CN101540108A

CN101540108A - 视线障碍条件下的实时交通信号控制方法

Info

Publication number: CN101540108A
Application number: CN200910028313A
Authority: CN
Inventors: 谢之权; 陈峻; 罗振科; 白桦
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: CN101540108B

Abstract

一种视线障碍条件下的实时交通信号控制方法：在视线障碍道路的视线障碍路段的起讫点分别设置相向的第一信号灯3和第二信号灯5，在与所述视线障碍路段的起讫点相连接的第一路段、第二路段上分别设置第一车辆检测器2、第二车辆检测器4，测定并获取视线障碍路段的中心线长度L，车辆到达检测器的最大到达率q_max，检测器与停车线之间的距离D，横向力系数μ，路面的横向坡度i，检测器与停车线之间路段上车辆速度V₀和道路视线障碍路段圆曲线半径R或视线障碍路段上实测行车速度V_l，分别计算出视线障碍路段的实时信号控制配时参数最小绿灯时间G_min，单位绿灯延时Δ，最大绿灯时间G_max和弯道清空时间T_c，将获得的实时信号控制配时参数输入至微处理器，并通过微处理器信号灯。

Description

视线障碍条件下的实时交通信号控制方法

技术领域

本发明涉及道路上弯道，或被障碍物(如建筑物、山体或大雾)阻碍视线的路段上的实时交通信号控制方法，属于道路交通控制领域。

背景技术

目前广泛的实时交通信号控制装置主要包括交通流检测装置和信号灯装置，交通流检测装置主要设置于城市道路交叉口进口道前方，或者高速公路进出口匝道上，用于提前车流量的判断和车辆行驶速度的检测，使得交叉口上的信号灯装置给出更加优化的信号配时控制，以及道路上限速的安全控制，从而减少车辆在交叉口产生的延误和事故发生率，以保障车辆的安全高效形式。然而，交通安全问题通常发生在由于驾驶员视线受到阻碍的路段上，特别是弯道上，当车流量很小的时候，车辆同时到达视线障碍地段的概率比较小，车辆可以自由通过，而当交通量增加到一定程度时，且短时间内视线障碍不能得到清除时，就有必要提供给驾驶员更加可靠的前方路段信息，以提高在视线受到阻碍路段上行驶的安全性，尤其是对向是否有车辆行驶而来的情形。

现实中，在视线受阻道路上或者弯道上一般使用反光镜提供给驾驶员弯道另一侧的交通信息，反光镜提供的信息一般都不够直观，且当受到环境可视性条件的影响以及驾驶员的实力水平等诸多因素，可靠性和保障性很低，一旦这些路段发生交通事故，事故程度都比较严重，且容易造成长时间的交通拥堵。如果能够根据视线障碍路段的物理要素和交通流要素，对视线受限路段实施实时信号控制，则可以最大限度的发挥实时信号控制技术的作用，显著提高视线障碍路段的道路安全状况。

发明内容

技术问题：针对视线障碍路段发生意外交通事故的问题，本发明的目的是提供一种视线障碍条件下的实时交通信号控制方法，通过设置实时交通信号控制装置及配时设计方法，使得视线障碍路段上不同时出现两个方向的车辆，避免交通故事的发生，提高此路段的安全性和有序通过性。

技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种视线障碍条件下的实时交通信号控制方法，其特征为：

步骤1在视线障碍道路上设置信号灯和车辆检测器：

在视线障碍道路的视线障碍路段的起讫点分别设置相向的第一信号灯3和第二信号灯5，在与所述视线障碍路段的起讫点相连接的第一路段、第二路段上分别设置第一车辆检测器2、第二车辆检测器4，

步骤2测定并获取相关参数

测定并获取视线障碍路段的中心线长度L，车辆到达检测器的最大到达率q_max，检测器与停车线之间的距离D，横向力系数μ，路面的横向坡度i，检测器与停车线之间路段上车辆速度V₀和道路视线障碍路段圆曲线半径R或视线障碍路段上实测行车速度V_l，

步骤3确定实时信号灯配时参数

按公式1.1～1.4分别计算出视线障碍路段的实时信号控制配时参数最小绿灯时间G_min，单位绿灯延时Δ，最大绿灯时间G_max和弯道清空时间T_c

G_{\min} = 3.6 (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}})

公式1.1

Δ = 3.6 \frac{D}{V_{0}}

公式1.2

G_{\max} = G_{\min} * q_{\max} * Δ + G_{\min} = 3.6 * (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}}) * (3.6 * q_{\max} * \frac{D}{V_{0}} + 1)

