1.本发明涉及交通信号控制领域，具体是一种相位方案自组织的交通信号控制方法。
背景技术：2.交通信号设计是路口实现合理信号控制的基础保障，从路口调研到输出信号设计方案有一套完备的流程和方法，现有的交通信号设计都是针对确定的交通需求，通过相位设计和方案配时提高需求匹配度,生成信号设计方案的流程和方法，无法适用于为适应路口交通需求变化自适应调整方案的路口智能控制系统或装置。
3.对于实时响应交通需求变化动态调整方案控制的路口智能控制系统或装置来说，需要的是满足路口客观通行条件、与交通需求解耦但覆盖大多可能性的动态放行方案；现有交通信号设计方法及生成的相位方案或阶段方案的数据结构无法满足可变相序或阶序的动态放行需求。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种相位方案自组织的交通信号控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种相位方案自组织的交通信号控制方法，方法包括：
7.获取路口渠划数据，分别解析路口的每个分支中的车道和灯组，基于解析数据获得分支类型并生成控制通道，控制通道基于分支类型生成相位；
8.以机动车相位中的直行和左转作为主要控制相位，从主要控制相位构成的所有对向基础相位组合中筛选可用相位组合，并补充非主要控制相位形成完整的可执行阶段集合；
9.组合可用相位组合的放行序列，生成可执行阶序并通过放行链表进行表达；整合路口所有分支的相位、可执行阶段、可执行阶序形成路口放行方案；根据当前路口产生的相位需求，从路口放行方案中进行决策切换和基于放行链表中的后续阶段选择决策。
10.作为进一步的改进方案，分别解析车道的车道转向属性与灯组的灯组属性，并归类到对应的交通流类别和灯组属性类别；交通流类别与灯组属性类别分别进行组合后按照设定的交通流识别类型、灯组识别类型归类，对交通流识别类型、灯组识别类型归类进行联动匹配从而筛选获得分支类型，并生成控制通道。
11.作为进一步的改进方案，所述车道转向属性与交通路类别的归类方法为：
12.当车道转向属性为直行或直右时，归类到直行交通流中；
13.当车道转向属性为左转、左右、掉头、掉头左转的其中之一时，归类到左转交通流；
14.当车道转向属性为直左、直左右、掉头直行的其中之一时，归类到直左交通流；
15.当车道转向属性为右转时，归类到右转交通流。
16.作为进一步的改进方案，交通流类别、灯组属性类别在分别进行组合时均按照二进制编码表示存在情况，通过读取二进制编码的值将交通流组合与灯组组合进行联动识别匹配。
17.作为进一步的改进方案，所述交通流识别类型包括无进口流向、右转进口、直左分离、直左混合、单一流向；所述灯组识别类型包括无控制、右转控制、直左分离、直左混合。
18.作为进一步的改进方案，所述分支类型包括无控制、右转控制、直左分离、直左混合、单一流向、检查渠化；
19.当灯组组合的灯组识别类型识别为无控制，交通流组合的交通流识别类型识别为无进口流向或右转进口时，联动匹配获得的分支类型为无控制；
20.当灯组组合的灯组识别类型识别为右转控制，交通流组合的交通流识别类型识别为右转进口时，联动匹配获得的分支类型为右转控制；
21.当灯组组合的灯组识别类型识别为直左分离时，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左分离，联动匹配获得的分支类型为直左分离，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左混合，联动匹配获得的分支类型为直左混合，若交通流组合的交通流识别类型识别为单一流向，联动匹配获得的分支类型为单一流向；
22.当灯组组合的灯组识别类型识别为直左混合时，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左分离或直左混合，联动匹配获得的分支类型为直左分离，若交通流组合的交通流识别类型识别为单一流向，联动匹配获得的分支类型为单一流向；
23.其他灯组组合的灯组识别类型与交通流组合的交通流识别类型联动匹配获得的分支类型为检查渠化；筛选除检查渠化之外的分支类型，基于筛选出的分支类型生成控制通道。
24.作为进一步的改进方案，所述可用相位组合的筛选方法包括：
25.建立各分支中机动车相位的直行和左转均存在的标准化路口，获得标准化路口的所有的对向基础相位组合；对向基础相位组合包括对向直行组合、单边直左放行组合一、单边直左放行组合二、对向左转组合及对向全放组合；
26.进行一次筛选，从标准化路口的对向基础相位组合中删除当前各分支中控制通道未生成的直行、左转相位；
27.进行二次筛选，从对向基础组合删除存在放行冲突及放行损失的相位组合，获得可用相位组合。
28.作为进一步的改进方案，二次筛选步骤如下：
29.步骤1：当对向直行组合中只含一个相位时，删除对向直行组合；
30.步骤2：当对向直行组合中的相位包含直左混合属性时，删除包含该相位的组合；
31.步骤3：当对向全放组合中包含的相位数与除对向全放组合之外的其他任意相位组合中包含的相位数相等时，删除对向全放组合；
32.步骤4：删除存在重复放行的相位组合。
33.作为进一步的改进方案，所述步骤4包括如下：
34.步骤4.1：判断对向直行组合是否存在；如果是，转为步骤4.2；如果否，转为步骤4.4；
35.步骤4.2：判断对向左转组合是否存在；如果是，转为步骤4.3；如果否，转为步骤
4.8；
36.步骤4.3：判断对向左转组合是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.8；如果否，终止执行；
37.步骤4.4：判断对向左转组合是否存在；如果是，转为步骤4.5；如果否，终止执行；
