进入交叉口物理区的车道)；同时，将每个大区域均匀划分为呈田字格型的四个小区域，图1为单点十字交叉口物理区的区域划分；该方法具体包括以下步骤：
24.步骤一，利用无人机采集交叉口物理区的交通流视频，检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态，判断车辆通行状态是否发生冲突、拥堵等异常；若没有发生异常，则执行步骤四；若发生异常，则执行步骤二、三；车辆通行状态发生异常是指区域内出现车辆更新迟钝，即车辆行驶速度低于一定阈值，异常通行状态的判断依据为：
[0025][0026][0027]
其中，为t时刻在区域i内所检测到的车辆数量，m为区域i顺畅通行时所能容纳的最大车流量，分别为最小绿灯时间和最大绿灯时间，为t时刻在区域i内所检测到的车辆平均速度，v
min
为区域i顺畅通行时的车辆最小行驶速度；
[0028]
步骤二，在发生异常的大区域内确定异常所在的小区域位置与数量，判断异常通行状态对该大区域内车辆通行的影响程度，从而决定是否需要进行相位切换；参见图3，异常所在的小区域位置和数量分为三种：
①
当仅有一个小区域发生异常时，认为其不对车辆通行产生影响，相位正常运行，如图3中的情况1；
②
当其中一列的两个小区域均发生异常时，则认为与发生异常的一列小区域非同向的车辆无法通行，与发生异常的一列小区域同向的车辆通行效率减半，需进行相位切换，如图3中的情况2、情况3；情况2中，东西流向的车辆无法通行，南北流向的车辆通行效率减半；情况3中，东西流向的车辆通行效率减半，南北流向的车辆无法通行；
③
当两个非并列小区域(即对角线上的两个小区域发生异常)或三个及以上小区域发生异常时，认为其会导致整个大区域的车辆通行异常，则对应流向的车辆无法通行，该大区域内的车辆数量会不断上升直至出现锁死现象，需进行相位切换，如图3中的情况4-6；
[0029]
步骤三，当需要进行相位切换时，根据发生异常的区域，确定发生异常的大区域对应的所有非冲突流向，非冲突流向是指没有受到异常通行状态影响的可通行流向；参见图4，各个大区域发生异常时的非冲突流向存在三种情形：例如，当大区域n发生异常且异常位
于两个非并列小区域或三个及以上小区域(情况4-6)时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向以及e-s流向；当大区域n发生异常且异常位于南北方向的一列小区域(情况2)时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向、e-s流向、n-s流向和n-e流向；当大区域n发生异常且异常位于东西方向的一列小区域(情况3)时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向、e-s流向、e-w流向和s-w流向；同理，可得到其余大区域发生异常时的非冲突流向；
[0030]
计算各个非冲突流向上一运行周期的车辆到达率，计算公式为：
[0031][0032]
其中，表示流向e上一相位运行周期的车辆到达率，n表示当前运行周期，re、ge分别表示流向e上一运行周期的红灯和绿灯时长，ve为时间段re+ge流向e上一运行周期通过交叉口物理区的车辆总和；
[0033]
从所有非冲突流向中任意选取不相交的两个非冲突流向进行组合，并将组合的两个非冲突流向的车辆到达率相加，将车辆到达率之和最大且不相交的两个非冲突流向作为最优相位组合，并按照最优相位组合进行相位切换，即在大区域发生异常时选择其中不冲突且车辆到达率之和最大的两个流向组成新相位，并采用人工干预手段对异常区域内的车辆进行放流，直至异常区域车辆通行恢复正常；然后，计算各个阻断流向的车辆到达率，选择其中不冲突且车辆到达率之和最大的两个阻断流向组成新相位，再次进行相位切换，对阻断流向上的滞留车辆进行放流，直至通行状态恢复正常，使因对异常区域内的车辆放流而导致该流向滞留的车辆能够有效排出；然后，返回步骤一继续检测车辆通行状态，进入下一次检测循环；阻断流向是指因对异常区域内的车辆进行放流而被迫停止通行的流向；
[0034]
