考虑碳排放的交叉口交通管控方法、系统和存储介质

1.本发明涉及交通管控领域，尤其涉及一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法、系统和存储介质。


背景技术：

2.随着机动车保有量激增，城市交通拥堵早已成为社会民生关注的重点问题，而伴随着交通量的增长，交通安全问题也日趋突显。同时，交通行业作为能源消耗的重点领域，在“碳中和”的过程中起着不可替代的作用。不难看到，交通运输行业作为国民经济发展和人民日常生活的基础，实现低碳、高效、安全的出行具有现实且重大的意义。
3.城市道路交通相比高速公路、轨道交通、航空、水运等，其环境更为复杂，人-车-路-环境交互更为频繁，设施、标准、规范、规则也更为繁杂，如何在城市道路交通中实现人们低碳、高效、安全的出行以及管理者实时、准确、科学的管理是当下城市发展中所面临的棘手问题。
4.道路交通信号控制系统已经成为道路管控系统中不可或缺的业务管理系统。目前，城市道路交通运行的优化管控过程中，不仅难以感知从交叉口到路网的交通运行工况以及碳排放量，同时在信号优化控制过程中也没有考虑如何降低交通运行的碳排放量，大多数情况仅仅是考虑了通行效率与安全。
5.目前道路交通过程中，只考虑车型，不考虑车辆能源系统。不同能源系统的车型的碳排放相差较大，具体可参照下表1。可见，在道路交通管控过程中，结合车辆系统进行优化，具有重要意义。
6.表1 各类型车辆在不同行驶工况下的碳排放量


技术实现要素：

7.为了解决上述现有技术中缺乏有效的道路管控优化方案的缺陷，本发明提出了一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，可基于交叉口实际情况进行交通管控，有利于提高交叉口的车辆通行效率，降低车辆损失时间，且该管控方法可用于制定任何交叉口的信号灯控制方案。
8.本发明提出的一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，用于设置交叉口交通信号灯的信号周期，包括以下步骤：
s1、获取交叉口交通信号灯设定时间t内的交通视频，计算各行驶方向上的流量比；令交通信号灯的相位总数为i，yi为第i个相位中第一个行驶方向上的流量比，y
i’为第i个相位中第二个行驶方向上的流量比，yi和y
i’对应的行驶方向相反；max(yi,y
i’)表示第i个相位的最大流量比，max表示取最大值；s2、结合以下公式计算信号周期c0；c0=(1.5l+5)/(1-y)l=b1+b2+
…
+bi+
…
+b
ibi
=zi+l
i-ay=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+
…
+max(yi,y
i’)+
…
+max(yi,y
i’)如果第i个相位下车辆只有一个行驶方向，则max(yi,y
i’)=yi=y
i’；行驶方向上的流量比为设定的单位时间内车道上的车辆数量实际值与车道可容纳车辆数量的比值；y为信号周期内流量比总和；zi为一个信号周期内第i个相位中的车辆启动损失时间；li为一个信号周期内第i个相位中的绿灯间隔时间最小值，即一个信号周期内黄灯和红灯的时间总和最小值；a为一个相位中的黄灯时间；zi为观测值，li和a均由人工设置，bi和l均为过渡值；1≦i≦i；s3、令第i个相位中的有效绿灯时间记作g(i)，结合以下公式计算一个信号周期内各相位中的有效绿灯时间；g(i)=max(yi,y
i’)
×
ge/yge=c
0-l-2age表示信号周期内的有效路灯时间总和；s1中流量比的计算具体包括以下分步骤：s11、设置目标车型和不同车辆节能等级对应的等效系数，令第j个车型的等效系数记作r(j)，r(j)表示第j个车型的能耗等于r(j)倍的目标车型的能耗；s12、结合等效系数将交通视频中指定行驶方向上的非目标车型的车辆数量转换为能耗相等的目标车型的车辆数量作为车辆等效数量，再将单位时间内指定行驶方向上的车辆等效数量和指定行驶方向上的目标车型的车辆数量的总和除以对应的车道可容纳车辆数量作为对应行驶方向上的流量比。
9.优选的，还包括步骤s4：结合黄灯时间、信号周期、各相位中的有效绿灯时间以及设定的信号灯控制规则设计信号灯控制方案；信号灯控制规则包括：约束1：各相位的绿灯时间依次排列，相邻两个相位的绿灯时间中插入一个黄灯时间；约束2：各相位的红灯时间=信号周期-该相位下的绿灯时间和黄灯时间；约束3：各相位上交通信号灯的色彩序列为绿灯黄灯红灯绿灯，依次循环。
