交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法、设备及介质与流程

1.本技术涉及控制技术领域，具体涉及一种交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法、电子设备及计算机存储介质。


背景技术：

2.交叉路口及交通干线作为城市交通的枢纽，其通行效率是影响整个城市的交通状况的主要因素。绿波是一种城市交通控制系统，通过主动控制大量交叉路口的红绿灯，将交叉路口的通行时间更多地调整给车流量大的方向，避免出现拥堵。多个交叉路口之间的绿波协调控制是将整个交通干线作为一个研究对象，绿波方案设计可以使得道路上的车流获得不停顿的通行权。其中，各个交叉路口的红绿灯相位相序的设计为绿波方案设计的关键步骤，关系到整个绿波效果的优劣。
3.现有的技术方案中仅考虑对绿波效果的影响，优化出的相位相序可能无法适用于交叉路口的具体路口信息，如可能无法匹配交叉路口的车道渠化、交通灯安装方式、人们的出行习惯等情况。


技术实现要素：

4.本技术提出一种交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法、电子设备及计算机存储介质，能够明显优化交通信号灯双向绿波的相位相序。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：一种交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法，该相位相序优化方法包括：获取交通干线的路口信息；基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案；从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案；基于各个交叉路口的最优红绿灯方案求解交通干线的绿波方案。
6.其中，相位相序优化方法还包括：分别建立南北方向的多个第一红绿灯方案及东西方向的多个第二红绿灯方案；将多个第一红绿灯方案与多个第二红绿灯方案进行任意组合，得到多种组合红绿灯方案；针对每个组合红绿灯方案进行阶段顺序处理，得到两个组合红绿灯方案，从而建立红绿灯方案库。
7.其中，路口信息包括：交叉路口的渠化信息和/或红绿灯灯组信息，基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案，包括：基于渠化信息和/或红绿灯灯组信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。
8.其中，路口信息还包括各个交叉路口的前一绿波周期的周期时长及相位时长，路口信息还包括交通干线的交叉路口之间路段的距离和行驶速度，所述从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案，包括：获取交叉路口的前一绿波周期的公共周期时长；基于距离和行驶速度获取路段的行驶时间；基于公共周期时长及行驶时间获取交叉路口的上下行相位起始时间差；从待选红绿灯方案中获取与上下行相位起始时间
差匹配的待选红绿灯方案为交叉路口的最优红绿灯方案。
9.其中，所述路口信息还包括位于交通干线的端部的交叉路口的前一绿波周期的上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间，行驶时间包括上行行驶时间及下行行驶时间，基于公共周期时长及行驶时间获取交叉路口的上下行相位起始时间差，包括：获取上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间之间的差值；获取上行行驶时间及下行行驶时间之间的第一和值；获取第一和值与公共周期时长之间余值；基于余值与差值获取交叉路口的上下行相位起始时间差。
10.其中，基于余值与差值获取交叉路口的上下行相位起始时间差，包括：响应于上行参考相位起始时间晚于下行参考相位起始时间，获取余值与差值之间的第二和值为交叉路口的上下行相位起始时间差；响应于上行参考相位起始时间早于下行参考相位起始时间，获取差值与公共周期时长之间的第三和值；获取第三和值与余值之间的差值为交叉路口的上下行相位起始时间差。
11.其中，相位相序优化方法还包括：响应于交叉路口的最优红绿灯方案为多个，则按照预设优先级选择优先级最高的待选红绿灯方案作为交叉路口最终的最优红绿灯方案。
12.其中，上述基于各个交叉路口的最优红绿灯方案求解交通干线的绿波方案，包括：构建绿波目标函数，并基于所有交叉路口的最优红绿灯方案获取绿波约束；基于绿波目标函数及绿波约束获取每个交叉路口的相对相位差；基于所有交叉路口的相对相位差计算交通干线的的绿波方案。
13.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，该电子设备包括处理器以及与处理器连接的存储器，其中，存储器中存储有程序数据，处理器执行存储器存储的程序数据，以执行实现上述任一项的相位相序优化方法。
