CN104157147B - 交通信号机、隧道内交通异常事件的检测控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通信号机、隧道内交通异常事件的检测控制方法和系统，所述方法包括：获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；对于每个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则根据发生交通异常事件的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制交通信号灯进行红绿交替显示；否则，控制交通信号灯为常绿显示。本发明在城市隧道内发生交通异常事件后，可通过对城市隧道入口处的交通信号灯的控制，避免城市隧道内排队过长，保障城市隧道内的行车通畅。

Description

交通信号机、隧道内交通异常事件的检测控制方法及系统

技术领域

本发明涉及交通领域，尤其涉及一种交通信号机、隧道内交通异常事件的检测控制方法及系统。

背景技术

随着城市化进程的不断推进以及人民生活水平的日益提高，城市机动车保有量飞速增长，随之带来的是城市道路交通拥堵现象日趋严重，进而使得城市道路交通事故发生频率也逐渐增大；而城市道路交通事故的频繁发生又进一步加重了城市道路交通拥堵现象。

目前针对城市道路交通拥堵问题，通常是采集道路的交通数据(如道路路段旅行时间)，并通过对交通数据的分析判断道路的交通状态，也就是检测是否有交通拥堵或交通事故等影响交通的异常事件出现，从而引导驾驶员根据交通状态信息选择合适的出行路径，并在发生交通事故时由工作人员分析事故原因，进而作出合理的应对措施。

然而，现有这些交通异常事件检测主要是针对城市普通道路进行的，城市隧道(即在城市内修建的隧道)具有空间密闭、通风差等特性，一旦城市隧道内发生交通事故，其救援难度及危险程度相比城市普通道路更高。

虽然在城市间的公路隧道交通异常事件判别方面，有专利公开可通过布设入口摄像机和出口摄像机，获取出入隧道的车辆信息及对应车速，然后提取隧道内行驶时间与设定阈值进行比较，进而判断隧道内是否有异常事件发生。然而，城市隧道一般比公路隧道车流量大且更加密集，再加之城市隧道容易受到出口附近的路口交通信号灯的影响，使得城市隧道内可能产生排队等现象，而公路隧道往往没有交通信号灯等的干扰，使得确定公路隧道内交通异常事件的方法用于城市隧道交通异常事件判别时不准确，从而不适用于城市隧道交通异常事件检测。而且，当城市隧道内出现拥堵排队现象时，城市隧道内的车辆产生大量尾气危害驾驶员健康，同样会使得城市隧道内交通事故发生概率增加，进而带来更加严重的影响。

因此，有必要提供一种适用于对城市隧道内的交通异常事件进行检测并控制的方法，以及时发现城市隧道内交通异常事件，控制城市隧道内排队长度，保障城市隧道内的行车通畅。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种交通信号机、隧道内交通异常事件的检测控制方法及系统，用以在检测到城市隧道内发生交通异常事件后，通过对城市隧道入口处的交通信号灯的控制，避免城市隧道内排队过长，保障城市隧道内的行车通畅。

本发明的技术方案公开了一种隧道内交通异常事件的检测控制方法，包括：

获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；

对于每个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；

若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；

否则，控制所述交通信号灯为常绿显示。

其中，所述交通数据包括占有率；以及

所述根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件，具体包括：

对于从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；以及

所述根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比，具体包括：

确定出距离所述城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比。

或者，所述交通数据包括流量；以及

所述根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件，具体包括：

根据该检测断面处各车道中的车辆检测器输出的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器输出的流量，统计所述上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；

若确定所述相对差值大于预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；以及

所述根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比，具体包括：

确定出距离所述城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比。

较佳地，所述根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件，具体包括：

若当前所述交通信号灯进行常绿显示，则确定所述相对差值大于第一预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于第一预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；

若当前所述交通信号灯进行红绿交替显示，则确定所述相对差值小于第二预设相对差值阈值，且所述绝对差值小于第二预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中未发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处未发生交通事故的异常事件；