10.优选的，s11中，结合车辆能源类型对车辆进行分类，或者结合车辆能源类型和车辆运输能力对车辆进行分类；然后针对每一个类别设置等效系数；目标车型的等效系数为1。
11.优选的，s1中，行驶方向上的流量比为设定的单位时间内车道上的车辆数量实际值与车道可容纳车辆数量的比值，单位时间大于最长交通信号灯的信号周期。
12.优选的，单位时间不少于半小时；或者单位时间为n个小时，n≧1。
13.本发明提出的另一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，包括以下步骤：sa1、设置交通状态评估指标和车型分类，设置多组等效系数，每一组等效系数均由与车型分类一一对应的等效系数组成；sa2、针对每一组等效系数执行所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法中的步骤s1-s4，获取各组等效系数对应的交通信号灯控制方案；sa3、计算各交通信号灯控制方案的状态评估指标，选择对应的状态评估指标最优的交通信号灯控制方案作为目标方案。
14.优选的，交通状态评估指标包括车辆通过交叉口的平均行程时间at、车辆通过交叉口的平均速度av和车辆通过交叉口的平均损失时间az中的一个或者多个。
15.本发明还提出了一种交叉口交通管控系统和存储介质，为上述考虑碳排放的交叉口交通管控方法提供了载体，便于考虑碳排放的交叉口交通管控方法的推广。
16.本发明提出的一种交叉口交通管控系统，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序以实现所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法。
17.本发明提出的一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法。
18.本发明还提出了一种考虑碳排放的交叉口交通管控系统，以实现交通信号灯的优化管理，该系统包括摄像头、处理器和交通信号灯驱动模块；摄像头用于采集监控视频，处理器用于执行所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，以获取交通信号灯控制方案；交通信号灯驱动模块用于获取处理器制定的交通信号灯控制方案，并根据所述交通信号灯控制方案驱动交通信号灯工作。
19.本发明的优点在于：（1）本发明结合等效系数，可针对交叉口的碳排放情况针对性调整，从而结合交叉口各行驶方向上的流量比设计交通信号灯的相位和各相位下的有效绿灯时间，有利于根据交叉口不同能源车辆的数量比，制定符合交叉口交通状态的个性化控制方案，使得高能耗高碳排放的车辆通过交叉口的时间更短，从而实现碳排放控制，实现低碳、高效和安全的城市道路交通优化管控。
20.（2）本发明有利于提高交叉口的信号灯控制方案对该交叉口的适应性和交通优化能力，从而提高交叉口的交通效率。
21.（3）本发明结合设定的信号灯控制规则可高效快速精准的生成信号灯控制方案。
22.（4）本发明中可结合利旧设备（监控、电子警察等视频设备等），准确、实时的获取城市道路交通的动态信息，本发明可直接用于已有设备的改进，不仅有利于最大程度利用现有公共资源，同时也可以进一步做到全息感知城市道路交通，有助于从质的层面改进当下城市智能交通系统的功能和地位。
附图说明
23.图1为一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法流程图；图2为实施例中方案一的信号灯控制方案示意图；
图3为实施例中方案二的信号灯控制方案示意图；图4为实施例中方案三的信号灯控制方案示意图；图5为实施例中方案四的信号灯控制方案示意图；图6为四种方案性能对比示意图。
具体实施方式
24.如图1所示，本实施方式提出的第一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，用于设置交叉口交通信号灯的信号周期，其具体包括以下步骤s1-s4。
25.s1、获取交叉口交通信号灯设定时间t内的交通视频，计算各行驶方向上的流量比；令交通信号灯的相位总数为i，yi为第i个相位中第一个行驶方向上的流量比，y
