CN104050820A - 基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，属于交通信号灯控制的技术领域。所述基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，包括道路交通信号灯；所述道路交通信号灯上连接至少两组信号通道，每组信号通道与道路交通信号灯的接线端子对应连接；在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对当前使用的信号通道输出灭灯信号，对下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号，且使得其他信号通道保持灭灯信号状态。本发明在不改变现有道路交通信号灯对交通信号灯控制的情况下实现多种信号的动态切换，满足相位数切换和可变车道信号等交通信号灯控制的需要，适应范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通信号灯控制方法，尤其是一种基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，属于交通信号灯控制的技术领域。
背景技术
交通信号控制作为解决道路交叉口的交通流冲突，调节交通流有序、安全运行，缓解道路交通拥堵的一种十分有效的方法，已在国内外得到了广泛的应用。
可变车道控制中需要根据交通流运行状态来动态的改变车道对应的交通流向或者车辆类型，上述改变需要交叉口的交通信号灯配合进行信号切换，例如：由直行机动车道改为左转机动车道、由公交专用车道改为机动车道等。多相位交通信号控制中交叉口的放行相位数需要根据交通流运行状态来动态的增加或减少，同样需要交通信号灯配合进行信号类型切换。例如常用的由南北直行、南北左转、东西直行、东西左转四相位控制减少到南北放行、东西放行的二相位控制。
常用交通信号类型变换方法一般通过设置多组不同类型交通信号灯，通过打开一组信号灯，关闭其他类型交通信号灯来进行交通信号类型变换，此时关闭的信号灯与断电或故障时现象一致，影响交通参与者判别，可能造成误解。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，其在不改变现有道路交通信号灯对交通信号灯控制的情况下实现多种信号的动态切换，满足相位数切换和可变车道信号等交通信号灯控制的需要，适应范围广，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，包括道路交通信号灯；所述道路交通信号灯上连接至少两组信号通道，每组信号通道与道路交通信号灯的接线端子对应连接；在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对当前使用的信号通道输出灭灯信号，对下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号，且使得其他信号通道保持灭灯信号状态。
在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，当前使用的信号通道输出灭灯信号，在下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号前，利用基于应用场景相匹配的开灯、灭灯安全过渡时序进行平滑过渡。
信号机在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对道路交通信号灯的当前显示信号类型进行判断处理，通过逐个扫描道路交通信号灯所有接线端子进行判断处理，判断处理方法包括：
a、所有接线端子没有电源输出，该信号灯组灭灯；
b、1个或1个以上接线端子有电源输出，接线端子位于同一个信号通道中，且该信号通道与前一个有信号的信号通道相同，保持原有类型交通信号显示；
c、1个或1个以上接线端子有电源输出，接线端子位于同一个通道中，且该信号通道与前一个有信号的信号通道不同，进行显示信号类型切换，该信号通道对应类型的交通信号启亮，其他信号通道对应类型交通信号关闭；
d、1个或1个以上接线端子有电源输出，位于不同通道中，表示发生显示信号冲突故障，该道路交通信号灯维持上一个显示信号类型不变，并且进入黄闪模式。