38.步骤4.5：判断对向左转组合是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.7；如果否，转为步骤4.6；
39.步骤4.6：判断单边直左放行组合一或单边直左放行组合二是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.8；如果否，终止执行。
40.步骤4.7：删除对向左转组合；
41.步骤4.8：删除单边直左放行组合一、单边直左放行组合二。
42.作为进一步的改进方案，所述非主要控制相位主要包括右转相位及行人相位，非主要控制相位根据伴随和冲突原则补充到筛选出的可用相位组合中。
43.作为进一步的改进方案，可执行阶序的生成方法如下：
44.基于nema双环放行结构确定标准化路口的对向基础相位组合符合信号设计原则的基础放行序列；
45.按照可用相位组合的存在情况从基础放行序列中筛选获得可执行阶序。
46.作为进一步的改进方案，放行链表的左列采用阶段0表示当前放行阶段对向开始，顺序标号表示可执行序列中可选择的可执行阶段，右列表示左列的可执行阶段对应的后续可执行阶段。
47.作为进一步的改进方案，所述路口放行方案还包括后续对向以及禁用标识，所述后续对向表示在当前对向放行结束后跟随放行的对向集合，所述禁用标识根据当前路口的实际情况设置，用于禁止选择部分可执行阶序。
48.作为进一步的改进方案，当禁止执行可执行阶序内部的部分可执行阶段时，删除放行链表中的可执行阶段。
49.作为进一步的改进方案，从路口放行方案中选择执行和切换决策的方法如下：
50.s1：控制启动，执行启动对向；
51.s2：获取当前路口的相位需求，从路口放行方案中选择可执行阶序；
52.s3：置状态为对向开始；
53.s4：从s2中确定的可执行阶序对应的放行链表中确定可执行阶段；
54.s5：判断可执行阶段是否为空，如果是，转为s6；如果否，转为s7；
55.s6：判断是否退出交通信号的选择控制；如果是，终止流程；如果否，返回s2，从路口放行方案中，选择后续对向的可执行阶序；
56.s7：根据相位需求执行阶段；
57.s8：运行选择的可执行阶段；
58.s9：根据相位需求判断是否需要进行阶段的切换，如果否，转为s8，如果是，转为s4。
59.有益效果：本发明不依赖或受约束于确定的交通需求，着眼于路口形态、车道渠划和信号灯设置条件，为路口智能控制系统或装置提供符合交通信号设计原则并适应不同交通需求条件的动态放行方案。
附图说明
60.图1为本发明的总流程图；
61.图2为本发明路口渠化数据结构图；
62.图3为本发明交通流及灯组按照二进制编码表示存在情况的示意图；
63.图4为本发明标准化路口的一个对向的对向基础相位组合的设计图；
64.图5为本发明删除存在重复放行的相位组合的流程图；
65.图6为本发明标准化路口依照nema双环放行结构定义的双环放行相序图；
66.图7为本发明根据图6的双环放行相序对应的相位组合基础放行序列图；
67.图8为本发明根据图7的一种可执行阶序对应的放行链表图；
68.图9为本发明整合的对向放行结构图；
69.图10为本发明整合的路口放行结构图；
70.图11为本发明选择放行方案时的执行流程图；
71.图12为本发明提供的一种实施例的路口渠化示意图；
72.图13为本发明提供的一种实施例经一次筛选得到的南北对向相位组合图；
73.图14为本发明提供的一种实施例经一次筛选得到的东西对向相位组合图；
74.图15为本发明提供的一种实施例经二次筛选得到的南北对向相位组合图；
75.图16本发明提供的一种实施例经二次筛选得到的东西对向相位组合图；
76.图17为发明提供的一种实施例筛选得到的相位组合基础放行序列图。
具体实施方式
77.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
78.一种相位方案自组织的交通信号控制方法，如图1所示，主要包括四个部分：一、路口放行结构分析，基于标准化数据结构和最小放行原则确定路口信号相位；二、可执行阶段设计，筛选路口信号相位，获得路口的可执行阶段集合；三、可执行阶序设计，基于nema双环放行结构和可执行阶段获得路口可执行阶序；四、放行方案结构设计，整合相位、阶段、阶序数据获得满足路口动态放行需求的方案结构，并给出应用方式和控制流程。
79.一、路口放行结构分析
80.分别解析车道的车道转向属性与与灯组的灯组属性，并分别归类到对应的交通流类别和灯组属性类别；交通流类别与灯组属性类别分别进行组合后分别按照设定的交通流识别类型、灯组识别类型归类，对交通流识别类型、灯组识别类型归类进行联动匹配从而筛选获得分支类型，并生成控制通道。以标准化路口为例，包括以下步骤：
81.step1-1
82.建立标准化路口渠划数据结构，用于存储获取的路口渠划数据并进行后续分析，数据结构如图2所示。
83.路口渠化的数据均进行编号，其中路口数据包括路口id以及分支数据(data)，分支数据包括分支id、分支方向、车道数据、灯组数据。
84.为了在后续分析处理中便于读取数据，分支、车道、灯组的数据均按照国家标准的规定进行编号处理。
85.分支方向可参照gb/t 39900-2021中的方向规定：1-北，2-东北，3-东
…
，8-西北。
86.车道数据包括车道id、车道类型以及车道转向，其中：
87.车道类型可参照gb/t 39900-2021中的车道性质规定：1-机动车，2-非机动车，3-brt， 9-其他；
88.车道转向属性可参照gb/t 39900-2021中的转向规定：11-直行，12-左转，13-右转， 21-直左，22-直右，23-左右，24-直左右，31-掉头，32-掉头左转，33-掉头直行，99-其他。
89.灯组数据包括灯组id、灯组类型以及灯组属性，其中：