14.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供了一种计算机可读存储介质，其内部存储有程序指令，程序指令被执行以实现上述任一项的相位相序优化方法。
15.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术获取交通干线的路口信息；基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案；从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案；基于各个交叉路口的最优红绿灯方案求解交通干线的绿波方案。通过这种方式，获取交通干线的路口信息后，可以基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案，然后从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案，以获得交通干线的绿波方案。因此，本技术能够通过交通干线的路口信息，使每个交叉路口获得最优的绿波相位相序，对红绿灯方案进行进一步的优化，以明显优化交通信号灯双向绿波的相位相序。
附图说明
16.图1是本技术一实施例的交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法的流程示意图；
17.图2是图1实施例中步骤s13的具体流程示意图；
18.图3为图1实施例中步骤s13交通干线的绿波方案的时空示意图；
19.图4是图2实施例中步骤s23的具体流程示意图；
20.图5为图1实施例中步骤s14交通干线的绿波方案的时空示意图；
21.图6为图1实施例中红绿灯方案库的南北方向模板示意图；
22.图7是本技术一实施例电子设备的结构示意图；
23.图8是本技术一实施例计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.本技术首先提出一种交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法，如图1所示，图1是本技术一实施例的交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法的流程示意图。本实施例交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法具体包括以下步骤：
26.步骤s11：获取交通干线的路口信息。
27.获取交通干线的路口信息，进行交通干线的交叉路口及路段等数据的统计，以综合考虑路口渠化信息、红绿灯灯组信息及人们的出行习惯等。
28.涉及的具体路口信息可以根据需要进行选择，具体可以参阅下文。
29.其中，交叉路口的渠化信息是根据路口流量和基本特征，对车辆、行人作合理的分离、导流等设计。渠化信息包括：
30.v
i,j,k
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i，在j方向进口，第k个车道的转向，转向类型包括：直行、左转、直左、直右、掉头等。
31.w
i,j,n
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i，在j方向进口，第n个流向是否存在待行区，流向类型包括：南左、南直、北左、北直等。
32.nmi(i＝1,2,3...n-1)表示路口i的非机动车过街方式，包括：非机动过街同行人方式、非机动车过街同机动车方式。
33.红绿灯灯组信息包括：
34.l
i,j
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i，在j方向进口红绿灯灯组类型，包括：圆盘灯(红绿灯仅由一个圆盘灯灯组组成，左转车辆和直行车辆，必须同时放行)、箭头灯(红绿灯由两个/三个箭头灯灯组组成，左转车辆和直行车辆，可分开放行)。
35.步骤s12：基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。
36.如图6所示，红绿灯方案库包括南北方向模板(即下文的第一红绿灯方案)和东西方向模板(即下文的第二红绿灯方案)，南北方向模板包括南北方向模板1至南北方向模板9，东西方向模板包括东西方向模板1至东西方向模板9，每个南北方向模板与9个东西方向模板分别组合，得到81种组合红绿灯方案，每个组合红绿灯方案还可以分阶段顺序，得到81*2种红绿灯方案。基于路口信息可以从该红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。
37.可选地，本实施例可以基于渠化信息和/或红绿灯灯组信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。
38.基于渠化信息和/或红绿灯灯组信息的各种约束条件筛选放行方式的组合模板，以从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。对于每个交叉路口，都筛选出满足约束条件的模板。
