1.基于视频实时信息的城市快速路入口匝道信号控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)数据采集:在城市快速路的入口匝道上位于信号灯的位置、入口匝道的入口处,以及主线上位于入口匝道与主线交汇区下游布设视频检测器,通过布设的视频检测器实时提取固定周期的交通流参数信息;所述固定周期取值范围为2~10秒;所述交通流参数信息包括入口匝道与主线交汇区下游区域的交通流占有率、入口匝道的交通流量和车道排队长度,以及每一固定周期内由入口匝道进入快速路主线的交通通过量;
(2)根据城市快速道路的历史交通流参数信息,绘制拥堵生成之前和生成之后这段时间内,交通流量、交通流占有率随时间变化曲线,确定维持入口匝道与主线交汇区下游主线交通流运行在其通行能力时的占有率阈值,预先设定入口匝道与主线交汇区下游主线交通流占有率期望值 每个匝道控制周期内,如果检测到入口匝道与主线交汇区下游主线交通流占有率超过主线交通流占有率期望值时,则降低入口匝道调节率,反之,则增加入口匝道调节率;所述入口匝道调节率是调节每一匝道控制周期内由入口匝道进入快速路的交通量;
根据步骤(1)实时获取的入口匝道与主线交汇区下游区域的交通流占有率计算入口匝道调节率:其中,所述入口匝道调节率是调节每一匝道控制周期内由入口匝道进入快速路的交通量;r(k)为第k个匝道控制周期的入口匝道调节率;r(k-1)为第k-1个匝道控制周期的入口out匝道调节率;KR是具有校准性质的参数;O (k-1)为第k-1个匝道控制周期入口匝道与主线交汇区下游的主线交通流占有率;
(3)根据步骤(1)实时获取的入口匝道的交通流量和每一固定周期内由入口匝道进入快速路主线的交通通过量,计算出入口匝道实时排队长度,判断入口匝道排队长度是否超过入口匝道排队长度临界值;若超过入口匝道排队长度临界值,则根据入口匝道排队长度和入口匝道需求计算入口匝道的排队控制调节率;反之,则不用调节;所述排队控制调节率是调节每一匝道控制周期内由入口匝道进入快速路的交通量;
其中,入口匝道的排队控制调节率计算过程如下:
(31)入口匝道车辆排队长度计算公式为:
N(k)=N(k-1)+Tk[qoin(k)-qoout(k)]
其中,N(k)为第k个匝道控制周期最后一个检测时刻入口匝道的车辆排队长度;N(k-1)为第k-1个匝道控制周期最后一个检测时刻入口匝道的车辆排队长度;Tk为第k个匝道控制周期;qoin(k)为第k个匝道控制周期内进入入口匝道的交通通过量,由在入口匝道上位于信号灯的位置布设的视频检测器检测获得;qoout(k)为第k个匝道控制周期内由入口匝道进入快速路主线的交通通过量,由入口匝道入口处布设的视频检测器检测获得;
(32)确定入口匝道排队长度临界值 Nmax为入口匝道最大排队长度;并计算入口匝道的排队控制调节率:其中,r’(k)为第k个匝道控制周期匝道的排队控制调节率;r’(k-1)为第k-1个匝道控制周期匝道的排队控制调节率;Kq为是具有校准性质的参数;r’max为入口匝道的最大排队控制调节率;入口匝道的车辆排队长度分级为:0~0.6Nmax为排队长可以接受范围,(0.6~
0.9)Nmax为排队长可以容忍范围,0.9Nmax以上排队长度不可忍受范围;
(4)计算当前入口匝道最优调节率ro(k):
ro(k)=max{r(k),r’(k)};
(5)根据步骤(4)所获得的匝道最优调节率,确定信号灯的配时方案,包括红灯、绿灯和黄灯时间及信号周期Tk;计算公式如下:T绿=2s
T黄=1s
T红=Tk-T绿-T黄
其中,T绿、T黄、T红分别为第k个匝道控制周期内绿灯、黄灯、红灯时间;
(6)完成当前匝道控制周期内入口匝道车辆通过率最优化控制之后,进入下一个匝道控制周期,针对获取的交通流数据,重复步骤(2)至步骤(5)的过程,获取下一匝道控制周期的入口匝道最优调节率,完成下一个匝道控制周期的匝道车辆通过率的最优化控制。
2.根据权利要求1所述的基于视频实时信息的城市快速路入口匝道信号控制方法,其特征在于,在步骤(5)后还包括步骤:对数据采集周期和匝道控制周期进行协同优化,第k个匝道控制周期内视频检测与信号控制同步进行,数据采集周期时长为当前匝道控制周期内所有检测周期时长之和,数值上等于当前匝道控制周期时长,根据该匝道控制周期内采集到的视频数据计算得到下一匝道控制周期的控制参数;Tk=NkT=Tck,Nk为整数;
其中,Tck为第k个数据采集周期;Nk为第k个匝道控制周期内的检测周期数;T为视频检测器的检测周期;
若对于采集到的视频信息,若视频处理时间为T0,则第k个匝道控制周期对应的数据采集周期时长仍与匝道控制周期时长相等;数据采集周期起始时间为上一检测周期的截止时刻,匝道控制周期与数据采集周期起始时间差为T0。
3.根据权利要求1所述的基于视频实时信息的城市快速路入口匝道信号控制方法,其特征在于,入口匝道分为无加速车道入口匝道和有加速车道入口匝道;根据两种入口匝道进行视频检测器的布设;针对无加速车道入口匝道,分别在入口匝道与主线交汇区下游、在入口匝道上位于信号灯的位置及在入口匝道入口处布设视频检测器;针对有加速车道入口匝道,分别在入口匝道的加速车道与主线交汇区下游、在入口匝道上位于信号灯的位置及在入口匝道入口处布设视频检测器。