CN111161539B - 专用车道通行控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的专用车道通行控制系统，采集设备设置在专用车道上，识别专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离，根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间通过传输设备传输给路口红绿灯信号控制设备；传输设备实现采集设备与路口红绿灯信号控制设备的数据传输；路口红绿灯信号控制设备与红绿灯电连接，根据采集设备上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制。该系统可以提高专用车道道路使用效率，解决社会车辆与快速运营车辆之间相互争夺路权问题，减少快速运营车辆路口等待时间，缓解城市交通拥堵压力。

Description

专用车道通行控制系统及方法
技术领域
本发明属于交通道路运营技术领域，具体涉及专用车道通行控制系统及方法。
背景技术
随着城市规模的不断扩大，机动车保有量持续增加，人车路矛盾进一步凸显，交通拥堵已成为城市管理的难题和影响城市形象提升的重要因素。
根据道路交通设施资源和路权的重新分配，现有交通道路通常都需要设置专用车道，专用车道主要供快速运营车辆通行，专用车道享有专有路权，会使有限的道路资源更加紧张，并且可能抑制其他社会车辆的使用。
而快速运营车辆行驶的连续性和专用车道的排他性，增加了其他交通行为主体行驶中的障碍，其他交通行为主体若在路段上改变方向需增加绕行距离。并且专用站台布置首先考虑车辆停、发车的便利性，乘客为到达站台必然对其他车道的交通状态产生干扰。
而现有的专用车道还停留在只供快速运营车辆通行或者是在高峰期只供快速运营车辆通行的运营模式，该模式的道路利用率低，容易对其他车道的交通状态产生干扰。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供专用车道通行控制系统及方法，提高道路利用率，缓解城市交通拥堵压力。
第一方面，一种专用车道通行控制系统，包括：
采集设备：设置在专用车道上距离红绿灯路口指定距离位置处；采集设备用于识别红绿灯路口中专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离，根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间通过传输设备传输给路口红绿灯信号控制设备；
传输设备：用于实现采集设备与路口红绿灯信号控制设备的数据传输；
路口红绿灯信号控制设备：与红绿灯电连接；路口红绿灯信号控制设备用于根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制。
优选地，所述路口红绿灯信号控制设备具体用于当检测到采集设备上传的距离小于预设的放行距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的社会车辆，直至专用车道上的社会车辆全部通过红绿灯路口。
优选地，所述路口红绿灯信号控制设备具体用于当检测到采集设备上传的距离小于预设的优先距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的快速运营车辆，直至快速运营车辆通过红绿灯路口；
所述优先距离小于所述放行距离。
优选地，该系统还包括设置在专用车道上的等待线、停止灯和抓拍设备；
所述等待线设置在专用车道上停止线后面，且与停止线平行；
所述停止灯用于当检测到停止线与等待线之间停满社会车辆时启动，警示后面社会车辆不能进入专用车道；
所述抓拍设备用于当检测到停止灯启动后，对进入专用车道的社会车辆进行抓拍。
优选地，该系统还包括设置在专用车道上的标牌、标线和显示屏；
所述显示屏用于显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间。
第二方面，一种专用车道通行控制方法，包括以下步骤：
采集设备识别红绿灯路口中专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离；
采集设备根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间传输给传输设备；
传输设备将所述车速、距离和时间传输给路口红绿灯信号控制设备；
路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制。
优选地，所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制具体包括：
路口红绿灯信号控制设备当检测到上传的距离小于预设的放行距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的社会车辆，直至专用车道上的社会车辆全部通过红绿灯路口。
优选地，所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制具体包括：
路口红绿灯信号控制设备当检测到上传的距离小于预设的优先距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的快速运营车辆，直至快速运营车辆通过红绿灯路口；