其中，第二预设相对差值阈值小于第一预设相对差值阈值；第二绝对差值阈值小于第一绝对差值阈值。

本发明的技术方案还公开了一种隧道内交通异常事件的检测控制系统，包括：

交通信号灯，设置于城市隧道入口处；

车辆检测器，布设于城市隧道内至少三个检测断面处的各车道中，用于采集交通数据并输出；

交通信号机，用于获取所述车辆检测器输出的交通数据，并对于每个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；否则，控制所述交通信号灯进行常绿显示。

其中，所述交通信号机具体包括：

交通数据获取模块，用于获取所述车辆检测器输出的交通数据；

交通异常事件判断模块，用于对于每个检测断面，根据所述交通数据获取模块获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；否则，输出常绿控制通知；

交通信号灯控制模块，用于接收到所述红绿交替控制通知后，根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比，根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；接收到所述常绿控制通知后，控制所述交通信号灯进行常绿显示。

较佳地，所述交通数据包括占有率；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，对于所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

或者，所述交通数据包括流量；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，根据所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据所述交通数据获取模块从与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计所述上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；若确定所述相对差值大于预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

本发明的技术方案还公开了一种交通信号机，包括：

交通数据获取模块，用于获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；

交通异常事件判断模块，用于对于每个检测断面，根据所述交通数据获取模块获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；

交通信号灯控制模块，用于接收到所述红绿交替控制通知后，根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示。

其中，所述交通数据包括占有率；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，对于所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

或者，所述交通数据包括流量；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，根据所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据所述交通数据获取模块从与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计所述上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；若确定所述相对差值大于预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

本发明的技术方案中，过在城市隧道内的检测断面处各车道中布设车辆检测器，并在城市隧道入口处安装交通信号灯的方式，实现了在判断出城市隧道内发生交通异常事件时，通过对交通信号灯的红绿交替显示控制来减轻城市隧道内的车辆排队现象，并尽量避免城市隧道内发生的交通异常事件变得更加严重，以保障城市隧道的畅通。

尤其是，当城市隧道内发生交通拥堵时，本发明可以通过控制交通信号灯将排队转移至城市隧道外，快速疏散城市隧道内的拥堵。当城市隧道内发生交通事故时，本发明可以通过控制交通信号灯减少进入城市隧道内的车流量，进而降低城市隧道内发生拥堵的概率，并减缓因交通事故导致的拥堵现象，防止隧道内的交通事故的不良影响进一步扩大。

附图说明

图1为本发明实施例的隧道内交通异常事件的检测控制系统的示意图；

图2为本发明实施例的隧道内交通异常事件的检测控制方法的流程图；

图3为本发明实施例的隧道内交通拥堵的异常事件的检测控制方法流程图；

图4为本发明实施例的隧道内交通事故的异常事件的检测控制方法流程图；

图5为本发明实施例的隧道内交通拥堵和交通事故的异常事件的检测控制方法流程图；

图6为本发明实施例的交通信号机的内部结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。

本发明的主要思路为，预先在城市隧道内选取几个检测断面，在城市隧道内的检测断面处各车道中布设车辆检测器，并在城市隧道入口处安装交通信号灯；通过车辆检测器对城市隧道内的检测断面处的交通数据进行采集，并通过采集的交通数据判断城市隧道内是否发生交通异常事件；若未发生交通异常事件，则控制安装于城市隧道入口处的交通信号灯进行常绿显示(即绿灯亮)；相反，若发生交通异常事件(如交通拥堵、交通事故的异常事件)，则控制安装于城市隧道入口处的交通信号灯进行红绿交替显示(红绿灯交替亮)，以减轻城市隧道内的车辆排队现象，并尽量避免城市隧道内发生的交通异常事件变得更加严重，以保障城市隧道的畅通。

例如，当城市隧道内发生交通拥堵事件时，可通过控制交通信号灯进行红绿交替显示来将排队转移至城市隧道外，从而避免大量车辆拥堵在城市隧道内，保障城市隧道内的行车通畅，同时可减少对驾驶员健康危害，减少因城市隧道内拥堵而引发交通事故的概率。