i’为第i个相位中第二个行驶方向上的流量比，yi和y
i’对应的行驶方向相反；max(yi,y
i’)表示第i个相位的最大流量比，max表示取最大值。
26.本实施方式中以燃油车作为目标车型，首先设置不同车辆节能等级对应的等效系数，令第j个车型的等效系数记作r(j)；然后在s1中，首先结合等效系数将交通视频中的非燃油车数量转换为能耗相等的燃油车数量作为车辆等效数量，再结合车辆等效数量和实际燃油车数量的总和计算各行驶方向上的流量比，然后再计算信号周期c0和信号周期内各相位中的有效绿灯时间。
27.具体实施时，等效系数包括新能源车辆对应的等效系数r(1)、燃气车辆对应的等效系数r(2)、油气混合车辆对应的等效系数r(3)等。也可设置，非燃油车均对应同一个等效系数。
28.s2、结合以下公式计算信号周期c0；c0=(1.5l+5)/(1-y)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)l=b1+b2+
…
+bi+
…
+biꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)bi=zi+l
i-a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)y=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+
…
+max(yi,y
i’)+
…
+max(yi,y
i’)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)如果第i个相位下车辆只有一个行驶方向，则max(yi,y
i’)=yi=y
i’；行驶方向上的流量比为设定的单位时间内车道上的车辆数量实际值与车道可容纳车辆数量的比值；y为信号周期内流量比总和；zi为一个信号周期内第i个相位中的车辆启动损失时间；li为一个信号周期内第i个相位中的绿灯间隔时间最小值，即一个信号周期内黄灯和红灯的时间总和最小值；a为一个相位中的黄灯时间；zi为观测值，li和a均由人工设置，bi和l均为过渡值；1≦i≦i；s3、令第i个相位中的有效绿灯时间记作g(i)，结合以下公式计算一个信号周期内各相位中的有效绿灯时间；g(i)=max(yi,y
i’)
×
ge/y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)ge=c
0-l-2a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ (6)ge表示信号周期内的有效路灯时间总和。
29.s4、结合各相位中的有效绿灯时间、黄灯时间、信号周期以及设定的信号灯控制规则设计信号灯控制方案。
30.信号灯控制规则包括：
约束1：各相位的绿灯时间依次排列，相邻两个相位的绿灯时间中插入一个黄灯时间；约束2：各相位的红灯时间=信号周期-该相位下的绿灯时间和黄灯时间；约束3：各相位上交通信号灯的色彩序列为绿灯黄灯红灯绿灯，依次循环。
31.本实施方式提出的第二种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，具体包括以下步骤sa1-sa3。
32.sa1、设置交通状态评估指标，交通状态评估指标包括车辆通过交叉口的平均行程时间at、车辆通过交叉口的平均速度av和车辆通过交叉口的平均损失时间az中的一个或者多个；设置多组等效系数，每一组等效系数均由与车辆节能等级一一对应的等效系数组成；sa2、针对每一组等效系数执行上述第一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法中的s1-s4，获取各组等效系数对应的交通信号灯控制方案；sa3、计算各交通信号灯控制方案的状态评估指标，选择对应的状态评估指标最优的交通信号灯控制方案作为目标方案。
33.以下结合具体实施例对本实施方式中生成的不同的交通信号灯控制方案进行验证。
34.本实施例中，需要对某个十字路口的交通信号灯进行控制，本实施例中，首先令交通信号灯设置四个相位，第一个相位允许东西直行，第二个相位允许东西左转，第三个相位允许南北直行，第四个相位允许南北左转，即i=4。
