CN111477016A - 快速路匝道信号控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快速路匝道信号控制方法、装置和系统。其中的方法包括：确定快速路中作为控制对象的快速路入口；获取在预定时间段内途经所述快速路入口的车辆的行驶轨迹信息；根据所述行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息；以及根据所述车流信息针对所述快速路入口选择预设的信号控制模式。本发明提供了一种基于行驶轨迹信息的快速路入口流量控制策略，能够有针对性地控制各个快速路入口匝道的车辆汇入量，使匝道辅路和主路的合流区的车辆密度不超过临界密度，确保下游路段始终处于非饱和状态，缓解车流量的汇入压力，从而达到提高城市交通路网运行效率、缓解城市交通拥堵的目的。

Description

快速路匝道信号控制方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及一种快速路匝道信号控制方法、装置和系统，属于智能交通、交通信号控制、电子地图、车载导航等。

背景技术

城市的快速路也称为主路，通过设置超长距离的中央隔离带保证一定规模的中长距离交通能力与短距离交通进行有效的分离，从而取消红绿灯，使汽车快速通行。快速路与城市中的普通道路之间通常采用匝道连接，在匝道与快速路的衔接处形成快速路出入口供车辆进出快速路。

随着经济的快速发展，城市机动车保有量迅猛增长，快速路对出行者的巨大吸引力使得大量车流涌入快速路，给城市交通所带来严峻考验。当道路交通量趋于饱和时，可能会因为局部拥挤带来全线通行能力、尤其是下游通行能力的下降，此时依靠主线控制本身已无法解决。尤其是相邻出入口之间的距离短、出入口附近交通需求大和不遵守交通规则的驾驶行为等原因往往会造成出入口车流交织区域成为制约城市快速路交通功能发挥的瓶颈，是城市快速路亟待解决的问题。

然而，现有快速路中90％左右的匝道都未采取任何控制措施，只有10％左右的匝道上安装有信号灯对车流量进行控制。然而这种匝道控制用的信号灯与普通道路上的红绿灯没有实质性区别，均是按照预设的时间周期切换显示信号，对经过出入口的车辆进行阻止或放行。由于现有这种匝道控制方式未考虑不同出入口的具体车流量特性，因此控制的针对性低，避免拥堵的效果也较差。

发明内容

鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供一种快速路匝道信号控制方法、装置和系统，以提高快速路出入口的控制的针对性，减少拥堵。

作为本发明实施例的一个方面，涉及一种快速路匝道信号控制方法，其中包括：

确定快速路中作为控制对象的快速路入口；

获取在预定时间段内途经所述快速路入口的车辆的行驶轨迹信息；

根据所述行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息；以及

根据所述车流信息针对所述快速路入口选择预设的信号控制模式。

作为本发明实施例的另一方面，涉及一种快速路匝道信号控制装置，其中包括：

控制对象确定模块，用于确定快速路中作为控制对象的快速路入口；

行驶轨迹获取模块，用于获取在预定时间段内途经由所述控制对象确定模块确定的所述快速路入口的车辆的行驶轨迹信息；

车流信息计算模块，用于根据所述行驶轨迹获取模块获取的所述行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息；以及

控制模式选择模块，用于根据所述车流信息计算模块计算出的所述车流信息针对所述快速路入口选择预设的信号控制模式

作为本发明实施例的再一方面，涉及一种快速路匝道信号控制系统，其中包括：上述的快速路匝道信号控制装置；以及控制信号显示装置，分别设置在作为控制对象的各个快速路入口处，用于根据由所述快速路匝道信号控制装置选择的信号控制模式显示控制信号。

作为本发明实施例的又一方面，涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现上述的方法。

作为本发明实施例的又一方面，涉及一种计算机设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～4中任一项所述的方法。

本发明各实施例提供了一种基于行驶轨迹信息的快速路入口流量控制策略，能够有针对性地控制各个快速路入口匝道的车辆汇入量，使匝道辅路和主路的合流区的车辆密度不超过临界密度，确保下游路段始终处于非饱和状态，缓解车流量的汇入压力，从而达到提高城市交通路网运行效率、缓解城市交通拥堵的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所记载的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的快速路匝道信号控制方法的流程图；

图2为图1所示控制方法的举例示意图；

图3为本发明实施例2提供的快速路匝道信号控制系统的结构示意图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