公式1.3

T_{c} = 3.6 \frac{L}{V_{l}}

公式1.4，

步骤4将步骤3获得的最小绿灯时间G_min，单位绿灯延时Δ，最大绿灯时间G_max和弯道清空时间T_c输入至微处理器，并通过微处理器信号灯。

有益效果：

1.视线障碍路段的实时交通信号控制装置包括信号灯以及与之相连接的车辆检测器，分别在道路两端布设，其控制原理较为科学，能够实时为驾驶员提供直观和可靠的前方路段的交通信息，且不受夜间和恶劣天气的影响，使得视线障碍路段的交通安全性在很大程度上得到提高，具有较强的实用性。

2.视线障碍路段的实时信号控制配时的设计方法即简单又实用，便于根据视线障碍路段的基本设计参数和交通状况，快速计算出实时信号控制配时，易于交通工程师所掌握，对于有视线障碍的交通路段有较好的针对性和适应性。

3.视线障碍路段的实时信号控制方法通过交通控制的方法实现视线障碍路段上的交通管控，使得路段上不会同时出现两个方向的车辆，从而避免了交通故事的发生，提高视线障碍路段的安全性和有序通过性。

附图说明：

图1为视线障碍条件下的实时交通信号控制方法基本流程图。

图2为视线障碍条件下的实时交通信号灯运行原则流程图。

图3为视线障碍路段交通信号控制装置的布设示意图；1为障碍物，2为第一车辆检测器，3为第一信号灯，4为第二车辆检测器，5为第二信号灯。

图4为典型视线障碍路段示意图；基本参数包括视线障碍路段的中心线长度L为80m，视线障碍路段圆曲线半径为R为35m，车辆到达检测器的最大到达率为q_max为0.20辆/s，检测器与停车线之间的距离D取25m，检测器与停车线之间路段上车辆速度V₀为35km/h。

具体实施方式

一种视线障碍条件下的实时交通信号控制方法，其特征为：

步骤1在视线障碍道路上设置信号灯和车辆检测器：

步骤2测定并获取相关参数

步骤3确定实时信号灯配时参数

G_{\min} = 3.6 (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}})

公式1.1

Δ = 3.6 \frac{D}{V_{0}}

公式1.2

G_{\max} = G_{\min} * q_{\max} * Δ + G_{\min} = 3.6 * (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}}) * (3.6 * q_{\max} * \frac{D}{V_{0}} + 1)

公式1.3

T_{c} = 3.6 \frac{L}{V_{l}}

公式1.4，

进一步说，本实施包括确定实时信号控制装置、确定实时信号灯的运行原则及实时信号控制配时设计方法：

1.实时交通信号控制装置构成

该装置由两个信号灯以及与之相连接的两个检测器组成，检测器分别检测信号灯前方的车辆信息，为信号灯提供判断依据。包括第一信号灯、第二信号灯、第一检测器、第二检测器；在道路的一端，第一检测器位于第一信号灯的前方，即来车辆先经过第一检测器在经过第一信号灯，在道路的另一端，第二检测器位于第二信号灯的前方，即来车辆先经过第二检测器在经过第二信号灯；

2.实时信号控制原则：

当道路一方的第一检测器检测到车辆先到达时，此方道路获得通行权，信号灯的微处理器将首先给第一信号灯分配一个最小绿灯时间，此时第二信号显示红灯，同时信号灯的微处理器不断接收和处理由检测器检测到的车辆的到达信息，如果在最小绿灯时间即将结束之前不再有车辆通过检测器，则通行权分配给道路另一方，即第二信号分配一个最小绿灯时间，经黄灯时间过度到显示绿灯，第一信号显示红灯；如果仍然有车辆通过检测器，则延长单位绿灯时间，在延长时间内如果在有车辆通过检测器，则继续延长单位绿灯延时，直到某一延时时间内无车辆到达或者绿灯时间超过了设定的最大绿灯时间，此时也将通行权分配给对向道路另一方，即第二信号分配一个最小绿灯时间，经弯道清空时间和黄灯时间过度到显示绿灯，第一信号显示红灯；

当道路另一方的第二检测器检测到车辆先到达时，此方道路获得通行权，信号灯的微处理器将首先给第二信号灯分配一个最小绿灯时间，此时第一信号显示红灯，同时信号灯的微处理器不断接收和处理由检测器检测到的车辆的到达信息，如果在最小绿灯时间即将结束之前不再有车辆通过检测器，则通行权分配给道路另一方，即第一信号分配一个最小绿灯时间，经黄灯时间过度到显示绿灯，第二信号显示红灯；如果仍然有车辆通过检测器，则延长单位绿灯时间，在延长时间内如果在有车辆通过检测器，则继续延长单位绿灯延时，直到某一延时时间内无车辆到达或者绿灯时间超过了设定的最大绿灯时间，此时也将通行权分配给对向道路另一方，即第一信号分配一个最小绿灯时间，经弯道清空时间和黄灯时间过度到显示绿灯，第二信号显示红灯；