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

本发明的技术方案中，技术人员可预先根据城市隧道的长度、宽度、地理位置等特性，并结合需要达到的控制目标确定出需要检测交通数据的城市隧道内的检测断面的具体位置和个数。具体地，技术人员可以确定至少三个检测断面，包括位于城市隧道入口和出口处的检测断面、以及至少一个城市隧道内的检测断面；其中，城市隧道出口处的检测断面可以确定为城市隧道内需要对排队进行控制的起始位置处的断面；城市隧道内的检测断面可以确定为距城市隧道出口的距离等于城市隧道内所允许的最大排队长度位置处的隧道断面；城市隧道入口处的检测断面可以确定为城市隧道入口附近的隧道断面。需要说明的是，城市隧道入口、出口均是针对车辆行驶进入城市隧道的方向来说的；城市隧道的长度具体可以是300米～2000米的隧道。

基于预先确定的检测断面，本发明具体实施方式提供的隧道内交通异常事件的检测控制系统的示意图，如图1所示，具体包括：交通信号机102、车辆检测器101和交通信号灯103。

其中，交通信号灯103设置或安装于城市隧道入口处，具体可以安装于城市隧道外、距城市隧道入口30～50米处。

车辆检测器101预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中，通过光纤与交通信号机102连接，用于采集流量、占有率等交通数据，并将采集的流量和占有率输出到交通信号机102。例如，车辆检测器101可布设于由技术人员预先确定的位于城市隧道入口和出口处的检测断面、以及至少一个城市隧道内的检测断面处的各车道中。车辆检测器101具体可以是地磁检测器、电感环检测器(环型感应线圈)、超声波检测器、红外检测器、雷达检测器、视频检测器等。其中，城市隧道内检测断面处各车道指的是由城市隧道入口到出口的、检测断面处的单方向行驶车道。

交通信号机102用于根据车辆检测器101输出的交通数据判断检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件(即城市隧道内发生交通异常事件)，则确定出相应的红绿交替信号灯控制方案，以控制交通信号灯103进入红绿交替放行模式，也就是控制交通信号灯103进行红绿交替显示；若判断出没有检测断面处发生交通异常事件(即城市隧道内未发生交通异常事件)，则控制交通信号灯103进入常绿放行模式，也就是控制交通信号灯103进行常绿显示。

此外，还可在城市隧道入口处布设一个与交通信号机102连接的提示屏，由交通信号机102根据是否有检测断面处发生交通异常事件的判断结果控制提示屏进行显示，具体显示的信息可以自定义。例如，当判断没有检测断面处发生交通异常事件时，提示屏默认显示“隧道路段，请减速慢行”的信息；当判断有检测断面处发生交通异常事件时，提示屏默认显示“隧道内异常，请按灯行驶”的信息。

基于上述的隧道内交通异常事件的检测控制系统，本发明实施例的隧道内交通异常事件的检测控制方法的流程，如图2所示，具体包括如下步骤：

S201：交通信号机102获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器101输出的交通数据。

具体地，预先布设的每个车辆检测器101采集占有率、流量等交通数据后，以信号方式将采集的交通数据传送至交通信号机102。交通信号机102获取这些车辆检测器101输出的交通数据。

S202：交通信号机102对于每个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则执行步骤S203；否则，执行步骤S205。

具体地，本发明中的交通异常事件可以为交通拥堵的异常事件和交通事故的异常事件。交通信号机102进行交通异常事件的判断具体可以是每隔设定时间段进行，或者说是基于预设的检测周期进行周期性判断。

其中，交通信号机102对于任一个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件可以是：判断该检测断面处是否发生交通拥堵和/或交通事故的异常事件。