所述道路交通信号灯通过不同信号通道实现交通信号切换的类型包括由机动车信号切换为方向指示信号灯增加相位变换、由方向指示信号灯切换为机动车信号灯的减少相位变换、方向指示信号灯不同放行方向的变换、公交专用信号灯与机动车信号灯或方向指示灯信号灯间的双向变换。
对于左转相位包含的保护型左转相位以及许可型左转相位之间变换判断时，包括如下步骤：
1）、左转车道数量LNlt，当进口道左转车道数量LNlt大于1时，使用保护型左转相位；
2）、左转穿越对向进口道行进车道数LNo，当左转穿越对向进口道行进车道数LNo大于3条时，使用保护型左转相位；
3）、左转交通量Vlt，当连续3个周期左转交通量大于240vph时，切换至保护型左转相位；当连续3个周期左转交通亮小于100vph时，切换至保护型左转相位。
本发明与已有技术相比所具有的优点是：
1、在不改变现有道路交通信号控制机的软硬件结构及其对道路交通信号灯控制方法的情况下，实现交通信号的动态切换，性价比高；
2、无需改变或扩展道路交通信号灯的安装位置、装置，实施成本低；
3、可实现不同流向与不同种类或功能的交通信号的动态切换；
4、遵循现有的道路交通信号灯设置规范和标准，方便交通参数者辨识交通信号，不会造成交通信号的误读与混乱。
附图说明
图1为现有道路交通信号灯的连接示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为增、减相位信号变换示意图。
图4为本发明四相位运行十字交叉口机动车信号灯示意图。
图5为基于关灯实现二相位控制的示意图。
图6为基于信号变换实现二相位控制的示意图。
图7为本发明单个进口方向4相位到2相位转换灯态图。
图8为本发明单个进口方向2相位到4相位转换灯态图。
图9为本发明保护型左转相位与许可型左转相位切换的流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：一般道路交通信号灯由红、黄、绿3个灯构成，其中每个灯对应一路接线端子，机动车信号灯的红、黄、绿3路接线端子或者行人信号灯的红、绿2路接线端子组成一个通道。
如图2所示，为了能在不改变现有道路交通信号灯对交通信号灯控制的情况下实现多种信号的动态切换，满足相位数切换和可变车道信号等交通信号灯控制的需要，本发明包括道路交通信号灯；所述道路交通信号灯上连接至少两组信号通道，每组信号通道与道路交通信号灯的接线端子对应连接；在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对当前使用的信号通道输出灭灯信号，对下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号，且使得其他信号通道保持灭灯信号状态。
具体地，通过在红、黄、绿一组道路交通信号灯的每1个灯上对应的连接2路或2路以上的接线端子，实现单组灯2个或2个以上信号通道的信号接入，每个信号通道可对应一种具体类型的交通信号灯，如机动车信号灯、指向不同方向的方向指示信号灯、公交专用信号灯等。
因此，本发明实施例中，所述道路交通信号灯通过不同信号通道实现交通信号切换的类型包括由机动车信号切换为方向指示信号灯增加相位变换、由方向指示信号灯切换为机动车信号灯的减少相位变换、方向指示信号灯不同放行方向的变换、公交专用信号灯与机动车信号灯或方向指示灯信号灯间的双向变换。
在具体实施时，在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，当前使用的信号通道输出灭灯信号，在下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号前，利用基于应用场景相匹配的开灯、灭灯安全过渡时序进行平滑过渡。所述安全过渡时序与现有道路交通信号灯的过渡方法相一致，此处步骤赘述。
信号机在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对道路交通信号灯的当前显示信号类型进行判断处理，通过逐个扫描道路交通信号灯所有接线端子进行判断处理，判断处理方法包括：
a、所有接线端子没有电源输出，该信号灯组灭灯；
b、1个或1个以上接线端子有电源输出，接线端子位于同一个信号通道中，且该信号通道与前一个有信号的信号通道相同，保持原有类型交通信号显示；