39.如下表所示，渠化信息的约束条件包括：是否设置待行区、非机动车过街方式及车道属性。
[0040][0041][0042]
例如，约束条件为是否设置待行区，取值包括：南有左转待行区、北有左转待行区、南无左转待行区、北无左转待行区、南有直行待行区、北有直行待行区、南无直行待行区、北无直行待行区。其中，南有左转待行区的可选模板为南北方向模板3、南北方向模板7及南北方向模板9；北有左转待行区的可选模板为南北方向模板3及南北方向模板8；南无左转待行
区的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9；北无左转待行区的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9；南有直行待行区及北有直行待行区无可选模板；南无直行待行区、北无直行待行区的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9。
[0043]
例如，约束条件为非机动车过街方式，取值包括：同行人及同机动车。其中，同行人的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9及东西方向模板1至东西方向模板9；同机动车的可选模板为南北方向模板3、南北方向模板6、南北方向模板8、南北方向模板9及东西方向模板3、东西方向模板6、东西方向模板8、东西方向模板9。
[0044]
例如，约束条件为车道属性，取值包括：南有混合车道、北有混合车道、南无混合车道、北无混合车道、南有左转右置、北有左转右置、南无左转右置及北无左转右置。其中，南有混合车道的可选模板为南北方向模板1、南北方向模板2及南北方向模板4；北有混合车道的可选模板为南北方向模板1、南北方向模板2及南北方向模板5；南无混合车道的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9；北无混合车道的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9；南有左转右置的可选模板为南北方向模板3及南北方向模板8；北有左转右置的可选模板为南北方向模板3及南北方向模板9；南无左转右置的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9；北无左转右置的可选模板为南北方向模板1至南北方向模板9。
[0045]
红绿灯灯组类型包括圆盘灯及箭头灯，基于不同方向的圆盘灯或箭头灯从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。
[0046]
例如，红绿灯灯组的取值包括：南圆盘灯、北圆盘灯。其中，南圆盘灯的可选模板为南北方向模板1、南北方向模板2及南北方向模板4。北圆盘灯的可选模板为南北方向模板1、南北方向模板2及南北方向模板5。
[0047]
步骤s13：从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案。
[0048]
针对每个路口，基于步骤s12获取交叉路口对应的待选红绿灯方案，能够从交叉路口对应的待选红绿灯方案中筛选得到交叉路口的最优红绿灯方案。
[0049]
可选地，本实施例中路口信息还包括各个交叉路口的前一绿波周期的周期时长及相位时长，路口信息还包括交通干线的交叉路口之间路段的距离和行驶速度，本实施例可以采用图2所示的方法实现步骤s13，本实施例的方法具体包括步骤s21至步骤s24。
[0050]
各个交叉路口红绿灯运行方案，包括周期时长、相位时长及相位相序，路口信息还包括各个交叉路口的前一绿波周期的周期时长及相位时长，其中，ci(i＝1,2,3...n)表示路口i的周期时长，p
i,j
(i＝1,2,3...mi)表示路口i的各个相位时长，mi为路口i的相位个数。
[0051]
路口信息还包括交通干线的交叉路口之间路段的距离和行驶速度，对交通干线上交叉路口的基本参数进行统计，获取交叉路口间的路段长度为：
[0052]
l
i-》i+1
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i到路口i+1的距离；
[0053]
l
i+1-》i
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i+1到路口i的距离；
[0054]
其中，n为干线路口总数。
[0055]
获取交叉路口间的行驶速度为：
[0056]vi-》i+1
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i到路口i+1的行驶速度；
[0057]vi+1-》i
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i+1到路口i的行驶速度。
[0058]
