CN109859501A - 一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法,属于交通控制领域。具体包括两处高清视频单元的布设;停车次数、控制延误和信号控制配时参数的获取;可变导向车道行驶方向转换的智能决策方法和流程。本发明从信号交叉口可变导向车道交通特性出发,通过安装在上游交叉口进口道处和本交叉口进口道处的高清视频单元获取交叉口各转向车道车流的停车次数的差异,并对各转向车流控制延误进一步判定,提出一种可变导向车道行驶方向转换智能控制方法。本方法旨在提高信号交叉口进口道的通行能力和可变导向车道的利用率、减少车辆在进口道的停车次数、降低车辆在交叉口的延误。

Description

一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法
技术领域
本发明属于交叉口交通控制领域,具体涉及一种面向信号交叉口可变导向车道行驶方向转换的智能控制方法。
背景技术
传统信号控制交叉口的每条进口道上所渠化的导向车道行驶方向通常设置为固定行驶方向,不能适应交叉口进口道各转向流量波动明显的需求,可变导向车道正好满足这一车辆通行需求。现阶段,可变导向车道方向的变换往往通过执勤民警调查转向交通量并进行人工调控可变导向车道标志的行驶方向或者按固定时段设置在可变导向车道标志的行驶方向变换控制装置中,这种方向变换的控制不能实时满足转向交通的通行需求,常导致方向变换时刻不恰当、可变导向车道利用率低下、不按规定方向使用导向车道违法行为高等问题。
已有研究提出了感应控制、双停车线控制、预信号控制等方法,但所提出的控制流程可操行不强、参数获取困难和采集成本高等问题。现有的中国专利文献CN103186984B一种城市交叉口可变导向车道转向功能变换触发方法只涉及了基于转向车道排队长度和饱和度差异具体判定可变导向车道转向功能转换的方法,未涉及基于停车次数和控制延误参数具体判定可变导向车道方向变换的控制方法。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提出一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法,利用视频检测器实时检测交叉口进口道各转向车辆停车次数和控制延误,确定选择可变导向车道标志行驶方向转换时机,克服现有可变导向车道方向转换判定方法的不足,提高可变导向车道的利用率、减少车辆在进口道的停车次数、降低车辆在交叉口的延误。
一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法,包括以下步骤:
1)高清视频单元的布设
①高清视频单元D1布设在设置可变导向车道的进口道,位于距离进口道停车线上游L1处的正上方位置(通常为进口道闯红灯违法抓拍设置位置),D1采集车辆尾部图像并识别车牌号,虚拟检测位置 Ⅰ为停车线S1;②高清视频单元D2布设在D1上游相邻交叉口进口道,位于距离进口道停车线上游L2处的正上方位置(通常为进口道闯红灯违法抓拍设置位置),D2采集车辆尾部图像并识别车牌号,虚拟检测位置Ⅱ为停车线S2;高清视频单元D1、D2的特征在于具备车辆牌号识别功能(若进口道安装了闯红灯违法抓拍高清视频单元,可复用此高清视频单元,不必新布设),由此获得进口道上各车道车辆通过时间、车流量、车头时距等交通参数。
2)数据采集
当车辆经过高清视频单元D1、D2拍摄视场范围内的虚拟检测位置Ⅰ、Ⅱ时,D1、D2进行图 像处理识别提取车辆牌号,记录该车辆牌号所对应车辆通过位置Ⅰ、Ⅱ的时刻,并与虚拟检 测位置Ⅰ采集的信号灯控制周期C进行比较计算、计算时考虑基于车辆通过由位置Ⅰ和Ⅱ所 分隔出的长度为L(单位,米)的道路区间M(区间限速为u,公里/小时)所需自由流时间T0(T0 =,秒),确定各转向车辆的停车次数。同时,利用高清视频单元D1拍摄视场范围内所设 置的虚拟检测位置可得到各转向车道车流的车头时距、车流量、地点速度等数据。
3)可变导向车道行驶方向转换的判别过程如下:
3.1)各转向停车次数的判定
在虚拟检测位置Ⅱ记录经过车辆的牌号NOi和时刻Ti,在虚拟检测位置Ⅰ处记录牌号NOi的车辆通过的时刻Tj,在T(T=Tj-Ti-T0)时间间隔内,若牌号NOi的车辆通过虚拟位置Ⅰ处直行通过路口,则记录为直行通过的车辆停车次数STi,STi=T/C;若牌号NOi的车辆通过虚拟位置Ⅰ处左转通过路口,则记录为左转通过车辆的停车次数SLi,SLi=T/C;若牌号NOi的车辆通过虚拟检测位置Ⅰ处右转转通过路口,则不记录停车次数。两种转向车流的车辆停车次数差记为△=|STi-SLi|。分三种情况:①一个转向车流的停车次数小于等于2次,而两种不同转向车流通过路口的停车次数差△大于2,可变导向车道行驶方向应当转换;②两种不同转向车流通过路口的停车次数差△小于等于2,保持可变导向车道行驶方向不变;③两种不同转向车流的停车次数均大于2次,两种转向车流通过路口的停车次数差△大于2,需要通过各转向车流的控制延误进一步讨论。