S203：交通信号机102根据发生交通异常事件的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。

其中，交通信号灯103的绿信比指的是在一个信号周期中绿灯时间所占的比例。例如，信号周期为80秒，在一个信号周期中绿灯时间为20秒，则绿信比为1/4；再如，信号周期为100秒，在一个信号周期中绿灯时间为50，则绿信比为1/2。对于交通拥堵的异常事件，交通信号机102根据发生交通异常事件的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比的方法，将在下述结合图3进行详细介绍。对于交通事故的异常事件，交通信号机102根据发生交通异常事件的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比的方法，将在下述结合图4进行详细介绍。

S204：交通信号机102根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示。

具体地，交通信号机102在确定出交通信号灯103的绿信比之后，确定出相应红绿交替信号灯控制方案，控制交通信号灯103按照确定出的红绿交替信号灯控制方案进行红绿交替显示。其中，红绿交替信号灯控制方案具体涉及信号周期、一个信号周期内信号灯的显示相序、绿信比；信号周期可以在30s～240s的范围内取值；一个信号周期内信号灯的显示相序可以为绿灯、绿闪、黄灯、红灯；绿信比可以为0～1之间的数值。

S205：交通信号机102控制交通信号灯103为常绿显示，也就是说城市隧道内畅通，无需对驶入城市隧道的车辆进行控制。

事实上，布设于检测断面处车道中的车辆检测器101输出的交通数据可以包括占有率，相应地，上述的交通异常事件具体可以是交通拥堵的异常事件。这样，交通信号机102可根据车辆检测器101输出的占有率进行交通拥堵的异常事件的检测控制。具体地，城市隧道内交通拥堵的异常事件的检测控制方法的流程，如图3所示，包括如下步骤：

S301：交通信号机102获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器101输出的占有率。

S302：交通信号机102对于每个检测断面，根据获取的占有率判断该检测断面处是否发生交通拥堵的异常事件；若判断出有检测断面处发生交通拥堵的异常事件，则执行步骤S303；否则执行步骤S305。

具体地，交通信号机102针对每个检测断面，对于从该检测断面处各车道中的车辆检测器101获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；否则，确定该检测断面处未发生交通拥堵的异常事件。

其中，预设数量阈值可由技术人员根据城市隧道内检测断面处车道的数量来确定的，也就是由城市隧道入口到出口的单方向行驶车道的数量来确定的。通常，可以设定预设数量阈值大于等于城市隧道入口到出口的单方向行驶车道的数量(检测断面处车道的数量)的一半。例如，城市隧道入口到出口的单方向行驶车道的数量为1或2，设定数量阈值可以为1；城市隧道入口到出口的单方向行驶车道的数量为3或4，设定数量阈值可以为2，以此类推。

S303：交通信号机102确定出距离城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面，根据该检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。

具体地，对于一个检测断面，其距离城市隧道出口越远，该检测断面发生交通拥堵的异常事件时，表明城市隧道内的交通拥堵越严重；因此，若判断出至少一个检测断面发生交通拥堵的异常事件，则交通信号机102确定出距离城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面，根据确定出的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。其中，城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比与确定出的检测断面到城市出口的距离呈正相关关系。

具体地，可基于如下公式1，根据确定出的检测断面到城市隧道出口的距离x确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比ω：

$\mathrm{\&omega;}=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&omega;}}_1,0<x\&le;d_1;\\ {\mathrm{\&omega;}}_2,d_1<x\&le;d_2;\\ ...\\ {\mathrm{\&omega;}}_n,d_{n-1}<x\&le;d_n;\end{array}\right.$ (公式1)

其中，ω₁,ω₂,...,ω_n均为预先设定的常数，且ω₁<ω₂<,...,<ω_n；d₁,d₂,...,d_n分别为预先确定的n个检测断面到城市隧道出口的距离，n为自然数。

S304：交通信号机102根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示。

具体地，交通信号机102在确定出交通信号灯103的绿信比之后，确定出相应红绿交替信号灯控制方案，控制交通信号灯103按照确定出的红绿交替信号灯控制方案进行红绿交替显示。

较优地，交通信号机102还可以在根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示时，还可控制隧道入口处的提示屏显示“隧道内拥堵，请按灯行驶”的信息。

