CN103646556A

CN103646556A - 一种动态调整红绿灯时间的控制系统及控制方法

Info

Publication number: CN103646556A
Application number: CN201310690182.5A
Authority: CN
Inventors: 马世典; 韩牟; 沈峥楠
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: CN103646556B

Abstract

本发明公开一种动态调整红绿灯时间的控制系统及控制方法，控制系统包括车载射频模块、路边射频接收模块、路边通信模块和红绿灯控制模块。控制方法为：在具体路口的交通实况下，车载射频模块根据当前车辆行驶意图以广播形式发射无线信号；路边射频接收模块接收到该信号后增加具体路口信息，以数据帧形式传递给路边通信模块；路边通信模块汇总所获取具体路口各方向上车辆数目后，将车流信息传给红绿灯控制模块；红绿灯控制模块按照既定的控制策略，判断是否需要动态调整红绿灯时间长度，从而实现对红绿灯时间的动态调整，以达到在车流异常情况下缓解交通堵塞状况的目的。

Description

一种动态调整红绿灯时间的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及交通信号控制领域，具体为一种动态调整红绿灯时间的控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的飞速发展，国内汽车保有量持续增加，城市交通堵塞日益严重。而现有的红绿灯时间基本为固定设置，不能根据实际路况智能调节，无法有效缓解交通拥挤情况。

为了解决上述问题，出现了多种红绿灯控制装置或系统。如专利申请号为200610022581.4的中国专利《一种新型的智能红绿灯控制系统》，该专利主要由摄像模块，识别器，服务器以及红绿灯控制器顺次级联组成。识别器中包括车辆检测模块、流量检测模块、车辆抓拍模块、车辆号牌识别模块及车型识别模块；识别器采用视频虚拟线圈技术对通过车辆进行计数,计算车流量,根据抓拍图像进行车型和号牌识别,并将车流量、车型和号牌所形成的其它信息输入至红绿灯时间运算模块。

但该发明专利装置成本较高，在恶劣天气情况下抓拍图像效果并不理想。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种动态调整红绿灯时间的控制系统及控制方法。

本发明所采用的方案是：一种动态调整红绿灯时间的控制系统，其包括车载射频模块、路边射频接收模块、路边通信模块和红绿灯控制模块，其中，车载射频模块安装在车内，路边射频接收模块安装在在道路分岔口汇合的各条道路的两边，车载射频模块采用较高频率发射无线信号，只有在其周身几米以内的路边射频接收模块才能接收到；路边通信模块安装在道路分岔口各角处，红绿灯控制模块安装在道路交汇处，路边射频接收模块通过RS485总线与路边通信模块相连，路边通信模块通过RS485总线与红绿灯控制模块相连。该控制系统动态调整红绿灯时间的控制方法为：在具体路口的交通实况下，车载射频模块根据当前车辆行驶意图以广播形式发射无线信号，无线信号内容为车辆VIN码、车辆行驶意图；路边射频接收模块接收到该信号后增加车辆所处道路信息，以数据帧形式传递给路边通信模块，数据帧内容为车辆VIN码、车辆行驶意图、车辆所处道路；路边通信模块汇总所获取具体路口各方向上车辆数目后，将车流信息传给红绿灯控制模块；红绿灯控制模块按照既定的控制策略，判断是否需要动态调整红绿灯时间长度，从而实现对红绿灯时间的动态调整，以达到在车流异常情况下缓解交通堵塞状况的目的。

VIN是英文Vehicle Identification Number（车辆识别码）的缩写。因为ASE标准规定：VIN码由17位字符组成，所以俗称十七位码。它包含了车辆的生产厂家、年代、车型、车身型式及代码、发动机代码及组装地点等信息。正确解读VIN码，对于我们正确地识别车型十分重要。由于车辆的VIN码具有唯一性，因此可实现同一辆车不重复累计增加次数或减少次数。

本发明的有益效果是：降低车辆平均等待时间、缓解交通堵塞状况。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为路边射频接收模块的安装设置图；

图3为车辆驶向和离开红绿灯的判断原理图；

图4为数据帧内容形式图；

图5为车辆计数统计图。

具体实施方式

Step1当车辆行驶时，固定安装在车内的车载射频模块根据当前车辆行驶意图以广播形式发射无线信号。

Step2如附图2所示，此处以十字路口为例，在道路各边安装若干个路边射频接收模块设备，相邻设备间间隔为8米。

Step3路边射频接收模块接收到车载射频模块发出的无线信号。

Step4如附图3所示，当某一车辆驶向红绿灯时，车辆右侧的相邻两个路边射频接收模块先后接收到车载射频模块发出的信号（按k1、k2、k3等先后顺序收到），即判断为有一辆车正进入红绿灯区域；当该车辆驶过红绿灯时后，车辆右侧的相邻两个路边射频接收模块先后接收到该车载射频模块发出的信号（按q1、q2、q3等先后顺序收到），即判断为该辆车正离开红绿灯区域。当路边射频接收模块判断车辆驶向红绿灯时，增加具体路口和车道标识，以数据帧形式传递给路边通信模块。数据帧内容包括车辆VIN码、车辆行驶意图、车辆所处道路，数据帧形式如附图4所示。

