CN107507436B - 基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统及方法 - Google Patents
基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开城市道路交通控制领域中的基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统及方法,每条可逆车道前端停车线上方设置可逆车道道路指示牌,每条可逆车道前端停车线处设置感应线圈,每条可逆车道尾端设置公交进入指示牌和车辆计数器,四个交叉口信号控制器各自与对应路口上的可逆车道道路指示牌、公交进入指示牌、车辆计数器和感应线圈通过无线方式交互信息;通过实时的信号控制使相应的左转或直行公交进入可逆车道,通过主控制器及时地插入公交所需的优先相位,使公交车优先通过交叉口,并结合计数器按实际进入可逆车道的公交数给予合理优先设置相位时长,有效利用了空闲的逆向车道,提高车道使用效率。
Description
技术领域
本发明属于城市道路交通控制领域,具有涉及平面交叉口公交车实时利用逆向车道优先通行的信号控制技术。
背景技术
目前,普通的公交专用车道解决了公交在非交叉口拥堵排队的问题,使公交在一定情况下免受社会车辆的干扰,提高了公交车的行驶效率。但是在交叉口,由于社会车辆很多,无法特意开设公交专用道,道路资源紧缺,公交车仍然没有完全实现公交优先。
目前交叉口设置的所有可逆车道外在运行特征都是车道的逆向行驶,但是在高度密集的交叉口,因社会车辆排队会对公交车辆造成延误,交叉口相位信号控制时间又不合理,对社会车辆造成较大的影响,在根本上并没有解决交通污染问题。因此,需要对公交车提倡优先通行,才能鼓励更多的居民采用公交交通,从根本上提高道路利用效率,减少环境污染。
发明内容
本发明的目的为了利用空闲的逆向车道让公交优先到达交叉口并插入优先相位使公交优先通过交叉口而提出一种基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统及方法。
本发明基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统采用的技术方案是:十字交叉口的中间位置设置主信号灯、公交专用信号灯和主控制器,交叉口每个进口道附近设置一个交叉口信号控制器,每条可逆车道前端停车线上方设置可逆车道道路指示牌,对出口道社会车辆的通行和禁行,每条可逆车道前端停车线处设置感应线圈,每条可逆车道尾端设置公交进入指示牌和车辆计数器;主控制器与四个交叉口信号控制器通过无线方式交互信息,四个交叉口信号控制器均与主信号灯、公交专用信号灯通过无线方式交互信息,四个交叉口信号控制器各自与对应路口上的可逆车道道路指示牌、公交进入指示牌、车辆计数器和感应线圈通过无线方式交互信息。
本发明基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统的控制方法采用的技术方案是包括以下步骤:
步骤1:交叉口信号控制器采集主信号灯相位情况并反馈给主控制器,若主信号灯显示为绿灯,公交车按原路线行驶;若主信号灯不为绿灯,交叉口信号控制器根据主信号灯的不同相位情况控制道路指示牌显示通行或禁行;
步骤2:交叉口信号控制器控制对应方向的公交进入指示牌显示禁行、直行或左转;
步骤4:根据公交优先相位时长,控制公交专用信号灯显示禁行,等待当先相位结束,在相位结束后插入公交优先相位;
步骤5:计数量不为0方向的可逆车道前端的感应线圈统计通过的公交数量nx;
