CN106469507A - 基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于实时交通流量数据的自动调节动态绿波系统，包括前端设备、电子警察设备以及中心平台，视频流量采集机，用以获取交叉路口处的车辆信息，并根据视频流量采集机采集的车辆信息生成交通流量数据及交通事件；电子警察设备，用以检测绿波效果；前端设备包括设置于信号机箱中的信号控制机、可变信息显示板以及电源；中心平台用以根据交通流量数据及交通事件自动生成绿波方案，并将绿波方案发送至信号控制机，将建议车速信息下发至可变信息显示板。采用该种结构的基于实时交通流量数据的动态绿波系统及方法，缓解交通拥堵，提高道路通行能力，尽可能使车辆不停车通过交叉口减少延误，提升信号控制系统的协调管控能力，应用范围广泛。

Description

基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统及方法

技术领域

本发明涉及交通领域，尤其涉及城市智能交通系统，具体是指一种基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统及方法。

背景技术

随着我国汽车保有量的迅速增加，城市交通拥堵越来越严重，已经影响我国经济发展和城市居民生活质量。国内外的实践证明，在土地资源有限情况下，单纯依靠加快道路建设来缓解城市道路的交通拥挤状况是很难实现的，还有可能诱增交通量，因此必须依靠先进的交通控制措施来缓解交通压力，提高道路通行能力，以适应日益增长的交通需求。传统的交通控制系统从最初的定时信号控制到感应控制,控制效果有了很大提高，但交通控制的各个路口控制并没有自己动态调整的能力,只是负责交通数据的采集以及控制方案的执行任务，在区域网络交通控制等方面尚有不足之处。且现有检测方式大多采用线圈检测方式，较易损坏且功能较为单一。而且一旦遇到交通事故或突发事件，没有自动应急处置的能力，容易造成交通瘫痪。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够缓解交通拥堵，提高道路通行能力、尽可能使车辆不停车通过交叉口减少延误、提升信号控制系统的协调管控能力的基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统及方法具有如下构成：

该基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统，包括前端设备以及中心平台，其主要特点是，所述的前端设备包括：

视频流量采集机，用以获取交叉路口处的车辆信息，并根据所述的视频流量采集机采集的车辆信息生成交通流量数据及交通事件；

电子警察设备，用以获取相邻交叉口的车辆行程时间，以此来检验绿波效果；

设置于信号机箱中的信号控制机，用以通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

可变信息显示板，用以显示中心平台下发的建议车速信息；

电源，用以给所述的前端设备供电；

所述的中心平台用以根据所述的交通流量数据及交通事件，并通过可自动调节的智能动态绿波算法自动生成绿波方案，并将所述的绿波方案一键发送至所述的信号控制机，将建议车速信息下发至所述的可变信息显示板。

进一步地，所述的信号控制机包括：

主控模块，用以通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

灯控模块，用以根据所述的中心平台下发的绿波方案控制交通信号灯；

输入模块，用以接入视频流量采集设备，并对其状态进行检测。

进一步地，所述的前端设备还包括交换机以及光纤收发器，所述的交换机与所述的视频流量采集机、信号控制机、可变信息显示板以及光纤收发器相连接。

本发明还涉及一种基于实时交通流量数据的动态绿波控制方法，其主要特点是，每个点位设置有一信号机箱，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的视频流量采集机获取交叉路口处的车辆信息，并生成交通流量数据及交通事件；

(2)所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

(3)所述的中心平台根据所述的交通流量数据及交通事件，并通过可自动调节的智能动态绿波算法自动生成绿波方案，并将所述的绿波方案发送至所述的信号控制机，将建议车速信息下发至所述的可变信息显示板；

(4)所述的信号控制器根据所述的绿波方案控制交通信号灯，且所述的可变信息显示板显示建议车速信息；

(5)通过路口的电子警察系统检测车辆通过相邻交叉口的行程时间，以此检测绿波实施的效果，形成从流量采集到效果检测的闭环。

进一步地，所述的步骤(1)具体为：

所述的视频流量采集机获取交叉路口处的车辆信息，并通过逐帧分析以及动态目标检测生成交通流量数据及交通事件。

进一步地，所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，具体为：

所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的涉及交通流量、平均车速、时间占有率、车头时距、瞬时速度、排队长度的交通流量数据以及涉及交通拥堵、异常停车、逆行、行人的交通事件进行处理。

