CN110264717A - 一种城市智能交通调控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了道路交通控制技术领域，具体为一种城市智能交通调控系统，包括数据采集处理模块、道路通行分区、诱导引领模块和终端执行模块，数据采集处理模块包括雷达探测采集模块、图像采集模块、数据处理模块和传输模块，雷达探测采集模块和图像采集模块用于采集道路交通信息，数据处理模块用于分析处理采集到的道路交通信息并发出相应指令，传输模块用于传输指令到终端执行模块，道路通行分区包括道路缓行区和正常行驶区，诱导引领模块包括信息接收模块和数据传输模块，终端执行模块包括路口红绿灯、诱导灯带、诱导信息牌，本发明根据道路状态切换不同控制模式，将车辆诱导控制与信号灯控制结合，减少车辆等待时间和停车次数，增加通行率。

Description

一种城市智能交通调控系统

技术领域

本发明涉及道路交通控制技术领域，具体为一种城市智能交通调控系统。

背景技术

随着人们物质生活水平的不断提高，以车代步的越来越多，汽车已经成为现在的交通的必备工具。汽车的增多为人类的出行带来了极大的方便，但是随着城镇化规模越来越大，汽车越来越多，如何根据现有的交通工具、通讯工具、目的地和出发地，选择合适的路线，避免拥堵，减少汽车行驶时间，降低油耗，提高效率，成为了交通管理研究者的重要课题。对于一组互不冲突的交通流同时获得通行权所对应的信号显示状态，我们将其称之为信号相位，简称为相位。一组相位全部循环一次，称为周期。可以看出，信号相位是根据交叉口通行权在一个周期内的更迭来划分的。一个交通信号控制方案在一个周期内有几个信号相位，则称该信号控制方案为几相位的信号控制。十字路口通常采用4个信号相位，如果相位数设计得太少，则不能有效地分配好路口通行权，路口容易出现交通混乱，交通安全性下降；如果相位数设计得太多，虽然路口的交通次序与安全性得到了改善，但由于相位之间进行转换时都会损失一部分通行时间，过多的相位数会导致路口的通行能力下降，延长司机在路口的等待时间。随着交通需求的持续增加和对畅通性和均衡性的要求，传统的交通控制目标如交叉口延误、排队长度和停车率等已不能满足城市道路交通控制的需要，为了改善交通运行状况，提高交通网路的畅通性和均衡性，必须要建立城市道路交通多目标优化控制方法，且在多目标优化过程中，根据实际道路交通环境，给畅通性和均衡性分配不同的权重。畅通性是定量的描述交通出行者在参与交通中，由于道路和环境条件、交通干扰以及交通管理与控制等因素导致的旅行时间延长的一种指标。该指标的期望是能够尽量给交通参与者一个畅通的、快捷的交通出行环境，满足交通流快速疏散的要求，同时可以有选择性的使某个方向交通流更加畅通。对于十字交叉口而言，畅通性指标由各个方向的车道平均延误的加权期望值来体现。

现有技术中，交通信号控制系统的路口控制模式有定时控制模式、模糊控制模式、绿波带模式、夜间模式和急停模式。其中，定时控制模式是按照设定的时间来改变红绿灯变化时间；模糊控制模式是根据随机的车流量智能完成模糊增减交通信号控制时间；绿波带模式是在单向车辆高峰期时，将各路口间红绿灯起亮时间延后一定量来保证车辆畅通；夜间模式可在夜晚车流量最为极少的状态使用，仅使用黄灯警示开车司机，以减少电能和时间的消耗；急停模式可为紧急车辆开辟通行空间，在紧急车辆方向开启绿灯，别的方向开启红灯。现有交通信号控制系统存在的技术问题在于现有交通信号控制系统五种控制模式各自独立，各种交通子系统按自身的优化目标运作，不考虑与其它子系统的集成与协作。现有交通信号控制系统的信号配时方案主要是针对平缓交通流状态，且大多数实时自适应控制系统一般仅可对交通流变化较小的情况进行限制性的适应调整，而对由事故、施工等引起的交通流突然的、大幅度变化缺乏良好的应付能力。目前交通控制一般只是通过对红绿灯信号的配时控制，极少进行车辆诱导，提前疏散车流使交通路网达到均衡状态，有的进行车辆诱导却不能结合当前路况，诱导与控制互相独立，到不到理想效果，且容易产生诱导不均状况。

