CN113240914B - 一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，包括如下步骤：构建基于视频监控的路口动态调整左转专用车道和左转专用相位管控系统，通过可变车道、信号相位设置，可变车道实况监控，动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法，根据视频监控设备在检测周期内检测到的某对向进口道的左转车辆数和各车道车辆流量，合理动态调整左转专用车道和左转专用相位的设置，利用可变车道电子指示牌指引车辆正确使用可变车道，并结合LED诱导屏诱导车辆正确使用可变车道，通过交通信号灯智能控制车辆通过交叉口。本发明提高了交叉口车道功能与信号相位配套设计的合理性，降低交叉口车辆延误，提高通行效率。

Description

一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法

技术领域：

本发明涉及交通信号控制领域，尤其涉及一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法。

背景技术：

随着城市交通流量的逐年增长，尤其在中心城区，交叉口拥堵现象日益严重，而中心城区道路交叉口用地资源却日益紧缺，在有限的用地资源前提下实现交叉口各车道时空资源的最优配置，提高城市道路交叉口的通行能力，是缓解城市平面交叉口交通拥堵的重要研究课题。

左转车流量是交叉口信号相位设计的重要考虑因素，一般单个信号周期内交叉口某个进口对向左转车流量均少于2至3辆时，该进口方向不需要设置左转专用相位，左转车辆在对向直行车辆安全间隙的前提下避让直行车辆通过路口，以提高通行效率；当单个信号周期内交叉口某个进口左转车流量大于3辆时，则需要设置左转专用相位保障左转车辆安全通过路口。左转专用车道和左转专用相位一般是根据左转车流量的调查提前设定的，由于新建交叉口不具备历史流量数据或已建交叉口交通流量存在动态变化的过程，对于左转车流量不大但又有明确左转需求，且对向直行流量较大的路口，在实际应用过程中往往存在以下问题：一是左转流量达到需要设置左转专用相位时，却未设置配套的左转专用车道和左转专用相位，使对向左转和直行在一个信号相位内同时放行，造成交叉口对向直行和左转有较大冲突，形成安全隐患并严重影响了交叉口放行方向的通行能力；二是左转流量未达到需要设置左转专用相位时，却设置了不配套的左转专用车道和左转专用相位，造成车道资源和时间资源的同时浪费，如出现左转车道没有车辆但相邻直行车道发生长排队的现象，交叉口通行能力大大降低。因此，针对左转车流量不是特别大的交叉口，如何根据左转流量动态变化情况实时动态调整交叉口左转专用车道和左转专用相位的状态(即是否采用左转专用车道和左转专用相位)，以最大程度利用交叉口时空资源提高交叉口进口通行能力，是一个有待解决的难题。

根据上述情况，目前技术一方面只考虑根据交叉口车流量的变化利用可变车道技术对车道单一功能进行调整，如将直行车道调整为左转车道或将左转车道调整为直行车道，在车道复合功能的应用调整方面考虑较少，如将直左车道调整为左转专用车道或将左转专用车道调整为直左车道；另一方面只考虑在车道功能不变的前提下根据车流量变化调整信号相位和信号配时的设置，同时考虑车道功能和信号相位动态优化的技术较少。关于同时考虑左转专用车道和左转专用相位动态调整过程的方法研究目前尚未涉及。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，在面向左转车流量不大但又有明确左转需求且对向直行流量较大的路口，突破已有的可变车道设置与信号控制方法，针对交叉口未能根据左转车流量的大小在各进口道合理使用左转专用车道和左转专用相位的状况，做到按需动态调整左转专用车道和左转专用相位的使用；进一步提高交叉口车道功能与信号相位配套设计的合理性，降低交叉口车辆延误，提高通行效率。

本发明的技术方案如下：

一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、构建基于视频监控的路口动态调整左转专用车道和左转专用相位管控系统，系统包括视频监控、可变车道电子指示牌、LED诱导屏、信号灯和相关提示标牌；