90.灯组类型可参照：1-机动车灯，2-非机动车灯，3-brt信号灯，4-人行信号灯，9-其他；
91.灯组属性可参照：1-直行，2-左转，3-右转，4-进口，5-出口，9-其他。
92.step1-2
93.基于路口渠化数据结构，提取路口的每个分支作为分析对象，以车道和灯组作为分析单元。交通流类别分为直行、左转、直左和右转四类，筛选路口重点管控的车道(一般为机动车车道、brt车道)，解析车道转向属性并对应归类到对应的交通流类别，具体如表1所示。
94.表1车道转向属性归类规则
95.交通流类别车道转向属性直行11-直行，22-直右左转12-左转，23-左右，31-掉头，32-掉头左转直左21-直左，24-直左右，33-掉头直行右转13-右转
96.表1中车道转向属性根据路口渠化数据获得。在进行归类时，直行中包含的右转属性可忽略，掉头则归类到交通流的左转类别中。同样，筛选路口重点管控的灯组(一般为机动车信号灯，指示机动车的通行放行)，解析灯组属性并归类到对应的灯组属性类别，灯组属性类别分为直行、左转、右转三种。最后，解析获得的分支数据如表2所示。
97.表2分支解析数据
98.属性说明分支id分支在路口中的编号直行交通流集合，元素为车道id，可为空左转交通流集合，元素为车道id，可为空直左交通流集合，元素为车道id，可为空右转交通流集合，元素为车道id，可为空直行灯组集合，元素为灯组id，可为空左转灯组集合，元素为灯组id，可为空右转灯组集合，元素为灯组id，可为空
99.step1-3
100.基于分支解析数据对控制通道进行识别。
101.首先，路口中交通流类别与灯组属性类别根据存在情况进行组合，然后分别按照设定的交通流识别类型、灯组识别类型归类。交通流识别类型包括无进口流向、右转进口、直左分离、直左混合、单一流向，灯组识别类型包括无控制、右转控制、直左分离、直左混合。
102.具体地，对于交通流组合，当存在直左类别的交通流时，不论其他类别的交通流是否存在，交通流组合均识别归类到“直左混合”；当同时存在直行、左转类别但不包含直左类别的交通流时，不论右转类别的交通流是否存在，交通流组合均识别归类到“直左分离”；当仅存在右转类别的交通流时，交通流组合识别归类到“右转进口”；当仅存在左转或直行类别的交通流时，交通流组合识别归类到“单一流向”；当交通流不存在时，交通流组合则归类到“无进口流向”。
103.对于灯组组合，当同时存在直行、左转类别的灯组属性时，不论是否存在右转类别的灯组属性，灯组组合均归类到“直左分离”；当仅存在右转类别的灯组属性时，灯组组合归类到“右转控制”；当灯组属性不存在时，灯组组合归类为“无控制”；对于其他类别的组合，灯组组合均归类到“直左混合”。
104.归类后的交通流组合、灯组组合如表3所示。
105.表3交通流组合、灯组组合识别规则
106.识别规则交通流组合灯组属性组合无进口流向/无控制00右转进口/右转控制11直左分离12,136,7直左混合2,3,6,7,10,11,14,152,3,4,5单一流向(仅交通流)4,5,8,9无
107.表3中的交通流组合、灯组属性组合两栏的数字均为二进制编码转化的十进制值，通过读取二进制编码的值将交通流组合与灯组组合进行匹配关联。
108.如图3所示，采用二进制编码表示交通流类别、灯组属性类别在组合时的存在情况，不存在取值0，存在则取值1，交通流从高位到低位存储直行、左转、直左和右转交通流的存在情况，整体取值范围0-15；灯组从高位到低位存储直行、左转和右转灯组的存在情况，整体取值范围0-7。
109.例如，当路口同时存在直行、左转、直左、右转四种类别的交通流时，此时交通流组合的二进制编码表示为1111，对应十进制的值为15，由于存在直左类别，交通流组合归类到“直左混合”。
110.其次，综合交通流识别类型、灯组识别类型，进行分支类型的联合判断，如表4所示，
111.表4联合识别规则
112.灯组识别类型\交通流识别类型无进口流向右转进口直左分离直左混合单一流向无控制无控制无控制检查渠化检查渠化检查渠化右转控制检查渠化右转控制检查渠化检查渠化检查渠化直左分离检查渠化检查渠化直左分离直左混合单一流向直左混合检查渠化检查渠化直左混合直左混合单一流向
113.分支类型包括无控制、右转控制、直左分离、直左混合、单一流向、检查渠化。
114.当灯组组合的灯组识别类型识别为无控制，交通流组合的交通流识别类型识别为无进口流向或右转进口时，联动匹配获得的分支类型为无控制。
115.当灯组组合的灯组识别类型识别为右转控制，交通流组合的交通流识别类型识别为右转进口时，联动匹配获得的分支类型为右转控制。
116.当灯组组合的灯组识别类型识别为直左分离时，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左分离，联动匹配获得的分支类型为直左分离，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左混合，联动匹配获得的分支类型为直左混合，若交通流组合的交通流识别类型识别为单一流向，联动匹配获得的分支类型为单一流向。
117.当灯组组合的灯组识别类型识别为直左混合时，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左分离或直左混合，联动匹配获得的分支类型为直左分离，若交通流组合的交通流识别类型识别为单一流向，联动匹配获得的分支类型为单一流向。
118.其他灯组组合的灯组识别类型与交通流组合的交通流识别类型联动匹配获得分支类型为检查渠化。若识别结果为检查渠化，则说明灯组和交通流设置不匹配，无法满足最低程度的控制需求，不能生成控制通道。筛选除检查渠化之外的分支类型，即无控制、右转控制、直左分离、直左混合、单一流向，基于筛选出的分支类型生成控制通道，如表5所示。