35.本实施例中，设置每一个相位下的车辆启动损失时间均为3秒，每一个相位下的绿灯间隔时间最小值均为3秒，每一个相位下的黄灯时间均为3秒，本实施例中，首先对该十字路口进行视频监控，获取15分钟内各方向上进入该十字路口车道的车辆数据如下表2所示。
36.表2 目标视频15分钟内的具体车辆数据
37.本实施例中，设置单位时间为1小时，如此，结合表2所示的15分钟视频监控内的车辆流量，可计算1小时内交通信号灯各相位下的车辆流量，具体如表3所示。
38.表3：各相位单位时间内的车辆流量和车道饱和流量
39.本实施例中，定义4个相位：东西直行、东西左转、南北直行、南北左转；定义2个车型：燃油车、新能源车；定义每个相位包含2个两个行驶方向相反的行驶方向；上表3中，单位时间流量为单位时间内指定相位中指定行驶方向上进入十字路口的指定车辆总数量，监控时间流量为监控时间内指定相位中指定行驶方向上进入十字路口的指定车辆总数量。本实施例中，设定为时间15分钟，单位时间为1小时，故而表3中同一行数据中有，单位时间流量=监控时间流量
×
4。
40.本实施例中，采用本发明提供的考虑碳排放的交叉口交通管控方法指定四种交通信号灯控制方案。
41.方案一：不区分燃油车和新能源车，结合本发明提供的第一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法对本实施例进行分析，可知本实施例中各相位下的数据统计如表4所示。
42.表4：方案一各相位交通流量与饱和流量数据
43.结合表4、表3可知，本方案一中，各行驶方向上的交通量q为该行驶方向上燃油车和新能源车的单位时间流量总和，车道饱和流量s为固定值，由道路客观条件决定。每一个
行驶方向上的流量比为该行驶方向上的交通量q与车道饱和流量s的比值，最大流量比为相位中两个行驶方向对应的流量比中的较大值。
44.结合表4可知，本实施例方案一中有：max(y1,y1’
)=0.3，max(y2,y2’
)=0.172，max(y3,y3’
)=0.2，max(y4,y4’
)=0.15；本实施例中，各相位中的车辆启动损失时间、绿灯间隔时间最小值和黄灯时间均设置为3秒，代入公式(3)有，b1=b2=b3=b4=3秒，l=b1+b2+b3+b4=12秒；代入公式(1)到(6)，计算得：y=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+max(y3,y3’
)+max(y4,y4’
)=0.822c0=(1.5l+5)/(1-y)=(1.5*12+5)/(1-0.822)=129.13秒≌129秒ge=c
0-l-2a=129-12-6=111秒；g(1)=max(y1,y1’
)
×
ge/y=0.3*111/0.822=40.5≌41秒g(2)=max(y2,y2’
)
×
ge/y=0.172*111/0.822=23.2≌23秒g(3)=max(y3,y3’
)
×
ge/y=0.2*111/0.822=27秒g(4)=max(y4,y4’
)
×
ge/y=0.15*111/0.822=20.2≌20秒本实施例中，已知交通信号灯周期、各相位路灯时间、单个相位黄灯时间的情况下，根据设定的信号灯控制规则设置交通信号灯控制方案：如图2所示，结合以上计算结果，方案一结合有效绿灯时间g(1)、g(2)、g(3)、g(4)获得的交通信号灯控制方案为：第一相位-东西直行：绿灯41秒+黄灯3秒+红灯129-44=85秒；第二相位-东西左转：红灯44秒+绿灯23秒+黄灯3秒+红灯59秒；第三相位-南北直行：红灯70秒+绿灯27秒+黄灯3秒+红灯29秒；第四相位-南北左转：红灯100秒+绿灯20秒+黄灯3秒+红灯6秒；方案二：区分燃油车和新能源车，结合本发明提供的第一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法对本实施例进行分析，令等效系数为0，即1辆新能源车的能耗等于0辆燃油车的能耗。
45.可知本实施例中各相位下的数据统计如表5所示。
46.表5：方案二各相位交通流量与饱和流量数据
47.结合表5、表3可知，本方案二中，各行驶方向上的交通量q为该行驶方向上燃油车的单位时间流量，车道饱和流量s为固定值，由道路客观条件决定。结合表5可知，本实施例方案二中有：max(y1,y1’
)=0.272，max(y2,y2’
)=0.157，max(y3,y3’
)=0.2，max(y4,y4’
