一种环结构和阶段结构信号方案的转换方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及交通信号技术领域，具体而言，涉及一种环结构和阶段结构信号方案的转换方法、装置及系统。


背景技术：

2.目前，基于阶段结构的信号和基于环结构的信号是交通控制信号方案两种不同的表达方式，一部分信号机是基于环结构的协议开发的，一部分是基于阶段结构的协议开发的，目前两种协议还无法实现平滑互转，不同协议的信号机接入到统一的信号控制平台存在困难。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是如何实现环结构信号方案和阶段结构信号方案的平滑转换。
4.为解决上述问题，本发明提供一种环结构和阶段结构信号方案的转换方法，包括：获取环结构；将所述环结构转换为中间结构；将所述中间结构转换为阶段结构；其中，基于所述阶段结构的控制方案包括阶段链、阶段时长链以及每个阶段的具体信息；其中，基于所述中间结构的控制方案包括每个相位在周期内的开始时间和持续时间；其中，基于所述环结构的控制方案包括每个环包含的相位号及其顺序、每个环的每个相位的持续时长以及每个跟随相位的具体信息。
5.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，通过将环结构转换为中间结构再转换为阶段结构，实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
6.可选地，所述将环结构转换为中间结构包括：遍历所述环结构内的每一个相位，若所述相位为主相位，根据所述主相位所在的环确定所述中间结构中所述主相位在周期内的开始时间和持续时间以确定所述中间结构；若所述相位为跟随相位，根据所述跟随相位的具体信息中的母相位和修正相位信息将所述跟随相位拆分为多个相位以确定所述中间结构。
7.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，通过对不同的相位进行转换从而将环结构转换为中间结构，进而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
8.可选地，所述根据所述主相位所在的环确定所述中间结构中所述主相位在周期内的开始时间和持续时间包括：根据所述主相位所在的环的每个相位的持续时长将所述主相位之前的所有相位时间相加确定所述主相位的开始时间，并通过读取所述主相位所在的环确定所述主相位的持续时间。
9.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，根据主相位之前的所有相位时间之和确定主相位的开始时间，并通过读取主相位所在的环确定主相位的持续时间，进而能够将环结构转换为中间结构。
10.可选地，在将所述跟随相位拆分为多个相位后，所述环结构和阶段结构的转换方法还包括：为多个拆分后的相位生成对应的相位号，以使每个相位只有一次持续时间。
11.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，通过为拆分后的多个相位生成对应的相位号，保证每个相位只有一次持续时间，保证了信号控制的有序性。
12.可选地，所述将所述中间结构转换为阶段结构包括：根据所述中间结构中每个相位的开始时间和持续时间确定整个周期的时间分割点；根据所述时间分割点将所述中间结构转换为所述阶段结构。
13.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，根据中间结构中每个相位的开始时间和持续时间确定整个周期的时间分割点以将中间结构转换为阶段结构，进而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
14.可选地，所述根据所述时间分割点将所述中间结构转换为所述阶段结构包括：根据所述时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间；将时间在所述阶段的开始时间和结束时间之间的相位添加至所述阶段的具体信息中；将所述阶段添加至所述阶段结构的阶段链中，并将所述阶段的时长添加至所述阶段结构的阶段时长链中。
15.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，根据时间分割点将中间结构转换为阶段结构，进而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
16.可选地，所述根据所述时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间包括：将相邻所述时间分割点之间的时长作为一个阶段的时长，将前一个所述时间分割点的时间作为所述阶段的开始时间，将后一个所述时间分割点的时间作为所述阶段的结束时间。
17.本发明所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法，根据时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间，进而能够将中间结构转换为阶段结构。
18.本发明还提供一种环结构和阶段结构信号方案的转换装置，包括：获取模块，用于获取环结构；第一转换模块，用于将所述环结构转换为中间结构；第二转换模块，用于将所述中间结构转换为阶段结构；其中，基于所述阶段结构的控制方案包括阶段链、阶段时长链以及每个阶段的具体信息；其中，基于所述中间结构的控制方案包括每个相位在周期内的开始时间和持续时间；其中，基于所述环结构的控制方案包括每个环包含的相位号及其顺序、每个环的每个相位的持续时长以及每个跟随相位的具体信息。所述环结构和阶段结构信号方案的转换装置与上述环结构和阶段结构信号方案的转换方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