基于此，本发明设计了一种城市智能交通调控系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市智能交通调控系统，以解决上述背景技术中提出的现有交通信号控制系统控制模式各自独立，各种交通子系统按自身的优化目标运作，不考虑与其它子系统的集成与协作，极少进行车辆诱导，提前疏散车流使交通路网达到均衡状态，有的进行车辆诱导却不能结合当前路况，诱导与控制互相独立，到不到理想效果，且容易产生诱导不均状况的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种城市智能交通调控系统，包括数据采集处理模块、道路通行分区、诱导引领模块和终端执行模块，所述数据采集处理模块包括雷达探测采集模块、图像采集模块、数据处理模块和传输模块，所述雷达探测采集模块和图像采集模块用于采集道路交通信息，所述数据处理模块用于分析处理采集到的道路交通信息并发出相应指令，所述传输模块用于传输指令到终端执行模块，所述道路通行分区包括道路缓行区和正常行驶区，所述诱导引领模块包括信息接收模块和数据传输模块，所述终端执行模块包括路口红绿灯、诱导灯带、诱导信息牌。

优选的，所述雷达探测采集模块、图像采集模块和路口红绿灯固定安装在路口处，且每方向均安装。

优选的，所述雷达探测采集模块采集的道路交通信息包括车速、车流量和通行状态，所述图像采集模块采集的道路交通信息包括道路排队状态，道路车辆分布状态。

优选的，所述诱导灯带和诱导信息牌安装在距离到达路口前1KM左右位置，所述诱导灯带安装在道路两侧，所述诱导信息牌以龙门形式安装在道路上方。

优选的，所述数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，并根据结果发出相应的调整模式变换指令，道路占有率过低实施短周期控制模式，道路占有率过高实施拥堵控制模式，道路占有率正常实施高效控制模式，所述短周期控制模式、拥堵控制模式和高效控制模式均可在其模式控制下根据实时状况实现微调。

优选的，所述短周期控制模式为红绿灯间隔周期较短，诱导引领模块关闭控制状态，若短周期控制模式下道路占有率持续升高则在短周期周期预设范围内增加周期时长同时调高绿信占比。

优选的，所述拥堵控制模式为增长红绿灯周期，提高拥堵路段绿信比，开启诱导引领模块，若道路占有率持续一段时间内超过极限则诱导引领模块通过互联网发出严重拥堵警告，使该拥堵路段进入限行状态。

优选的，所述高效控制模式为开启诱导引领模块，以一个红绿灯周期结束为起点，根据采集到的道路交通信息中的车速和当前信号灯状态，计算出理论到达路口处的时长，若当前信号灯为绿灯，计算时长大于剩余绿灯时长则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若当前信号灯为红灯，计算时长大于红灯剩余时长加上绿灯时长总和，则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若高效控制模式下道路占有率持续升高，则微调高绿信比，增加通过率，若道路占有率持续下降则缩短红绿灯周期。

优选的，所述道路缓行区与正常行驶区之间设有间隔路障带，所述正常行驶区设有测速拍照装置，所述道路缓行区与正常行驶区均为直行车道。

优选的，所述诱导灯带为LED灯带根据情况显示黄色或红色，所述诱导信息牌显示指示行车速度和当前道路信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过雷达探测采集模块和图像采集模块采集道路信息，数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，诱导引领模块通过信息接收模块接收信息和指令，根据结果使诱导灯带提前显示前方路况，诱导司机提前优化路线，避免进入拥堵路段，将前方路口的子系统关联到当前诱导灯带，以便做出及时应对，提高控制效率，通过诱导信息牌给出的准入信息选择进入道路通行分区的正常行驶区或道路缓行区，根据指示车速行进，保证车辆刚好到达路口处为路灯，将车辆诱导控制与信号灯控制结合，减少车辆等待时间和停车次数，避免路口耗费过长的时长，增加通行率，避免拥堵。通过根据道路状态切换不同控制模式，节省能耗，适应道路状况，控制模式的预设边界相邻，控制模式为平滑切换，不会引起车辆通行状态剧烈变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统流程结构示意图；

图2为本发明控制模式切换示意图；

图3为本发明诱导信息牌工作示意图；

图4为本发明短周期模式控制示意图；

图5为本发明拥堵控制模式示意图；

图6为本发明高效控制模式示意图；

图7为本发明诱导信息牌示意图；

图8为本发明路口分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：

一种城市智能交通调控系统，包括数据采集处理模块、道路通行分区、诱导引领模块和终端执行模块，数据采集处理模块包括雷达探测采集模块、图像采集模块、数据处理模块和传输模块，雷达探测采集模块和图像采集模块用于采集道路交通信息，数据处理模块用于分析处理采集到的道路交通信息并发出相应指令，传输模块用于传输指令到终端执行模块，道路通行分区包括道路缓行区和正常行驶区，诱导引领模块包括信息接收模块和数据传输模块，终端执行模块包括路口红绿灯、诱导灯带、诱导信息牌。