)=0.138；b1=b2=b3=b4=3秒，l=b1+b2+b3+b4=12秒；代入公式(1)到(6)，计算得：
y=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+max(y3,y3’
)+max(y4,y4’
)=0.767c0=(1.5l+5)/(1-y)=(1.5*12+5)/(1-0.767)≌99秒ge=c
0-l-2a=99-12-6=81秒；g(1)=max(y1,y1’
)
×
ge/y=0.272*81/0.767=28.72≌29秒g(2)=max(y2,y2’
)
×
ge/y=0.157*81/0.767=16.58≌17秒g(3)=max(y3,y3’
)
×
ge/y=0.2*81/0.767=21.12≌21秒g(4)=max(y4,y4’
)
×
ge/y=0.138*81/0.767=14.57≌15秒如图3所示，方案二结合有效绿灯时间g(1)、g(2)、g(3)、g(4)和信号灯控制规则获得的交通信号灯控制方案为：第一相位-东西直行：绿灯29秒+黄灯3秒+红灯99-32=67秒；第二相位-东西左转：红灯32秒+绿灯17秒+黄灯3秒+红灯47秒；第三相位-南北直行：红灯52秒+绿灯21秒+黄灯3秒+红灯23秒；第四相位-南北左转：红灯76秒+绿灯15秒+黄灯3秒+红灯5秒；方案三：区分燃油车和新能源车，结合本发明提供的第一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法对本实施例进行分析，令等效系数取0.4，即1辆新能源车的能耗等于0.4辆燃油车的能耗。
48.可知本实施例中各相位下的数据统计如表6所示。
49.表6：方案三各相位交通流量与饱和流量数据
50.结合表6、表3可知，本方案三中，各行驶方向上的交通量q为该行驶方向上燃油车的单位时间流量加上0.4倍的新能源车的单位时间流量，车道饱和流量s为固定值，由道路客观条件决定。结合表6可知，本实施例方案三中有：max(y1,y1’
)=0.284，max(y2,y2’
)=0.164，max(y3,y3’
)=0.2，max(y4,y4’
)=0.145；b1=b2=b3=b4=3秒，l=b1+b2+b3+b4=12秒；代入公式(1)到(6)，计算得：y=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+max(y3,y3’
)+max(y4,y4’
)=0.793c0=(1.5l+5)/(1-y)=(1.5*12+5)/(1-0.793)=111.11≌111秒ge=c
0-l-2a=111-12-6=93秒；g(1)=max(y1,y1’
)
×
ge/y=0.284*93/0.793=33.31≌33秒g(2)=max(y2,y2’
)
×
ge/y=0.164*93/0.793=19.23≌19秒g(3)=max(y3,y3’
)
×
ge/y=0.2*93/0.793=23.455≌24秒g(4)=max(y4,y4’
)
×
ge/y=0.145*93/0.793=17.01≌17秒如图4所示，方案三结合有效绿灯时间g(1)、g(2)、g(3)、g(4)和信号灯控制规则获得的交通信号灯控制方案为：
第一相位-东西直行：绿灯33秒+黄灯3秒+红灯111-36=75秒；第二相位-东西左转：红灯36秒+绿灯19秒+黄灯3秒+红灯53秒；第三相位-南北直行：红灯58秒+绿灯24秒+黄灯3秒+红灯26秒；第四相位-南北左转：红灯85秒+绿灯17秒+黄灯3秒+红灯6秒。
51.方案四：区分燃油车和新能源车，结合本发明提供的第一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法对本实施例进行分析，令等效系数取0.8，即1辆新能源车的能耗等于0.8辆燃油车的能耗。
52.可知本实施例中各相位下的数据统计如表7所示。
53.表7：方案四各相位交通流量与饱和流量数据
54.结合表7、表3可知，本方案四中，各行驶方向上的交通量q为该行驶方向上燃油车的单位时间流量加上0.8倍的新能源车的单位时间流量，车道饱和流量s为固定值，由道路客观条件决定。结合表7可知，本实施例方案四中有：max(y1,y1’
)=0.295，max(y2,y2’
)=0.168，max(y3,y3’
)=0.2，max(y4,y4’