S305：交通信号机102控制交通信号灯103为常绿显示。

此外，布设于检测断面处车道中的车辆检测器101输出的交通数据也可以包括流量，相应地，上述的交通异常事件具体可以是交通事故的异常事件。这样，交通信号机102可根据车辆检测器101输出的流量进行交通事故的异常事件的检测控制。具体地，隧道内交通事故的异常事件的检测控制方法的流程，如图4所示，包括如下步骤：

S401：交通信号机102获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器101输出的流量。

S402：交通信号机102对于每个检测断面，根据获取的流量判断该检测断面处是否发生交通事故的异常事件；若判断出有检测断面处发生交通事故的异常事件，则执行步骤S403；否则执行步骤S405。

具体地，交通信号机102针对每个检测断面，根据该检测断面处各车道中的车辆检测器101输出的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器101输出的流量，统计该上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；之后，计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；若确定计算出的相对差值大于预设相对差值阈值，且计算出的绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到其上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；否则，确定该检测断面处未发生交通事故的异常事件。对于两个检测断面A和B，若车辆先驶过检测断面A，后驶过检测断面B，则将检测断面B视为检测断面A的上游检测断面。其中，为便于描述，对于城市隧道内的一个路段，将该路段发生交通事故的异常事件视为是该路段两端的检测断面中处于下游的检测断面处发生交通事故的异常事件。换言之，对于一个检测断面，将该检测断面到与该检测断面相邻的上游检测断面之间的路段中发生交通事故的异常事件，视为该检测断面处发生交通事故的异常事件。

其中，统计第一、二流量可以是周期性进行的，流量统计周期Δt通常设定为大于城市隧道的上游路口或下游路口的交通信号灯103的信号周期，具体可以取值为3～5分钟。

例如，对于检测断面F_d，在第i个流量统计周期内统计出的第一流量(即检测断面F_d处各车道的流量之和)为q_d(i)，第二流量(即与检测断面F_d相邻的上游检测断面F_u处各车道的流量之和)为q_u(i)，则可根据如下公式2计算出第一、二流量之间的相对差值D_r和绝对差值D_a：

$D_r=\frac{q_u\left(i\right)-q_d\left(i\right)}{q_u\left(i\right)};D_a=q_u\left(i\right)-q_d\left(i\right)$ (公式2)

或者，也可根据如下公式3计算出第一、二流量之间的相对差值D_r和绝对差值D_a：

$D_r=\frac{q_u(i-1)-q_d\left(i\right)}{q_u(i-1)};D_a=q_u(i-1)-q_d\left(i\right)$ (公式3)

若D_r≥α，且D_a≥β，则判定检测断面F_m到其上游检测断面F_l的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定检测断面F_m处发生交通事故的异常事件。

进一步，为保证城市隧道内发生交通事故的异常事件后，可以对城市隧道内的车辆进行较好地疏导，可以根据当前交通信号灯103的显示，结合交通信号灯103在不同显示状态下的不同的预设相对差值阈值和预设绝对差值阈值，来判断一个检测断面处是否发生交通事故的异常事件，具体可以为：

当确定当前交通信号灯103进行常绿显示时，交通信号机102若判定上述计算出的相对差值D_r大于第一预设相对差值阈值α₁(即D_r≥α₁)，且计算出的绝对差值D_a大于第一预设绝对差值阈值β₁(即D_a≥β₁)，则判定该检测断面到与该检测断面相邻的上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；否则，判定该检测断面到与该检测断面相邻的上游检测断面的路段中未发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处未发生交通事故的异常事件。

当确定当前交通信号灯103进行红绿交替显示时，交通信号机102若确定计算出的相对差值D_r小于第二预设相对差值阈值α₂(即D_r≥α₂)，且计算出的绝对差值D_a小于第二预设绝对差值阈值β₂(即D_a≥β₂)，则判定该检测断面到与该检测断面相邻的上游检测断面的路段中未发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处未发生交通事故的异常事件；否则，判定该检测断面到与该检测断面相邻的上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件。