其中，雷达探测采集模块、图像采集模块和路口红绿灯固定安装在路口处，且每方向均安装。雷达探测采集模块采集的道路交通信息包括车速、车流量和通行状态，图像采集模块采集的道路交通信息包括道路排队状态，道路车辆分布状态。诱导灯带和诱导信息牌安装在距离到达路口前1KM左右位置，诱导灯带安装在道路两侧，诱导信息牌以龙门形式安装在道路上方。诱导灯带为LED灯带根据情况显示黄色或红色，所述诱导信息牌显示指示行车速度和当前道路信息。道路缓行区与正常行驶区之间设有间隔路障带，正常行驶区设有测速拍照装置，道路缓行区与正常行驶区均为直行车道。

数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，并根据结果发出相应的调整模式变换指令，道路占有率过低实施短周期控制模式，道路占有率过高实施拥堵控制模式，道路占有率正常实施高效控制模式，短周期控制模式、拥堵控制模式和高效控制模式均可在其模式控制下根据实时状况实现微调。

短周期控制模式为红绿灯间隔周期较短，诱导引领模块关闭控制状态，若短周期控制模式下道路占有率持续升高则在短周期周期预设范围内增加周期时长同时调高绿信占比。拥堵控制模式为增长红绿灯周期，提高拥堵路段绿信比，开启诱导引领模块，若道路占有率持续一段时间内超过极限则诱导引领模块通过互联网发出严重拥堵警告，使该拥堵路段进入限行状态。

高效控制模式为开启诱导引领模块，以一个红绿灯周期结束为起点，根据采集到的道路交通信息中的车速和当前信号灯状态，计算出理论到达路口处的时长，若当前信号灯为绿灯，计算时长大于剩余绿灯时长则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若当前信号灯为红灯，计算时长大于红灯剩余时长加上绿灯时长总和，则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若高效控制模式下道路占有率持续升高，则微调高绿信比，增加通过率，若道路占有率持续下降则缩短红绿灯周期。

本实施例的一个具体应用为：本发明通过在路口的各个方向安装雷达探测采集模块、图像采集模块和路口红绿灯，在距离到达路口前1KM左右位置的道路两侧安装诱导灯带，和道路上方龙门形式安装诱导信息牌。通过安装的雷达探测采集模块的雷达探测器车速、车流量和通行状态，图像采集模块的高速摄像头拍照采集道路排队状态，道路车辆分布状态。

数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，并根据结果发出相应的调整模式变换指令，道路占有率过低实施短周期控制模式，道路占有率过高实施拥堵控制模式，道路占有率正常实施高效控制模式，短周期控制模式为深夜默认开启，深夜期间降低雷达探测采集模块、图像采集模块和的数据采集频率，其他时段为实时探测，深夜时段为定时探测，降低能耗，短周期控制模式为红绿灯间隔周期较短，诱导引领模块关闭控制状态，若短周期控制模式下道路占有率持续升高则在短周期周期预设范围内增加周期时长同时调高绿信占比。

当前路况为拥堵时进入拥堵控制模式，增长红绿灯周期，提高拥堵路段绿信比，开启诱导引领模块，若道路占有率持续一段时间内超过极限则诱导引领模块通过互联网发出严重拥堵警告，使该拥堵路段进入限行状态，通过交警人力辅助在拥堵前一个路口进行限行控制，避免更多车辆进入拥堵路段。高效控制模式为开启诱导引领模块，以一个红绿灯周期结束为起点，根据采集到的道路交通信息中的车速和当前信号灯状态，计算出理论到达路口处的时长，若当前信号灯为绿灯，计算时长大于剩余绿灯时长则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若当前信号灯为红灯，计算时长大于红灯剩余时长加上绿灯时长总和，则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，如设当前路口车辆通过速度为X，诱导信息牌距离路口距离为L，当前绿灯剩余时长为A，当前红灯时长为B，周期内红灯时长为C，绿灯时长为D，则车辆计算时长为若则诱导信息牌给出准入信息，当前红绿灯周期内进入车辆进入道路缓行区，若则诱导信息牌给出准入信息，当前红绿灯周期内进入车辆进入道路缓行区，进入道路缓行区车辆的车辆通过诱导信息牌的车速指示驾驶，车速指示数据为或若高效控制模式下道路占有率持续升高，则微调高绿信比，增加通过率，若道路占有率持续下降则缩短红绿灯周期，可以使车辆刚好到达路口处时，红绿灯当前状态为通行状态，减少车辆等待时间和停车次数，避免路口耗费过长的时长，增加通行率，避免拥堵。