步骤s21：获取交叉路口的前一绿波周期的公共周期时长。
[0059]
计算交叉路口的公共周期时长c为：
[0060]
c＝max{ci}
[0061]
其中，ci为交通干线中各个交叉路口红绿灯原始方案的周期时长，公共周期时长c为各个交叉路口红绿灯原始方案的周期时长的最大值。也可根据干线实际需求，人工设定公共周期时长c。
[0062]
步骤s22：基于距离和行驶速度获取路段的行驶时间。
[0063]
路段距离为：
[0064]
l
i-》i+1
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i到路口i+1的距离；
[0065]
l
i+1-》i
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i+1到路口i的距离；
[0066]
行驶速度为：
[0067]vi-》i+1
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i到路口i+1的行驶速度；
[0068]vi+1-》i
(i＝1,2,3...n-1)表示路口i+1到路口i的行驶速度。
[0069]
例如，如图3所示，一条待优化的交通干线包括4个路口：规定路口1、路口2、路口3、路口4，则将路口1至路口4放行的方向为上行绿波方向，将路口4至路口1放行的方向为下行绿波方向。
[0070]
在上行绿波方向中，各个路段的行驶时间为：
[0071]
t1→2＝l1→2/(v1→2/3.6)为路口1至路口2放行的行驶时间；
[0072]
t2→3＝l2→3/(v2→3/3.6)为路口2至路口3放行的行驶时间；
[0073]
t3→4＝l3→4/(v3→4/3.6)为路口3至路口4放行的行驶时间。
[0074]
在下行绿波方向中，各个路段行驶时间为：
[0075]
t2→1＝l2→1/(v2→1/3.6)为路口2至路口1放行的行驶时间；
[0076]
t3→2＝l3→2/(v3→2/3.6)为路口3至路口2放行的行驶时间；
[0077]
t4→3＝l4→3/(v4→3/3.6)为路口4至路口3放行的行驶时间。
[0078]
步骤s23：基于公共周期时长及行驶时间获取交叉路口的上下行相位起始时间差。
[0079]
例如，第一个交叉路口的相位相序不变，即维持原红绿灯方案，上行相位起始时间与下行相位起始时间的差值即上下行相位起始时间差a
i-bi或b
i-ai，基于公共周期时长c及行驶时间获取交叉路口的上下行相位起始时间差a
i-bi或b
i-ai。
[0080]
可选地，本实施例中路口信息还包括位于交通干线的端部的交叉路口的前一绿波周期的上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间，行驶时间包括上行行驶时间及下行行驶时间，本实施例可以采用图4所示的方法实现步骤s23，本实施例的方法具体包括步骤s41至步骤s44。
[0081]
路口信息还包括位于交通干线的端部的交叉路口的前一绿波周期的上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间，行驶时间包括上行行驶时间及下行行驶时间，其中，在交通干线的端部起始的时间为上行参考相位起始时间。
[0082]
步骤s41：获取上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间之间的差值。
[0083]
例如，上行参考相位起始时间为a，下行参考相位起始时间为b，获取上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间之间的差值为a-b，令δ1＝a-b。
[0084]
步骤s42：获取上行行驶时间及下行行驶时间之间的第一和值。
[0085]
例如，上行行驶时间的计算式为：
[0086]
t1→i＝t1→2+t2→3+...+t
i-1
→i[0087]
即上行行驶时间为t1→i。
[0088]
下行行驶时间的计算式为：
[0089]
ti→1＝ti→
i-1
+...+t3→2+t2→1[0090]
即下行行驶时间为ti→1。
[0091]
获取上行行驶时间及下行行驶时间之间的第一和值为t1→i+ti→1。
[0092]
步骤s43：获取第一和值与公共周期时长之间余值。
[0093]
例如，第一和值为t1→i+ti→1，公共周期时长为c，获取第一和值与公共周期时长之间余值为(t1→i+ti→1)％c。
[0094]
步骤s44：基于余值与差值获取交叉路口的上下行相位起始时间差。
[0095]ai
表示路口i上行协调相位绿灯开始时间(即上行参考相位起始时间a)，bi表示路口i下行协调相位绿灯开始时间(即下行参考相位起始时间b)，归纳交叉路口i的上下行相位起始时间关系为：
[0096]bi
+t1→i+ti→1＝ai+n
·
c+(a-b)
[0097]
即：
[0098][0099]
同理，也可设定i路口相位相序不变：以i路口为基准路口(即上述交通干线的端部)，分别计算其上行方向路口i+1、i+2等上下行相位起始时间关系，与下行方向路口i+1、i+2等上下行相位起始时间关系。