步骤6:主控制器比较nx和mn,若nx=mn,则公交优先相位结束后开始主信号灯下一相位;若nx<mn,则在公交优先相位结束后再插入(mn-nx)d秒,直到nx=mn时结束,d为安全时长。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、本发明通过设置交叉口主控制器、交叉口信号控制器、计数器和感应线圈,通过实时的信号控制,使相应的左转或直行公交进入可逆车道,通过主控制器及时地插入公交所需的优先相位,使公交车优先通过交叉口,并结合计数器按实际进入可逆车道的公交数给予合理优先设置相位时长,减少不合理的时间。
2、本发明在没有公交专用道的交叉口使公交优先到达停车线并优先通过交叉口,有效利用了空闲的逆向车道,提高车道使用效率。
3、本发明能根据实时的主信号灯相位,统一指示合理转向的公交进入可逆车道优先通过交叉口,避免混乱带来的冲突。
附图说明
图1为本发明所述的公交优先信号控制系统在十字交叉口的布置示意图;
图2为图1中南进口车道处的公交专用可逆车道放大的设置示意图;
图3为图1中南进口车道处的控制原理示意图;
图4为图1中主信号灯相位以及插入优先相位的设置图;
图5为图1中公交进入可逆车道相位图;
图6为本发明所述的公交优先信号控制方法中的公交进入可逆车道流程图;
图7为本发明所述的公交优先信号控制方法中的公交优先通过交叉口程图。
图中:1.主信号灯;2.公交专用信号灯;3.主控制器;4、5、6、7.可逆车道前端停车线处的感应线圈;8、9、10、11.公交指示牌;12、13、14、15.车辆计数器;16、17、18、19.可逆车道道路指示牌;20、21、22、23.交叉口信号控制器。
具体实施方式
参见图1和图2,本发明公交优先信号控制系统设置在双向五车道的十字交叉口,十字交叉口道路分为N(北)方向路口、S(南)方向路口、W(西)方向路口和E(东)方向路口这四个路口,双向五车道是三条进口车道和两条出口车道,三条进口车道分别为单左车道、直行车道和直右车道。在出口车道中设置一条紧挨单左车道的公交专用可逆车道,共四条相同的可逆车道,每条可逆车道的长度都大于50m且小于80m。在十字交叉口的中间位置设置主信号灯1、公交专用信号灯2和主控制器3。
在每条可逆车道前端停车线上方设置可逆车道道路指示牌,共四个可逆车道道路指示牌,分别是东路口的可逆车道道路指示牌16、北路口的可逆车道道路指示牌17、西路口的可逆车道道路指示牌18、南路口的可逆车道道路指示牌19,这四个可逆车道道路指示牌16、17、18、19指示对出口道社会车辆的通行和禁行。在每条可逆车道前端的停车线处各设置一个感应线圈,对应的分别是感应线圈4、5、6、7,在每条可逆车道尾端设置一段宽为6m的公交车进口处,并在每个进口处安装一个公交进入指示牌,对应的分别是公交进入指示牌8、9、10、11,公交进入指示牌8、9、10、11显示直行、左转公交可以进入可逆车道和禁止公交进入可逆车道。同时,在每条可逆车道尾端各设置一个车辆计数器,对应的分别是车辆计数器12、13、14、15,能采集进入可逆车道的车辆数量。在四个路口的进口道附近设置交叉口信号控制器,对应的分别是交叉口信号控制器20、21、22、23。
交叉口四个进口的左转和直行社会车辆通过交叉口速度对应的分别为:ve、vn、vw、vs,公交车通过交叉口的速度对应的分别为V E 、V N 、V W 、V S 。 东进口直行车停车线到西出口可逆车道尾端之间的距离为L E,西进口直行车停车线到东出口可逆车道尾端之间的距离为L W,南进口直行车停车线到北出口可逆车道尾端之间的距离为L S,北进口直行车停车线到南出口可逆车道尾端之间的距离为L N。东进口可逆车道长度为l e ,西进口可逆车道长度为l w ,南进口可逆车道长度为l s ,北进口可逆车道长度为l n 。
参见图3的控制原理图,图3仅以南方向路口为例,其余三个方向路口的控制原理图与南方向路口相同,不再赘述。主控制器3与四个交叉口信号控制器20、21、22、23通过无线设备相连,实现双向信息交互,四个交叉口信号控制器20、21、22、23采集信息反馈给主控制器3,主控制器3对四个交叉口信号控制器20、21、22、23发送控制命令。四个交叉口信号控制器20、21、22、23均与主信号灯1、公交专用信号灯2通过无线设备相连实现双向信息交互。四个交叉口信号控制器20、21、22、23各自与对应路口上的可逆车道道路指示牌16、17、18、19、公交进入指示牌8、9、10、11、计数器12、13、14、15和感应线圈4、5、6、7通过无线设备相连,实现双向信息交互。四个交叉口信号控制器20、21、22、23采集信息反馈给主控制器3并对受控件实施主控制器3发送的控制命令。