根据数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，道路占有率过低和道路占有率正常诱导灯带不显示，诱导信息牌显示绿色通道，道路占有率过高诱导灯带显示红色灯带，上一个路口的诱导灯带显示黄色灯带，预警下一个路口拥堵，提前在上一路口诱导司机选择其他畅通路线，诱导信息牌显示拥堵，通过诱导灯带的提前预设诱导司机提前选择优化路线，而不是到达拥堵路段后选择路线，避免拥堵路段更多车辆的汇入，避免进入拥堵路段后选择路线引起的超车，并线等加剧拥堵因素，优化各交通道路占比，提高畅行率。

本发明通过雷达探测采集模块和图像采集模块采集道路信息，数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，诱导引领模块通过信息接收模块接收信息和指令，根据结果使诱导灯带提前显示前方路况，诱导司机提前优化路线，避免进入拥堵路段，将前方路口的子系统关联到当前诱导灯带，以便做出及时应对，提高控制效率，通过诱导信息牌给出的准入信息选择进入道路通行分区的正常行驶区或道路缓行区，根据指示车速行进，保证车辆刚好到达路口处为路灯，将车辆诱导控制与信号灯控制结合，减少车辆等待时间和停车次数，避免路口耗费过长的时长，增加通行率，避免拥堵。通过根据道路状态切换不同控制模式，节省能耗，适应道路状况，控制模式的预设边界相邻，控制模式为平滑切换，不会引起车辆通行状态剧烈变化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种城市智能交通调控系统，包括数据采集处理模块、道路通行分区、诱导引领模块和终端执行模块，其特征在于：所述数据采集处理模块包括雷达探测采集模块、图像采集模块、数据处理模块和传输模块，所述雷达探测采集模块和图像采集模块用于采集道路交通信息，所述数据处理模块用于分析处理采集到的道路交通信息并发出相应指令，所述传输模块用于传输指令到终端执行模块，所述道路通行分区包括道路缓行区和正常行驶区，所述诱导引领模块包括信息接收模块和数据传输模块，所述终端执行模块包括路口红绿灯、诱导灯带、诱导信息牌。

2.根据权利要求1所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述雷达探测采集模块、图像采集模块和路口红绿灯固定安装在路口处，且每方向均安装。

3.根据权利要求1所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述雷达探测采集模块采集的道路交通信息包括车速、车流量和通行状态，所述图像采集模块采集的道路交通信息包括道路排队状态，道路车辆分布状态。

4.根据权利要求1所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述诱导灯带和诱导信息牌安装在距离到达路口前1KM左右位置，所述诱导灯带安装在道路两侧，所述诱导信息牌以龙门形式安装在道路上方。

5.根据权利要求1所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述数据处理模块接收到道路交通信息后经分析与预设道路占有率对比处理后得出道路占有率过低、道路占有率过高或道路占有率正常的结果，并根据结果发出相应的调整模式变换指令，道路占有率过低实施短周期控制模式，道路占有率过高实施拥堵控制模式，道路占有率正常实施高效控制模式，所述短周期控制模式、拥堵控制模式和高效控制模式均可在其模式控制下根据实时状况实现微调。

6.根据权利要求5所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述短周期控制模式为红绿灯间隔周期较短，诱导引领模块关闭控制状态，若短周期控制模式下道路占有率持续升高则在短周期周期预设范围内增加周期时长同时调高绿信占比。

7.根据权利要求5所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述拥堵控制模式为增长红绿灯周期，提高拥堵路段绿信比，开启诱导引领模块，若道路占有率持续一段时间内超过极限则诱导引领模块通过互联网发出严重拥堵警告，使该拥堵路段进入限行状态。

8.根据权利要求5所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述高效控制模式为开启诱导引领模块，以一个红绿灯周期结束为起点，根据采集到的道路交通信息中的车速和当前信号灯状态，计算出理论到达路口处的时长，若当前信号灯为绿灯，计算时长大于剩余绿灯时长则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若当前信号灯为红灯，计算时长大于红灯剩余时长加上绿灯时长总和，则通过诱导信息牌指示该时间段内的车辆进入道路缓行区，否则进入正常行驶区，若高效控制模式下道路占有率持续升高，则微调高绿信比，增加通过率，若道路占有率持续下降则缩短红绿灯周期。

9.根据权利要求1所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述道路缓行区与正常行驶区之间设有间隔路障带，所述正常行驶区设有测速拍照装置，所述道路缓行区与正常行驶区均为直行车道。

10.根据权利要求1所述的一种城市智能交通调控系统，其特征在于：所述诱导灯带为LED灯带根据情况显示黄色或红色，所述诱导信息牌显示指示行车速度和当前道路信息。