119.表5控制通道生成规则
[0120][0121]
注：〇表示视具体交通流类别的组合和灯组属性类别的存在情况而定：对于右转控制通道，在同时存在右转类别的交通流组合和右转类别的灯组属性时，〇为√；否则，〇为—。单一流向存在时对应的控制通道的转向属性根据分支类型确定。
[0122]
控制通道的数据如表6、7所示。
[0123]
表6分支控制通道
[0124]
属性说明分支id分支在路口中的编号通道集合，元素为可控通道id，可为空
[0125]
表7控制通道数据
[0126]
属性说明通道id通道在分支中的编号类型1-机动车、2-非机动车、3-brt、4-行人、5-其他转向1-直行，2-左转，3-右转，4-其他
控制属性1-单一，2-复合控制车道集合，元素为车道id控制灯组集合，元素为灯组id
[0127]
最后，控制通道基于分支类型生成控制属性与转向属性，当分支类型为直左混合时，根据表5，分支势必存在直左车道或单一类型(直左混合)指示灯，只能生成一个默认为直行的控制通道，但控制属性为复合。当分支类型为单一流向时，控制通道的控制属性为单一，此时无论灯组属性归类为直左分离或直左混合，均可以对交通流组合进行指示。当分支类型为直左分离时，根据表5，交通流组合归类为直左分离，包含了直行和左转车道，灯组属性归类为直左分离，因此控制属性为单一。
[0128]
step1-4
[0129]
控制通道基于分支类型确定自身的转向属性、控制属性，并基于分支类型生成相位。控制通道是路口最小的组织放行单元，据此生成相位设计可最大程度地兼顾路口放行的动态灵活和安全有序。相位属性数据如表8所示。
[0130]
表8相位数据
[0131]
属性说明相位id相位在路口信号控制系统中的编号控制通道x-y，x是分支编号，y是分支下的控制通道编号类型1-机动车、2-非机动车、3-brt、4-行人、5-其他转向1-直行，2-左转，3-右转控制属性1-单一，2-复合
[0132]
相位的类型、转向、控制属性对应控制通道的类型、转向、控制属性。
[0133]
二、可执行阶段设计
[0134]
step2-1
[0135]
在一种实施方式中，建立各分支中机动车相位的直行和左转均存在的标准化路口，以标准化路口中机动车相位中的直行和左转作为主要控制相位，进行对向相位组合设计，获得所有的对向基础相位组合。
[0136]
设计以方向隔离为基本原则，将属于同一对向(东西、南北或其他对向)的相位放在一起考虑相位组合设计阶段方案。本模块中涉及多种概念的编号，为避免混淆，用p表示相位， c表示相位组合，s表示阶段。
[0137]
在假设两个方向(如东西对向)直行和左转相位(p1-p4)均存在的情况下，对向可执行的相位组合如图4所示，包括：对向直行组合c1-对向直行(p1,p2)、单边直左放行组合一c2
‑ꢀ
方向代码较小方向的单边放行(p1,p3)、单边直左放行组合二c3-方向代码较大方向的单边放行(p2,p4)、对向左转组合c4-对向左转(p3,p4)，对向全放组合c5-适用于流量较小的对向全部放行(p1-p4)。
[0138]
step2-2
[0139]
相位组合筛选。根据step1-4中获得的路口相位配置信息，筛选流程如下：
[0140]
1、进行一次筛选，删除对向基础相位组合中当前各分支中控制通道未生成的直行、左转相位；
[0141]
2、进行二次筛选，根据相位组合清除规则，删除不必要的相位组合，序号保留。相
位组合清除的目的是删除存在放行冲突及放行损失的相位组合，获得必要合理的可用相位组合。
[0142]
二次筛选步骤依次执行如下：
[0143]
步骤1：删除放行损失相位组合：当对向直行组合c1中只含一个相位时，删除对向直行组合c1；
[0144]
步骤2：删除放行冲突相位组合：当对向直行组合c1中的相位包含直左混合属性时，删除包含该相位的组合；
[0145]
步骤3：删除无效全放相位组合：当对向全放组合c5中包含的相位数与其他任意相位组合c1～c4中包含的相位数相等时，判断对向全放组合c5为无效全放相位组合并删除。
[0146]
步骤4：删除重复放行相位组合，如图5所示，步骤4具体包括如下：
[0147]
步骤4.1：判断对向直行组合c1是否存在；如果是，转为步骤4.2；如果否，转为步骤 4.4；
[0148]
步骤4.2：判断对向左转组合c4是否存在；如果是，转为步骤4.3；如果否，转为步骤 4.8；
[0149]
步骤4.3：判断对向左转组合c4是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.8；如果否，终止执行；
[0150]
步骤4.4：判断对向左转组合c4是否存在；如果是，转为步骤4.5；如果否，终止执行；
[0151]
步骤4.5：判断对向左转组合c4是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.7；如果否，转为步骤4.6；
[0152]
步骤4.6：判断单边直左放行组合一c2或单边直左放行组合二c3是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.8；如果否，终止执行。
[0153]
步骤4.7：删除对向左转组合c4；
[0154]
步骤4.8：删除单边直左放行组合一c2、单边直左放行组合二c3。
[0155]
在另一种实施方式中，可以通过将当前路口的机动车相位的直行和左转作为主要控制相位得到所有的对向基础相位组合，再从所有的对向基础相位组合中按照上述二次筛选规则筛选不存在放行冲突及放行损失的相位组合。
[0156]
step2-3
[0157]