所述优先距离小于所述放行距离。
优选地，该方法在所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制之后还包括：
停止灯当检测到停止线与等待线之间停满社会车辆时启动，警示后面社会车辆不能进入专用车道；
抓拍设备当检测到停止灯启动后，对进入专用车道的社会车辆进行抓拍。
优选地，该方法在所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制之后还包括：
显示屏显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间。
由上述技术方案可知，本发明提供的专用车道通行控制系统及方法，可以提高专用车道道路使用效率，解决社会车辆与快速运营车辆之间相互争夺路权问题，减少快速运营车辆路口等待时间，缓解城市交通拥堵压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的专用车道通行控制系统的模块框图。
图2为本发明实施例三提供的专用车道通行控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
一种专用车道通行控制系统，参见图1，包括：
采集设备：设置在专用车道上距离红绿灯路口指定距离位置处；采集设备用于识别红绿灯路口中专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离，根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间通过传输设备传输给路口红绿灯信号控制设备；
具体地，采集设备可以是雷达检测设备、红外检测设备和视频检测设备，这几种采集设备通过检测车辆的外观来判断是否为快速运营车辆，也可以采集快速运营车辆与红绿灯路口的距离和车速。采集设备也可以是蓝牙模块等无线通信模块，这几种采集设备与车辆上的车载通信设备进行通信，从而来识别车辆是否为快速运营车辆。
采集设备可以设置在专用车道上距离红绿灯路口300～500米位置处。采集设备通过识别到快速运营车辆快要到达红绿灯路口时，采集快速运营车辆与红绿灯路口的距离和车速，并计算出快速运营车辆到达红绿灯路口的时间后传输给路口红绿灯信号控制设备，告诉路口红绿灯信号控制设备快速运营车辆还有多少米、多长时间到达红绿灯路口。
传输设备：用于实现采集设备与路口红绿灯信号控制设备的数据传输；
路口红绿灯信号控制设备：与红绿灯电连接；路口红绿灯信号控制设备用于根据采集设备上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制。
具体地，路口红绿灯信号控制设备根据快速运营车辆与红绿灯路口的距离、车速和时间对红绿灯进行控制，从而实现对专用车道进行红绿灯控制。这样当快速运营车辆距离红绿灯路口比较远、到达时间较早的时候，社会车辆可以占用专用车道行驶，缓解其他车道上的通行压力，提高了提高道路使用效率。当快速运营车辆距离红绿灯路口比较近、快要到达红绿灯路口时，对专用车道进行放行，保证在快速运营车辆到达红绿灯路口时，快速运营车辆不堵车，顺利通行。
该系统解决社会车辆与快速运营车辆之间相互争夺路权问题，减少快速运营车辆路口等待时间，缓解城市交通拥堵压力。
本实施例还提供两种专用车道红绿灯控制方法。
第一种，所述路口红绿灯信号控制设备具体用于当检测到采集设备上传的距离小于预设的放行距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的社会车辆，直至专用车道上的社会车辆全部通过红绿灯路口。
具体地，放行距离可以设置为300～500米，当快速运营车辆与红绿灯路口的距离小于300～500米，说明车辆快要到达，此时对专用车道中的社会车辆提前放行，保证在快速运营车辆到达红绿灯路口时，清空专用车道中所有社会车辆。该系统在快速运营车辆与红绿灯路口的距离小于300～500米时，不再允许社会车辆进入专用车道，增加专用车道的放行压力。
第二种，所述路口红绿灯信号控制设备具体用于当检测到采集设备上传的距离小于预设的优先距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的快速运营车辆，直至快速运营车辆通过红绿灯路口；
所述优先距离小于所述放行距离。
具体地，当快速运营车辆距离红绿灯路口更近时，例如小于50～100米，说明快速运营车辆已到达红绿灯路口，此时需要对专用车道进行放行，使得快速运营车辆能顺利通过。优先距离可设置为50～100米。
路口红绿灯信号控制设备在控制专用车道的红绿灯的同时，还需要相应调整其他车道或人行道的红绿灯，保证了行人或其他社会车辆的通行安全，实现了快速运营车辆与社会车辆的优化配时。
优选地，该系统还包括设置在专用车道上的等待线、停止灯和抓拍设备；
所述等待线设置在专用车道上停止线后面，且与停止线平行；
所述停止灯用于当检测到停止线与等待线之间停满社会车辆时启动，警示后面社会车辆不能进入专用车道；
所述抓拍设备用于当检测到停止灯启动后，进入专用车道的社会车辆进行抓拍。抓拍设备主要用于对专用车道内社会车辆进行规范，对不按红绿灯信号指示进入专用车道的社会车辆进行抓拍取证。