其中，第二预设相对差值阈值小于第一预设相对差值阈值，即α₂<α₁；第二绝对差值阈值小于第一绝对差值阈值β₂<β₁。这样，可以很好地保证发生的交通事故的异常事件能够消除，从而更好地保证城市隧道内的畅通。

S403：交通信号机102确定出距离城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。

具体地，对于一个检测断面，其距离城市隧道出口越近，该检测断面发生交通事故的异常事件时，表明城市隧道内越容易出现交通堵塞现象；因此，若判断出至少一个检测断面发生交通事故的异常事件，则交通信号机102确定出距离城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据确定出的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。其中，城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比与确定出的检测断面到城市出口的距离呈负相关关系。

具体地，可基于如下公式4，根据确定出的检测断面到城市隧道出口的距离x确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比ω'：

${\mathrm{\&omega;}}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{c}{{\mathrm{\&omega;}}^{\&prime;}}_1,0<x^{\&prime;}\&le;{d^{\&prime;}}_1;\\ {{\mathrm{\&omega;}}^{\&prime;}}_2,{d^{\&prime;}}_1<x^{\&prime;}\&le;{d^{\&prime;}}_2;\\ ...\\ {{\mathrm{\&omega;}}^{\&prime;}}_m,{d^{\&prime;}}_{m-1}<x^{\&prime;}\&le;{d^{\&prime;}}_m;\end{array}\right.$ (公式4)

其中，ω'₁,ω'₂,...,ω'_m均为预先设定的常数，且ω'₁>ω'₂>,...,>ω'_m；d'₁,d'₂,...,d'_m分别为预先确定的m个检测断面到城市隧道出口的距离，m为自然数。

S404：交通信号机102根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示。

具体地，交通信号机102在确定出交通信号灯103的绿信比之后，确定出相应红绿交替信号灯控制方案，控制交通信号灯103按照确定出的红绿交替信号灯控制方案进行红绿交替显示。

较优地，交通信号机102还可以在根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示时，还可控制隧道入口处的提示屏显示“隧道内事故，请按灯行驶”的信息。

进一步，交通信号机102还可通过光纤或无线网络与交通控制指挥中心进行双向通信，当交通信号机102检测到有检测断面交通事故发生时，可将该检测断面与其上游检测断面的具体位置信息发送到交通控制指挥中心，从而便于救援人员定位事故的发生路段，有利于提高救援效率。

S405：交通信号机102控制交通信号灯103为常绿显示。

在实际应用中，隧道内交通异常事件的检测控制系统进行交通异常事件的检测控制时，可以仅对交通拥堵的异常事件进行检测控制(图3所示的方法)，也可以仅对交通事故的异常事件进行检测控制(图4所示的方法)，还可同时对交通拥堵和交通事故的异常事件进行检测控制。

其中，隧道内交通异常事件的检测控制系统同时对交通拥堵和交通事故的异常事件进行检测控制的方法的流程，如图5所示，包括如下步骤：

S501：交通信号机102获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器101输出的占有率和流量。

S502：交通信号机102对于每个检测断面，根据获取的占有率判断该检测断面处是否发生交通拥堵的异常事件，并根据获取的流量判断该检测断面处是否发生交通事故的异常事件；若判断出有检测断面处发生交通拥堵的异常事件，且有检测断面处发生交通事故的异常事件，则执行步骤S503；若判断出没有检测断面处发生交通拥堵的异常事件，且没有检测断面处发生交通事故的异常事件，则执行步骤S505；若仅有检测断面处发生交通拥堵的异常事件，则执行与上述S303与S304相同的步骤(图5中未画出)；若仅有检测断面处发生交通事故的异常事件，则执行与上述S403与S404相同的步骤(图5中未画出)。

S503：交通信号机102确定出第一绿信比和第二绿信比，并将第一绿信比和第二绿信比中较大的一个作为城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。

具体地，交通信号机102确定出距离城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面，根据该检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比作为第一绿信比；并且，确定出距离城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比作为第二绿信比。