步骤二、可变车道设置，交叉口某一进口，在内侧转弯车道的停车线处开始向后设置可变车道，可变车道包括分为左转专用车道和非左转专用的直左车道；

步骤三、信号相位设置，交叉口信号使用三种情况的信号相位设置：一是设置左转专用相位的情况；二是设置非左转专用的直左车道相位的情况；三是设置单口放行相位时的情况；

步骤四、可变车道实况监控：可变车道在N个检测周期内实现左转车辆单独通行或者直行和左转车辆的同时通行；通过在交叉口进口处安装警示标牌提醒进入进口道的转向车辆需打对应的转向灯，利用视频监控设备实时跟踪交叉口进口道各车辆运行状况，采用图像识别技术记录左转车辆的数量并监测进口路段各车道车辆流量，进行交通信号配时的智能调整，同时，对不打方向灯的转向车辆进行号牌识别和违法取证；

步骤五、动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法：根据视频监控设备在检测周期内检测到的某对向进口道的左转车辆数和各车道车辆流量，合理动态调整左转专用车道和左转专用相位的设置，利用可变车道电子指示牌指引车辆正确使用可变车道，并结合LED诱导屏诱导车辆正确使用可变车道，通过交通信号灯智能控制车辆通过交叉口。

所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，所述的视频监控设备安装在交叉口进口路段的电子警察横杆上分别安装朝向车头和朝向车尾的视频监控设备，调整视频监控安装高度和视角，满足纵向俯角没有死角；

所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，在交叉口进口处安装有分向车道指示牌、可变车道电子指示牌，可变车道电子指示牌位于分向车道指示牌内侧，可变车道电子指示牌安装在进口路段的分向车道指示牌指示最内侧车道方向的位置；分向车道指示牌的立杆上自下至上安装有转向车辆打方向灯提示标牌、LED诱导屏；

所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法是：

若连续N个检测周期检测到某对向进口道的左转车辆数均≤n，N取值2～3，n取值0～2辆，判断此时采用的是否为左转专用车道和左转专用相位，若是则调整左转专用车道和左转专用相位为直左车道和非左转专用相位，并根据检测的车辆流量实现交通信号配时的智能调整；

若连续N个检测周期检测到对向进口道中某一进口左转车辆数＞n辆，判断此时采用的是否为左转专用车道和左转专用相位，若否则调整为左转专用车道和左转专用相位，其中需要采用过渡信号相位，即对向交通执行轮流单口放行，清空直左车道的直行车辆，最后采用左转专用车道和左转专用相位并根据检测的车辆流量实现交通信号配时的智能调整。

本发明的优点是：

1、本发明利用提示标牌警示转向车辆进入交叉口进口道时需提前打对应的方向指示灯，对违反规定的车辆采用视频监控进行号牌识别和违法取证，其中违法取证的依据是《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第57条第1项规定：“机动车应当按照规定使用转向灯：向左转弯、向左变更车道应当提前开启左转向灯”以及《机动车驾驶证申领和使用规定》第5条第1项：不按照规定使用灯光的，可以罚款20-200，驾驶证扣1分；

2、本发明利用视频监控实时监测交叉口各进口道车辆行驶状况，特别是识别车辆左转转向灯状况，记录每个信号周期内进口方向左转车流量大小，同时视频监控也具有检测交叉口各进口道各车道流量大小的功能，并根据各车道车流量大小动态调整各相位绿灯时间；

3、本发明根据左转车流量动态变化情况实时调整交叉口左转专用车道和左转专用相位的设置情况，即利用可变车道电子指示牌实时显示专用的左转车道或非专用的直左车道功能，利用交通信号灯显示非左转专用相位、左转专用相位或单口放行相位；

4、本发明利用配套的LED诱导屏合理引导车辆正确使用可变的专用左转或直左车道，以进一步提高交叉口车道功能与信号相位配套设计的合理性，降低交叉口车辆延误，提高通行效率；