具体地，当快速运营车辆距离红绿灯路口较远时，社会车辆可以停在专用车道上停止线与等待线之间进行排队通行。为了保证当快速运营车辆快要到达红绿灯路口时，专用车道上社会车辆的放行时间，专用车道在供社会车辆停车等待时，需要限制社会车辆等待的数量。即专用车道上等待的数量如果太多时，专用车道中社会车辆的放行时间就会增加，所以需要设置等待线，来限制社会车辆等待通行的数量。这样，当停止线与等待线之间还未停满车时，可以允许社会车辆继续进入专用车道进行等待。当停止线与等待线之间停满车时，不再允许社会车辆进入专用车道。
该系统还增加停止灯对社会车辆进行提醒，当停止线与等待线之间停满社会车辆时，停止灯点亮(例如当停止线与等待线之间未停满社会车辆时，停止灯为绿色；当停止线与等待线之间停满社会车辆时，停止灯为红色)。这样当后面的社会车辆看到前面的停止灯为红灯时，不再进入专用车道。该系统还设置抓拍设备，当检测到停止灯启动后，对进入专用车道的社会车辆进行抓拍，还可以将抓拍到的图像上传给云服务器，由交警平台对本次社会车辆的违法行为进行处罚。
优选地，该系统还包括设置在专用车道上的标牌、标线和显示屏；
所述显示屏用于显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间。
具体地，标线和标牌主要用于规范指引进入专用车道的社会车辆，提示社会车辆的驾驶员按地面的标线和路面的标牌和红绿灯信号指示等待，避让快速运营车辆。
为了更好地提醒社会车辆的驾驶员，还需要在专用车道上设置相应的标牌和标线，帮助驾驶员标识出该车道是否为专用车道。专用车道上还可以设置显示屏，实时显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，使得社会车辆再进入专用车道前，可以根据显示屏上显示的时间进一步判断是否需要进入。如果显示屏上显示的时间较长，社会车辆可以进入专用车道。如果显示屏上显示的时间较短，则说明快速运营车辆即将到达，此时社会车辆不能进入到专用车道中。
实施例二：
实施例二在实施例一的基础上，增加了对抓拍图像的违章识别方法。
第一种方法：首先获得抓拍设备抓拍到的图像，对图像进行灰度转换，对原图像进行灰度化处理生成灰度矩阵，这样降低了运算速度。然后对转换后的图像进行分割，采用梯度分割、基于边缘检测分割、基于区域图像分割或者是采用脉冲耦合神经网络分割等方法进行分割。
例如采用脉冲耦合神经网络分割时，将图像输入脉冲耦合神经网络，基于空间邻近性和亮度相似性将图像像素分组，如果脉冲耦合神经网络的分割结果中存在噪声时，对噪声进行分析，归类属于某一种噪声(孤立噪声或黏连噪声)。采用区域面积统计法消除孤立噪声。对于黏连噪声，首先采用先腐蚀切断黏连部分，再膨胀复原目标对象，在进行面积阈值去除，通过前景空洞填充目标，最后通过形态学运算，二值图像形成众多独立的区域，进行各连通区域标识，利于区域几何特征的提取。
完成图像分割后，识别完成分割的图像中的等待线，当识别到完整的等待线时，判定没有社会车辆超过等待线停车，未存在违章行为。当识别到等待线被遮挡了部分或全部时，判定有社会车辆超过等待线停车，此时识别出等待线后面所有车辆的车牌号，定义这些车牌号为违章车辆。
第二种方法，当停止线与等待线之间停满车辆时，获取抓拍设备抓拍到的图像，对所述图像进行灰度转换和图像分割后，识别处理后图像中的等待线，如果等待线是完整的，识别出最靠近等待线的车辆的尾部，计算该尾部与等待线的距离，定义该距离为最小距离。这样当正常使用时，抓拍设备实时抓拍到现场图像，同样对现场图像进行灰度转换和图像分割后，识别处理后图像中的等待线和最后车辆的尾部，当最后车辆的尾部与等待线的距离小于最小距离，时，判定有社会车辆超过等待线停车，此时识别出等待线后面所有车辆的车牌号，定义这些车牌号为违章车辆。如果最后车辆的尾部与等待线的距离大于最小距离，未存在违章行为。
如果当停止线与等待线之间停满车辆时，识别到的等待线是不完整的，则分别计算等待线被遮挡的长度总和以及等待线识别到的长度总和，计算等待线被遮挡的长度总和比等待线识别到的长度总和的比值，定义该比值为最小比值，这样在获得现场图像、且现场图像中未能识别出完整的等待线时，分别识别出等待线被遮挡的长度总和以及等待线识别到的长度总和，计算等待线被遮挡的长度总和比等待线识别到的长度总和的比值，如果该比值大于最小比值，判定有社会车辆超过等待线停车，此时识别出等待线后面所有车辆的车牌号，定义这些车牌号为违章车辆。如果该比值小于最小比值，未存在违章行为。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例三：
一种专用车道通行控制方法，参见图2，包括以下步骤：
S1：采集设备识别红绿灯路口中专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离；
S2：采集设备根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间传输给传输设备；
S3：传输设备将所述车速、距离和时间传输给路口红绿灯信号控制设备；
S4：路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制。
优选地，所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制具体包括：
路口红绿灯信号控制设备当检测到上传的距离小于预设的放行距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的社会车辆，直至专用车道上的社会车辆全部通过红绿灯路口。