本实施例提供了一种快速路匝道信号控制方法，如图1所示，该方法至少包括如下步骤：

步骤110，确定快速路中作为控制对象的快速路入口。

具体地，可以根据地图数据和预期的控制目标进行确定。一般而言，快速路通常都具有很长的距离，相应地也具有很多快速路入口。因此，既可以将快速路整个长度范围内的快速路入口作为控制对象，也可以考虑计算能力等因素将快速路部分长度范围内的快速路入口作为控制对象。并且，可选地，可以将快速路两侧的快速路入口均作为控制对象，或者也可以仅将快速路单侧的快速路入口作为控制对象。另外，如果事先已经得知某些快速路入口由于位于交通管制区域等原因不需要进行控制，则可以将这种快速路入口从控制对象中排除。

此处需要说明的是，快速路中除了快速路入口外还会有快速路出口，由于快速路出口的车流量越大越有利于消除拥堵，因此本实施例中未将快速路出口作为控制对象。

步骤120，获取在预定时间段内途经所述快速路入口的车辆的行驶轨迹信息。

其中，所述预定时间段可以为一天中的多个时间段，如：早高峰时段、平峰时段、晚高峰等。所述行驶轨迹信息是指车辆沿着由导航软件等生成的导航路线行驶时形成的实际行驶轨迹的信息，其中包括行驶轨迹和与行驶轨迹对应的时间。该行驶轨迹信息可以从提供导航服务的服务商的数据库中获得。通过该行驶轨迹信息可以得知在预定时间段内有哪些车辆经过了作为控制对象的快速路入口。

步骤130，根据所述行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息。

其中，所述车流信息可以包括：作为控制对象的快速路入口处的车流量和/或平均车速；所述车流量可以用车辆数量表示，也可以用车流分担率表示，车流分担率是指某个快速路入口处的车流量占全部控制对象的快速路入口处的车流量的比例；所述平均车速是指在一段道路内的全部车辆的速度的平均值。具体地，在计算车流信息时，可以计算车流量与平均车速中的一个，也可以计算车流量与平均车速这两者，具体可以根据控制目标进行确定。

其中，所述车流量可以包括：作为控制对象的一个快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路车流量和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路车流量。具体地，在计算车流量时可以计算主路车流量与辅路车流量中的一个，也可以计算主路车流量与辅路车流量这两者，具体可以根据控制目标进行确定。

其中，所述平均车速包括：作为控制对象的一个快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路平均车速和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路平均车速。具体地，在计算平均车速时可以计算主路平均车速与辅路平均车速中的一个，也可以计算主路平均车速与辅路平均车速这两者，具体可以根据控制目标进行确定。

步骤140，根据所述车流信息针对所述快速路入口选择预设的信号控制模式。

其中，信号控制模式是指设置在作为控制对象的快速路入口处的控制信号灯的显示方式，如信号灯的颜色(即相位)、不同颜色之间的切换周期等。针对所述快速路入口预设了多个信号控制模式，根据所述车流信息从中选择一个信号控制模式。例如，当车流信息中的车流量超过预定值时，选择红色信号灯显示时间较长的模式以限制车辆从该快速路入口驶入快速路，以减轻快速路上的车流负担，从而减少拥堵的发生。相应地，当通过上述步骤计算出新的车流信息时，则根据该车流信息选择其他的信号控制模式。

以下举一具体实例说明本实施例所述方法的应用具体应用。如图2所示，显示了一段快速路的车流状况。该段快速路通过中央隔离带被划分为上下两侧车道，图中的箭头方向表示车流行进方向，在上侧车道中有四个快速路入口作为控制对象，即：入口3、入口4、入口6和入口9。

通过本实施例的上述步骤可以计算出在预定时间段内，入口3对应匝道上的车辆数量为115、车流分担率为42％，入口4对应匝道上的车辆数量为40、车流分担率为10％，入口6对应匝道上的车辆数量为71、车流分担率为17％，入口9对应匝道上的车辆数量为58、车流分担率为17％。图中的“+”表示车辆从匝道汇入快速路，标注各出入口之间的数据(如：398、340等)表示在该段快速路上的车辆数量，标注在最左侧的数据(如：7804、8412)表示在整个车道上的车辆数量。

通过上述数据可以看出，经由入口3进入快速路的车辆最多，其次依次为入口6、入口9、入口4。基于此，可以从预设的信号控制模式中选择与各个入口相适应的模式，例如，使入口3处做匝道交替放行信号控制，从而限制大量车辆汇入快速路。实验数据表明，通过这种控制，使整个路网的道路通行能力得到10％的提升。

