摘要：本文提出了一種基于陣列雷達(dá)的高架匝道智能信號控制方法，可以實現(xiàn)城市高架匝道的智能信號控制，提高高架道路交通事件檢測的準(zhǔn)確度和交通流運行效率。

關(guān)鍵詞：高架匝道;信號

1.前言

隨著城市汽車擁有量大幅增加，交通流量和道路供需的矛盾日益突出，城市高架的出現(xiàn)雖然增加了公眾快速出行的選擇，但是無限制的高架使用常常導(dǎo)致交通的嚴(yán)重?fù)矶拢詫Ω呒苓M行智能的匝道信號控制是疏導(dǎo)高架堵死的有效途徑。

2.交通信息數(shù)據(jù)采集

本文選擇基于陣列雷達(dá)進行城市高架的交通信息采集，主要考慮是新型的陣列雷達(dá)交通信息采集方式具有很多長處，它采用二維主動式陣列雷達(dá)技術(shù)，可以大區(qū)域大范圍的路面交通信息檢測，同時可以準(zhǔn)確檢測多目標(biāo)的即時位置和即時速度、可檢測排隊長度、逆行等多類多元交通參數(shù)，有效解決交通事件誤報、車輛遮擋、停車漏檢或多檢問題。

3.匝道信號控制

匝道控制是通過調(diào)節(jié)入口匝道車輛數(shù)，來緩解快速路匝道交匯處擁堵的一種方法，匝道信號控制算法也多種多樣，如ALINEA、ALINEA /Q、Mixed-control算法，相互之間各有利弊，本文提出了近似Mixed-control算法觀點的方案，考慮快速路的密度變化，研發(fā)基于交通運行指數(shù)的入口匝道信號控制算法，實現(xiàn)增加高架交通流量和減少匝道排隊的目的。

4.智能入口匝道信號控制方法

4.1設(shè)備安裝

該方法所需的設(shè)備，包括陣列雷達(dá)檢測設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備、交通狀態(tài)處理設(shè)備、以及智能信號處理設(shè)備。

4.2交通數(shù)據(jù)采集

在高架道路上安裝多個陣列雷達(dá)檢測設(shè)備，并在高架入口匝道前方設(shè)置信號機設(shè)備;分別對高架道路進行路段劃分編碼、陣列雷達(dá)檢測設(shè)備編碼和信號機設(shè)備編碼，并將路段劃分編碼、陣列雷達(dá)檢測設(shè)備編碼和信號機設(shè)備編碼進行關(guān)聯(lián)配對。

其中，I為高架上所有匝道的總個數(shù);J為高架單方向上所有陣列雷達(dá)檢測器的總個數(shù);S為高架單方向上所有路段的總個數(shù)。

4.3實時交通數(shù)據(jù)采集

交通狀態(tài)處理設(shè)備根據(jù)實時交通參數(shù)信息，計算路段的平均交通流密度參數(shù)，構(gòu)建密度-運行指數(shù)模型，提取實時交通運行指數(shù)，包括以下步驟：

1）交通狀態(tài)處理設(shè)備提取各個陣列雷達(dá)檢測設(shè)備檢測到的實時交通參數(shù)信息，并基于周期分析時間粒度，在空間維度和時間維度層面分別計算路段的平均交通流參數(shù)和平均速度參數(shù)。

2）利用交通流密度判斷模型，計算空間維度和時間維度的平均交通流密度參數(shù)，陣列雷達(dá)檢測設(shè)備實時上報的數(shù)據(jù)格式為，t表示上報時間，n表示所在車道，q表示交通流數(shù)據(jù)，v表示車流速度數(shù)據(jù)，的單位分別為秒、1、輛/小時/車道和千米/小時;

假設(shè)樣本數(shù)據(jù)集可表示為，樣本的處理粒度周期為T，其單位為小時;先利用式（1），統(tǒng)計時間內(nèi)待測路段空間維度和時間維度的平均交通流：

n表示所在車道，N表示，表示第n車道的交通流，表示單位粒度周期的平均交通流;

再利用式（2），計算單位粒度周期的平均速度：

表示第n車道的速度，表示單位粒度周期的平均速度;

利用式（3），統(tǒng)計時間內(nèi)待測路段空間維度和時間維度的平均交通流密度，

表示單位周期粒度的平均交通流密度，其單位為輛/千米/車道。

4.4密度-交通運行指數(shù)模型構(gòu)建

密度-運行指數(shù)模型，具體如式（4）所示：

RTPI表示交通運行指數(shù); x，y，z，p，m的值是道路交通擁堵感受優(yōu)化參數(shù)，按照道路等級賦予其參數(shù)值，其初始化參考值如表1所示;

安裝陣列雷達(dá)檢測器的路段，路段交通運行指數(shù)等于檢測器交通運行指數(shù)，沒有檢測器的路段交通運行指數(shù)為0，具體如式（5）所示：

其中，表示檢測器交通運行指數(shù)，表示路段交通運行指數(shù)。

4.5智能匝道信號控制

智能信號處理設(shè)備根據(jù)入口匝道的平均交通運行指數(shù)，設(shè)置匝道信號控制的信號調(diào)節(jié)率，計算實時的信號控制綠信比，構(gòu)建運行指數(shù)-綠信比模型，獲取綠燈和紅燈相位時間，制定當(dāng)前匝道信號的控制方案。

利用式（6）獲取匝道平均交通運行指數(shù)：

其中，表示匝道平均交通運行指數(shù)，j表示檢測器的順序編號，表示檢測器的交通運行指數(shù)。

再利用式（7）獲取匝道所關(guān)聯(lián)路段的平均交通流：

其中，n表示檢測點車道的個數(shù)，i表示當(dāng)前匝道編碼，j表示當(dāng)前匝道所關(guān)聯(lián)的檢測器個數(shù)，表示第j個檢測器第n車道的交通流，表示當(dāng)前匝道所關(guān)聯(lián)路段的平均交通流;匝道信號周期C初始化參考值如表2。

利用式（8）計算當(dāng)前匝道的綠信比：

其中，G表示有效綠燈相位時間，R表示紅燈相位時間，Y表示黃閃時間，C表示匝道信號周期C，表示當(dāng)前匝道的綠信比。

提取匝道信號控制方案指令，信號機設(shè)備通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫接口服務(wù)對高架匝道的交通信號進行智能控制。

5、結(jié)論

通過構(gòu)建基于陣列雷達(dá)檢測器數(shù)據(jù)的智能化匝道信號控制算法，實現(xiàn)了高架入口匝道的智能信號控制，可以提高交通事件檢測的準(zhǔn)確度和交通流運行效率，降低人工方式進行匝道限行的人力成本，提升高架道路交通的服務(wù)水平。

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