5、本发明针对左转车流量不大但又有明确左转需求且对向直行流量较大的路口未同时考虑左转专用车道和左转专用相位的动态调整问题，以视频监控为监测单元，通过视频图像识别技术检测车辆是否打左转向灯的方式识别左转车流量大小，然后根据左转车流量大小确定最内侧可变车道的功能以及是否采用左转专用相位，提出左转专用车道和直左车道以及对应的左转专用相位和非左转专用相位的动态切换使用方法，同时结合视频监控检测的车流量数据实现交叉口交通配时的智能调整；

6、本发明综合考虑了交叉口左转专用车道和左转专用相位的动态调整过程与智能控制实施方法，充分挖掘交叉口的时空资源，大幅提升了左转车流量不大但又有明确左转需求且对向直行流量较大的交叉口的通行效率。

附图说明：

图1为本发明系统设备安装位置及检测范围示意图(以南进口为例)。

图2为本发明可变车道功能为左转专用车道的交叉口车道功能示意图(以南进口为例)。

图3为本发明可变车道功能为直左车道的交叉口车道功能示意图(以南进口为例)。

图4为本发明设置左转专用相位时的信号相位示意图(以南北向为例)。

图5为本发明设置非左转专用相位时的信号相位示意图(以南北向为例)。

图6为本发明设置单口放行相位时的信号相位示意图(以南北向为例)。

图7为本发明车道功能为左转专用车道时的可变车道电子指示牌示意图(可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色)。

图8为本发明车道功能为直左车道时的可变车道电子指示牌示意图(可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色)。

图9为本发明由直左车道过渡为左转专用车道时可变车道电子指示牌示意(可变车道电子指示牌的LED灯显示为黄色)。

图10为本发明设置左转专用相位时信号灯示意图(左转信号灯亮绿灯，满盘信号灯亮红灯)。

图11为本发明设置非左转专用相位时信号灯示意图(左转信号灯停用，为熄灯状态，交叉口车辆全部由满盘信号灯控制)。

图12为本发明动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法流程图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明专利申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

1、系统设备安装

如图1所示，本专利申请提出的一种动态调整左转专用车道和专用相位的控制方法的系统主要功能组成部分包括视频监控、可变车道电子指示牌、分向车道指示标牌、LED诱导屏、转向车辆打方向灯提示标牌等设备。

本系统设备中(以南进口为例)视频监控安装于待测进口道至停车线距离为a的电子警察横杆上(a的取值范围为15-20米)，本方法采用的视频监控为朝向车尾的前置检测和朝向车头的后置监测，前置检测主要用于拍摄车尾，实时监测各车辆是否具有打转向灯的行为，同时检测可变车道转为左转专用车道时车道中的直行车辆是否清空，后置检测主要用于拍摄车头，实时监测各车辆是否具有打转向灯的行为，同时监测进口路段各车道车辆流量实现交通信号配时的智能调整。设备安装位置如图1右下方所示，视频监控在电子警察横杆上再以立杆的形式安装，视频监控横向最多可覆盖6个车道，纵向检测范围可达200米，由于视频监控纵向拍摄受限制于安装角度，后排小汽车容易受到前排大车遮挡，故需调整视频监控安装高度和视角，安装高度为c(c的取值范围为1.5-3米)，目的是使得摄像机角度满足纵向俯角能够没有死角，不存在大车遮挡现象。

在进口路段至停车线距离为b(b的取值范围为50米-150米)的分向车道指示牌指示最内侧车道方向的位置加装可变车道电子指示牌，并在分向车道指示牌的立杆上安装LED诱导屏，LED显示屏滚动显示直行车辆禁止驶入可变车道或者直行车辆允许驶入可变车道。在分向车道指示牌的立杆上安装转向车辆打方向灯提示标牌，用于提醒左转车辆提前打转向灯，根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第57条第1项规定：机动车应当按照规定使用转向灯：向左转弯、向左变更车道应当提前开启左转向灯；不打转向灯示意违反了不按规定使用灯光，对违反规定的车辆采用视频监控进行号牌识别和违法取证，根据《机动车驾驶证申领和使用规定》(道路交通安全违法行为记分分值)第5条第1项：不按照规定使用灯光的，可以罚款20-200，驾驶证扣1分。