c、1个或1个以上接线端子有电源输出，接线端子位于同一个通道中，且该信号通道与前一个有信号的信号通道不同，进行显示信号类型切换，该信号通道对应类型的交通信号启亮，其他信号通道对应类型交通信号关闭；
d、1个或1个以上接线端子有电源输出，位于不同通道中，表示发生显示信号冲突故障，该道路交通信号灯维持上一个显示信号类型不变，并且进入黄闪模式。
如图3、图4和图6所示，以方向指示信号灯切换为机动车信号灯的减少相位变换、由机动车信号灯切换为方向指示信号灯的增加相位变换的方法为例，对本发明的交通信号灯控制方法做具体的过程说明，具体地：
典型十字交叉口的机动车信号灯设置如图4所示，每个机动车进口方向设置一组左转方向指示灯+一组机动车信号灯（简称圆盘灯），分别用于控制左转和直行的机动车通行，右转机动车不作控制。此时4个放行相位分别为东西直行、东西左转、南北直行、南北左转。当交通流量发生变化，信号控制需要切换到2相位控制时，通常的做法是关闭各个方向上的左转信号灯组，见图5。被关闭信号灯组与信号灯发生故障后关闭的现象一致，易引起交通参与者误读。
本发明实施例中，可通过交通信号类型切换，通过把需要变换交通信号类型的交通信号灯组，即本例中各个进口方向的左转信号灯组上，分别增加一个圆盘灯的通道连接，在需要切换时，把左转方向指示信号灯切换为机动车信号灯来实现减少相位变换。以西方向的左转灯组为例，西方向的左转灯组上设置信号通道A以及信号通道B，假设信号通道A表示左转信号，包含1、2、3号端子按顺序分别连接红、黄、绿灯，增加信号通道B表示圆盘灯信号，信号通道B同样包含了4、5、6号端子按顺序连接到红、黄、绿灯上。4相位运行时信号通道B保持灭灯的状态，所有端子无电源输出，当信号类型由左转向圆盘切换时，在本周期的2号相位（东西左转）放行结束后（黄灯或全红后），在信号通道A输出灭灯信号，即1、2、3号端子无电流输出，关闭左转箭头灯信号；在信号通道B的4号端子输出电流点亮红灯，5、6号端子无电源输出，实现与相位1保持一致的控制信号，打开圆盘灯信号，完成东西方向的信号类型切换，灯态变化的过程如图7所示。使用相同方法在4号相位放行结束后进行南北方向的信号类型切换。通过上述过程，交叉口在本信号运行周期内完成4相位到2相位运行模式变换的完整过程，自下个周期开始进入2相位运行。
由2相位运行变换到4相位运行时，同样以西方向的原左转灯组为例。在1号相位（东西放行）放行结束时，信号通道B的4、5、6号端子输出灭灯，信号通道A的1号端子输出电流点亮红灯，2、3号端子无电源输出，完成东西放行信号类型变换，灯态变化过程如图8所示。相同的在2号相位放行结束时切换南北方向的信号类型，完成2相位到4相位运行模式变换的完整过程，自下个信号周期开始进入4相位运行。
一般地，对于道路交通信号灯的左转相位包括保护型左转相位（又称作专用左转相位，对应左转方向指示信号灯启用）及许可型左转相位（又称作混合型左转相位，对应圆盘信号灯），在对道路交通信号灯进行信号切换时，包含保护型左转相位与许可型左转相位的动态变换时机的判断。
对于保护型左转相位与许可型左转相位的变换，常常考虑三个因素：安全、通行能力以及延误。安全性是设置左转相位的重要依据，这些依据里规定了设置左转相位的交通事故阈值；车辆的平均延误是信号优化时判断左转保护相位建立的评价指标；交通流量是目前广泛使用的推荐标准，具体的影响因素包括左转交通量、对向行进交通量、行人交通量、视距、车道数、渠化的类型和特性、进口道的车速和对向车辆的运行车速、通过交叉口的距离、延误、事故记录等。本发明实施例中，用于交通信号运行时的动态相位优化，故排除不可动态检测的事故信息、交叉口渠化类型和特性，以及计算复杂的交叉口车辆平均延误等参数，选取左转车道数、左转穿越对向车道数（可变车道情况下）、左转交通量、对向行进交通量等参数建立适用于计算实现的针对每个进口方向左转相位功能变化时机的快速判断，如图9所示，流程如下：
1）、左转车道数量LNlt，当进口道左转车道数量大于1时（包括1条左转专用+1条左转与其他方向混行车道），使用保护型左转相位；
2）、左转穿越对向进口道行进车道数LNo，当大于3条时，使用保护型左转相位。
3）、左转交通量Vlt（单位vph，Vehicles Per Hour），当连续3个信号运行周期左转交通量大于240vph时，切换至保护型左转相位；当连续3个信号运行周期左转交通亮小于100vph时，切换至保护型左转相位。所述左转交通量可以由信号机进行统计得到，为本技术领域普通技术人员所熟知，此处不再赘述。
