CN107301782A - 一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，系统构成包含监测模块、控制模块、信号显示模块和应急处理模块等部分。所述监测模块主要由具有图像记忆识别的监测设备构成，对隧道出入口及内部各车道上的车辆数进行记录统计。所述控制模块主要对监测模块所统计数据进行分析处理，并向信号显示模块和应急处理模块发出指令。所述信号显示模块主要由LED信号灯构成，包括爆闪灯、交通诱导屏等。所述应急处理模块在接收到控制模块发来的“事故”指令后被触发而发出警报，通知隧道管控部门展开相应工作。本发明在不影响隧道现有交通控制系统的前提下，实现对隧道内车流的有效调控，有利于改善隧道内交通环境，提高通行效率与安全水平。

Description

一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统

技术领域

本发明涉及交通安全领域，特别是一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统。

背景技术

随着道路建设技术水平的提高，隧道作为公路交通的一种重要结构也得到快速发展，截止2013年年底的统计，我国已建设11359座公路隧道，总长9606公里。在公路隧道建设规模扩大的同时，隧道交通安全也成为人们关注的重要话题。隧道是一种埋置在地表层的交通结构，因而外面的人不易获知隧道内的车流状况，所以不免会出现有时候多车道隧道中某条车道突然车流密度变大或者变小，车流的车道分布严重失衡。这种状况的出现会让部分驾驶人忽视隧道行车“严禁超车”和“禁止变道”的规定，驶入车流少的行车道，这大大增加了隧道交通安全风险。与此同时，据交通部门统计，当隧道车流密度超过一定阈值后，会增大交通事故出现的概率。因而，有必要通过一定的技术或设施在车辆进入隧道之前提前告知驾驶人隧道内各车道的车流拥挤状况，让驾驶人选择车流更少的车道，保证隧道交通的安全畅通运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，用于告知并引导即将驶入隧道的车辆转入车流较少的隧道车道中，防止多车道隧道内因车道车流分布失衡而增加交通安全风险，保证隧道交通的安全畅通运行。

为解决上述技术问题，本发明涉及基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，所述系统主要构成包含监测模块、控制模块、信号显示模块和应急处理模块等部分。

监测模块主要为一种具有图像识别功能的监控设备，分别安装在车道的出入口，对通过其下方监视区域内的车牌记忆识别，统计通过的车辆数，以及车流密度的计算。

控制模块的作用在于接收监测模块传来的数据信息，经过模块内部运算程序进行处理后，向信号显示模块和应急处理模块发出指令。

信号显示模块主要由LED信号灯构成，包括爆闪灯、交通诱导屏、语音警报器等，通过LED装置显示出控制模块所生成的指令信号，引导车辆驶入车流较少的隧道车道，具体实施过程中可根据需要，借助爆闪灯、交通诱导屏或语音播报等设备配合使用。

应急处理模块可以根据进出口隧道车流状况判断隧道内是否发生交通意外，并在有交通事故发生的情况下向隧道监管人员发出警报，以便相关工作人员第一时间赶往事故现场，处理相应事件。

本发明所述的的基于交通监控的多车道隧道车流调控系统其具体实现方法，包括以下步骤：

步骤S1：在隧道范围内（从隧道入口到隧道出口区间）每间隔2至3公里和（或）特定位置设置一组监控设备，监控设备1（布置在隧道入口处）、监控设备2、…、监控设备n（布置在隧道出口处）分别对通过其下方监视区域内的车辆进行记忆与识别，统计分车道上车流量，并实时计算车流密度，监控设备1（布置在隧道入口处）、监控设备2、…、监控设备n分别测算出车道1、车道2、…车道m的车流密度ρ1₁、ρ1₂、…、ρ1_m；ρ2₁、ρ2₂、…、ρ2_m；……；ρn₁、ρn₂、…、ρn_m（其中，用n表示监控设备的组数/数量，用m表示车道数量）。

步骤S2：控制模块通过比较第一组监控设备（即隧道入口处）所测算出的车流密度ρ1₁、ρ1₂、…ρ1_m的数值大小，当各分车道车流密度相差超过一定程度时，或者较大的车流密度数值超过安全密度阈值时，控制模块向显示模块发出指令，使其在车流密度大的隧道车道入口显示车道拥挤信号，引导车辆在进入隧道前变道驶向车流密度小的车道；

进一步地，通过比较相邻两组监控设备k和监控设备k+1测算的同一条分车道车流密度ρk₁、ρk₂、…和ρ(k+1)₁、ρ(k+1)₂、…、ρ(k+1)_n（其中k为正整数，且小于n）的前后数值变化可以判断隧道中监控设备k和监控设备k+1之间是否发生交通事故或者其他特殊状况；