3.2)控制延误的进一步判定。
两种不同转向车流的停车次数均大于2次,两种转向车流通过路口的停车次数差△大于2,需要根据各转向车流的控制延误进行进一步判断。①两种不同转向的控制延误的差值△D小于等于阈值Dc时,保持可变导向车道行驶方向不变。②两种不同转向的控制延误的差值△D大于阈值Dc时,可变导向车道行驶方向转换为控制延误较大转向。
各转向车流控制延误的计算方法和控制延误判断过程中阈值的确定方法如下:
3.2.1)控制延误计算
以连续采集5个周期交通数据的平均值为计算值,设Fli为第i周期采集的左转车流数 据, Fti为第i周期采集的直行车流数据;则最近5个周期左转车流数据的平均值记为 ,直行车流数据的平均值记为 ;通 过公式左转车流控制延误,j=1;直行车流控制延误为,j =2. 计算各转向车流的控制延误,其中:j—转向车流编号,取j=1为左转、j=2为直行; Fj— j转向车流在区间M采集的实际行程时间,秒;—j转向车流在区间M的自由流行驶时间, 通过,秒;u为区间M的限速值,公里/小时; Dj—j转向车流控制延误,秒;两种 不同转向的控制延误的差值 △D=|D2-D1|。
3.2.2)控制延误判定阈值的确定
控制延误阈值Dc由信号控制交叉口六级服务水平中E级的单车停车延误上限+信号控制周期C计算得到,即Dc=C+80,秒。
有益效果:
1)本发明提出的一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法,利用新布设或复用信号交叉口进口道高清视频单元对各转向的停车次数进行检测,结合控制延误的进一步判定,确保可变导向车道行驶方向变换适应转向需求;
2)本发明提出的可变导向车道行驶方向转换智能控制方法成本低、简便易行,新布设或复用布设在信号交叉口进口道的闯红灯高清视频单元即可对停车次数进行判断,方法可靠,能解决现行可变导向车道利用率不高的问题,也能减少停车次数,降低控制延误。
附图说明
图1是本发明所适用的信号控制交叉口进口道、高清单元安装位置情况以及虚拟检测位置示意图;
图2是本发明可变导向车道行驶方向转换智能控制流程图;
图3是本发明以图1为范例的可变导向车道行驶方向转换控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步说明。
步骤一:在设置可变导向车道的信号交叉口及上游交叉口布设高清视频单元,如图1所示;
步骤二:以图1、图3为例,根据可变导向车道的当前行驶方向为直行车道进行说明,由进口道直行车流信号灯红灯起始时刻作为检测开始时刻,一个信号周期为检测周期长。
结合图1、图3,结合某城市设置可变导向车道的信号控制交叉口说明。路口可变导向车道初始行驶方向状态预设为直行车道,图1中L1=L2=30米、L=600米,路口信号控制周期C=120秒、路段区间限制速度u=60公里/小时、T0=3.6L/u=36秒。高清视频单元D1和D2分别通过预设的虚拟检测线圈1、2、3、4和1采集车辆牌号对应的时刻Tj和Ti,在统计时间段内的第i个周期,计算得到的STi、SLi得到以下数据:
在早高峰时段7:00-7:30,可变导向车道行驶方向判别类型满足条件②两种不同转向车流通过路口的停车次数差△小于等于2,保持可变导向车道行驶方向不变。即左转车流的停车次数为1.7,小于等于2次,而直行车流和左转车流的停车次数差△≤2,保持可变导向车道为直行车道不变。
在早高峰时段7:30-8:00,可变导向车道行驶方向判别类型满足条件①一个转向车流的停车次数小于等于2次,而两种不同转向车流通过路口的停车次数差△大于2,可变导向车道行驶方向应当转换。即左转车流的停车次数为3.6、大于2次,直行车流的停车次数为1.5、小于2次,而直行车流和左转车流的停车次数差△>2,可变导向车道由直行车道变换为左转车道。
在早高峰时段8:00-8:30,可变导向车道行驶方向判别类型满足条件③两种不同转向车流的停车次数均大于2次,两种转向车流通过路口的停车次数差△大于2。即左转车流的停车次数为2.1、大于2次,直行车流的停车次数为4.2、大于2次,而直行车流和左转车流的停车次数差△>2,因此需要通过各转向车流的控制延误进一步讨论。