采用了该发明中的基于实时交通流量数据的可自动调节动态绿波系统及方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)在提高交通的通行效率、减少交通事故、降低环境污染、减少能耗等方面发挥着越来越重要的作用，中国的智能交通管控系统已经从探索阶段进入实际开发和应用阶段。传统的单点定时信号控制系统已无法满足市场需求，网络协调式控制系统占有越发重要的地位，而本发明是借助人工智能控制理论和最优化理论与方法，符合我国混合交通流特征的城市主干道绿波控制系统，能实现单点感应、固定配时、多路口协调控制、公交优先、动态双向绿波、警卫路线等等多种控制功能，功能强大，能适应今后智能化、信息化、人性化的发展趋势，在城市道路交通组织和疏导中发挥核心作用。

(2)在技术上，传统的静态绿波需人工观测交通量，通过手动输入相关参数才能生成绿波方案，并不具备动态调整的能力，本系统可在中心平台根据需要进行绿波的道路，通过GIS地图自动导入交叉口间距、绿波带速，以及视频流量采集器采集到的车辆行驶速度、车流量数据等，1秒钟自动生成最佳绿波方案，并自动下发至前端信号机，以新信号配时方案对信号灯进行控制，并在可变信息显示板上显示最佳行驶车速。同时路口电子警察设备对相邻交叉口车辆通过的行程时间进行检测，以此检验绿波效果。实现从流量采集—方案生成—方案下发—信号控制—效果检验全过程自动执行，无需人工输入的闭环智能控制，比静态绿波智能的多。

(3)在经济上，本发明可以大大提高通行效率，减少行程时间及油耗。本发明在江苏常州智能交通项目投入进行了使用，经过实测绿波效果对比，可以看出实行绿波方案前后有显著变化，时间平均节省10％左右，显著的提高了车速减少了延误。

(4)在社会的方面，运用本发明不仅可有效减少停车次数、提高驾驶员满意度，还能减少尾气的排放、降低环境污染。本系统不仅仅是信号优化，还是全过程自动执行的可自动调节动态智能控制系统，可在遇到紧急或突发事件时，实现定向疏散，使车辆快速撤离。

附图说明

图1为本发明的基于实时交通流量数据的动态绿波系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

为了缓解交通拥堵，提高道路通行能力，尽可能使车辆不停车通过交叉口减少延误，提升信号控制系统的协调管控能力，本发明结合视频流量采集机、协调式信号控制机、可变信息显示板、电子警察等设备，使车辆快速通过，减少车辆在交叉口频繁加减速所产生的交通污染，减少车辆燃油消耗。本发明中的系统主要分为前端设备、中心平台两部分。前端设备主要包括视频流量采集机、协调式信号控制机、可变信息显示板、光纤收发器等，利用视频流量采集机进行交通量数据采集，通过信号机进行管控、绿波方案的执行，利用可变信息显示板进行信息发布，通过光纤收发器进行数据传输，与中心平台进行通讯，并结合电子警察，用以检测绿波效果；中心平台部分主要包括交换机、通信服务器、数据库服务器、客户端等设备，负责数据的统计分析、绿波方案的自动生成等。

请参阅图1所示，本发明的该基于实时交通流量数据的动态绿波系统，包括前端设备以及中心平台，所述的前端设备包括：

视频流量采集机，用以获取交叉路口处的车辆信息，并根据所述的视频流量采集机采集的车辆信息生成交通流量数据及交通事件；

电子警察设备，用以获取相邻交叉口的车辆行程时间，以此来检验绿波效果；

设置于信号机箱中的信号控制机，用以通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

可变信息显示板，用以显示中心平台下发的建议车速信息；

电源，用以给所述的前端设备供电；

所述的中心平台用以根据所述的交通流量数据及交通事件，并通过可自动调节的智能动态绿波算法1秒自动生成绿波方案，并将所述的绿波方案发送至所述的信号控制机，将建议车速信息下发至所述的可变信息显示板。

在一种优选的实施方式中，所述的信号控制机包括：

主控模块，用以通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

灯控模块，用以根据所述的中心平台下发的绿波方案控制交通信号灯；

输入模块(即检测器板)，用以接入视频流量采集设备，并对其状态进行检测。

在一种优选的实施方式中，所述的前端设备还包括交换机以及光纤收发器，所述的交换机与所述的视频流量采集机、信号控制机、可变信息显示板以及光纤收发器相连接。

本发明还涉及一种基于实时交通流量数据的动态绿波控制方法，其主要特点是，每个点位设置有一信号机箱，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的视频流量采集机获取交叉路口处的车辆信息，并生成交通流量数据及交通事件；