19.本发明还提供一种环结构和阶段结构信号方案的转换系统，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上述所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法。所述环结构和阶段结构信号方案的转换系统与上述环结构和阶段结构信号方案的转换方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
20.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上述所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法。所述计算机可读存储介质与上述环结构和阶段结构信号方案的转换方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
21.图1为本发明实施例的环结构和阶段结构信号方案的转换方法的流程示意图。
具体实施方式
22.为了使本领域技术人员更好地理解本技术实施例提供的技术方案，下面先对现有交通信号控制方案中的部分术语以及传统的基于环
‑
分界的交通信号控制策略和基于相位阶段的交通信号控制策略进行简单说明。
23.一、术语解释信号周期(可以简称为周期)：信号灯的灯色按设定的放行方向、放行顺序以及放行时间轮询放行一圈所需的时间；相位：在一个信号周期内，同时获得通行权的一个或多个交通流的信号显示状态；相序：多个相位组合起来排列一个放行顺序；相位阶段：用来描述一个信号周期内，交叉口“通行权”在各个相位之间的转换次数，“通行权”的每次转换进入一个新的阶段；环：有别于相位阶段，由美国电气制造商协会定义的信号相位表达相关术语，现有基于环
‑
分界(ring
‑
barrier)的相位相序表达结构中，每个分界所包含环数必须一样，且每个分界中各环所包含相位的总时长必须相等；控制策略(也可以称为控制方案)：路口关于相位设置、相位序列设置、信号配时的有序集合。
24.二、基于环
‑
分界的交通信号控制策略传统的基于环
‑
分界的交通信号控制策略中，或者说基于环结构协议的交通信号控制策略中，一个信号周期中可以包括一个或多个(通常为一个或两个)环，一个环中可以包括一个或多个相位，对应的交通放行存在冲突的相位之间需要隔离，分属于不同的分界。当存在多个环时，同一分界中的各环并发运行，且各环中的相位均运行结束时，才能进入下一个分界，下一个分界开始运行。
25.传统的基于环
‑
分界的交通信号控制策略存在如下约束：每个分界所包含环数一样，且每个分界中各环所包含相位的总时长相等。
26.三、基于相位阶段的交通信号控制策略传统的基于相位阶段的交通信号控制策略中，或者说基于相位结构协议的交通信号控制策略中，一个信号周期可以包括多个相位阶段，一个相位阶段中可以包括一个或多个相位，同一相位阶段中的不同相位并发运行。在进行策略配置时，可以对各相位阶段的时长，以及各相位阶段中各相位的黄灯时长和全红时长进行配置，各相位阶段中各相位的绿灯时长可以基于相位阶段的时长、各相位的黄灯时长和全红时长确定。
27.一般来说，阶段的配时结构相比环结构更容易理解，特别是对于非信号专业从业人员；例如一周多次放行等特殊相位结构，阶段结构下和一般的相位相序结构设置没有区别。
28.环结构通过相位时间能够轻易调整是否采用搭接相位、采用哪个搭接相位。由于信号优化算法优化的是每股交通流的绿灯时间，阶段结构下每股交通流的绿灯时间经常被拆分到多个阶段，需要加起来增加额外的约束。相比较而言环结构更具便捷性。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
30.如图1所示，本发明实施例提供一种环结构和阶段结构信号方案的转换方法，包括：获取环结构；将所述环结构转换为中间结构；将所述中间结构转换为阶段结构；其中，基于所述阶段结构的控制方案包括阶段链、阶段时长链以及每个阶段的具体信息；其中，基于所述中间结构的控制方案包括每个相位在周期内的开始时间和持续时间；其中，基于所述环结构的控制方案包括每个环包含的相位号及其顺序、每个环的每个相位的持续时长以及每个跟随相位的具体信息。
31.具体地，在本实施例中，环结构和阶段结构信号方案的转换方法包括：获取环结构，由于本方案是将不同协议的信号机接入到统一的信号控制平台，因此此处可以从基于环结构的协议开发的信号机获取环结构。
32.将环结构转换为中间结构，中间结构参考vissim里的信号配时方案表达方式，组交通流（或信号灯组）的信号配时方案由一组或多组【绿灯开始时间、绿灯持续时间、绿闪时间、黄灯时间】组成，其中多组则对应一周多次放行（一个信号周期内，某些交通流只亮一次连续绿灯叫一次放行，亮多次绿灯就是一个周期内多次放行）的情况。
33.将中间结构转换为阶段结构，从而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的转换，有利于构建统一的信号控制平台。
34.其中，基于阶段结构的控制方案包括方案号、周期时长、阶段链（阶段号及其顺序）、阶段时长链（和阶段链对应的时长）、每个阶段的具体信息（相位放行的所有阶段、相位在该阶段的迟启时间和早断时间）以及每个相位的具体信息（相位对应的全部交通流、相位的迟启时间、绿闪时间、黄灯时间、全红时间等）。
35.其中，基于中间结构的控制方案包括方案号、周期时长、每个相位的具体信息（相位对应的全部交通流、相位的迟启时间、绿闪时间、黄灯时间、全红时间等）以及每个相位在周期内的开始时间和持续时间。