2、车道功能

如图2所示为交叉口某一进口(以南进口为例)车道功能示意图，可变车道主要存在两种功能：一是左转专用车道，可变车道功能为左转专用车道的交叉口车道功能示意图例如图2所示，此时最内侧车道只允许左转车辆通行；二是直左车道，可变车道功能为直左车道的交叉口车道功能示意图例如图3所示，此时最内侧车道允许直行和左转车辆同时通行，左转车辆在对向直行车辆通行安全间隙的前提下通过路口。

3、信号相位设置

如图3所示为交叉口信号相位设置(以南北方向为例)示意图，本发明主要使用三种情况的信号相位设置：一是设置左转专用相位的情况，示意图例如图4所示，即对向直行和左转分别在不同信号相位内单独放行；二是设置非左转专用相位的情况，示意图例如图5所示，即对向直行和左转在同一个信号相位内同时放行，左转车辆在对向直行车辆通行安全间隙的前提下通过路口；三是设置单口放行相位时的情况，示意图例如图6所示，即单个方向的直行和左转在不同信号相位内同时放行。

4、可变车道电子指示牌设置

如图4所示为可变车道电子指示牌示意图，可变车道电子指示牌可以在进口路段原有的分向车道指示牌指示最内侧车道方向的位置加装可变车道电子指示牌，为了节约成本，其余车道仍采用原先的指示牌，设备安装方式如图1所示。可变车道电子指示牌主要存在以下三种状态：

一是可变车道功能为左转专用车道时的状态，示意图例如图7所示，此时可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色的左转专用车道，表示只能允许左转车辆驶入；

二是可变车道功能为直左车道时的状态，示意图例如图8所示，此时可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色的直左车道，表示直行车辆与左转车辆均可驶入；

三是可变车道功能即将由直左车道过渡为左转专用车道时的状态，示意图例如图9所示，此时可变车道电子指示牌的LED灯显示为黄色的直左车道，目的是提醒已进入可变车道的直行车辆需尽快清空，后续直行车辆避免进入。

5、信号灯设置

如图5所示为交叉口一个进口方向的信号灯设置示意图，主要存在以下两种情况：

一是设置左转专用相位时的信号灯情况，示意图例如图10所示，此时设置了左转专用相位，故左转信号灯启用，左转信号灯亮绿灯时，满盘信号灯亮红灯，代表对向左转车辆单独放行，直行车辆禁止通行；

二是设置非左转专用相位或单口放行相位时的信号灯情况，示意图例如图11所示，此时未设置左转专用相位，故左转信号灯停用，为熄灯状态，交叉口车辆全部由满盘信号灯控制，对向的直行和左转或单个方向的直行和左转可以同时放行。

6、动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法

如图12所示，本发明提出的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法流程如下所述。

首先，利用安装好的视频监控设备检测路口进口道左转车辆数量和各车道流量，以图1中的南北对向进口为例，所述左转车辆检测周期开始时刻为相交方向(东西方向)相位绿灯开始时刻，结束时刻为相交方向(东西方向)相位绿灯结束时刻，即当前方向(南北方向)绿灯开始时刻，然后根据检测结果确定是否采用左转专用车道和左转专用相位，并且信号控制的全过程根据实时检测的车辆流量实现交通信号配时的智能调整。其中左转专用车道和左转专用相位动态调整的控制流程进一步描述如下：