参见图4和图1,主信号灯1在交叉口采用四相位控制,即南北(SN)直行相位、南北(SN)左转相位、东西(EW)直行相位和东西(EW)左转相位,考虑到通行过程中社会车辆不能与可逆车道上的优先公交发生冲突、公交需要转向的相位先后情况且考虑到公交行驶的规范性,在主信号灯1相位顺序中插入固定的公交优先相位规则如下:
相位一:即南北直行东西红灯,主信号灯1的相位一后插入东西直行公交优先相位,南北不插入公交优先相位;
相位二:即南北左转东西红灯,主信号灯1的相位二后插入南北直行公交优先相位,东西插入左转公交优先相位;
相位三:即东西直行南北红灯,主信号灯1的相位三后插入东西直行公交优先相位,南北不插入公交优先相位;
相位四:即东西左转南北红灯,主信号灯1的相位四后插入东西左转公交优先相位,南北插入直行公交优先相位。
参见5和图1,公交车需要利用与主信号灯1的相位的社会车辆不冲突且利用空闲的出口道进入可逆车道,提前到达停车线,等待公交优先相位,公交进入可逆车道的规则如下:
相位一:即南北直行东西红灯,在此主信号灯1的相位时,南北出口道不空闲,公交车不可进入可逆车道,东西出口道空闲则直行公交能进入可逆车道;
相位二:即南北左转东西红灯,在此主信号灯1的相位时,四个方向出口道都有空闲,则左转公交能进入东西可逆车道,直行公交车能进入南北可逆车道;
相位三:即东西直行南北红灯,在此主信号灯1的相位时,东西出口道不空闲,公交车不可进入可逆车道,南北出口道空闲则直行公交车能进入可逆车道;
相位四:即东西左转南北红灯,在此主信号灯1的相位时,四个方向出口道都有空闲,左转公交车能进入南北可逆车道,直行公交车能进入东西可逆车道。
公交优先相位的规则以及公交进入可逆车道的规则预设在主控制器3中,主控制器3根据这一规则以及社会车辆与优先公交不冲突规则,公交车就在主信号灯1的相位中进入可逆车道到达停车线,等待公交优先相位。
参见图1-5,当主信号灯1显示为左转或红灯相位时,将其信号传送给交叉口信号控制器20、21、22、23,交叉口信号控制器20、21、22、23反馈给主控制器3,主控制器3通过交叉口信号控制器20、21、22、23控制对应的道路指示牌16、17、18、19显示为禁行;接着控制公交进入指示牌8、9、10、11显示相应行驶方向的公交车进入可逆车道,此时计数器12、13、14、15实时采集是否有公交进入可逆车道的公交数量并将采集信息经交叉口信号控制器20、21、22、23发送给主控制器3,若数量为零,表示没有公交进入可逆车道,若有公交进入可逆车道,则主控制器3配置合理的公交优先相位时长,并控制交叉口信号控制器20、21、22、23在主信号灯1当前相位结束后插入公交优先相位,同时控制公交专用信号灯2开始工作,公交专用信号灯2先显示为禁行,等待公交优先相位,再显示通行;最后交叉口信号控制器20、21、22、23控制感应线圈4、5、6、7记录通过的公交数量并采集,直到相同数量的公交车通过交叉口并反馈给主控制器3,则整个公交优先过程完成,恢复原主信号灯1的相位。总之交叉口信号控制器20、21、22、23在交叉口中起纽带作用,收集信息反馈给主控制器3并及时对各个受控件进行合理的调整,使公交优先通过交叉口。详细过程如下:
步骤一:参见图6,交叉口信号控制器20、21、22、23采集各方向主信号灯1相位情况后反馈给主控制器3,若主信号灯1显示为绿灯,公交车按原路线行驶;若主信号灯1不为绿灯,则主控制器3根据交叉口控制器20、21、22、23采集的主信号灯1的不同相位情况做出判断和命令,并传达给交叉口信号控制器20、21、22、23,由交叉口信号控制器20、21、22、23对道路指示牌16、17、18、19实施控制命令,控制道路指示牌16、17、18、19显示为通行或禁行,对向社会车辆的允许进入和禁止进入。交叉口控制器20、21、22、23会采集到四种相位情况,分别如下:
1、相位一:南北直行,东西红灯
当交叉口信号控制器20、21、22、23采集到南北进口道方向的主信号灯1显示为直行,东西进口道方向的主信号1显示为红灯时,即主信号1是相位一时,反馈给主控制器3,主控制器3控制交叉口信号控制器20、21、22、23将南北出口道方向的道路指示牌19、17显示通行,表示对向的社会车辆可驶入可逆车道,东西出口道方向的道路指示牌16、18显示禁行,表示对向的社会车辆不可驶入可逆车道。
2、相位二:南北左转,东西红灯
当交叉口信号控制器20、21、22、23采集到南北进口道方向主信号灯1显示为左转,东西进口道方向主信号1显示为红灯时,即主信号1是相位二时,反馈给主控制器,主控制器3控制交叉口信号控制器20、21、22、23将南北出口道方向的道路指示牌19、17显示禁行,表示对向社会车辆不可驶入可逆车道,东西出口道方向的道路指示牌16、18显示禁行,表示对向社会车辆不可驶入可逆车道。
3、相位三:南北红灯,东西直行
当交叉口信号控制器20、21、22、23采集到东西进口道方向主信号灯1显示为直行,南北进口道方向主信号1显示为红灯时,即主信号1是相位三时,反馈给主控制器3,主控制器3控制交叉口信号控制器20、21、22、23将东西出口道方向的道路指示牌16、18显示通行,表示对向社会车辆可驶入可逆车道,南北出口道方向的道路指示牌19、17显示禁行,表示对向社会车辆不可驶入可逆车道。
4、相位四:南北红灯,东西左转
当交叉口信号控制器20、21、22、23采集到东西进口道方向主信号灯1显示为左转,南北进口道方向主信号1显示为红灯时,即主信号1是相位四时,反馈给主控制器3,主控制器3控制交叉口信号控制器20、21、22、23将东西出口道方向的道路指示牌16、18显示禁行,表示对向社会车辆不可驶入可逆车道,南北出口道方向的道路指示牌19、17显示禁行,表示对向社会车辆不可驶入可逆车道。
步骤二:根据步骤一中四相位情况,主控制器3控制各方向交叉口信号控制器20、21、22、23,让相应方向的公交进入指示牌8、9、10、11在相应时间显示禁行、直行箭头或左转箭头,分别如下:
1、相位一:南北直行,东西红灯
主控制器3控制交叉口信号控制器21、23将南北进口道的公交进入指示牌11、9显示禁行,同时因为另一方向南北向为直行相位,因此主控制器3控制交叉口信号控制器20、22将东西进口道的公交进入指示牌8、10显示直行箭头。
2、相位二:南北左转,东西红灯
因为要保证相位二之前相位一中的南北向的社会车辆安全通过可逆车道路段,不和相位二中的优先公交发生冲突,主控制器3通过计算指示交叉口信号控制器21、23将南北进口道的公交进入指示牌11、9在相位二开始的秒后显示直行箭头;同时因为另一方向南北向为左转相,因此主控制器3控制交叉口信号控制器20、22将东西进口道的公交进入指示牌8、10在相位二开始时显示左转箭头。
3、相位三:南北红灯,东西直行
主控制器3控制交叉口信号控制器20、22将东西进口道的公交进入指示牌8、10显示禁行,同时因为另一方向东西向为直行相位,因此主控制器3控制交叉口信号控制器21、23将南北进口道的公交进入指示牌11、9显示直行箭头。
4、相位四:南北红灯,东西左转
因为要保证相位四之前相位三中的东西向的社会车辆安全通过可逆车道路段,不与相位四中的优先公交发生冲突,主控制器3通过计算控制交叉口信号控制器20、22将东西进口道处的公交进入指示牌11、9在相位四开启秒后显示直行箭头,同时因为另一方向东西向为左转相位,因此主控制器3 指示交叉口信号控制器21、23将南北进口道的公交进入指示牌8、10在相位四开始时显示左转箭头。