)=0.148；b1=b2=b3=b4=3秒，l=b1+b2+b3+b4=12秒；代入公式(1)到(6)，计算得：y=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+max(y3,y3’
)+max(y4,y4’
)=0.811c0=(1.5l+5)/(1-y)=(1.5*12+5)/(1-0.811)=121.69≌122秒ge=c
0-l-2a=122-12-6=104秒；g(1)=max(y1,y1’
)
×
ge/y=0.295*104/0.811=37.83≌38秒g(2)=max(y2,y2’
)
×
ge/y=0.168*104/0.811=21.54≌22秒g(3)=max(y3,y3’
)
×
ge/y=0.2*104/0.811=25.65≌26秒g(4)=max(y4,y4’
)
×
ge/y=0.148*104/0.811=18.98≌19秒如图5所示，方案四结合有效绿灯时间g(1)、g(2)、g(3)、g(4)和信号灯控制规则获得的交通信号灯控制方案为：第一相位-东西直行：绿灯38秒+黄灯3秒+红灯122-41=81秒；第二相位-东西左转：红灯41秒+绿灯22秒+黄灯3秒+红灯56秒；第三相位-南北直行：红灯66秒+绿灯26秒+黄灯3秒+红灯27秒；第四相位-南北左转：红灯95秒+绿灯19秒+黄灯3秒+红灯5秒。
55.本实施例中，分别对上述方案一、方案二、方案三和方案四进行仿真，并结合车辆通过交叉口的平均行程时间at、车辆通过交叉口的平均速度av和车辆通过交叉口的平均损失时间az分别对上述方案一、方案二、方案三和方案四进行评估，评估结果如下表8所示。
56.表8 各方案指标对比
57.表8统计结果如图6所示，结合图6可见，方案三和方案四在所有评估指标上均优于方案一和方案二，可见，本实施例中通过等效系数的设置，降低了车辆在交叉路口的等待时间，从而降低了无效的能耗；燃油车在等待时会增加无效油耗，提高了碳排放；本实施例中结合第二种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，可选择方案三或者方案四给出的交通信号灯控制方案，从而使得该交叉口的车辆通行效率更高，降低碳排放总和。
58.以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：
1.一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，用于设置交叉口交通信号灯的信号周期，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取交叉口交通信号灯设定时间t内的交通视频，计算各行驶方向上的流量比；令交通信号灯的相位总数为i，y
i
为第i个相位中第一个行驶方向上的流量比，y
i’为第i个相位中第二个行驶方向上的流量比，y
i
和y
i’对应的行驶方向相反；max(y
i
,y
i’)表示第i个相位的最大流量比，max表示取最大值；s2、结合以下公式计算信号周期c0；c0=(1.5l+5)/(1-y)l=b1+b2+
…
+b
i
+
…
+b
i
b
i
=z
i
+l
i-ay=max(y1,y1’
)+max(y2,y2’
)+
…
+max(y
i
,y
i’)+
…
+max(y
i
,y
i’)如果第i个相位下车辆只有一个行驶方向，则max(y
i
,y
i’)=y
i
=y
i’；行驶方向上的流量比为设定的单位时间内车道上的车辆数量实际值与车道可容纳车辆数量的比值；y为信号周期内流量比总和；z
i
为一个信号周期内第i个相位中的车辆启动损失时间；l
i
为一个信号周期内第i个相位中的绿灯间隔时间最小值，即一个信号周期内黄灯和红灯的时间总和最小值；a为一个相位中的黄灯时间；z
i
为观测值，l
i
和a均由人工设置，b
i
和l均为过渡值；1≦i≦i；s3、令第i个相位中的有效绿灯时间记作g(i)，结合以下公式计算一个信号周期内各相位中的有效绿灯时间；g(i)=max(y
i
,y
i’)
×
g
e
/yg
e
=c
0-l-2ag
e