交通信号机102确定出第一绿信比和第二绿信比中较大的一个，作为城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比。

S504：交通信号机102根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示。

S505：交通信号机102控制交通信号灯103为常绿显示。

也就是说，当即没有检测断面处发生交通拥堵的异常事件，也没有检测断面处发生交通事故的异常事件时，交通信号机102控制交通信号灯103为常绿显示。

上述的交通信号机的内部结构框图如图6所示，包括：交通数据获取模块601、交通异常事件判断模块602、交通信号灯控制模块603。

交通数据获取模块601用于获取车辆检测器101输出的交通数据。

交通异常事件判断模块602用于对于每个检测断面，根据交通数据获取模块601获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；否则，输出常绿控制通知。

交通信号灯控制模块603用于接收到交通异常事件判断模块602输出的红绿交替控制通知后，根据发生交通异常事件的检测断面到城市隧道出口的距离，确定城市隧道入口处的交通信号灯103的绿信比，根据确定出的绿信比控制交通信号灯103进行红绿交替显示；接收到交通异常事件判断模块602输出的常绿控制通知后，控制交通信号灯103进行常绿显示。

其中，交通数据获取模块601输出的交通数据包括占有率。

相应地，交通异常事件判断模块602具体用于针对每个检测断面，对于交通数据获取模块601从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件。

以及，交通信号灯控制模块602具体用于接收到交通异常事件判断模块602输出的红绿交替控制通知后，确定出距离城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到城市隧道出口的距离，确定交通信号灯103的绿信比。

或者，交通数据获取模块601输出的交通数据包括流量。

相应地，交通异常事件判断模块602具体用于针对每个检测断面，根据交通数据获取模块601从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据交通数据获取模块601从与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计该上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；若确定计算出的相对差值大于预设相对差值阈值，且计算出的绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到其上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件。

以及，交通信号灯控制模块603具体用于接收到交通异常事件判断模块602输出的红绿交替控制通知后，确定出距离城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到城市隧道出口的距离，确定交通信号灯103的绿信比。

本发明的技术方案中，通过在城市隧道内的检测断面处各车道中布设车辆检测器，并在城市隧道入口处安装交通信号灯的方式，实现了在判断出城市隧道内发生交通异常事件时，通过对交通信号灯的红绿交替显示控制来减轻城市隧道内的车辆排队现象，并尽量避免城市隧道内发生的交通异常事件变得更加严重，以保障城市隧道的畅通。

尤其是，当城市隧道内发生交通拥堵时，本发明可以通过控制交通信号灯将排队转移至城市隧道外，快速疏散城市隧道内的拥堵。当城市隧道内发生交通事故时，本发明可以通过控制交通信号灯减少进入城市隧道内的车流量，进而降低城市隧道内发生拥堵的概率，并减缓因交通事故导致的拥堵现象，防止隧道内的交通事故的不良影响进一步扩大。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种隧道内交通异常事件的检测控制方法，其特征在于，包括：

获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；

对于每个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；

若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；

否则，控制所述交通信号灯为常绿显示；

其中，所述交通数据包括占有率；以及

所述根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件，具体包括：

对于从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；以及

所述根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比，具体包括：

确定出距离所述城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比。

2.一种隧道内交通异常事件的检测控制方法，其特征在于，包括：

获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；

对于每个检测断面，根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；

若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；

否则，控制所述交通信号灯为常绿显示；

其中，所述交通数据包括流量；以及

所述根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件，具体包括：

根据该检测断面处各车道中的车辆检测器输出的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器输出的流量，统计所述上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；

若确定所述相对差值大于预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；以及

所述根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比，具体包括：

确定出距离所述城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件，具体包括：

若当前所述交通信号灯进行常绿显示，则确定所述相对差值大于第一预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于第一预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；

若当前所述交通信号灯进行红绿交替显示，则确定所述相对差值小于第二预设相对差值阈值，且所述绝对差值小于第二预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中未发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处未发生交通事故的异常事件；