[0100]
其中，基于余值(t1→i+ti→1)％c与差值δ1＝a-b能够获取交叉路口的上下行相位起始时间差a
i-bi或b
i-ai。
[0101]
可选地，本实施例可以采用步骤s51至步骤s53实现步骤s44。
[0102]
步骤s51：响应于上行参考相位起始时间晚于下行参考相位起始时间，获取余值与差值之间的第二和值为交叉路口的上下行相位起始时间差。
[0103]
上行参考相位起始时间为a，下行参考相位起始时间为b，公共周期时长为c，差值为δ1＝a-b。若上行参考相位起始时间a晚于下行参考相位起始时间b，则获取余值(t1→i+ti→1)％c与差值δ1之间的第二和值δ＝δ1+(t1→i+ti→1)％c，即交叉路口的上下行相位起始时间差取值为a
i-bi＝δ。
[0104]
步骤s52：响应于上行参考相位起始时间早于下行参考相位起始时间，获取差值与公共周期时长之间的第三和值。
[0105]
上行参考相位起始时间为a，下行参考相位起始时间为b，公共周期时长为c，差值为δ1＝a-b。若上行参考相位起始时间a早于下行参考相位起始时间b，则获取差值δ1与公共周期时长c之间的第三和值δ1+c。
[0106]
步骤s53：获取第三和值与余值之间的差值为交叉路口的上下行相位起始时间差。
[0107]
当上行参考相位起始时间a早于下行参考相位起始时间b时，获取差值δ1与公共周期时长c之间的第三和值δ1+c，及获取第三和值δ1+c与余值(t1→i+ti→1)％c之间的差值即交叉路口的上下行相位起始时间差
[0108]
步骤s24：从待选红绿灯方案中获取与上下行相位起始时间差匹配的待选红绿灯方案为交叉路口的最优红绿灯方案。
[0109]
上下行相位起始时间差为或a
i-bi＝δ，待选红绿灯方案中存在预设的启动时间差。在待选红绿灯方案中筛选最合适的相位相序，通过将上下行相位起始时间差与待选红绿灯方案中预设的启动时间差进行比对，得到与上下行相位起始时间差最相近的待选红绿灯方案，即交叉路口的最优红绿灯方案。
[0110]
步骤s14：基于各个交叉路口的最优红绿灯方案求解交通干线的绿波方案。
[0111]
获取各个交叉路口的最优红绿灯方案，基于最优红绿灯方案中的最优数据对最优红绿灯方案进行建模，以求解交通干线的绿波方案。
[0112]
可选地，如图5所示，图5为图1实施例中步骤s14交通干线的绿波方案的示意时空图，本实施例基于最优红绿灯方案中的最优数据获取绿波方案，具体地，首先构建绿波目标函数，并基于所有交叉路口的最优红绿灯方案获取绿波约束；接着基于绿波目标函数及绿波约束获取每个交叉路口的相对相位差；然后基于所有交叉路口的相对相位差计算交通干线的绿波方案。其中，绿波方案交叉路口红绿灯包括相位差。其中，横轴为时间，纵轴为距离。纵轴i、i+1、i+2表示对应编号的路口位置。每个交叉路口绘制4-5个周期的信号方案。其中，阴影矩形表示正向(即上行)协调相位或反向(即下行)协调相位，矩形表示非协调相位(前置相位、后置相位)。矩形一侧的短虚线表示周期的起点。还分别包括两个斜向条带，表示正向绿波及反向绿波。
[0113]
绿信比是指红绿灯一个周期内可用于车辆通行的比例时间，即某相位有效绿灯时间和周期时长的比值。各个交叉路口的红绿灯维持原始方案的绿信比，基于公共周期c同比例调整相位时长：
[0114]
pi'
,j
＝c
×
p
i,j
/ci[0115]
其中，pi'
,j
为路口i各个相位优化后的时长。
[0116]
为路口i非正向(反向)协调相位时间(/c)；δi为从中点到ri中点的时间(/c)；ri中点在中点时间的后面时取正值；为路口i到i+1之间的正向(反向)行程时间(/c)；为正向(反向)绿波流入路口i的时间间隔(/c)，表示绿波流入路口时刻与协调相位绿灯开始时间的时间差；为正向(反向)绿波流出路口i的时间间隔(/c)，表示绿波流出路口时刻与协调相位绿灯开始时间的时间差；为正向(反向)绿波在路口i和i+1之间的带宽(/c)；为路口i到i+1之间正向(反向)非协调相位总时长中点的相位差(/c)。上述参数为本实施例最优红绿灯方案中的最优数据，其中，δi可根据pi'
,j
、c进行计算获得，为上述行驶时间，其余参数为待求解变量，可根据以下的绿波目标函数、其他约束及计算交通干线中交叉路口相位差对进行求解。
[0117]
绿波目标函数是基于双向绿波均衡改进传统目标函数的一种目标函数。
[0118]
正、反向绿波带宽能够反映车辆不停车时的通行能力，正向绿波带宽为bi，反向绿波带宽为反向绿波带宽为的值越大，则绿波效果越理想。传统的绿波算法以作为绿波模型的目标函数。但未考虑正向和反向的均衡性，容易导致bi比较大(即正向绿波效果比较好)，而比较小(即反向绿波效果比较差)。
[0119]
为此，将绿波带宽等比例分成若干份，并从大到小分配对应的权重，
[0120]bi
＝b
i,1
+b
i,2
+b
i,3
+...+b
i,k
[0121][0122]
1＝δ
i,1
》δ
i,2
》δ
i,3
》...》δ
i,k