阶段相位补全。经过step2-2筛选后的可用相位组合可以根据相位的伴随和对立冲突原则补充非主要控制相位，非主要控制相位主要包括右转相位及行人相位等，从而形成完整的可执行阶段集合，实现从c1到s1、c2到s2、c3到s3、c4到s4的变化。
[0158]
三、可执行阶序设计
[0159]
step3-1
[0160]
参考nema双环放行结构，定义abcd四种基本相序，如图6所示。
[0161]
step3-2
[0162]
对应到相位-阶段的放行体系中，图6所示的四种基本相序代表着分别以相位组合c1、 c2、c3、c4作为该对向起始相位组合的相位组合放行顺序。如图7所示，采用标准化路口的对向基础相位组合构建符合信号设计原则的基础放行序列，任意相位组合放行顺序在首个相位组合后，都有三种放行选择路线。
[0163]
特殊地，第5种基本相序是只有一个放行相位组合c5的全放相序，在夜深交通流量极少时，可采取该放行相序。
[0164]
组合可用相位组合的放行序列，根据实际路口分支中可用相位对应可执行阶段的存在情况从基础放行序列中筛选获得可执行阶序。筛选流程如下：
[0165]
1、根据可执行阶段的集合，删除基础放行序列中首个阶段不存在的阶序；
[0166]
2、在剩余的基础放行序列中，删除可执行阶段中不包含的相位组合对应的阶段节点，获得可执行阶序的集合。
[0167]
最终对每个可执行阶序采用阶序放行链表表示可执行阶段的所有放行顺序，以图7中的a 为例作为选择的可执行阶序，其对应的阶序放行链表如图8所示。
[0168]
在该阶序放行链表中，左列表示当前放行阶段，采用0表示对向开始，右列表示后续可执行阶段id的集合。当确定从阶序放行链表中选择执行阶序时，首先置当前放行阶段为0，表示对向开始。然后，假如从左列选择标号1，也即选择对向直行组合c1对应的可执行阶段作为当前放行阶段时，后续可选择单边直左放行组合一c2或单边直左放行组合二c3或对向左转组合c4对应的可执行阶段作为后续执行阶段，也即标号2、3、4。
[0169]
又例如，在该阶序放行链表中左列选择2，在该可执行阶序中，只能选择对向左转组合c4 对应的可执行阶段作为后续执行阶段。
[0170]
在其他实施例中，可执行阶序也可不基于nema双环结构进行设计，而是直接进行组合排列，不违反信号设计原则即可。
[0171]
四、路口放行方案设计
[0172]
step4-1
[0173]
整合路口所有分支的相位、可执行阶段、可执行阶序形成路口放行方案，如图9所示。为满足路口对向间的交替放行，可以进一步补充放行信息整合为路口放行方案，同时支持不同控制需求下的路口放行选择配置，如图10所示。
[0174]
放行方案包括路口启动对向、当前对向、可执行阶序以及阶序放行链表，还包括后续对向以及禁用标识。后续对向表示允许在当前对向放行结束后跟随放行的对向集合；禁用标识表示可执行阶序的启/禁用配置，由设计人员根据当前路口的实际情况设置；阶序内部的阶段禁用可通过删除放行链表中的阶段实现。
[0175]
在应用中，根据当前路口的相位需求从放行方案中选择可执行阶序，从可执行阶序的阶序放行链表中选择当前相位需求对应的可执行阶段进行执行。
[0176]
为了便于说明，以图12所示的交叉路口的渠划自组织方案设计的过程为例，本发明的控制方法如下：
[0177]
一、获取图12所示交叉口的路口渠划数据，分别解析路口的每个分支中的车道和灯组，获得标准化后的渠化数据。如表9所示：
[0178]
表9路口标准化渠划数据
[0179][0180]
上表中，东西、南北方向的车道均从外到内依次编号1、2、3、4，在其他可实施的方式中，也可以改变标号方式，如统一从内向外标号等，标号方式不影响后续步骤的进行。
[0181]
以每个分支作为分析对象，车道和灯组为分析单元，分别解析车道的车道转向属性与灯组的灯组属性，并分别归类到对应的交通流类别和灯组属性类别。路口管控重点为机动车道和机动车灯，所以路口的分支解析结果如表10所示。
[0182]
表10路口分支解析数据
[0183]
[0184][0185]
车道的车道转向属性按照表1所示归类到对应的交通流类别，灯组属性类别按照直行、左转、右转进行归类。交通流类别与灯组属性类别分别进行组合后分别按照设定的交通流识别类型、灯组识别类型归类，对交通流识别类型、灯组识别类型归类进行联动匹配从而筛选获得分支类型。如表11所示。
[0186]
表11分支类型解析
[0187][0188]
在表11中，对于分支1，其包括的车道转向属性仅包括直行和右转，根据表1，归类到直行交通流和右转交通流，再根据表3，分支1的交通流组合归类到“单一流向中”；分支1 的灯组属性可同时指示右转和直行，根据表3，灯组组合归类为直左混合。对于分支2，其包括的车道转向属性为直左，根据表1归类到直左交通流，根据表3，交通流组合归类到“直左混合”；分支1中的灯组属性包含左转、直行、右转，根据表3灯组组合归类为“直左分离”。对于分支3，其包括的车道转向属性包括直行和左转，根据表1分别归类到直行交通流和左转交通流，再根据表3，交通流组合归类到“直左分离”，灯组组合同样归类为“直左分离”。分支4同分支3。
[0189]
根据控制通道生成规则(表5)和非重点管控车道、灯组的补充，本实施例路口各分支的控制通道信息如表12所示。
[0190]
表12路口控制通道信息
[0191][0192]
控制通道基于分支类型确定自身的转向属性、控制属性，并基于自身的转向属性、控制属性生成相位，本实施例路口的相位生成结果如表13所示。
[0193]
表13路口生成相位
[0194][0195][0196]
二、可执行阶段设计
[0197]
以机动车相位中的直行和左转作为主要控制相位，进行对向相位组合设计。示例路口可划分为东/西和南/北两个对向分别进行对向相位组合设计。根据表13中获得的路口相位配置信息，确定当前对向的直行和左转相位是否存在；进而根据当前对向直行、左转相位的存在情况，筛选可用相位组合。筛选流程如下：