3.实时信号控制配时的设计方法：

所需要确定的配时参数有：最小绿灯时间，单位绿灯延时，最大绿灯时间，弯道车辆清空时间，即道路两端信号灯双红时间，黄灯时间(一般取3s)。

a.最小绿灯时间G_min

G_{\min} = 3.6 (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}})

公式1.1

其中：V_l为视线障碍路段上车辆速度(km/h)，根据实际测量得到，或者根据

V = \sqrt{127 * R * (μ + i)},

R为视线障碍路段圆曲线半径(m)；μ为横向力系数，极限值为路面与轮胎之间的横向摩阻系数，一般取0.05-0.06，此时行车较为舒适；i路面的横向坡度，一般取0.10-0.06；V₀为检测器与停车线之间路段上车辆速度(km/h)，根据实际测量得到；L为视线障碍路段的中心线长度(m)，根据实际测量得到；D为检测器与停车线之间的距离(m)，一般取20-30米。

b.单位绿灯延时Δ

Δ = 3.6 \frac{D}{V_{0}}

公式1.2

符号意义同前。

c.最大绿灯时间G_max

G_{\max} = G_{\min} * q_{\max} * Δ + G_{\min} = 3.6 * (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}}) * (3.6 * q_{\max} * \frac{D}{V_{0}} + 1)

公式1.3

其中：q_max为车辆到达检测器的最大到达率(辆/s)；其他符号意义同前d.弯道清空时间T_c

T_{c} = 3.6 \frac{L}{V_{l}}

公式1.4

符号意义同前。

结合附图1～附图4，对本发明做进一步说明：

信号灯为通用的交叉口指引信号灯，以微处理器为核心，检测器通常为时间型环形线圈检测器，车辆检测器距离信号控制器装置前停车线的距离一般为20-30米。检测器连接信号灯的微处理器，检测器检测是否有车辆通过，然后检测器向微处理器发出实时交通流信息。

实时交通信号控制装置布设如图3所示，该装置包括第一车辆检测器2、第一信号灯3、第二车辆检测器4和第二信号灯5；在道路的一端，第一检测器2位于第一信号灯3的前方，即来车辆先经过第一检测器2在经过第一信号灯3，在道路的另一端，第二检测器4位于第二信号灯5的前方，即来车辆先经过第二检测器4在经过第二信号灯5。

实例：

选择典型视线障碍道路，如附图4所示，基本参数如下：视线障碍路段圆曲线半径R为35m，L为80m，车辆到达检测器的最大到达率为q_max为0.20辆/s，检测器与停车线之间的距离D取25m，横向力系数μ取0.06，路面的横向坡度i取0.08，检测器与停车线之间路段上车辆速度V₀为35km/h。按公式1.1-1.4，其计算结果如下：

a.最小绿灯时间G_min：

G_{\min} = 3.6 (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}}) = 3.6 * (\frac{80}{\sqrt{127 * 35 * (0.06 + 0.08)}} + \frac{25}{35}) = 14.1 s

b.单位绿灯延时Δ：

Δ = \frac{25}{35} * 3.6 = 2.6 s

c.最大绿灯时间G_max：

G_max＝G_min*q_max*Δ+G_min＝14.1*0.20*2.6+14.1＝21.4s

d.弯道清空时间T_c：

T_{c} = 3.6 \frac{L}{V_{l}} = 3.2 s

则此视线障碍路段的实时信号控制配时参数为：最小绿灯时间G_min＝14.1s，单位绿灯延时Δ＝2.6s，最大绿灯时间G_max＝21.4s，弯道清空时间T_c＝3.2s。

Claims

1.一种视线障碍条件下的实时交通信号控制方法，其特征为：

步骤1在视线障碍道路上设置信号灯和车辆检测器：

步骤2测定并获取相关参数

步骤3确定实时信号灯配时参数

G_{\min} = 3.6 (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}})

公式1.1

Δ = 3.6 \frac{D}{V_{0}}

公式1.2

G_{\max} = G_{\min} * q_{\max} * Δ + G_{\min} = 3.6 * (\frac{L}{V_{l}} + \frac{D}{V_{0}}) * (3.6 * q_{\max} * \frac{D}{V_{0}} + 1)

公式1.3

T_{c} = 3.6 \frac{L}{V_{l}}

公式1.4，