表示信号周期内的有效路灯时间总和；s1中流量比的计算具体包括以下分步骤：s11、设置目标车型和不同车辆节能等级对应的等效系数，令第j个车型的等效系数记作r(j)，r(j)表示第j个车型的能耗等于r(j)倍的目标车型的能耗；s12、结合等效系数将交通视频中指定行驶方向上的非目标车型的车辆数量转换为能耗相等的目标车型的车辆数量作为车辆等效数量，再将单位时间内指定行驶方向上的车辆等效数量和指定行驶方向上的目标车型的车辆数量的总和除以对应的车道可容纳车辆数量作为对应行驶方向上的流量比。2.如权利要求1所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，其特征在于，还包括步骤s4：结合黄灯时间、信号周期、各相位中的有效绿灯时间以及设定的信号灯控制规则设计信号灯控制方案；信号灯控制规则包括：约束1：各相位的绿灯时间依次排列，相邻两个相位的绿灯时间中插入一个黄灯时间；约束2：各相位的红灯时间=信号周期-该相位下的绿灯时间和黄灯时间；约束3：各相位上交通信号灯的色彩序列为绿灯黄灯红灯绿灯，依次循环。3.如权利要求1所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，其特征在于，s11中，结合车辆能源类型对车辆进行分类，或者结合车辆能源类型和车辆运输能力对车辆进行分类；然后针对每一个类别设置等效系数；目标车型的等效系数为1。
4.如权利要求1所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，其特征在于，单位时间大于最长交通信号灯的信号周期。5.如权利要求3所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，其特征在于，单位时间不少于半小时；或者单位时间为n个小时，n≧1。6.一种考虑碳排放的交叉口交通管控方法，其特征在于，包括以下步骤：sa1、设置交通状态评估指标和车型分类，设置多组等效系数，每一组等效系数均由与车型分类一一对应的等效系数组成；sa2、针对每一组等效系数执行如权利要求2所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法中的步骤s1-s4，获取各组等效系数对应的交通信号灯控制方案；sa3、计算各交通信号灯控制方案的状态评估指标，选择对应的状态评估指标最优的交通信号灯控制方案作为目标方案。7.如权利要求6所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，其特征在于，交通状态评估指标包括车辆通过交叉口的平均行程时间at、车辆通过交叉口的平均速度av和车辆通过交叉口的平均损失时间az中的一个或者多个。8.一种交叉口交通管控系统，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器与存储器连接，处理器用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任一项所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法。9.一种存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法。10.一种考虑碳排放的交叉口交通管控系统，其特征在于，包括摄像头、处理器和交通信号灯驱动模块；摄像头用于采集监控视频，处理器用于执行如权利要求1-7任一项所述的考虑碳排放的交叉口交通管控方法，以获取交通信号灯控制方案；交通信号灯驱动模块用于获取处理器制定的交通信号灯控制方案，并根据所述交通信号灯控制方案驱动交通信号灯工作。

技术总结
本发明涉及交通管控领域，尤其涉及考虑碳排放的交叉口交通管控方法、系统和存储介质。本发明中的考虑碳排放的交叉口交通管控方法首先结合等效系数计算当前交叉口各行驶方向上的流量比；然后计算信号周期和信号周期内各相位中的有效绿灯时间。该方法可通过调整等效系数基于交叉口实际情况进行交通管控，有利于提高高能耗车辆更多的行驶方向上的车辆通行效率，降低车辆损失时间，且该管控方法可用于制定任何交叉口的信号灯控制方案，实现符合交叉口最低碳排放的信号灯控制方案的制定。叉口最低碳排放的信号灯控制方案的制定。叉口最低碳排放的信号灯控制方案的制定。


技术研发人员：杨博 吴彬 李杰 王飞飏 陈泽熙 丁一 贾兆红 蔡柏林 王梓骁 席宇亮
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/5/31