Step5如附图2所示，共装有4个路边通信模块。通过RS485总线，每个路边通信模块接收其邻近的路边射频接收模块传递的数据帧，汇总车流数据。

Step5.1统计车辆数目的方法在于，在一个红绿灯周期内，路边通信模块接收到路边射频接收模块传递的数据帧，实时统计各道路方向上左转、直行、右转车辆的数目。当路边射频接收模块判断某一车辆驶向红绿灯时，累积增加一次其具体车道及转向上车辆数目；当路边射频接收模块判断该车辆驶离红绿灯时，累计减少一次其原具体车道及转向上车辆数；由于车辆的VIN码具有唯一性，因此可实现同一辆车不重复累计增加次数或减少次数。

Step5.2如附图5所示，在进入下一个红绿灯周期前，路边通信模块将汇总的车流数据传递给红绿灯控制模块；进入下一个红绿灯周期后，路边通信模块重新汇总车流数据。

Step6如附图2所示，通过RS485总线，路边通信模块将车流数据传递给红绿灯控制模块。红绿灯控制模块根据所获得车流信息，给出通行分配策略，实现对红绿灯时间的动态调整。

Step7通行分配策略此处以十字路口为例，且路口各方向红绿灯为互斥关系。具体说明：如附图5所示，红绿灯控制模块通过路边射频通信模块获得道路A某一通行方向上左转车辆数n1、直行车辆数n2、右转车辆数n3,相反通行方向上左转车辆数n4、直行车辆数n5、右转车辆数n6；获得道路B某一通行方向上左转车辆数m1、直行车辆数m2、右转车辆数m3,相反通行方向上左转车辆数m4、直行车辆数m5、右转车辆数m6。

Step8如附图5所示，在一个红绿灯周期T内，对道路A分配策略如下：其左转、直行、右转总绿灯时间计算方法如下式

T 1 = [T * \frac{n 1 + n 2 + n 3 + n 4 + n 5 + n 6}{n 1 + n 2 + n 3 + n 4 + n 5 + n 6 + m 1 + m 2 + m 3 + m 4 + m 5 + m 6}],

（[]表示取整符号）。

Step8.1当n1≥n4,n2≥n5,n3≥n6时,道路A左转绿灯时间直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 2}{n 1 + n 2 + n 3}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 3}{n 1 + n 2 + n 3}] .

Step8.2当n1≥n4,n2≥n5,n3<n6时,道路A左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 2}{n 1 + n 2 + n 6}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 6}{n 1 + n 2 + n 6}] .

Step8.3当n1≥n4,n2<n5,n3≥n6时,道路A左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 5}{n 1 + n 5 + n 3}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 3}{n 1 + n 5 + n 3}] .

Step8.4当n1≥n4,n2<n5,n3<n6时,道路A左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 5}{n 1 + n 5 + n 6}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 6}{n 1 + n 5 + n 6}] .

Step8.5当n1<n4,n2≥n5,n3≥n6时,道路A左转绿灯时间直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 2}{n 4 + n 2 + n 3}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 3}{n 4 + n 2 + n 3}] .

Step8.6当n1<n4,n2≥n5,n3<n6时,道路A左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 2}{n 4 + n 2 + n 6}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 6}{n 4 + n 2 + n 6}] .

Step8.7当n1<n4,n2<n5,n3≥n6时,道路A左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 5}{n 4 + n 5 + n 3}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 3}{n 4 + n 5 + n 3}] .

Step8.8当n1<n4,n2<n5,n3<n6时,道路A左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 2 = [T 1 * \frac{n 5}{n 4 + n 5 + n 6}],

右转绿灯时间

t 3 = [T 1 * \frac{n 6}{n 4 + n 5 + n 6}] .

Step9如附图5所示，在一个红绿灯周期T内，对道路B分配策略如下：其左转、直行、右转总绿灯时间为：T2=T-T1。

Step9.1当m1≥m4,m2≥m5,m3≥m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 2}{m 1 + m 2 + m 3}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 3}{m 1 + m 2 + m 3}] .

Step9.2当m1≥m4,m2≥m5,m3<m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 2}{m 1 + m 2 + m 6}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 6}{m 1 + m 2 + m 6}] .

Step9.3当m1≥m4,m2<m5,m3≥m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 5}{m 1 + m 5 + m 3}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 3}{m 1 + m 5 + m 3}] .

Step9.4当m1≥m4,m2<m5,m3<m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 5}{m 1 + m 5 + m 6}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 6}{m 1 + m 5 + m 6}] .