具体地，当ρ(k+1)_z明显小于ρk_z而邻车道的车流密度增大时(其中z为正整数且小于或等于车道数m)，表明隧道内车道z上在监控设备k和监控设备k+1区间发生交通事故或者其他特殊状况，控制模块控制信号显示模块关闭隧道z车道，同时应急系统被触发，隧道管控部门展开应急处理与营救工作，其中ρk_z比ρ(k+1)_z早Tk时间(Tk为同一辆汽车A从监控设备k行驶到监控设备k+1所需时间)；

特别地，如果长隧道中间存在可变道部分，则需要将变道后的隧道部分视作另一隧道进行重新编号，布置车流调控系统。（你的这个思路也可以，但一般而言，往往这样做：在可变道区前进行交通诱导屏诱导不变道或变道，变道的依据是变道区前面的（第一个）监控区域的车辆密度进行比较，有密度小的相邻车道，可以诱导进行变道。不提倡（一般也不允许）进行连续变道）

步骤S3：信号显示模块执行控制模块的指令，由LED信号灯引导车辆驶入车流较少的隧道车道，具体实施过程中LED的以红叉表示禁入，黄闪表示拥堵，慎入；绿色表示安全驶入，此外，可根据需要，借助爆闪灯、文字显示或者语音播报等设备配合使用。

本发明的应用还可以根据车辆入口出口车道的变化和前后车位的序列判断车辆是否在隧道行驶中有变道、超车等行为。

附图说明

图1 本发明涉及的多车道隧道车流调控方法的总体流程图。

图2 本发明涉及的多车道隧道车流调控系统的结构图。

图3 本发明涉及的多车道隧道车流调控系统监测设备现场布置示意图（以双车道隧道为例）。

图4 多车道隧道入口处信号显示模块的一种（LED）调控状态（以双车道隧道为例）。

图中的数字标号说明：

1-监控设备1，2-监控设备2，3-监控设备3，4-LED显示设备。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，用于告知并引导即将驶入隧道的车辆转入车流较少的隧道车道中，防止多车道隧道内因车道车流分布失衡而增加交通安全风险，保证隧道交通的安全畅通运行。

为解决上述技术问题，本发明涉及基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，所述系统主要构成包含监测模块、控制模块、信号显示模块和应急处理模块等部分。

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明涉及的基于交通监控的多车道隧道车流调控系统其具体实现方法，包括以下步骤：

步骤S1：在隧道范围内（从隧道入口到隧道出口区间）每间隔2至3公里和（或）特定位置设置一组监控设备，监控设备1（布置在隧道入口处）、监控设备2、…、监控设备n（布置在隧道出口处）分别对通过其下方监视区域内的车辆进行记忆与识别，统计分车道上车流量，并实时计算车流密度，监控设备1（布置在隧道入口处）、监控设备2、…、监控设备n分别测算出车道1、车道2、…车道m的车流密度ρ1₁、ρ1₂、…、ρ1_m；ρ2₁、ρ2₂、…、ρ2_m；……；ρn₁、ρn₂、…、ρn_m（其中，用n表示监控设备的组数/数量，用m表示车道数量）。

步骤S2：控制模块通过比较第一组监控设备（即隧道入口处）所测算出的车流密度ρ1₁、ρ1₂、…的数值大小，当各分车道车流密度相差超过一定程度时，或者较大的车流密度数值超过安全密度阈值时，控制模块向显示模块发出指令，使其在车流密度大的隧道车道入口显示车道拥挤信号，引导车辆在进入隧道前变道驶向车流密度小的车道；

进一步地，通过比较相邻两组监控设备k和监控设备k+1测算的同一条分车道车流密度ρk₁与ρ(k+1)₁、ρk₂与ρ(k+1)₂、…、ρk _n与ρ(k+1)_n（其中k为正整数，且小于n）的前后数值变化可以判断隧道中监控设备k和监控设备k+1之间是否发生交通事故或者其他特殊状况；

具体地，当ρ(k+1)_z明显小于ρk_z而邻车道的车流密度增大时(其中z为正整数且小于或等于车道数m)，表明隧道内车道z上在监控设备k和监控设备k+1区间发生交通事故或者其他特殊状况，控制模块控制信号显示模块关闭隧道z车道，同时应急系统被触发，隧道管控部门展开应急处理与营救工作，其中ρk_z的测算比ρ(k+1)_z早Tk时间(Tk为某一辆汽车A从监控设备k行驶到监控设备k+1所需时间)；

特别地，如果长隧道中间存在可变道部分，则需要将变道后的隧道部分视作另一隧道进行重新重新编号，布置车流调控系统。

步骤S3：信号显示模块执行控制模块的指令，由LED信号灯引导车辆驶入车流较少的隧道车道，具体实施过程中LED的以红叉表示禁入，黄闪表示拥堵，慎入；绿色表示安全驶入，另外，可根据需要，借助爆闪灯、文字显示或者语音播报等设备配合使用。