(2)所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

(3)所述的中心平台根据所述的交通流量数据及交通事件，并通过可自动调节的智能动态绿波算法1秒自动生成绿波方案，并将所述的绿波方案发送至所述的信号控制机，将建议车速信息下发至所述的可变信息显示板；

(4)所述的信号控制器根据所述的绿波方案控制交通信号灯，且所述的可变信息显示板显示建议车速信息；

(5)通过路口的电子警察系统检测车辆通过相邻交叉口的行程时间，以此检测绿波实施的效果，形成从流量采集到效果检测的闭环。

在一种优选的实施方式中，所述的步骤(1)具体为：

所述的视频流量采集机获取交叉路口处的车辆信息，并通过逐帧分析以及动态目标检测生成交通流量数据及交通事件。

在一种优选的实施方式中，所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，具体为：

所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的涉及交通流量、平均车速、时间占有率、车头时距、瞬时速度、排队长度的交通流量数据以及涉及交通拥堵、异常停车、逆行、行人的交通事件进行处理。

为了更好地说明本发明的技术方案，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：先通过视频流量采集机，利用逐帧识别和动态目标检测技术对通过交叉口的车流量进行实时采集并上传至中心平台，中心平台根据需要进行绿波的道路，通过GIS地图自动导入交叉口间距、绿波带速，以及视频流量采集器采集到的车辆行驶速度、车流量数据等，1秒钟自动生成最佳绿波方案，并自动下发至前端信号机，以新信号配时方案对信号灯进行控制，并在可变信息显示板上显示最佳行驶车速，使车辆快速通过，减少延误。而且根据发布不同的建议车速，可实行分段绿波控制，尽可能的减少对其他方向的干扰。同时路口电子警察设备对相邻交叉口车辆通过的行程时间进行检测，以此检验绿波效果。实现从流量采集—方案生成—方案下发—信号控制—效果检验全过程自动执行，无需人工输入的闭环智能控制。

本发明工作流程如下所示：

(1)在每个点位设置一套信号机箱，机箱内布置CPU板(即主控模块)、检测器板、灯控板(即灯控模块)、电源板(即电源)、光纤收发器、工业级网络交换机(可选，存在合用通讯时配置)及配套电气元件等，并在现场立杆上每四个车道配置一台200万像素高清摄像机(视频流量采集机)；

(2)当有车辆经过监测区域，摄像机智能感应及逐帧分析视频图像，对运动中的车辆继续跟踪识别，启动数据统计算法及事件检测算法；

(3)摄像机捕获车辆信息后，并生成交通流数据及交通事件，并传递给内嵌于DSP芯片中的视频信息采集及事件检测软件；

(4)内嵌入DSP芯片中的视频采集软件对实现道路交通流量、平均车速、时间占有率、车头时距、瞬时速度、排队长度等多种交通数据的采集和交通拥堵、异常停车、逆行、行人等多类交通事件自动识别；已处理的交通数据及交通事件实时上传中心，信息写入信息采集数据库表中。

(5)中心平台依据实时流量数据，通过可自动调节的智能动态绿波算法1秒自动生成绿波方案，下发至路口信号控制机，同时将建议车速信息下发给可变信息显示板。

(6)信号控制机依据中心生成的绿波方案控制各路口信号灯执行，并且可变信息显示板对建议车速进行发布。

(7)通过路口的电子警察系统检测车辆通过相邻交叉口的行程时间，以此检测绿波实施的效果，形成从流量采集到效果检测的闭环。

此外，交通信号灯在路口较大，停车线距离较远时采用直径400毫米的，路口较小时采用直径300毫米的。具体灯的形式(箭头、圆灯组等)依据路口相位来定。

采用了该发明中的基于实时交通流量数据的动态绿波系统及方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)在提高交通的通行效率、减少交通事故、降低环境污染、减少能耗等方面发挥着越来越重要的作用，中国的智能交通管控系统已经从探索阶段进入实际开发和应用阶段。传统的单点定时信号控制系统已无法满足市场需求，网络协调式控制系统占有越发重要的地位，而本发明是借助人工智能控制理论和最优化理论与方法，符合我国混合交通流特征的城市主干道绿波控制系统，能实现单点感应、固定配时、多路口协调控制、公交优先、动态双向绿波、警卫路线等等多种控制功能，功能强大，能适应今后智能化、信息化、人性化的发展趋势，在城市道路交通组织和疏导中发挥核心作用。