如此,完成公交车优先进入可逆车道的控制。
步骤三:参见图7,根据步骤一中相位情况,主控制器3控制各交叉口信号控制器20、21、22、23命令相应计数器12、13、14、15开始工作,统计进入可逆车道的公交车的数量为mn,具体是:
1、相位一:南北直行,东西红灯
主控制器3指示交叉口信号控制器20、22启动东西方向可逆车道尾端的计数器12、14,检测并记下公交车数量分别为m1、m3。
2、相位二:南北左转,东西红灯
主控制器3指示交叉口信号控制器20、21、22、23启动四方向可逆车道尾端的计数器12、13、14、15,检测并记下公交车数量分别为m1、m2、m3、m4。
3、相位三:南北红灯,东西直行
主控制器3指示交叉口信号控制器23、21启动南北方向可逆车道尾端的计数器15、13,检测并记下公交车数量分别为m4、m2。
4、相位四:南北红灯,东西左转
主控制器3指示交叉口信号控制器20、21、22、23启动四方向可逆车道尾端的计数器12、13、14、15,检测并记下公交车数量分别为m1、m2、m3、m4。
1、相位一:南北直行,东西红灯
交叉口信号控制器20、22检测东西方向的计数器12、14计数量,若东西两向计数器计数量均为0,则不插入公交优先相位;若东西两向计数器计数量不都等于0,则反馈给主控制器3,主控制器3计算计数量不为0方向的合适公交优先相位时长:
2、相位二:南北左转,东西红灯
交叉口信号控制器20、21、22、23检测四方向的计数器12、13、14、15计数量,若四方向计数器计数量都为0,则不插入公交优先相位;若四方向计数器计数量不都等于0,则分别反馈给主控制器3,主控制器3计算相应的公交优先相位时长:以东方向左转和为南方向直行例:
3、相位三:南北红灯,东西直行
交叉口信号控制器21、23检测南北方向的计数器13、15计数量,若两方向计数器计数量均为0,则不插入公交优先相位;若两方向计数器计数量不均为0,则反馈给主控制器3,主控制器3计算计数量不为0方向的公交优先相位时长:
4、相位四:南北红灯,东西左转
交叉口信号控制器20、21、22、23检测四方向的计数器12、13、14、15计数量,若四方向计数器计数量均为0,则不插入公交优先相位;若四方向计数器计数量不都等于0,则分别反馈给主控制器3,主控制器3计算相应的公交优先相位时长,以东方向直行和南方向左转为例:
其余三个方向的左转和直行公交优先相位时长的计算方法均雷同。
步骤五:根据步骤四各方向所需的公交优先相位时长,主控制器3控制相应交叉口信号控制器20、21、22、23启动公交专用信号灯2显示禁行,等待当先相位结束(此外时间公交专用信号灯2不工作),在公交进入可逆车道的主信号灯1的相位结束后插入公交优先相位,公交优先相位时长取南北向中较长者和东西向中较长者,其中在相位二和相位四中,若既有直行公交优先相位又有左转公交优先相位时,则在直行公交优先相位时长放行一半后再开启左转公交优先相位。
步骤六:根据步骤四中各方向交叉口信号控制器20、21、22、23检测到的计数器12、13、14、15计数量,主控制器3指示计数量不为0方向的交叉口信号控制器20、21、22、23开启该方向可逆车道前端的感应线圈4、5、6、7,并统计通过的公交数量记为nx;
步骤七:主控制器3根据步骤六中相应方向的交叉口信号控制器20、21、22、23检测到的公交通过量nx和步骤三中计数器计数量mn进行比较,若nx=mn,则公交优先相位结束后恢复主信号灯1并开始主信号灯1下一相位;若nx<mn,则在原公交优先相位结束后再插入(mn-nx)d秒的安全时间,直到nx=mn时,结束公交优先相位,恢复主信号灯1并开始主信号灯下一相位。如此,完成公交优先通过交叉口。
Claims (2)