当检测周期检测到某对向进口道的左转车辆数均≤n辆(n取值0～2)时，判断此时采用的是否为左转专用车道和左转专用相位：若否则不需要调整，即仍采用当前的直左车道和非左转专用相位，此时，对向内侧车道均为直左车道，可变车道功能示意图例如图3所示；对应的信号相位示意图例如图5所示；可变车道电子指示牌状态示意图例如图8所示；此时左转信号灯停用，不亮灯，对向进口道车流量均受满盘灯控制，示意图例如图11所示；LED诱导屏提示直行车辆允许驶入可变车道。若是则进一步判断是否连续N(N取值2～3)个检测周期检测到对向进口道的左转车辆数均≤n辆，若是则将当前的左转专用车道和左转专用相位调整为直左车道和非左转专用相位，即在第N个检测周期可变车道由左转专用车道调整为直左车道，信号相位由左转专用相位调整为非左转专用相位，对向直行和左转在同一个信号相位内同时放行。改变前的可变车道功能示意图例如图2所示，改变后的可变车道功能示意图例如图3所示；对应的信号相位示意图例由图4转换为图5所示；可变车道电子指示牌状态示意图例由图7转换为图8所示；此时左转信号灯停用，不亮灯，对向进口道车辆均受满盘灯控制，示意图例如图11所示；LED诱导屏提示直行车辆允许驶入可变车道。

当检测周期内检测到某对向进口中某一进口道左转车辆数＞n辆时，判断此时采用的是否为左转专用车道和左转专用相位：若是则不需要调整，即仍采用当前的左转专用车道和左转专用相位，此时，对向内侧车道均为左转专用车道，可变车道功能示意图例如图3所示；对应的信号相位示意图例如图4所示；可变车道电子指示牌状态示意图例如图7所示；左转信号灯启用，对向进口道左转车辆受专用左转信号灯控制，示意图例如图10所示；LED诱导屏提示直行车辆禁止驶入可变车道。若否则在直左车道的前提下将非左转专用相位设置为单口放行的过渡信号相位，即对向交通轮流执行单个方向的左转和直行同时放行。此时，对向内侧车道均为直左车道，可变车道功能示意图例如图3所示；对应的信号相位示意图例如图6所示；可变车道电子指示牌状态示意图例如图8所示；此时左转信号灯停用，不亮灯，对向进口道车流量均受满盘灯控制，示意图例如图11所示；LED诱导屏提示直行车辆允许驶入可变车道。然后再进一步判断是否连续N个周期检测到对向进口某一进口道左转车辆数＞n辆，若是则调整为左转专用车道和左转专用相位。其中需要在第N-1个周期继续采用过渡信号相位，即对向交通轮流执行单个方向的左转和直行同时放行，目的是为了清空非左转专用车道(即直左车道)的直行车辆，在车道功能过渡过程中可变车道电子指示牌的LED灯显示为黄色的直左车道，并用LED诱导屏辅助提醒后续直行车辆禁止进入可变车道，目的是提醒驾驶员当前可变车道功能即将由直左改变为左转专用，已进入可变车道的直行车辆需尽快清空，后续直行车辆避免进入，最后在第N个周期可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色的左转专用车道，信号相位调整为左转专用相位。改变前的可变车道功能示意图例如图3所示，改变后的可变车道功能示意图例如图3所示；对应的信号相位示意图例由图6转换为图4所示；可变车道电子指示牌状态示意图例由图8经由图9过渡转换为图8所示；最后左转信号灯启用，对向进口道左转车辆受专用左转信号灯控制，示意图例如图11所示；LED诱导屏提示直行车辆禁止驶入可变车道。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、构建基于视频监控的路口动态调整左转专用车道和左转专用相位管控系统，系统包括视频监控、可变车道电子指示牌、LED诱导屏、信号灯和相关提示标牌；