[0198]
1、进行一次筛选，删除对向基础相位组合中不存在的相位；本实施例路口的一次筛选结果如图13和图14所示。在南北方向，根据表13，北进口仅存在直行相位，不存在左转
相位，因此删除对向基础组合中所有的北进口的左转相位。同理，东西方向，东进口仅存在直行相位，不存在左转相位，因此删除对向基础组合中所有的东进口的左转相位。
[0199]
2、进行二次筛选，根据相位组合清除规则，删除不必要的相位组合，序号保留。依次执行放行损失、放行冲突、无效全放和重复放行删除规则。对于南北方向的经一次筛选后的对向基础相位组合，二次筛选步骤如下：
[0200]
步骤1：删除放行损失相位组合：由于对向直行组合ns1中包含两个相位，不满足删除条件，执行步骤2；
[0201]
步骤2：删除放行冲突相位组合：由于对向直行组合ns1中的相位不包含直左混合属性，不满足删除条件，执行步骤3；
[0202]
步骤3：删除无效全放相位组合：如图13所示，此时全放组合ns5中包含3个相位，相位组合ns1～ns4中分别包含2个、1个、2个、1个相位，均小于全放组合ns5包含的相位数量，因此全放相位组合ns5保留，执行步骤4；
[0203]
步骤4：删除重复放行相位组合，如图5所示，步骤4具体包括如下：
[0204]
步骤4.1：判断对向直行组合ns1是否存在；判断为是，转为步骤4.2；
[0205]
步骤4.2：判断对向左转组合ns4是否存在；判断为是，转为步骤4.3；
[0206]
步骤4.3：判断对向左转组合ns4是否仅包含一个相位；判断为是，转为步骤4.8；
[0207]
……
[0208]
步骤4.8：删除单边直左放行组合一ns2、单边直左放行组合二ns3，得到图15所示的相位组合。
[0209]
对于东西方向的经一次筛选后的对向基础相位组合，二次筛选步骤如下：
[0210]
步骤1：删除放行损失相位组合：由于对向直行组合ew1中包含两个相位，不满足删除条件，执行步骤2；
[0211]
步骤2：删除放行冲突相位组合：由于对向直行组合ew1中的东进口直行相位的控制属性为复合，包含直左混合属性，因此删除ew1，执行步骤3；
[0212]
步骤3：删除无效全放相位组合：如图14所示，由于全放组合ew5中包含3个相位，相位组合ew1～ew4中分别包含2个、1个、2个、1个相位，均小于全放组合ew5包含的相位数量，因此全放相位组合ew5保留，执行步骤4；
[0213]
步骤4：删除重复放行相位组合，如图5所示，步骤4具体包括如下：
[0214]
步骤4.1：判断对向直行组合ew1是否存在；判断为否，转为步骤4.4；
[0215]
……
[0216]
步骤4.4：判断对向左转组合ew4是否存在；判断为是，转为步骤4.5；
[0217]
步骤4.5：判断对向左转组合ew4是否仅包含一个相位；判断为是，转为步骤4.7；
[0218]
……
[0219]
步骤4.7：删除对向左转组合ew4，得到图16所示的相位组合。
[0220]
根据伴随和冲突原则补充非主要控制相位到筛选出的可用相位组合中，形成完成的可执行阶段集合，非主要控制相位主要包括右转相位及行人相位。
[0221]
三、可执行阶序设计
[0222]
基于nema双环放行结构确定标准化路口的对向基础相位组合符合信号设计原则的基础放行序列，根据可用相位组合对应的可执行阶段，从基础放行序列中进行筛选获得
可执行阶序。筛选流程如下：
[0223]
1、剔除基本阶序中首个可执行阶段不存在的阶序。
[0224]
在南北方向，图15中仅保留了对向直行组合ns1、对向左转组合ns4构成的可执行阶段参与到可执行阶序的设计，因此删除单边直左放行组合一ns2、单边直左放行组合二ns3对应的可执行阶段为开头的阶序。同理，在东西方向，图16中仅保留单边直左放行组合一ew2、单边直左放行组合二ew3构成的可执行阶段参与到可执行阶序的设计。
[0225]
2、在剩余阶序中，剔除后续放行选择路线中不存在的阶段节点。
[0226]
在南北方向，由于单边直左放行组合一ns2、单边直左放行组合二ns3不存在，因此图 17的(a)、(b)中均删除了对应的阶段节点。同理，在东西方向，图17的(c)、(d) 中均删除了对向直行组合ew1、对向左转组合ew4对应的阶段节点。
[0227]
特殊地，全放相位组合ns5、ew5作为特殊的可执行阶序保留。
[0228]
上述筛选之后生成的可执行阶序采用放行链表表达，为避免赘述，放行链表合并到下一部分的路口放行方案中。
[0229]
四、路口放行方案设计
[0230]
整合上面三个部分中路口各个对向的相位-阶段-阶序放行结构，进一步补充放行信息整合为如表14所示的路口放行方案。
[0231]
表14路口放行方案
[0232]
[0233][0234]
路口放行方案可应用于路口智能控制系统或装置，实现交通信号的按需放行。系统运行以相位需求作为控制过程中交通需求计算的输入，进行阶段切换和选择的决策。根据当前路口的相位需求从路口放行方案中选择可执行阶序，从可执行阶序的阶序放行链表中选择当前相位需求对应的可执行阶段进行执行。如图11所示，控制流程如下：
[0235]
s1：控制启动，执行启动对向；
[0236]
s2：获取当前路口的相位需求，从路口放行方案中选择可执行阶序，
[0237]
s3：置状态为对向开始，当前阶段为0；
[0238]
s4：从s2中确定的可执行阶序对应的放行链表中选择可执行阶段；
[0239]
s5：判断可执行阶段是否为空，如果是，转为s6；如果否，转为s7；在此判断可执行阶段1不为空，转为s6。
[0240]
s6：判断是否退出交通信号的选择控制；如果是，终止流程；如果否，返回s2，从路口放行方案中，选择后续对向的可执行阶序；
