一种基于反馈调节机制的交通信号灯控制方法、装置及介质

本发明属于城市交通系统中的信号灯管理及控制领域，具体涉及一种基于反馈调节机制的交通信号灯控制方法、装置及介质。

背景技术：

1、我国大中城市交叉口交通问题日益增多，主要表现为车辆多、道路堵、行人等待过街时间长。拥堵的交通容易影响驾驶员和行人的情绪，增加发生交通事故的概率。传统的缓解交通拥堵的解决方案例如：拓宽道路、加大路网密度、建立立体交通等手段越来越显示出道路资源浪费的局限性。随着物联网、大数据、人工智能等新技术的发展，交通部门意识到只有利用高科技手段才能改善日趋严重的交通问题。因此，对道路交叉口的“智能化”改造成为智能交通发展的必然趋势。此外，现有的交通信号配时方案多以提高机动车通行效率为优先原则，忽视行人过街需求量大的问题，造成出行弱势群体公平享受道路资源利用的权益受到影响。

2、基于此，需要一种能实时的获取交叉口的车辆情况以及行人过街情况，然后融合车辆和行人信息后，合理地去分配各相位口的时间，以达到节约时间成本和缓解交通拥堵的压力的目的信号灯控制方法。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提出一种基于反馈调节机制的交通信号灯控制方法、装置及介质，以解决目前现有技术中红绿灯时间不合理分配以及忽视行人过街需求的问题。

2、技术方案：发明所述的一种基于反馈调节机制的交通信号灯控制方法，包括以下步骤：

3、(1)预先获取行人及车辆数据信息；

4、(2)将不同车型统一转换为同一标准车型，以小汽车车型为标准，并将其他型号的车辆按车辆换算系数与小汽车车辆换算系数的比值来换算成具体数目的小汽车；

5、(3)通过识别标记车辆，依次放入左转和右转车道，得到直行车辆数n直，左转车辆数n左，模拟该路口的停车排队情况；

6、(4)计算出该路口排队车辆预计通过时间，计算出左转车道和直行车道完全通过时间；

7、(5)在行人完全通过的基础上制定各相位时间，制定四个相位，第一相位为南北左转，第二相位为南北直行，第三相位为东西左转，第四相位为东西直行；比对南北左转时间、南北直行时间、东西左转时间、东西直行时间，选取每对比对中的max[tx,tx+4]；然后按此来制定相位，若周期时间不超过该路口红绿灯的最大周期时间就按此分配；若左转和直行的红绿灯分配的时间不足以行人通行，则应在分配时间的基础上再加时间，直至行人安全通过；若超过交叉口最大周期时间，则按初始相位时间的比值分配最大周期时间；

8、(6)将制定好的实时相位时间反馈到各路口信号灯。

9、进一步地，所述步骤(1)实现过程如下：

10、摄像头用图像识别法，扫描出斑马线前等待过马路行人的个数p；雷达布局法，勘探出通过车辆的个数n；根据各种车辆行车时所占用道路程度确定的车辆换算系数，并标记该车辆是左转车道还是直行车道；根据不同路段测出标准小汽车直行行驶速度v直以及标准小汽车左转车的行驶速度v左；通过5g技术使雷达测得的数据能迅速转换为电信号。

11、进一步地，所述步骤(2)通过以下公式实现：

12、

13、

14、式中，θx是直行车道里第x辆已经被换算好的车辆系数，θy是左转车道中第y辆已经被换算好的车辆系数，a0为标准小汽车的系数，ax为直行车道中第x辆通过雷达布局点未被换算的车辆系数；ay为左转车道中第y辆通过雷达布局点未被换算的车辆系数。