4）、左转交通量Vlt和对向行进交通量Vo的乘积，左转交通量Vlt和对向交行进交通量Vo的乘积反应了左转车辆穿越对向交通流的难度，设置保护左转相位乘积的阈值随左转穿越对向行进车道数LNo而变，基于美国信号配时手册中左转相位静态判断的推荐值及实际工程项目研究，左转穿越对向车道数量分别为1、2、3的情况下，阈值分别取值50000、90000、110000，连续3个信号运行周期符合条件的情况下进行切换。
本发明与已有技术相比所具有的优点是：
1、在不改变现有道路交通信号控制机的软硬件结构及其对道路交通信号灯控制方法的情况下，实现交通信号的动态切换，性价比高；
2、无需改变或扩展道路交通信号灯的安装位置、装置，实施成本低；
3、可实现不同流向与不同种类或功能的交通信号的动态切换；
4、遵循现有的道路交通信号灯设置规范和标准，方便交通参数者辨识交通信号，不会造成交通信号的误读与混乱。
Claims (5)
1.一种基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，包括道路交通信号灯；其特征是：所述道路交通信号灯上连接至少两组信号通道，每组信号通道与道路交通信号灯的接线端子对应连接；在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对当前使用的信号通道输出灭灯信号，对下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号，且使得其他信号通道保持灭灯信号状态。
2.根据权利要求1所述的基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，其特征是：在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，当前使用的信号通道输出灭灯信号，在下一个期望的信号类型对应的信号通道输出开灯信号前，利用基于应用场景相匹配的开灯、灭灯安全过渡时序进行平滑过渡。
3.根据权利要求1所述的基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，其特征是：信号机在对道路交通信号灯进行交通信号切换时，对道路交通信号灯的当前显示信号类型进行判断处理，通过逐个扫描道路交通信号灯所有接线端子进行判断处理，判断处理方法包括：
（a）、所有接线端子没有电源输出，该信号灯组灭灯；
（b）、1个或1个以上接线端子有电源输出，接线端子位于同一个信号通道中，且该信号通道与前一个有信号的信号通道相同，保持原有类型交通信号显示；
（c）、1个或1个以上接线端子有电源输出，接线端子位于同一个通道中，且该信号通道与前一个有信号的信号通道不同，进行显示信号类型切换，该信号通道对应类型的交通信号启亮，其他信号通道对应类型交通信号关闭；
（d）、1个或1个以上接线端子有电源输出，位于不同通道中，表示发生显示信号冲突故障，该道路交通信号灯维持上一个显示信号类型不变，并且进入黄闪模式。
4.根据权利要求1所述的基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，其特征是：所述道路交通信号灯通过不同信号通道实现交通信号切换的类型包括由机动车信号切换为方向指示信号灯增加相位变换、由方向指示信号灯切换为机动车信号灯的减少相位变换、方向指示信号灯不同放行方向的变换、公交专用信号灯与机动车信号灯或方向指示灯信号灯间的双向变换。
5.根据权利要求1所述的基于复合通道实现多信号切换的交通信号灯控制方法，其特征是：对于左转相位包含的保护型左转相位以及许可型左转相位之间变换判断时，包括如下步骤：
1）、左转车道数量LNlt，当进口道左转车道数量LNlt大于1时，使用保护型左转相位；
2）、左转穿越对向进口道行进车道数LNo，当左转穿越对向进口道行进车道数LNo大于3条时，使用保护型左转相位；
3）、左转交通量Vlt，当连续3个信号运行周期左转交通量大于240vph时，切换至保护型左转相位；当连续3个信号运行周期左转交通亮小于100vph时，切换至保护型左转相位。
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