1.一种基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制方法,采用基于交叉口可逆车道的公交优先信号控制系统,十字交叉口的中间位置设置主信号灯(1)、公交专用信号灯(2)和主控制器(3),交叉口每个进口道附近设置一个交叉口信号控制器,每条可逆车道前端停车线上方设置可逆车道道路指示牌,对出口道社会车辆的通行和禁行,每条可逆车道前端停车线处设置感应线圈,每条可逆车道尾端设置公交进入指示牌和车辆计数器;主控制器(3)与四个交叉口信号控制器通过无线方式交互信息,四个交叉口信号控制器均与主信号灯(1)、公交专用信号灯(2)通过无线方式交互信息,四个交叉口信号控制器各自与对应路口上的可逆车道道路指示牌、公交进入指示牌、车辆计数器和感应线圈通过无线方式交互信息,其特征是包括以下步骤:
步骤1:交叉口信号控制器采集主信号灯(1)相位情况并反馈给主控制器(3),若主信号灯(1)显示为绿灯,公交车按原路线行驶,若主信号灯(1)不为绿灯,交叉口信号控制器根据主信号灯(1)的不同相位情况控制可逆车道道路指示牌显示通行或禁行;
步骤2:交叉口信号控制器控制对应方向的公交进入指示牌显示禁行、直行或左转;在主信号灯(1)是相位一时,即南北直行东西红灯,控制南北进口道的公交进入指示牌显示禁行、东西进口道的公交进入指示牌显示直行;在主信号灯(1)是相位二时,即南北左转东西红灯,控制南北进口道的公交进入指示牌在相位二开始的秒后显示直行、东西进口道的公交进入指示牌在相位二开始时显示左转;在主信号灯(1)是相位三时,即东西直行南北红灯,控制东西进口道的公交进入指示牌显示禁行、南北进口道的公交进入指示牌显示直行;主信号灯(1)是相位四时,即东西左转南北红灯,控制东西进口道处的公交进入指示牌在相位四开启秒后显示直行、南北进口道的公交进入指示牌在相位四开始时显示左转;d是安全时长,L N是北进口直行车停车线到南出口可逆车道尾端之间的距离,L W是西进口直行车停车线到东出口可逆车道尾端之间的距离,ve、vs分别是东、南进口的社会车辆通过交叉口速度;
步骤3:计数器检测进入可逆车道的公交车数量mn,若 ,则主控制器(3)计算公交优先相位时长;东方向左转公交优先相位时长秒,东方向直行公交优先相位时长秒,其余三个方向的左转和直行公交优先相位时长雷同,L W是西进口直行车停车线到东出口可逆车道尾端之间的距离,l e 是东进口可逆车道长度,V E 是公交车经东进口通过交叉口的速度,m1是东进口可逆车道尾端的计数器检测到的公交车数量,d为安全时长;
步骤4:根据公交优先相位时长,控制公交专用信号灯(2)显示禁行,等待当先相位结束,在相位结束后插入公交优先相位;
步骤5:计数量不为0方向的可逆车道前端的感应线圈统计通过的公交数量nx;
步骤6:主控制器(3)比较nx和mn,若nx=mn,则公交优先相位结束后开始主信号灯(1)下一相位;若nx<mn,则在公交优先相位结束后再插入(mn-nx)d秒,直到nx=mn时结束,d为安全时长。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征是:步骤1中,主信号灯(1)是相位一时,控制南北出口道方向的可逆车道道路指示牌显示通行,东西出口道方向的可逆车道道路指示牌显示禁行;在主信号灯(1)是相位二时,控制南北出口道方向的可逆车道道路指示牌显示禁行,东西出口道方向的可逆车道道路指示牌显示禁行;在主信号灯(1)是相位三时,控制东西出口道方向的可逆车道道路指示牌显示通行,南北出口道方向的可逆车道道路指示牌显示禁行;在主信号灯(1)是相位四时,控制东西出口道方向的可逆车道道路指示牌显示禁行,南北出口道方向的可逆车道道路指示牌显示禁行。
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- 2017-08-14 CN CN201710689888.8A patent/CN107507436B/zh active Active
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