36.其中，基于环结构的控制方案包括方案号、周期时长、每个环包含的相位号及其顺序、每个环的每个相位的持续时长、每个主相位的具体信息（相位对应的全部交通流、相位的迟启时间、绿闪时间、黄灯时间、全红时间、并发相位等）以及每个跟随相位的具体信息（相位对应的全部交通流、相位的迟启时间、绿闪时间、黄灯时间、全红时间、跟随类型、母相位、修正相位等）。
37.以下对信号方案的结构简要说明。
38.（1）阶段结构plan_id —— 交叉口方案编号cycle_length —— 周期时长stage_list —— 阶段链stage_duration_list —— 阶段时长（和阶段链对应）movements_dict —— 交通流key=movement_id,value=movement(movement_id,direction, approach_id, flow_direction, no_conflict_movements)phases_dict —— 相位
key=phase_id,value=phase(phase_id,movement_id,light_group_ids, lag, green_clear, yellow, all_red)stages_dict —— 相位时间key = stage_id,value= stage (stage_id, phase_list, late_start, early_truncate)late_start, key = phase_id, value = 相位在该阶段的迟启时间early_truncate,key = phase_id, value = 相位在该阶段的早断时间注：1、一个movement可以对应多个phase。
39.2、一个phase可以在多个（可以不连续的）stage中出现。
40.（2）环结构plan_id —— 交叉口方案编号cycle_length —— 周期时长movements_dict —— 交通流key = movement_id, value=movement (movement_id, direction, approach_id, flow_direction, no_conflict_movements)phases_dict —— 相位key=phase_id, value = ringphase (phase_id, movement_id, ring_num, concurrency_phases, light_group_ids, lag, green_clear, yellow, all_red, phase_type=0)ring_num, 环号concurrency_phases, 并发相位（phase_id的list）value = overlapphase (phase_id, movement_id, included_phases, modifier_phases, overlap_type, light_group_ids, lag, green_clear, yellow, all_red, phase_type=1)included_phases, 母相位（phase_id的list）modifier_phases, 修正相位（phase_id的list）overlap_type, 跟随类型（1
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未描述, 2
ꢀ‑ꢀ
受母相位控制, 3
ꢀ‑
受母相位和修正相位控制）ring_phases —— 环包含的相位key = ring_num,value = 相位链（phase_id的list）phase_durations —— 相位的持续时间key = ring_num,value = 相位时间链（相位持续时间的list）注：1、一周多次放行的相位，都设置为跟随相位。
41.2、在周期的第一个阶段和最后一个阶段都放行的相位，也叫一周多次放行。
42.3、同一股车流只有一个相位号，每个相位号在环内只出现一次。
43.（3）中间结构plan_id —— 交叉口方案编号cycle_length —— 周期时长movements_dict —— 交通流key = movement_id, value=movement (movement_id, direction, approach_id, flow_direction, no_conflict_movements)phases_dict —— 相位key=phase_id, value = phase (phase_id, movement_id, light_group_ids, lag, green_clear, yellow, all_red)phase_times —— 相位时间key = phase_id, value = [相位开始时间，相位持续时间]注：1、一个phase只放行一次，一个movement可以对应多个phase。
[0044]
在本实施例中，通过将环结构转换为中间结构再转换为阶段结构，实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
[0045]
可选地，所述将环结构转换为中间结构包括：遍历所述环结构内的每一个相位，若所述相位为主相位，根据所述主相位所在的环确定所述中间结构中所述主相位在周期内的开始时间和持续时间以确定所述中间结构；若所述相位为跟随相位，根据所述跟随相位的具体信息中的母相位和修正相位信息将所述跟随相位拆分为多个相位以确定所述中间结构。
[0046]
具体地，在本实施例中，将环结构转换为中间结构包括：遍历环结构内的每一个相位，若相位为主相位，根据主相位所在的环确定主相位在周期内的开始时间和持续时间以确定中间结构，若遇到空相位，则跳过；若相位为跟随相位，根据跟随相位的母相位和修正相位信息将跟随相位拆分为多个相位以确定中间结构，即放行时间连续则对应一个中间结构的相位，不连续则需要对应到多个相位，先根据母相位的时间确定中间结构的相位及时间，再根据修正相位进行调整。