[0123]
基于通行能力均衡，绿波目标函数改进为：
[0124][0125]
改进后的绿波目标函数可以依次优先满足等，以达到绿波效果均衡的目的。
[0126]
其他约束包括传统maxband绿波模型及其它类似模型，其中，对于双向绿波约束的函数表达式为：
[0127][0128][0129][0130]
其中，对于绿波连续性约束的表达式为：
[0131]bi+1-bi＝0
[0132]ei-si＝0
[0133][0134][0135]
计算交通干线中交叉路口红绿灯的相位差包括以下步骤：
[0136]
步骤101：求解绿波模型。
[0137]
以上述改进后的绿波目标函数为目标函数，以上述双向绿波约束及绿波连续性约束为约束，利用线性规划可求解各个变量：束为约束，利用线性规划可求解各个变量：进一步能够求解绿波模型，获得绿波模型后跳至步骤102。
[0138]
步骤102：计算各个路口正(或反)向协调相位的相对相位差。
[0139]
例如，对于路口i和路口i+1的正向协调相位，其相对相位差计算表达式为：
[0140]
p
i,c
+si+ti＝p
i+1,c
+e
i+1
[0141]
其中，p
i,c
为正向协调相位开始时间，即：
[0142]
σ
i+1,i
＝p
i+1,c-p
i,c
＝si+t
i-e
i+1
[0143]
由于正向协调相位的相对相位差无法直接下发到红绿灯，需转换为周期启动时间相位，跳至步骤103。
[0144]
步骤103：计算各个交叉路口红绿灯方案相位差。
[0145]
根据各路口正向协调相位前置相位时长，计算路口i和路口i+1红绿灯启动时间差值：
[0146][0147]
其中，pi′
,p
为正向协调相位前置相位，可根据优化后的相位时间pi′
,j
计算。
[0148]
令路口i＝1的红绿灯方案相位差为0，则路口i＝2的红绿灯方案相位差为路口i＝3的红绿灯方案相位差为等，路口i的红绿灯方案相位差为若则相位差取
[0149]
区别于现有技术的情况，本技术获取交通干线的路口信息；基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案；从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案；基于各个交叉路口的最优红绿灯方案求解交通干线的绿波方案。通过这种方式，获取交通干线的路口信息后，可以基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案，然后从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案，以获得交通干线的绿波方案。因此，本技术能够通过交通干线的路口信息，使每个交叉路口获得最优的绿波相位相序，对红绿灯方案进行进一步的优化，以明显优化交通信号灯双向绿波的相位相序。
[0150]
可选地，如图6所示，图6为图1实施例中红绿灯方案库的南北方向模板示意图，本实施例中相位相序优化方法进一步包括：响应于交叉路口的最优红绿灯方案为多个，则按照预设优先级选择优先级最高的待选红绿灯方案作为交叉路口最终的最优红绿灯方案。
[0151]
若筛选得到的交叉交叉路口的最优红绿灯方案为多个，则按照预设优先级选择优先级最高的待选红绿灯方案，优先级最高的待选红绿灯方案为交叉路口最终的最优红绿灯方案。
[0152]
例如，最优红绿灯方案包括南北方向模板，南北方向模板包括南北方向模板1至南北方向模板9。其中，南北方向模板1的优先级为级别1，南北方向模板2的优先级为级别4，南北方向模板3的优先级为级别9，南北方向模板4的优先级为级别3，南北方向模板5的优先级为级别2，南北方向模板6的优先级为级别5，南北方向模板7的优先级为级别6，南北方向模板8的优先级为级别7，南北方向模板9的优先级为级别8。南北方向模板1至南北方向模板9的优先级级别由高至低为级别1至级别9。若最优红绿灯方案包括南北方向模板1至南北方向模板9，则选取优先级最高的待选红绿灯方案中南北方向模板1作为交叉路口最终的最优红绿灯方案。
[0153]
进一步地，最优红绿灯方案包括东西方向模板，东西方向模板包括东西方向模板1至东西方向模板9，东西方向模板1至东西方向模板9与上述南北方向模板1至南北方向模板9的优先级相似。
[0154]
例如，最优红绿灯方案包括东西方向模板1至东西方向模板9，东西方向模板1至东西方向模板9的优先级级别由高至低为级别1至级别9，则选取优先级最高的待选红绿灯方案中东西方向模板1作为交叉路口最终的最优红绿灯方案。
[0155]
可选地，如图6所示，本实施例中相位相序优化方法进一步包括：分别建立南北方向的多个第一红绿灯方案及东西方向的多个第二红绿灯方案；将多个第一红绿灯方案与多个第二红绿灯方案进行任意组合，得到多种组合红绿灯方案；针对每个组合红绿灯方案进行阶段顺序处理，得到两个组合红绿灯方案，从而建立红绿灯方案库。其中，南北方向的多个第一红绿灯方案如图6所示，东西方向的多个第二红绿灯方案与南北方向的多个第一红绿灯方案相似。
[0156]