15、进一步地，所述步骤(3)通过以下公式实现：

16、

17、

18、式中，n直是停车线前直行小汽车的数量，n左是停车线前左转小汽车的数量，n直和n左均为整数，根据所计算的车辆数目来模拟此时交叉口的停车排队情况。

19、进一步地，所述步骤(4)通过以下公式实现：

20、

21、

22、

23、

24、

25、

26、

27、式中，kj为阻塞密度，是一个定值，其中hd阻是标准小汽车长度加上停车排队时和前车的安全距离，vf为畅行速度，由当地路段的限定速度制定，ht直是直行车道内的车头时距，ht左是左转车道内的车头时距，t直为直行车辆穿越红绿灯口的时间，t左是左转车辆穿越红绿灯口的时间；v直和v左分别是直行车的行驶速度以及左转车的行驶速度，a直和a左分别为直行车的平均加速度和左转车的平均加速度。

28、进一步地，所述步骤(5)实现过程如下：

29、由南向北的左转时间记为t1，由南向北的直行时间记为t2，由东向西的左转时间记为t3，由东向西的直行时间记为t4，由北向南的左转时间记为t5，由北向南的直行时间记为t6，由西向东的左转时间记为t7，由西向东的直行时间记为t8；

30、max[t1，t5]+max[t2，t6]＝tns

31、max[t3，t7]+max[t4，t8]＝twe

32、当tns+twe≤tmax时，判断tns和twe和行人安全通行时间的关系：

33、

34、对tns：当tns≤t人时，判断是否有行人即将通行，若有行人通行，则令tns＝t人，第一相位t1＝max[t1，t5]，第二相位t2＝t人-t1；若无行人通行，则令tns＝t1+t2，第一相位t1＝max[t1，t5]，第二相位t2＝max[t2，t6]；当tns≥t人时，令tns＝t1+t2，第一相位t1＝max[t1，t5]，第二相位为t2＝max[t2，t6]；

35、对twe：当twe≤t人时，判断是否有行人即将通行，若有行人通行，则令twe＝t人，第三相位t3＝max[t3，t7]，第四相位t4＝t人-t3；若无行人通行，则令twe＝t3+t4，第三相位t3＝max[t3，t7]，第四相位为t4＝max[t4，t8]；当twe≥t人时，令twe＝t3+t4，第三相位t3＝max[t3，t7]，第四相位t4＝max[t4，t8]；

36、当tns+twe≥tmax时，应按比值分配时间，判断tns和twe和行人安全通行时间的关系：

37、

38、

39、

40、

41、

42、式中，“1”代表有行人通行，“0”代表没有行人通行，t人是行人安全通行马路的时间，tns是南北左转时间和南北直行时间之和，twe是东西左转时间和东西直行时间之和，tmax是一个十字交叉口的最大周期时间；

43、对tns：当tns≤t人时，判断是否有行人即将通行，若有行人通行，则令tns＝t人，第一相位第二相位t2＝t人-t1；若无行人通行，则令tns＝t1+t2，第一相位第二相位当tns≥t人时，令tns＝t1+t2，第一相位第二相位

44、对twe：当twe≤t人时，判断是否有行人即将通行，若有行人将要通行，则令twe＝t人，第三相位第四相位t4＝t人-t3；若无行人通行，则令twe＝t3+t4，第三相位第四相位当twe≥t人时，令twe＝t3+t4，第三相位第四相位

45、本发明所述的一种装置设备，包括存储器和处理器，其中：

46、存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序；

47、处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如上所述的基于反馈调节机制的交通信号灯控制方法的步骤。

48、本发明所述的一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如上所述的基于反馈调节机制的交通信号灯控制方法的步骤。

49、有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：

50、本发明将反馈调节机制运用到交通信号灯控制上，能够根据实时交通流量和道路情况动态调整信号灯控制，更加高效快捷；实时监测道路车流情况，结合反馈调节机制对信号灯进行动态优化，提高交通效率和减少拥堵现象；采用独特算法对交通数据进行分析和处理，为信号灯控制提供更精准的决策支持；且本发明融合车辆和行人信息，在保证行人安全过马路的前提下提高交叉口通行效率。