步骤四，检测当前运行流向对应的断流检测区域内是否发生车辆断流现象，断流检测区域位于对应流向的出口道停止线外一个车身长以及停止线内三个车身长，共计四个车身长的区域，参见图1；当通过断流检测区域的相邻两辆车之间的间距大于四个车身长时，认为断流检测区域内没有连续车流，说明通过断流检测区域的相邻两辆车之间存在至少四个车身上的间距，则判定该流向发生了车辆断流现象；若发生车辆断流现象，则判断当前运行流向的绿灯已运行时长是否大于最小绿灯时间阈值；若绿灯已运行时长小于等于最小绿灯时间阈值，则不需要进行相位切换，继续当前运行相位；若绿灯已运行时长大于最小绿灯时间阈值，表明绿灯运行时长已达到最小绿灯运行时长，在此种情况下进行相位切换时，需要判断当前运行流向中非断流流向的各个相容流向中是否存在强制断流流向，若存在强制断流流向，则将强制断流流向与非断流流向进行组合得到新相位；若不存在强制断流流向，则计算非断流流向对应的各个相容流向的车辆到达率，选取车辆到达率最大的相容流向与非断流流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行相位切换；信号机开始执行新相位，同时返回步骤一继续检测车辆通行状态，进入下一次检测循环；
[0035]
若未发生车辆断流现象，则判断当前运行流向的绿灯已运行时长是否大于等于最大绿灯时间阈值；若绿灯已运行时长小于最大绿灯时间阈值，则不需要进行相位切换，继续当前运行相位；若绿灯已运行时长大于等于最大绿灯时间阈值，同理，也需要判断当前运行流向中非断流流向的各个相容流向中是否存在强制断流流向，若存在强制断流流向，则将
强制断流流向与非断流流向进行组合得到新相位；若不存在强制断流流向，则计算非断流流向对应的各个相容流向的车辆到达率，选取车辆到达率最大的相容流向与非断流流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行相位切换；信号机开始执行新相位，同时返回步骤一继续检测车辆通行状态，进入下一次检测循环。
[0036]
其中，绿灯已运行时长表示绿灯已经经过的时长，即当前相位绿灯所持续的时间，例如当前相位绿灯已持续28s，则绿灯已运行时长为28s；最小绿灯时间阈值例如当前相位绿灯已持续28s，则绿灯已运行时长为28s；最小绿灯时间阈值设置为车辆通过交叉口的最短时间以及行人过街时长中较大者，表示车辆通过交叉口的最短时间，tw为当前相位进口道平均车头时距时间，tg为当前相位单位车辆通过交叉口的时间；为行人过街时长，l
cw
为人行横道长度，为行人过街平均速度，i为绿灯时间间隔；δ为折减系数，有安全岛时，δ取0.5，无安全岛时，δ取1；
[0037]
各个流向的相容流向参见图5，强制断流流向是指绿灯已运行时长超过预设定的最大绿灯时间阈值的流向，选取城市道路交叉口行人理论最大等待时间作为最大绿灯时间阈值；城市道路交叉口行人理论最大等待时间参见表1。
[0038]
表1城市道路交叉口行人理论最大等待时间
[0039][0040]
实施例1
[0041]
本实施例设定交通信号灯的当前运行相位为南北直行相位，即当前运行流向包括北南直行流向n-s(记为n-s流向)以及南北直行流向s-n(记为s-n流向)，其中n-s流向的车辆经过大区域n、w，n-s流向的相容流向为{s-n、n-e、e-s}，s-n流向的车辆通过大区域s、e，s-n流向的相容流向为{n-s、s-w、w-n}。本实施例的步骤如下：
[0042]
步骤一，利用无人机采集交叉口物理区的交通流视频，通过交通流视频检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态，大区域n内出现车辆更新迟钝，即车辆运行速度低于一定阈值，判定大区域n内的车辆通行状态发生异常，则执行步骤二、三；
[0043]
步骤二，在大区域n内确定异常所在的小区域位置和数量，经过检测确定为情况6，在此种情况下，大区域n内的车辆数量会不断上升直至出现锁死现象，因此需要停止车辆经过大区域n的流向，即停止n-s流向，将相位切换至车辆不经过大区域n的两个非冲突流向；
[0044]
步骤三，在大区域n发生情况6的异常时，一共存在四种非冲突流向，分别为s-n、w-n、w-e以及e-s流向；计算四个非冲突流向上一运行周期的车辆到达率，分别为：
[0045][0046][0047][0048][0049]