其中，南北方向的多个第一红绿灯方案包括上述南北方向模板，进一步包括南北方向模板1至南北方向模板9。南北方向模板1的阶段组合为南北直左，南北方向模板2的阶段组合为北口直左+南口直左，南北方向模板3的阶段组合为南北直行+南北左转，南北方向模板4的阶段组合为北口直左+北直南直左，南北方向模板5的阶段组合为南口直左+南直北直左，南北方向模板6的阶段组合为北口直左+南北左转+南口直左，南北方向模板7的阶段组合为北口直左+南北直行+南口直左，南北方向模板8的阶段组合为南北直行+北口直左+南北左转，南北方向模板9的阶段组合为南北直行+南口直左+南北左转。东西方向的多个第二红绿灯方案包括上述东西方向模板，东西方向模板包括东西方向模板1至东西方向模板9，与南北方向的多个第一红绿灯方案中南北方向模板1至南北方向模板9相似。
[0157]
将多个第一红绿灯方案与多个第二红绿灯方案进行任意组合，能够得到多种组合红绿灯方案。其中，第一红绿灯方案及第二红绿灯方案可以任意组合，得到81个完整的组合红绿灯方案。针对每个组合红绿灯方案进行阶段顺序处理，进行自由组合，再次得到两个组合红绿灯方案，从而建立红绿灯方案库。
[0158]
例如，在81个完整的组合红绿灯方案中，其中一个组合红绿灯方案可以根据阶段顺序组合为两个组合红绿灯方案：北口直左+南口直左、南进口直左+北进口直左。在81个完整的组合红绿灯方案中，每个组合红绿灯方案可以根据阶段顺序自由组合，最多得到162个组合红绿灯方案，以建立红绿灯方案库。
[0159]
其中，每个红绿灯方案中还包括相位时长约束，具体参阅图6。
[0160]
本技术进一步提出一种电子设备，如图7所示，图7是本技术电子设备一实施例的结构示意图，该电子设备800包括处理器801及与处理器801连接的存储器802。
[0161]
处理器801还可以称为cpu(central processing unit，中央处理单元)。处理器801可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器801还可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0162]
存储器802用于存储处理器801运行所需的程序数据。
[0163]
处理器801还用于执行存储器802存储的程序数据以实现上述交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法。
[0164]
本技术进一步提出一种计算机可读存储介质。如图8所示，图8是本技术计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
[0165]
本技术实施例的计算机可读存储介质900内部存储有程序指令910，程序指令910被执行以实现上述交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法。
[0166]
其中，程序指令910可以形成程序文件以软件产品的形式存储在上述存储介质中，
以使得一台电子设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本技术各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
[0167]
本实施例计算机可读存储介质900可以是但不局限于u盘、sd卡、pd光驱、移动硬盘、大容量软驱、闪存、多媒体记忆卡、服务器等。
[0168]
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述各方法实施例中的步骤。
[0169]
另外，上述功能如果以软件功能的形式实现并作为独立产品销售或使用时，可存储在一个移动终端可读取存储介质中，即，本技术还提供一种存储有程序数据的存储装置，所述程序数据能够被执行以实现上述实施例的方法，该存储装置可以为如u盘、光盘、服务器等。也就是说，本技术可以以软件产品的形式体现出来，其包括若干指令用以使得一台智能终端执行各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
[0170]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0171]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的机构、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0172]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(可以是个人计算机，服务器，网络设备或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0173]
以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技