Step9.5当m1<m4,m2≥m5,m3≥m6时,道路B左转绿灯时间直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 2}{m 4 + m 2 + m 3}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 3}{m 4 + m 2 + m 3}] .

Step9.6当m1<m4,m2≥m5,m3<m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 2}{m 4 + m 2 + m 6}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 6}{m 4 + m 2 + m 6}] .

Step9.7当m1<m4,m2<m5,m3≥m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 5}{m 4 + m 5 + m 3}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 3}{m 4 + m 5 + m 3}] .

Step9.8当m1<m4,m2<m5,m3<m6时,道路B左转绿灯时间

直行绿灯时间

t 5 = [T 2 * \frac{m 5}{m 4 + m 5 + m 6}],

右转绿灯时间

t 6 = [T 2 * \frac{m 6}{m 4 + m 5 + m 6}] .

Step10在绿灯与红灯的转换期间加入三秒的黄灯警示时间，以降低驾驶风险。

Claims

1.一种动态调整红绿灯时间的控制系统，其特征在于包括车载射频模块、路边射频接收模块、路边通信模块和红绿灯控制模块，车载射频模块安装在车内，路边射频接收模块安装在道路分岔口汇合的各条道路的两边，路边通信模块安装在道路分岔口各角处，红绿灯控制模块安装在道路交汇处，路边射频接收模块通过RS485总线与路边通信模块相连，路边通信模块通过RS485总线与红绿灯控制模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种动态调整红绿灯时间的控制系统，其特征在于所述路边射频接收模块的安装方法为：在道路分岔口汇合的各条道路上，距离分岔口较远的路段，在道路右边安装若干个路边射频接收模块，靠近分岔口的路段，在道路左边安装若干个路边射频接收模块，相邻的路边射频接收模块间隔8米。

3.根据权利要求1所述的一种动态调整红绿灯时间的控制系统，其特征在于所述路边通信模块的安装方法为：在道路分岔口各角处分别安装一个路边通信模块，该路边通信模块只接收邻近路边射频接收模块发送的数据信息。

4.一种如权利要求1所述的动态调整红绿灯时间的控制系统的控制方法，其特征是具有如下步骤：

1)当车辆驶向或离开红绿灯时，车载射频模块确定当前车辆行驶意图，并将车辆行驶意图以广播形式向路边射频接收模块发射无线信号，无线信号内容为车辆VIN码、车辆行驶意图；

2)路边射频接收模块接收到车载射频模块发出的无线信号后，判断车辆是驶向红绿灯还是离开红绿灯，以数据帧形式传递给路边通信模块，数据帧内容为车辆VIN码、车辆行驶意图、车辆所处道路，路边通信模块实时统计各道路方向上左转、直行、右转车辆的数目；

3)路边通信模块汇总车流数据，在进入下一个红绿灯周期前将车流数据传递给红绿灯控制模块，红绿灯控制模块根据所获得车流信息给出通行分配策略；进入下一个红绿灯周期后，路边通信模块重新汇总车流数据。

5.根据权利要求4所述的一种动态调整红绿灯时间的控制系统的控制方法，其特征在于所述步骤1）中车载射频模块确定车辆行驶意图的方法为：车载射频模块根据车辆的转向灯状态确定车辆行驶意图，若左转向灯开启，则判断车辆行驶意图为左转，若右转向灯开启，则判断车辆行驶意图为右转，若没有转向灯开启，则判断车辆行驶意图为直行。

6.根据权利要求4所述的一种动态调整红绿灯时间的控制系统的控制方法，其特征在于所述步骤2）中路边射频接收模块判断车辆是驶向红绿灯还是离开红绿灯的具体方法为：当车辆驶向红绿灯时，车辆右侧的相邻路边射频接收模块先后接收到车载射频模块发出的信号，即判断为有一辆车正进入红绿灯区域；当车辆驶过红绿灯后，车辆右侧的相邻路边射频接收模块先后接收到车载射频模块发出的信号，即判断为有一辆车正离开红绿灯区域。

7.根据权利要求4所述的一种动态调整红绿灯时间的控制系统的控制方法，其特征在于所述步骤2）中路边通信模块实时统计车辆数目的具体方法为：在一个红绿灯周期内，路边通信模块接收到路边射频接收模块传递的数据帧，实时统计各道路方向上左转、直行、右转车辆的数目，当路边射频接收模块判断车辆驶向红绿灯时，累积增加一次该具体车道及转向上车辆数目；当路边射频接收模块判断车辆驶离红绿灯时，累计减少一次与该车道对应的驶向红绿灯方向的车道及转向上车辆数目。

8.根据权利要求4所述的一种动态调整红绿灯时间的控制系统的控制方法，其特征在于所述步骤3）中通行分配策略为：在一个红绿灯周期内，根据各道路、各车道上的车辆数量，按比例分配每条道路、每个车道的通行时间。