[0047]
在本实施例中，通过对不同的相位进行转换从而将环结构转换为中间结构，进而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
[0048]
可选地，所述根据所述主相位所在的环确定所述中间结构中所述主相位在周期内的开始时间和持续时间包括：根据所述主相位所在的环的每个相位的持续时长将所述主相位之前的所有相位时间相加确定所述主相位的开始时间，并通过读取所述主相位所在的环确定所述主相位的持续时间。
[0049]
具体地，在本实施例中，根据主相位所在的环确定主相位在周期内的开始时间和持续时间包括：根据主相位所在的环的每个相位的持续时长将主相位之前的所有相位时间相加确定主相位的开始时间，并通过读取主相位所在的环确定主相位的持续时间。即把主相位之前的全部相位时间相加，计算得到该相位的开始时间，读取该相位的持续时间，即得到该相位在周期内的开始时间和持续时间（中间结构的信息）。
[0050]
在本实施例中，根据主相位之前的所有相位时间之和确定主相位的开始时间，并
通过读取主相位所在的环确定主相位的持续时间，进而能够将环结构转换为中间结构。
[0051]
可选地，在将所述跟随相位拆分为多个相位后，所述环结构和阶段结构的转换方法还包括：为多个拆分后的相位生成对应的相位号，以使每个相位只有一次持续时间。
[0052]
具体地，在本实施例中，在将跟随相位拆分为多个相位后，环结构和阶段结构的转换方法还包括：为多个拆分后的相位生成对应的相位号，以使每个相位只有一次持续时间。一般若存在一周多次放行，则需要将跟随相位拆分为多个相位，并生成对应的相位号，保证每个相位只有一次持续时间。
[0053]
在本实施例中，通过为拆分后的多个相位生成对应的相位号，保证每个相位只有一次持续时间，保证了信号控制的有序性。
[0054]
可选地，所述将所述中间结构转换为阶段结构包括：根据所述中间结构中每个相位的开始时间和持续时间确定整个周期的时间分割点；根据所述时间分割点将所述中间结构转换为所述阶段结构。
[0055]
具体地，在本实施例中，将中间结构转换为阶段结构包括：根据中间结构中每个相位的开始时间和持续时间确定整个周期的时间分割点；根据时间分割点将中间结构转换为阶段结构。在确定整个周期的时间分割点后，需要从小到大依次遍历每一个时间分割点，再根据时间分割点将中间结构转换为阶段结构。
[0056]
在本实施例中，根据中间结构中每个相位的开始时间和持续时间确定整个周期的时间分割点以将中间结构转换为阶段结构，进而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
[0057]
可选地，所述根据所述时间分割点将所述中间结构转换为所述阶段结构包括：根据所述时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间；将时间在所述阶段的开始时间和结束时间之间的相位添加至所述阶段的具体信息中；将所述阶段添加至所述阶段结构的阶段链中，并将所述阶段的时长添加至所述阶段结构的阶段时长链中。
[0058]
具体地，在本实施例中，根据时间分割点将中间结构转换为阶段结构包括：根据时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间；将时间在阶段的开始时间和结束时间之间的相位添加至阶段的具体信息中；将阶段添加至阶段链中，并将阶段的时长（该阶段的结束时间减去开始时间）添加至阶段时长链中。
[0059]
在本实施例中，根据时间分割点将中间结构转换为阶段结构，进而实现了环结构信号方案到阶段结构信号方案的平滑转换，有利于构建统一的信号控制平台。
[0060]
可选地，所述根据所述时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间包括：将相邻所述时间分割点之间的时长作为一个阶段的时长，将前一个所述时间分割点的时间作为所述阶段的开始时间，将后一个所述时间分割点的时间作为所述阶段的结束时间。
[0061]
具体地，在本实施例中，根据时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间包括：将相邻时间分割点之间的时长作为一个阶段的时长，将前一个时间分割点的时间作为阶段的开始时间，将后一个时间分割点的时间作为阶段的结束时间。
[0062]
在本实施例中，根据时间分割点确定阶段的开始时间和结束时间，进而能够将中间结构转换为阶段结构。
[0063]
本发明另一实施例提供一种环结构和阶段结构信号方案的转换装置，包括：获取模块，用于获取环结构；第一转换模块，用于将所述环结构转换为中间结构；第二转换模块，
用于将所述中间结构转换为阶段结构；其中，基于所述阶段结构的控制方案包括阶段链、阶段时长链以及每个阶段的具体信息；其中，基于所述中间结构的控制方案包括每个相位在周期内的开始时间和持续时间；其中，基于所述环结构的控制方案包括每个环包含的相位号及其顺序、每个环的每个相位的持续时长以及每个跟随相位的具体信息。
[0064]
本发明另一实施例提供一种环结构和阶段结构信号方案的转换系统，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上述所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法。
[0065]
本发明另一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上述所述的环结构和阶段结构信号方案的转换方法。
[0066]
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。