术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法，其特征在于，包括：获取交通干线的路口信息；基于所述路口信息从红绿灯方案库中获取所述交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案；从所述交叉路口对应的所述待选红绿灯方案中确定所述交叉路口的最优红绿灯方案；基于各个交叉路口的所述最优红绿灯方案求解所述交通干线的绿波方案。2.根据权利要求1所述的相位相序优化方法，其特征在于，还包括：分别建立南北方向的多个第一红绿灯方案及东西方向的多个第二红绿灯方案；将所述多个第一红绿灯方案与所述多个第二红绿灯方案进行任意组合，得到多种组合红绿灯方案；针对每个所述组合红绿灯方案进行阶段顺序处理，得到两个所述组合红绿灯方案，从而建立所述红绿灯方案库。3.根据权利要求1所述的相位相序优化方法，其特征在于，所述路口信息包括：所述交叉路口的渠化信息和/或红绿灯灯组信息，所述基于所述路口信息从红绿灯方案库中获取所述交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案，包括：基于所述渠化信息和/或所述红绿灯灯组信息从红绿灯方案库中获取所述交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案。4.根据权利要求1所述的相位相序优化方法，其特征在于，所述路口信息还包括各个所述交叉路口的前一绿波周期的周期时长及相位时长，所述路口信息还包括所述交通干线的交叉路口之间路段的距离和行驶速度，所述从所述交叉路口对应的所述待选红绿灯方案中确定所述交叉路口的最优红绿灯方案，包括：获取所述交叉路口的前一绿波周期的公共周期时长；基于所述距离和所述行驶速度获取所述路段的行驶时间；基于所述公共周期时长及所述行驶时间获取所述交叉路口的上下行相位起始时间差；从所述待选红绿灯方案中获取与所述上下行相位起始时间差匹配的所述待选红绿灯方案为所述交叉路口的最优红绿灯方案。5.根据权利要求4所述的相位相序优化方法，其特征在于，所述路口信息还包括位于所述交通干线的端部的交叉路口的前一绿波周期的上行参考相位起始时间及下行参考相位起始时间，所述行驶时间包括上行行驶时间及下行行驶时间，所述基于所述公共周期时长及所述行驶时间获取所述交叉路口的上下行相位起始时间差，包括：获取所述上行参考相位起始时间及所述下行参考相位起始时间之间的差值；获取所述上行行驶时间及所述下行行驶时间之间的第一和值；获取所述第一和值与所述公共周期时长之间余值；基于所述余值与所述差值获取所述交叉路口的上下行相位起始时间差。6.根据权利要求5所述的相位相序优化方法，其特征在于，所述基于所述余值与所述差值获取所述交叉路口的上下行相位起始时间差，包括：响应于所述上行参考相位起始时间晚于所述下行参考相位起始时间，获取所述余值与所述差值之间的第二和值为所述交叉路口的上下行相位起始时间差；响应于所述上行参考相位起始时间早于所述下行参考相位起始时间，获取所述差值与
所述公共周期时长之间的第三和值；获取所述第三和值与所述余值之间的差值为所述交叉路口的上下行相位起始时间差。7.根据权利要求5所述的相位相序优化方法，其特征在于，还包括：响应于所述交叉路口的最优红绿灯方案为多个，则按照预设优先级选择优先级最高的待选红绿灯方案作为所述交叉路口最终的最优红绿灯方案。8.根据权利要求1所述的相位相序优化方法，其特征在于，所述基于各个交叉路口的所述最优红绿灯方案求解所述交通干线的绿波方案，包括：构建绿波目标函数，并基于所有所述交叉路口的最优红绿灯方案获取绿波约束；基于所述绿波目标函数及所述绿波约束获取每个所述交叉路口的相对相位差；基于所有所述交叉路口的相对相位差计算所述交通干线的的绿波方案。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，其中，所述存储器中存储有程序数据，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序数据，以执行实现权利要求1至8任一项所述的相位相序优化方法。10.一种计算机存储介质，其特征在于，其内部存储有程序指令，所述程序指令被执行以实现权利要求1至8任一项所述的相位相序优化方法。

技术总结
本申请公开了一种交通信号灯双向绿波的相位相序优化方法、电子设备及计算机存储介质，涉及控制技术领域。该相位相序优化方法包括：获取交通干线的路口信息；基于路口信息从红绿灯方案库中获取交通干线的每个交叉路口的待选红绿灯方案；从交叉路口对应的待选红绿灯方案中确定交叉路口的最优红绿灯方案；基于各个交叉路口的最优红绿灯方案求解交通干线的绿波方案。通过上述方式，本申请能够明显优化交通信号灯双向绿波的相位相序。化交通信号灯双向绿波的相位相序。化交通信号灯双向绿波的相位相序。


技术研发人员：程兴硕 吴海龙 史志见
受保护的技术使用者：浙江大华技术股份有限公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/6/26