从四种非冲突流向中选取不相交的两个非冲突流向进行组合，并将组合的两个非
冲突流向的车辆到达率相加，将车辆到达率之和最大的两个非冲突流向作为最优相位组合，并根据最优相位组合进行相位切换；经过对比得出s-n与w-n流向的车辆到达率之和最大，因此将相位切换至s-n和w-n流向；同时，采用人工干预手段对大区域n内的车辆进行放流，当大区域n的车辆通行恢复正常后，再次进行相位切换，使阻断流向上的滞留车辆进行放流，即使因区域异常被阻断的流向上的滞留车辆能够有效排出，受大区域n影响的阻断流向有n-s、s-w、n-e、e-w，分别计算四个阻断流向的车辆到达率；
[0050][0051][0052][0053][0054]
考虑相位间的冲突，从四个阻断流向中选取不冲突的两个阻断流向进行组合，并计算组合的两个阻断流向的车辆到达率，将车辆到达率之和最大的两个阻断流向作为最优相位组合，根据最优相位组合进行相位切换；经过对比得出n-s与n-e两个阻断流向组合的车辆到达率之和最大，因此将相切换至n-s和n-e流向，对这两个流向上滞留的车辆进行放流；然后，返回步骤一继续检测车辆通行状态，进入下一次检测循环；
[0055]
步骤四、当当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态没有发生异常时，则检测当前运行流向对应的断流检测区域内是否发生车辆断流现象，检测结果显示北南直行流向(n-s流向)的断流判断区域内没有连续车流，说明经过断流检测区域的相邻两辆车之间至少有着4个车身长的间距，这时判断n-s流向发生了断流现象，需要进行相位切换；检测结果同时显示，该相位的绿灯已运行时长超过预设定的最小绿灯时间阈值，进行相位切换时需要判断当前运行相位非断流流向s-n的相容流向中是否存在强制断流流向，如果存在则直接将强制断流流向设为最优流向并与非断流流向组合得到新相位；假定s-w相位为上一运行周期的强制断流流向，则当n-s流向为断流流向时，非断流流向s-n的相容流向{s-w，w-n，n-s}中存在强制断流流向s-w，则直接将s-w流向设定为最优流向并与非断流流向s-n组合得到新相位；如果不存在强制断流流向，则根据上一运行周期的历史数据计算s-n流向的相容流向{s-w，w-n，n-s}的车辆到达率，其中断流流向n-s的车辆到达率默认为0，选取车辆到达率最大的相容流向w-n与s-n流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行切换；信号机开始执行南直西左(s-n、w-n)的新相位，同时返回步骤一继续检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态，进入下一次检测循环；其中，左转相位进行断流判断时不考虑绿灯已运行时长是否超过预设定的最小绿灯时间阈值。
[0056]
实施例2
[0057]
本实施例设定交通信号灯的当前运行相位为东西左转相位，即当前运行流向包括东南左转流向e-s(记为e-s流向)以及西北左转流向w-n(记为w-n流向)，其中e-s流向的车辆经过大区域e、w，e-s流向的相容流向为{n-s、e-w、w-n}，w-n流向的车辆经过大区域w、e，w-n流向的相容流向为{w-e、s-n、e-s}。本实施例的步骤如下：
[0058]
步骤一，利用无人机采集交叉口物理区的交通流视频，通过交通流视频检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态，检测结果显示：大区域w内出现车辆更新
迟钝，即车辆运行速度低于一定阈值，判定大区域w内的车辆通行状态出现异常，则执行步骤二；
[0059]
步骤二，在大区域w内确定异常所在的小区域位置和数量，经过检测确定为情况2，在此种情况下，大区域w中与发生异常的两个小区域非同向的车辆无法通行，与发生异常的两个小区域同向的车辆通行效率减半，因此需进行相位切换，将相位切换至车辆不受该区域影响的两个非冲突流向；
[0060]
步骤三，在大区域w发生情况2的异常时，一共存在6种非冲突流向，分别为s-n、s-w、e-w、n-e、n-s和e-s流向，其中n-s流向与e-s流向为经过大区域w的流向，因此n-s流向与e-s流向的车辆通行效率减半，6种非冲突流向上一运行周期的车辆到达率分别为：