为了使本发明的内容更容易为领域内相关人员理解，下面将以双车道隧道为例，结合附图对本发明的实现方式进行更全面的描述。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，附图中给出了本发明的实施方式的目的只是使工作人员对本发明的公开内容理解的更加透彻全面，并不限于下面所描述的实施方式。

如附图3和附图4所述，监测设备通过识别计算得知车道2的车流密度明显高于车道1的车流密度，这时候，控制模块会根据内部编程算法生成一套解决措施并向信息显示模块发送指令，隧道车道2入口前的LED信号灯会发出黄灯警示，引导即将驶入隧道的车辆A转入隧道车道1，缓解车道2 的拥挤程度，从而降低事故发生的风险。

通过比较隧道监控设备2和监控设备3测算出的同车道车流密度ρ2₁和ρ3₁（或者ρ2₂和ρ3₂），发现ρ3₂明显小于ρ2₂，ρ3₁却比ρ2₁大，从而可以判断隧道内分车道2上监控设备2和监控设备3路段上发生了交通事故或者其他特殊状况。此外，通过监测车辆隧道的行驶车道的变化和前后车位的改变，还可以判断车辆是否存在隧道变道、隧道超车等行为。

以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.本发明公开一种基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，其特征在于，系统构成包含监测模块、控制模块、信号显示模块和应急处理模块等部分。

2.根据权利要求1所述的基于交通监控的多车道隧道车流调控系统，其特征在于所述监测模块主要为一种具有图像记忆与识别功能的监控设备，分别安装在车道的出入口以及隧道内部，对通过其下方监视区域内的车辆进行记忆识别，统计通过的车辆数，以及车流密度的计算；

所述控制模块的作用在于接收监测模块传来的数据信息，经过模块内部运算程序进行处理后，向信号显示模块和应急处理模块发出指令；

所述信号显示模块主要由LED信号灯构成，包括爆闪灯、交通诱导屏、语音警报器等，通过LED装置显示出控制模块所生成的指令信号，引导车辆驶入车流较少的隧道车道，具体实施过程中可根据需要，借助爆闪灯、交通诱导屏或语音播报等设备配合使用。

3.根据权利要求1所述的基于交通监控的多车道隧道车流调控系统的具体实现方法，包括如下步骤：

步骤S1：在隧道范围内（从隧道入口到隧道出口区间）每间隔2至3公里和（或）特定位置设置一组监控设备，监控设备1（布置在隧道入口处）、监控设备2、…、监控设备n（布置在隧道出口处）分别对通过其下方监视区域内的车辆进行记忆与识别，统计分车道上车流量，并实时计算车流密度，监控设备1（布置在隧道入口处）、监控设备2、…、监控设备n分别测算出车道1、车道2、…车道m的车流密度ρ1₁、ρ1₂、…、ρ1_m；ρ2₁、ρ2₂、…、ρ2_m；……；ρn₁、ρn₂、…、ρn_m（其中，用n表示监控设备的组数/数量，用m表示车道数量）；

步骤S2：控制模块通过比较第一组监控设备（即隧道入口处）所测算出的车流密度ρ1₁、ρ1₂、…ρ1_m的数值大小，当各分车道车流密度相差超过一定程度时，或者较大的车流密度数值超过安全密度阈值时，控制模块向显示模块发出指令，使其在车流密度大的隧道车道入口显示车道拥挤信号，引导车辆在进入隧道前变道驶向车流密度小的车道；

进一步地，通过比较相邻两组监控设备k和监控设备k+1测算的同一条分车道车流密度ρk₁、ρk₂、…和ρ(k+1)₁、ρ(k+1)₂、…、ρ(k+1)_n（其中k为正整数，且小于n）的前后数值变化可以判断隧道中监控设备k和监控设备k+1之间是否发生交通事故或者其他特殊状况；

具体地，当ρ(k+1)_z明显小于ρk_z而邻车道的车流密度增大时(其中z为正整数且小于或等于车道数m)，表明隧道内车道z上在监控设备k和监控设备k+1区间发生交通事故或者其他特殊状况，控制模块控制信号显示模块关闭隧道z车道，同时应急系统被触发，隧道管控部门展开应急处理与营救工作，其中ρk_z比ρ(k+1)_z早Tk时间(Tk为同一辆汽车A从监控设备k行驶到监控设备k+1所需时间)；

特别地，如果长隧道中间存在可变道部分，则需要将变道后的隧道部分视作另一隧道进行重新编号，布置车流调控系统；

步骤S3：信号显示模块执行控制模块的指令，由LED信号灯引导车辆驶入车流较少的隧道车道，具体实施过程中LED的以红叉表示禁入，黄闪表示拥堵，慎入；绿色表示安全驶入，此外，可根据需要，借助爆闪灯、文字显示或者语音播报等设备配合使用。