本实施例提供了一种基于行驶轨迹信息的快速路入口流量控制策略，能够有针对性地控制各个快速路入口匝道的车辆汇入量，使匝道辅路和主路的合流区的车辆密度不超过临界密度，确保下游路段始终处于非饱和状态，缓解车流量的汇入压力，从而达到提高城市交通路网运行效率、缓解城市交通拥堵的目的。

实施例2

本实施例提供一种快速路匝道信号控制系统，能够实现上述控制方法，该控制系统至少包括：快速路匝道信号控制装置以及分别设置在作为控制对象的各个快速路入口处的控制信号显示装置。在图3中显示了设置在入口3的控制信号显示装置53和设置在入口4的控制信号显示装置54，以下基于图3说明该控制系统的工作原理：

快速路匝道信号控制装置先由控制对象确定模块10确定快速路中作为控制对象的快速路入口；然后，由行驶轨迹获取模块20获取在预定时间段内途经由控制对象确定模块10确定的快速路入口的车辆的行驶轨迹信息，具体地，该行驶轨迹信息可以从提供导航服务的服务商的数据库中获得。

此后，由车流信息计算模块30根据行驶轨迹获取模块20获取的行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息。具体地，该车流信息计算模块30可以通过流量计算单元31计算所述快速路入口处的车流量，也可以通过车速计算单元32计算所述快速路入口处的平均车速。

其中，所述车流量可以包括：所述快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路车流量和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路车流量；所述平均车速可以包括：所述快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路平均车速和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路平均车速。

此处需要说明的是，车流信息计算模块30中可以同时具备流量计算单元31及车速计算单元32，也可以只包括流量计算单元31和车速计算单元32中的之一。

此后，控制模式选择模块40根据车流信息计算模块30计算出的所述车流信息针对入口3和入口4选择预设的信号控制模式，并将选择结果分别发送给控制信号显示装置53和54。控制信号显示装置53和54根据由快速路匝道信号控制装置中的控制模式选择模块40选择的信号控制模式显示控制信号。具体的技术细节和举例可参见上述实施例1的相关内容，此处不再赘述。

本实施例提供了一种基于行驶轨迹信息的快速路入口流量控制策略，能够有针对性地控制各个快速路入口匝道的车辆汇入量，使匝道辅路和主路的合流区的车辆密度不超过临界密度，确保下游路段始终处于非饱和状态，缓解车流量的汇入压力，从而达到提高城市交通路网运行效率、缓解城市交通拥堵的目的。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (11)

1.一种快速路匝道信号控制方法，其特征在于，包括：

确定快速路中作为控制对象的快速路入口；

获取在预定时间段内途经所述快速路入口的车辆的行驶轨迹信息；

根据所述行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息；以及

根据所述车流信息针对所述快速路入口选择预设的信号控制模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述车流信息包括：计算所述快速路入口处的车流量和/或平均车速。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述车流量包括：计算所述快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路车流量和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路车流量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述平均车速包括：计算所述快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路平均车速和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路平均车速。

5.一种快速路匝道信号控制装置，其特征在于，包括：

控制对象确定模块，用于确定快速路中作为控制对象的快速路入口；

行驶轨迹获取模块，用于获取在预定时间段内途经由所述控制对象确定模块确定的所述快速路入口的车辆的行驶轨迹信息；

车流信息计算模块，用于根据所述行驶轨迹获取模块获取的所述行驶轨迹信息计算所述快速路入口处的车流信息；以及

控制模式选择模块，用于根据所述车流信息计算模块计算出的所述车流信息针对所述快速路入口选择预设的信号控制模式。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述车流信息计算模块包括：

流量计算单元，用于计算所述快速路入口处的车流量；和/或

车速计算单元，用于计算所述快速路入口处的平均车速。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述车流量包括：所述快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路车流量和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路车流量。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述平均车速包括：所述快速路入口与位于下游的下一个快速路入口或下一个快速路出口之间的快速路上的主路平均车速和/或所述快速路入口对应的匝道上的辅路平均车速。

9.一种快速路匝道信号控制系统，其特征在于，包括：

权利要求5～8中任一项所述的快速路匝道信号控制装置；以及

控制信号显示装置，分别设置在作为控制对象的各个快速路入口处，用于根据由所述快速路匝道信号控制装置选择的信号控制模式显示控制信号。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～4中任一项所述的方法。

11.一种计算机设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～4中任一项所述的方法。

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