其中，第二预设相对差值阈值小于第一预设相对差值阈值；第二绝对差值阈值小于第一绝对差值阈值。

4.一种隧道内交通异常事件的检测控制系统，其特征在于，包括：

交通信号灯，设置于城市隧道入口处；

车辆检测器，布设于城市隧道内至少三个检测断面处的各车道中，用于采集交通数据并输出；

交通信号机，包括：交通数据获取模块、交通异常事件判断模块和交通信号灯控制模块；

交通数据获取模块，用于获取所述车辆检测器输出的交通数据；

交通异常事件判断模块，用于对于每个检测断面，根据所述交通数据获取模块获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；否则，输出常绿控制通知；

交通信号灯控制模块，用于接收到所述红绿交替控制通知后，根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比，根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；接收到所述常绿控制通知后，控制所述交通信号灯进行常绿显示；

其中，所述交通数据包括占有率；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，对于所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

5.一种隧道内交通异常事件的检测控制系统，其特征在于，包括：

交通信号灯，设置于城市隧道入口处；

车辆检测器，布设于城市隧道内至少三个检测断面处的各车道中，用于采集交通数据并输出；

交通信号机，包括：交通数据获取模块、交通异常事件判断模块和交通信号灯控制模块；

交通数据获取模块，用于获取所述车辆检测器输出的交通数据；

交通异常事件判断模块，用于对于每个检测断面，根据所述交通数据获取模块获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；否则，输出常绿控制通知；

交通信号灯控制模块，用于接收到所述红绿交替控制通知后，根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比，根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；接收到所述常绿控制通知后，控制所述交通信号灯进行常绿显示；

其中，所述交通数据包括流量；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，根据所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据所述交通数据获取模块从与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计所述上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；若确定所述相对差值大于预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

6.一种交通信号机，其特征在于，包括：

交通数据获取模块，用于获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；

交通异常事件判断模块，用于对于每个检测断面，根据所述交通数据获取模块获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；

交通信号灯控制模块，用于接收到所述红绿交替控制通知后，根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；

其中，所述交通数据包括占有率；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，对于所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的占有率，确定其中大于预设占有率阈值的占有率的个数；若确定出的个数大于预设数量阈值，则确定该检测断面处发生交通拥堵的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最远的、发生交通拥堵的异常事件的检测断面后，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。

7.一种交通信号机，其特征在于，包括：

交通数据获取模块，用于获取预先布设于城市隧道内至少三个检测断面处各车道中的车辆检测器输出的交通数据；

交通异常事件判断模块，用于对于每个检测断面，根据所述交通数据获取模块获取的交通数据判断该检测断面处是否发生交通异常事件；若判断出有检测断面处发生交通异常事件，则输出红绿交替控制通知；

交通信号灯控制模块，用于接收到所述红绿交替控制通知后，根据发生所述交通异常事件的检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述城市隧道入口处的交通信号灯的绿信比；根据确定出的绿信比控制所述交通信号灯进行红绿交替显示；

其中，所述交通数据包括流量；以及

所述交通异常事件判断模块具体用于针对每个检测断面，根据所述交通数据获取模块从该检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计该检测断面处各车道的流量之和作为第一流量；并根据所述交通数据获取模块从与该检测断面相邻的上游检测断面处各车道中的车辆检测器获取的流量，统计所述上游检测断面处各车道的流量之和作为第二流量；计算第一、二流量之间的相对差值和绝对差值；若确定所述相对差值大于预设相对差值阈值，且所述绝对差值大于预设绝对差值阈值，则判定该检测断面到所述上游检测断面的路段中发生交通事故的异常事件，进而确定该检测断面处发生交通事故的异常事件；以及

所述交通信号灯控制模块具体用于接收到所述红绿交替控制通知后，确定出距离所述城市隧道出口最近的、发生交通事故的异常事件的检测断面，根据该检测断面到所述城市隧道出口的距离，确定所述交通信号灯的绿信比。