在早高峰时段8:00-8:30中,以8:00起始按周期C=120秒连续采集分析5个周期,因为本例中直行车流停车次数大于左转车流停车次数,得到如下数据:
可以看出连续5个周期的平均值△D=278.72>Dc=200,所以可变导向车道行驶方向保持直行车道不变。
上述对实例的描述仅为一般案例说明,是为了便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明。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,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)高清视频单元的布设
①高清视频单元D1布设在设置可变导向车道的进口道,位于距离进口道停车线上游L1处的正上方位置,D1采集车辆尾部图像并识别车牌号,虚拟检测位置 Ⅰ为停车线S1;
②高清视频单元D2布设在D1上游相邻交叉口进口道,位于距离进口道停车线上游L2处的正上方位置,D2采集车辆尾部图像并识别车牌号,虚拟检测位置Ⅱ为停车线S2;高清视频单元D1、D2的特征在于具备车辆牌号识别功能,由此获得进口道上各车道车辆通过时间、车流量、车头时距等交通参数;
2)数据采集
当车辆经过高清视频单元D1、D2拍摄视场范围内的虚拟检测位置Ⅰ、Ⅱ时,D1、D2进行图 像处理识别提取车辆牌号,记录该车辆牌号所对应车辆通过位置Ⅰ、Ⅱ的时刻,并与虚拟检 测位置Ⅰ采集的信号灯控制周期C进行比较计算、计算时考虑基于车辆通过由位置Ⅰ和Ⅱ所 分隔出的长度为L的道路区间M所需自由流时间T0=,确定各转向车辆的停车次数,其 中L单位为米,u为区间限速,单位为公里/小时,T0单位为秒;
同时,利用高清视频单元D1拍摄视场范围内所设置的虚拟检测位置可得到各转向车道车流的车头时距、车流量、地点速度数据;
3)可变导向车道行驶方向转换的判别过程如下
3.1)各转向停车次数的判定
在虚拟检测位置Ⅱ记录经过车辆的牌号NOi和时刻Ti,在虚拟检测位置Ⅰ处记录牌号NOi的车辆通过的时刻Tj,在T=Tj-Ti-T0时间间隔内,若牌号NOi的车辆通过虚拟位置Ⅰ处直行通过路口,则记录为直行通过的车辆停车次数STi,STi=T/C;若牌号NOi的车辆通过虚拟位置Ⅰ处左转通过路口,则记录为左转通过车辆的停车次数SLi,SLi=T/C;若牌号NOi的车辆通过虚拟检测位置Ⅰ处右转转通过路口,则不记录停车次数;
两种转向车流的车辆停车次数差记为△=|STi-SLi|;
分三种情况:①一个转向车流的停车次数小于等于2次,而两种不同转向车流通过路口的停车次数差△大于2,可变导向车道行驶方向应当转换;②两种不同转向车流通过路口的停车次数差△小于等于2,保持可变导向车道行驶方向不变;③两种不同转向车流的停车次数均大于2次,两种转向车流通过路口的停车次数差△大于2,需要通过各转向车流的控制延误进一步讨论;
3.2)控制延误的进一步判定
两种不同转向车流的停车次数均大于2次,两种转向车流通过路口的停车次数差△大于2,需要根据各转向车流的控制延误进行进一步判断;
①两种不同转向的控制延误的差值△D小于等于阈值Dc时,保持可变导向车道行驶方向不变;
②两种不同转向的控制延误的差值△D大于阈值Dc时,可变导向车道行驶方向转换为控制延误较大转向。
2.根据权利要求1所述的一种信号交叉口可变导向车道行驶方向转换智能控制方法,其特征在于:各转向车流控制延误的计算方法和控制延误判断过程中阈值的确定方法如下:
3.2.1)控制延误计算
以连续采集5个周期交通数据的平均值为计算值,设Fli为第i周期采集的左转车流数 据, Fti为第i周期采集的直行车流数据;则最近5个周期左转车流数据的平均值记为 ,直行车流数据的平均值记为 ;通 过公式左转车流控制延误,j=1;直行车流控制延误为,j =2,计算各转向车流的控制延误,其中:j—转向车流编号,取j=1为左转、j=2为直行; Fj—j 转向车流在区间M采集的实际行程时间,秒;—j转向车流在区间M的自由流行驶时间,通 过,秒;u为区间M的限速值,公里/小时; Dj—j转向车流控制延误,秒;两种不同 转向的控制延误的差值 △D=|D2-D1|;
3.2.2)控制延误判定阈值的确定
控制延误阈值Dc由信号控制交叉口六级服务水平中E级的单车停车延误上限+信号控制周期C计算得到,即Dc=C+80,其中,C、Dc单位为秒。
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