步骤二、可变车道设置，在交叉口某一进口内侧转弯车道的停车线处开始向后设置可变车道，可变车道包括分为左转专用车道和非左转专用的直左车道；

步骤三、信号相位设置，交叉口信号使用三种情况的信号相位设置：一是设置左转专用相位的情况；二是设置非左转专用的直左车道相位的情况；三是设置单口放行相位时的情况；

步骤四、可变车道实况监控：可变车道在N个检测周期内实现左转车辆单独通行或者直行和左转车辆的同时通行；通过在交叉口进口处安装警示标牌提醒进入进口道的转向车辆需打对应的转向灯，利用视频监控设备实时跟踪交叉口进口道各车辆运行状况，采用图像识别技术记录左转车辆的数量并监测进口路段各车道车辆流量，进行交通信号配时的智能调整，同时，对不打方向灯的转向车辆进行号牌识别和违法取证；

步骤五、动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法：根据视频监控设备在检测周期内检测到的某对向进口道的左转车辆数和各车道车辆流量，合理动态调整左转专用车道和左转专用相位的设置，利用可变车道电子指示牌指引车辆正确使用可变车道，并结合LED诱导屏诱导车辆正确使用可变车道，通过交通信号灯智能控制车辆通过交叉口；所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制算法是：

若连续N个检测周期检测到某对向进口道的左转车辆数均≤n，N取值2~3， n取值0~2辆，判断此时采用的是否为左转专用车道和左转专用相位，若是则调整左转专用车道和左转专用相位为直左车道和非左转专用相位，并根据检测的车辆流量实现交通信号配时的智能调整；

若连续N个检测周期检测到对向进口道中某一进口左转车辆数＞n辆，判断此时采用的是否为左转专用车道和左转专用相位，若否则调整为左转专用车道和左转专用相位，其中需要采用过渡信号相位，即对向交通执行轮流单口放行，清空直左车道的直行车辆，最后采用左转专用车道和左转专用相位并根据检测的车辆流量实现交通信号配时的智能调整。

2.根据权利要求1所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，所述的视频监控设备安装在交叉口进口路段的电子警察横杆上，分别安装朝向车头和朝向车尾的视频监控设备，调整视频监控安装高度和视角，满足纵向俯角没有死角。

3.根据权利要求1所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，在交叉口进口处安装有分向车道指示牌、可变车道电子指示牌，可变车道电子指示牌位于分向车道指示牌内侧，可变车道电子指示牌安装在进口路段的分向车道指示牌指示最内侧车道方向的位置；分向车道指示牌的立杆上自下至上安装有转向车辆打方向灯提示标牌、LED诱导屏。

4.根据权利要求1所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，所述的可变车道电子指示牌设置在进口路段原有的分向车道指示牌指示最内侧车道方向的位置，其余车道仍采用原先的指示牌。

5.根据权利要求4所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，所述的可变车道电子指示牌主要存在三种状态：一是可变车道功能为左转专用车道时的状态，可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色的左转专用车道，仅允许左转车辆驶入；二是可变车道功能为直左车道时的状态，可变车道电子指示牌的LED灯显示为白色的直左车道，直行车辆与左转车辆均可驶入；三是可变车道功能即将由直左车道过渡为左转专用车道时的状态，可变车道电子指示牌的LED灯显示为黄色的直左车道，已进入可变车道的直行车辆需清空，后续直行车辆避免进入。

6.根据权利要求1所述的动态调整左转专用车道和左转专用相位的控制方法，其特征在于，所述的信号相位设置，交叉口一个进口方向的信号灯设置包括两种：一是设置左转专用相位时的信号灯，左转信号灯启用，左转信号灯亮绿灯时，满盘信号灯亮红灯，代表对向左转车辆单独放行，直行车辆禁止通行；二是设置非左转专用相位或单口放行相位时的信号灯情况，此时未设置左转专用相位，故左转信号灯停用，为熄灯状态，交叉口车辆全部由满盘信号灯控制，对向的直行和左转或单个方向的直行和左转可以同时放行。

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