[0241]
s7：根据相位需求执行阶段；
[0242]
s8：运行选择的可执行阶段；
[0243]
s9：根据相位需求判断是否需要进行阶段的切换，如果否，转为s8，如果是，转为s4。
[0244]
假定当前对向为南/北，s2中选择可执行阶序1，置状态为对向开始之后，由于在阶序链表中当前阶段0之后对应的为可执行阶段1，因此在s4中选择阶段1进行执行，在s5中判断阶段1不为空，此时转为s7，根据当前的相位需求执行阶段1，在运行之后再根据当前的相位需求判断是否需要切换到后续的可执行阶段，也即阶段1右列对应的可执行阶段4。如果当前相位需求仍未获得满足，则转为s8，继续执行阶段1，如果判断相位需求改变，需要切换阶段，则转为s4，选择阶段4进行执行。重复s5～s9，如果在执行阶段4之后需要再次切换阶段，再次转为s4，在s5中，由于阶段4之后对应的可执行阶段为空，此时转为s6，结束可执行阶序1的放行链表，可以选择终止流程，也可以转为s2，重新选择可执行阶序。
[0245]
假如阶段1的右列对应的后续可执行阶段还包括可执行阶段2、3，则在执行阶段1之后进行切换时，还可以根据相位需求选择切换执行阶段2或3，执行阶段2或3之后再执行
阶段4，如果执行阶段4之后后续阶段为空，则可以结束执行可执行序列1的放行链表。
[0246]
在上述放行链表中，可执行阶序5对应第三部分可执行阶序设计中放行相位组合c5的全放相序，作为一种特殊的放行方式，在交叉口交通流量极小时可以选择使用。
[0247]
需要说明的是，路口放行方案中的禁用标识默认为0，表示不禁止使用，在道路维修等情况需要禁止某个可执行阶序时，可以将禁用标识设置为1，代表禁止使用。路口信号装置在选择决策时会自动跳过该被禁止的可执行阶序。可执行阶序内部的阶段禁用可通过删除放行链表中的阶段实现。
[0248]
本发明不依赖或受约束于确定的交通需求，着眼于路口形态、车道渠划和信号灯设置条件，为路口智能控制系统或装置提供符合交通信号设计原则并适应不同交通需求条件的动态放行方案。
[0249]
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0250]
故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。
技术特征：1.一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，方法包括：获取路口渠划数据，分别解析路口的每个分支中的车道和灯组，基于解析数据获得分支类型并生成控制通道，控制通道基于分支类型生成相位；以机动车相位中的直行和左转作为主要控制相位，从主要控制相位构成的所有对向基础相位组合中筛选可用相位组合，并补充非主要控制相位形成完整的可执行阶段集合；组合可用相位组合的放行序列，生成可执行阶序并通过放行链表进行表达；整合路口所有分支的相位、可执行阶段、可执行阶序形成路口放行方案；根据当前路口产生的相位需求，从路口放行方案中进行决策切换和基于放行链表中的后续阶段选择决策。2.根据权利要求1所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，分别解析车道的车道转向属性与灯组的灯组属性，并归类到对应的交通流类别和灯组属性类别；交通流类别与灯组属性类别分别进行组合后按照设定的交通流识别类型、灯组识别类型归类，对交通流识别类型、灯组识别类型归类进行联动匹配从而筛选获得分支类型，并生成控制通道。3.根据权利要求2所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述车道转向属性与交通路类别的归类方法为：当车道转向属性为直行或直右时，归类到直行交通流中；当车道转向属性为左转、左右、掉头、掉头左转的其中之一时，归类到左转交通流；当车道转向属性为直左、直左右、掉头直行的其中之一时，归类到直左交通流；当车道转向属性为右转时，归类到右转交通流。4.根据权利要求2或3所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，交通流类别、灯组属性类别在分别进行组合时均按照二进制编码表示存在情况，通过读取二进制编码的值将交通流组合与灯组组合进行联动识别匹配。5.根据权利要求2所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述交通流识别类型包括无进口流向、右转进口、直左分离、直左混合、单一流向；所述灯组识别类型包括无控制、右转控制、直左分离、直左混合。6.根据权利要求5所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述分支类型包括无控制、右转控制、直左分离、直左混合、单一流向、检查渠化；当灯组组合的灯组识别类型识别为无控制，交通流组合的交通流识别类型识别为无进口流向或右转进口时，联动匹配获得的分支类型为无控制；当灯组组合的灯组识别类型识别为右转控制，交通流组合的交通流识别类型识别为右转进口时，联动匹配获得的分支类型为右转控制；当灯组组合的灯组识别类型识别为直左分离时，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左分离，联动匹配获得的分支类型为直左分离，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左混合，联动匹配获得的分支类型为直左混合，若交通流组合的交通流识别类型识别为单一流向，联动匹配获得的分支类型为单一流向；当灯组组合的灯组识别类型识别为直左混合时，若交通流组合的交通流识别类型识别为直左分离或直左混合，联动匹配获得的分支类型为直左分离，若交通流组合的交通流识别类型识别为单一流向，联动匹配获得的分支类型为单一流向；其他灯组组合的灯组识别类型与交通流组合的交通流识别类型联动匹配获得的分支