[0061][0062][0063][0064][0065][0066][0067]
相位切换所选流向的车辆不能通过大区域w且两两流向间不能产生冲突，故从6种非冲突流向中选取不相交的两个非冲突流向进行组合，并将组合的两个非冲突流向的车辆到达率相加，将车辆到达率之和最大的两个非冲突流向作为最优相位组合，并根据最优相位组合进行相位切换；经过对比得出s-n与s-w流向的车辆到达率之和最大，因此将相位切换至s-n与s-w流向；同时，采用人工干预手段对大区域w内的车辆进行放流，当大区域w的车辆通行恢复正常后，再次进行相位切换，使阻断流向上的滞留车辆能够有效排出，受大区域w影响的阻断流向有w-e、w-n、n-s、n-e，分别计算四个阻断流向的车辆到达率：
[0068][0069][0070][0071][0072]
考虑相位间的冲突，从四个阻断流向中选取不冲突的两个阻断流向进行组合，并计算组合的两个阻断流向的车辆到达率，将车辆到达率之和最大的两个阻断流向作为最优相位组合进行相位切换；经过对比得出w-n与w-e两个阻断流向组合的车辆到达率之和最大，因此将相位切换至w-n和w-e流向，对这两个流向上滞留的车辆进行放流；然后，返回步骤一继续检测车辆通行状态，进入下一次检测循环；
[0073]
步骤四，当当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态没有发生异常时，则检测当前运行流向对应的断流检测区域内是否发生车辆断流现象，检测结果显示西左转流向(w-n流向)的断流判断区域没有连续车流，说明经过断流检测区域的相邻两辆车之间至少有着4个车身长的间距，这时判断w-n流向发生了车辆断流现象，需要进行相位切换；同时，该相位的绿灯已运行市场超过预设定的最小绿灯时间阈值，进行相位切换时需要
判断当前运行相位非断流流向e-s的相容流向中是否存在强制断流流向，如果存在则直接将强制断流流向设为最优流向并与非断流流向进行组合得到新相位；如果不存在强制断流流向，则根据上一运行周期的历史数据计算e-s流向的相容流向{n-s、e-w、w-n}的车辆到达率，其中断流流向w-n的车辆到达率默认为0，选取车辆到达率最大的相容流向与e-s流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行切换；信号机开始执行北直东左(e-s、n-s)的新相位，同时返回步骤一继续检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的车辆通行状态，进入下一次检测循环；其中，左转相位进行断流判断时不考虑绿灯已运行时长是否超过预设定的最小绿灯时间阈值。
[0074]
本发明未述及之处适用于现有技术。

技术特征：
1.一种基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法，其特征在于，该方法以交叉口物理区进、出口道为分界线，将交叉口物理区划分为呈田字格型的四个大区域，每个运行相位的车辆都经过相应的大区域，每个大区域位于各自的进口道，同时将每个大区域均匀划分为呈田字格型的四个小区域；包括以下步骤：步骤一，利用交通流视频检测当前运行相位车辆所经过的大区域内的通行状态是否发生冲突或拥堵异常；若没有发生异常，则执行步骤四；若发生异常，则执行步骤二和三；步骤二，在发生异常的大区域内确定异常所在的小区域位置与数量，判断是否进行相位切换；当仅有一个小区域发生异常时，相位正常运行；当其中一列的两个小区域均发生异常时，需进行相位切换；当两个非并列小区域或三个及以上小区域发生异常时，需进行相位切换；步骤三，当需要进行相位切换时，根据发生异常的区域，确定发生异常的大区域对应的所有非冲突流向，非冲突流向是指没有受到异常通行状态影响的可通行流向；计算各个非冲突流向上一运行周期的车辆到达率，从所有非冲突流向中任意选取不相交的两个非冲突流向进行组合，并将组合的两个非冲突流向的车辆到达率相加，将车辆到达率之和最大且不相交的两个非冲突流向作为最优相位组合进行相位切换，并采用人工干预手段对异常区域内的车辆进行放流，直至异常区