优选地，所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制具体包括：
路口红绿灯信号控制设备当检测到上传的距离小于预设的优先距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的快速运营车辆，直至快速运营车辆通过红绿灯路口；
所述优先距离小于所述放行距离。
优选地，该方法在所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制之后还包括：
停止灯当检测到停止线与等待线之间停满社会车辆时启动，警示后面社会车辆不能进入专用车道；
抓拍设备当检测到停止灯启动后，对进入专用车道的社会车辆进行抓拍。
优选地，该方法在所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对所述红绿灯进行控制之后还包括：
显示屏显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间。
该方法可以提高专用车道的道路使用效率，解决社会车辆与快速运营车辆之间相互争夺路权问题，减少快速运营车辆路口等待时间，缓解城市交通拥堵压力。
本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (4)

1.一种专用车道通行控制系统，其特征在于，包括：
采集设备：设置在专用车道上距离红绿灯路口指定距离位置处；采集设备用于识别红绿灯路口中专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离，根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间通过传输设备传输给路口红绿灯信号控制设备；
传输设备：用于实现采集设备与路口红绿灯信号控制设备的数据传输；
路口红绿灯信号控制设备：与红绿灯电连接；路口红绿灯信号控制设备用于根据上传的车速、距离和时间对红绿灯进行控制；
还包括设置在专用车道上的等待线、停止灯和抓拍设备；
所述等待线设置在专用车道上停止线后面，且与停止线平行，当专用车道供社会车辆等待时，限制社会车辆等待的数量；
所述停止灯用于当检测到停止线与等待线之间停满社会车辆时启动，警示后面社会车辆不能进入专用车道；
所述抓拍设备用于当检测到停止灯启动后，对进入专用车道的社会车辆进行抓拍；
所述路口红绿灯信号控制设备具体用于当检测到采集设备上传的距离小于预设的放行距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的社会车辆，直至专用车道上的社会车辆全部通过红绿灯路口；
所述路口红绿灯信号控制设备具体用于当检测到采集设备上传的距离小于预设的优先距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的快速运营车辆，直至快速运营车辆通过红绿灯路口；
所述优先距离小于所述放行距离。
2.根据权利要求1所述专用车道通行控制系统，其特征在于，该系统还包括设置在专用车道上的标牌、标线和显示屏；
所述显示屏用于显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间。
3.一种专用车道通行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集设备识别红绿灯路口中专用车道的快速运营车辆，并获取快速运营车辆的车速以及快速运营车辆与红绿灯路口中停止线的距离；
采集设备根据该车速和距离计算得到快速运营车辆到达红绿灯路口的时间，将所述车速、距离和时间传输给传输设备；
传输设备将所述车速、距离和时间传输给路口红绿灯信号控制设备；
路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对红绿灯进行控制；
所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对红绿灯进行控制具体包括：
路口红绿灯信号控制设备当检测到上传的距离小于预设的放行距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的社会车辆，直至专用车道上的社会车辆全部通过红绿灯路口；
所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对红绿灯进行控制具体包括：
路口红绿灯信号控制设备当检测到上传的距离小于预设的优先距离时，控制专用车道所对应的红绿灯为绿灯，放行专用车道上的快速运营车辆，直至快速运营车辆通过红绿灯路口；
所述优先距离小于所述放行距离；
该方法在所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对红绿灯进行控制之后还包括：
停止灯当检测到停止线与等待线之间停满社会车辆时启动，警示后面社会车辆不能进入专用车道；
抓拍设备当检测到停止灯启动后，对进入专用车道的社会车辆进行抓拍。
4.根据权利要求3所述专用车道通行控制方法，其特征在于，该方法在所述路口红绿灯信号控制设备根据上传的车速、距离和时间对红绿灯进行控制之后还包括：
显示屏显示所述快速运营车辆到达红绿灯路口的时间。
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