类型为检查渠化；筛选除检查渠化之外的分支类型，基于筛选出的分支类型生成控制通道。7.根据权利要求1所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述可用相位组合的筛选方法包括：建立各分支中机动车相位的直行和左转均存在的标准化路口，获得标准化路口的所有的对向基础相位组合；对向基础相位组合包括对向直行组合、单边直左放行组合一、单边直左放行组合二、对向左转组合及对向全放组合；进行一次筛选，从标准化路口的对向基础相位组合中删除当前各分支中控制通道未生成的直行、左转相位；进行二次筛选，从对向基础组合删除存在放行冲突及放行损失的相位组合，获得可用相位组合。8.根据权利要求7所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，二次筛选步骤如下：步骤1：当对向直行组合中只含一个相位时，删除对向直行组合；步骤2：当对向直行组合中的相位包含直左混合属性时，删除包含该相位的组合；步骤3：当对向全放组合中包含的相位数与除对向全放组合之外的其他任意相位组合中包含的相位数相等时，删除对向全放组合；步骤4：删除存在重复放行的相位组合。9.根据权利要求8所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述步骤4包括如下：步骤4.1：判断对向直行组合是否存在；如果是，转为步骤4.2；如果否，转为步骤4.4；步骤4.2：判断对向左转组合是否存在；如果是，转为步骤4.3；如果否，转为步骤4.8；步骤4.3：判断对向左转组合是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.8；如果否，终止执行；步骤4.4：判断对向左转组合是否存在；如果是，转为步骤4.5；如果否，终止执行；步骤4.5：判断对向左转组合是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.7；如果否，转为步骤4.6；步骤4.6：判断单边直左放行组合一或单边直左放行组合二是否仅包含一个相位；如果是，转为步骤4.8；如果否，终止执行。步骤4.7：删除对向左转组合；步骤4.8：删除单边直左放行组合一、单边直左放行组合二。10.根据权利要求1或7所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述非主要控制相位主要包括右转相位及行人相位，非主要控制相位根据伴随和冲突原则补充到筛选出的可用相位组合中。11.根据权利要求7所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，可执行阶序的生成方法如下：基于nema双环放行结构确定标准化路口的对向基础相位组合符合信号设计原则的基础放行序列；按照可用相位组合的存在情况从基础放行序列中筛选获得可执行阶序。12.根据权利要求1或11所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在
于，放行链表的左列采用阶段0表示当前放行阶段对向开始，顺序标号表示可执行序列中可选择的可执行阶段，右列表示左列的可执行阶段对应的后续可执行阶段。13.根据权利要求12所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，所述路口放行方案还包括后续对向以及禁用标识，所述后续对向表示在当前对向放行结束后跟随放行的对向集合，所述禁用标识根据当前路口的实际情况设置，用于禁止选择部分可执行阶序。14.根据权利要求13所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，当禁止执行可执行阶序内部的部分可执行阶段时，删除放行链表中的可执行阶段。15.根据权利要求12所述的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，其特征在于，从路口放行方案中选择执行和切换决策的方法如下：s1：控制启动，执行启动对向；s2：获取当前路口的相位需求，从路口放行方案中选择可执行阶序；s3：置状态为对向开始；s4：从s2中确定的可执行阶序对应的放行链表中确定可执行阶段；s5：判断可执行阶段是否为空，如果是，转为s6；如果否，转为s7；s6：判断是否退出交通信号的选择控制；如果是，终止流程；如果否，返回s2，从路口放行方案中，选择后续对向的可执行阶序；s7：根据相位需求执行阶段；s8：运行选择的可执行阶段；s9：根据相位需求判断是否需要进行阶段的切换，如果否，转为s8，如果是，转为s4。
技术总结本发明公开了交通信号控制领域的一种相位方案自组织的交通信号控制方法，主要包括四个部分：一、路口放行结构分析，基于标准化数据结构和最小放行原则确定路口信号相位；二、可执行阶段设计，组合路口信号相位并进行放行损失和冲突筛选，获得路口的可执行阶段集合；三、可执行阶序设计，基于NEMA双环放行结构和可执行阶段获得路口可执行阶序；四、放行方案结构设计，整合相位、阶段、阶序数据获得满足路口动态放行需求的方案结构，并给出应用方式和控制流程。本发明不依赖或受约束于确定的交通需求，着眼于路口形态、车道渠划和信号灯设置条件，为路口智能控制系统或装置提供符合交通信号设计原则并适应不同交通需求条件的动态放行方案。行方案。行方案。
技术研发人员：陈家旭 左思铭 宋志洪
受保护的技术使用者：安徽科力信息产业有限责任公司
技术研发日：2022.06.10
技术公布日：2022/11/1