域车辆通行恢复正常；计算各个阻断流向的车辆到达率，阻断流向是指因对异常区域内的车辆进行放流而被迫停止通行的流向；选取不冲突且车辆到达率之和最大的两个阻断流向组成新相位再次进行相位切换，对阻断流向上滞留的车辆进行放流；然后，返回步骤一继续检测车辆通行状态；步骤四，检测当前运行流向对应的断流检测区域内是否发生车辆断流现象，若发生车辆断流现象，则判断当前运行流向的绿灯已运行时长是否大于最小绿灯时间阈值；若绿灯已运行时长小于等于最小绿灯时间阈值，则继续当前运行相位；若绿灯已运行时长大于最小绿灯时间阈值，需要进行相位切换，并判断当前运行流向中非断流流向的各个相容流向中是否存在强制断流流向，若存在强制断流流向，则将强制断流流向与非断流流向进行组合得到新相位；若不存在强制断流流向，则计算非断流流向对应的各个相容流向的车辆到达率，选取车辆到达率最大的相容流向与非断流流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行相位切换，同时返回步骤一继续检测车辆通行状态；若未发生车辆断流现象，则判断当前运行流向的绿灯已运行时长是否大于等于最大绿灯时间阈值；若绿灯已运行时长小于最大绿灯时间阈值，则继续当前运行相位；若绿灯已运行时长大于等于最大绿灯时间阈值，则判断当前运行流向中非断流流向的各个相容流向中是否存在强制断流流向，若存在强制断流流向，则将强制断流流向与非断流流向进行组合得到新相位；若不存在强制断流流向，则计算非断流流向对应的各个相容流向的车辆到达率，选取车辆到达率最大的相容流向与非断流流向组合得到最优相容流向组，将最优相容流向组作为新相位进行相位切换，同时返回步骤一继续检测车辆通行状态。2.根据权利要求1所述的基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法，其特征在于，以正视于纸面为基准，将左上角的大区域记为n，右上角的大区域记为e，左下角的大区域记为w，右下角的大区域记为s；在步骤三中，当大区域n发生异常且异常位于两个非并列小区域或三个及以上小区域时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向以及e-s流向；当大区域n发生异常且异常位于南北方向的一列小区域时，大区域n对应的非冲
突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向、e-s流向、n-s流向和n-e流向；当大区域n发生异常且异常位于东西方向的一列小区域时，大区域n对应的非冲突流向为s-n流向、w-n流向、w-e流向、e-s流向、e-w流向和s-w流向；n、s、w、e分别表示北、南、西、东。3.根据权利要求1或2所述的基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法，其特征在于，步骤四中，断流检测区域位于出口道停止线外一个车身长以及停止线内三个车身长的区域，当通过断流检测区域的相邻两辆车之间的间距大于四个车身长时，认为断流检测区域内没有连续车流，则判定发生了车辆断流现象。

技术总结
本发明为基于交叉口物理区通行状态的交通信号配时方法，首先检测当前运行相位车辆所经过的大区域的通行状态是否发生异常；若发生异常则检测异常所在的位置，并判断是否需要切换相位；需要切换相位时，确定发生异常的大区域的非冲突流向，计算非冲突流向的车辆到达率，将车辆达到率之和最大且不相交的两个非冲突流向组成新相位进行切换，采用人工干预手段对异常区域的车辆进行放流；计算阻断流向的车辆到达率，选取不冲突且车辆到达率之和最大的两个阻断流向组成新相位再次进行相位切换；若没有发生异常，则检测当前运行流向是否发生车辆断流现象，若是，则根据绿灯已运行时长与最小绿灯时间阈值的大小判断是否切换相位；若否，则根据绿灯已运行时长与最大绿灯时间阈值的大小判断是否切换相位。该方法实现了交通信号的动态调控，使交叉口物理区的通行效率最大化。化。化。


技术研发人员：崔洪军 周启航 朱敏清 杨依哲 闵雪峰 崔馨元 任志笑 周巍 刘国慧 王鹏
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/7/4