(2)在技术上，传统的静态绿波需人工观测交通量，通过手动输入相关参数才能生成绿波方案，并不具备动态调整的能力，而本发明实现了动态绿波，本系统可在中心平台根据需要进行绿波的道路，通过GIS地图自动导入交叉口间距、绿波带速，以及视频流量采集器采集到的车辆行驶速度、车流量数据等，1秒钟自动生成最佳绿波方案，并自动下发至前端信号机，以新信号配时方案对信号灯进行控制，并在可变信息显示板上显示最佳行驶车速。同时路口电子警察设备对相邻交叉口车辆通过的行程时间进行检测，以此检验绿波效果。实现从流量采集—方案生成—方案下发—信号控制—效果检验全过程自动执行，无需人工输入的闭环智能控制，比静态绿波智能的多。

(3)在经济上，本发明可以大大提高通行效率，减少行程时间及油耗。本发明在江苏常州智能交通项目投入进行了使用，经过实测绿波效果对比，可以看出实行绿波方案前后有显著变化，时间平均节省10％左右，显著的提高了车速减少了延误。

(4)在社会的方面，运用本发明不仅可有效减少停车次数、提高驾驶员满意度，还能减少尾气的排放、降低环境污染。本系统不仅仅是信号优化，还是全过程自动执行的可自动调节动态智能控制系统，可在遇到紧急或突发事件时，实现定向疏散，使车辆快速撤离。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种基于实时交通流量数据的动态绿波系统，包括前端设备以及中心平台，其特征在于，所述的前端设备包括：

视频流量采集机，用以获取交叉路口处的车辆信息，并根据所述的视频流量采集机采集的车辆信息生成交通流量数据及交通事件；

电子警察设备，用以获取相邻交叉口的车辆行程时间，以此来检验绿波效果；

设置于信号机箱中的信号控制机，用以通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

可变信息显示板，用以显示中心平台下发的建议车速信息；

电源，用以给所述的前端设备供电；

所述的中心平台用以根据所述的交通流量数据及交通事件，并通过可自动调节的智能动态绿波算法自动生成绿波方案，并将所述的绿波方案一键发送至所述的信号控制机，将建议车速信息下发至所述的可变信息显示板。

2.根据权利要求1所述的基于实时交通流量数据的动态绿波系统，其特征在于，所述的信号控制机包括：

主控模块，用以通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

灯控模块，用以根据所述的中心平台下发的绿波方案控制交通信号灯；

输入模块，用以接入视频流量采集设备，并对其状态进行检测。

3.根据权利要求1所述的基于实时交通流量数据的动态绿波系统，其特征在于，所述的前端设备还包括交换机以及光纤收发器，所述的交换机与所述的视频流量采集机、信号控制机、可变信息显示板以及光纤收发器相连接。

4.一种基于权利要求1所述的系统实现基于实时交通流量数据的动态绿波控制方法，其特征在于，每个点位设置有一信号机箱，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的视频流量采集机获取交叉路口处的车辆信息，并生成交通流量数据及交通事件；

(2)所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，并将已处理好的交通流量数据及交通事件实时上传至所述的中心平台；

(3)所述的中心平台根据所述的交通流量数据及交通事件，并通过可自动调节的智能动态绿波算法自动生成绿波方案，并将所述的绿波方案一键发送至所述的信号控制机，将建议车速信息下发至所述的可变信息显示板；

(4)所述的信号控制器根据所述的绿波方案控制交通信号灯，且所述的可变信息显示板显示建议车速信息；

(5)通过路口的电子警察系统检测车辆通过相邻交叉口的行程时间，以此检测绿波实施的效果，形成从流量采集到效果检测的闭环。

5.根据权利要求4所述的基于实时交通流量数据的动态绿波控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体为：

所述的视频流量采集机获取交叉路口处的车辆信息，并通过逐帧分析以及动态目标检测生成交通流量数据及交通事件。

6.根据权利要求4所述的基于实时交通流量数据的动态绿波控制方法，其特征在于，所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的交通流量数据及交通事件进行处理，具体为：

所述的信号控制机通过所述的信号控制机中的视频信息采集及事件检测软件对所述的视频流量采集机生成的涉及交通流量、平均车速、时间占有率、车头时距、瞬时速度、排队长度的交通流量数据以及涉及交通拥堵、异常停车、逆行、行人的交通事件进行处理。