CN113409596A - 一种全自动智能控流交通系统及智能交通控流方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动智能控流交通系统及智能交通控流方法，系统包括：车辆感应器、交通信号灯组、主控中心，信号灯的第一控制器可控制信号灯显示对应的颜色，第二控制器可控制各信号灯提示最佳通行速度，通过主控中心可设定每次最佳通行速度，并根据各路段内各车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内相应车道的信号灯的第一控制器工作。通过根据每段路的不同方向上的路口流量实时控制交通信号灯，调整各方向最优的通行时长，并且可以提示车辆通过各路段的最佳通行速度，系统可以根据联网的所有路口中下一段路的路程和车速等控制下个信号灯的绿灯的开始和持续时间，从而最有效地缩短通行的等待时间，改善交通拥堵的现象。

Description

一种全自动智能控流交通系统及智能交通控流方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种全自动智能控流交通系统及智能交通控流方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，城市人口数量和人口密度不断增加。城市化的快速发展必然导致城市交通需求的不断增加，当城市交通需求大于城市交通供给时，供需矛盾增大将造成城市交通拥堵，随着国民经济的持续发展，这种供需不平衡将会导致越来越严重的交通拥堵。

城市交通拥堵不但导致生活成本增加，交通事故频发，也严重阻碍了城市的发展步伐，因此，彻底解决城市交通拥堵问题已迫在眉睫。通常解决交通拥堵问题的手段是优先发展公共交通系统和合理进行城市规划，但是这些手段往往需要耗费非常高的成本，并且短时间内无法实现，导致应用难度大，实际应用过程非常缓慢。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种全自动智能控流交通系统及智能交通控流方法，可以在短时间内高效、低成本地实现交通流量的智能控制，普及难度低，有效地缓解城市的交通拥堵现状。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种全自动智能控流交通系统，包括：

车辆感应器，至少设于每段路的入口和出口，用于感应通过的车辆，每个入口和/或出口均设有一个所述车辆感应器，用于感应每条车道的车辆数；

交通信号灯组，包括设于每段路的入口的信号灯以及与每一路段的信号灯、车辆感应器通信连接的第一控制器、第二控制器，所述第一控制器用于控制信号灯显示对应的颜色以控制通行状况，所述第二控制器用于控制各信号灯显示用于提示车辆通过当前路段的最佳通行速度；

主控中心，用于设定每次的最佳通行速度，并根据车辆感应器检测到的当前路段内当前车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内当前车道对应的信号灯的第一控制器工作。

作为其中一种实施方式，所述车辆通行情况包括入口的信号灯的绿灯开启后第一辆车进入当前路段内当前车道的时刻，所述主控中心根据第一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的长度和最佳通行速度，计算出下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻并发送给所述第一控制器。

作为其中一种实施方式，所述车辆通行情况还包括入口的信号灯的红灯开启前最后一辆车进入当前路段内当前车道的时刻，所述主控中心根据最后一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的长度和最佳通行速度，计算出下一路段内当前车道的信号灯的下一次红灯切换时刻并发送给所述第一控制器。

作为其中一种实施方式，所述车辆通行情况还包括入口的信号灯的红灯开启后当前路段内当前车道的待通行车辆数量，所述主控中心还根据当前路段内当前车道的待通行车辆数量调节下一路段内当前车道的最佳通行速度。

作为其中一种实施方式，所述主控中心还包括负荷检测单元，所述负荷检测单元用于检测当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比是否超过最大比值i₀，或者，下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻是否超过最大时长T₁，在这两个条件的至少一个满足时，所述主控中心将下一路段内当前车道的信号灯切换为绿灯。

作为其中一种实施方式，所述全自动智能控流交通系统还包括设于行人等待区域的感应器和延时模块，所述感应器用于检测行人等待区域的行人数量和行人等待区域的长度，所述延时模块用于根据所述感应器的检测结果调节延迟切换所述信号灯的颜色的时长。

作为其中一种实施方式，所述主控中心还包括比较单元和反馈单元，所述比较单元用于比较相互交叉的两条车道的车辆感应器的车辆数量检测结果，所述反馈单元用于根据所述比较单元的比较结果，增加待通行车辆更多的车道的绿灯持续时间，减少待通行车辆更少的车道的绿灯持续时间。

作为其中一种实施方式，所述主控中心还包括动态分流单元，所述动态分流单元用于通过第一控制器将合流区前一路段各车道的的绿色信号灯的跳转时间交替地错开设置。

作为其中一种实施方式，所述主控中心还包括与车辆感应器通信连接的应急自动报警模块，所述应急自动报警模块用于在某一车辆感应器感应到车辆固定不动超过设定时长后，将所述某一车辆感应器的位置上报。

作为其中一种实施方式，所述应急自动报警模块还包括应急控制模块，所述应急控制模块用于在所述某一车辆感应器感应到车辆固定不动超过设定时长后，控制所述第一控制器切换所述某一车辆感应器所对应的车道的入口信号灯至红灯或关闭，并在所述某一车辆感应器感应到车辆开始移动后，控制所述第一控制器切换所述某一车辆感应器所对应的车道的入口信号灯至绿灯。

作为其中一种实施方式，所述全自动智能控流交通系统还包括连接所述主控中心的第一接口单元和第二接口单元，所述第一接口单元用于外接目的停车区域的数据库，以获取目的停车区域的剩余车位信息；所述第二接口单元用于与车辆端交互，以获取车辆的终点需求和车辆位置信息；所述主控中心还用于根据目的停车区域的剩余车位信息和具有相同的终点需求的车辆的位置信息，判断当前车辆是否具备进入目的停车区域的条件，并通过所述第二接口单元提示车辆端。

作为其中一种实施方式，所述全自动智能控流交通系统还包括车辆端，所述主控中心还将当前时间地图上各路口的信号灯显示状态实时推送给车辆端。

作为其中一种实施方式，所述全自动智能控流交通系统还包括计时单元和连接主控中心的第三接口单元，所述第三接口单元连接所述计时单元，所述计时单元从主控中心获取各信号灯的预跳转信息和持续时长以及车辆的终点需求和车辆位置信息，并根据车辆的终点需求和车辆位置信息、各信号灯的预跳转信息和持续时长计算出车辆到达终点所需的信号灯等待时长。

本发明的另一目的在于提供一种智能交通控流方法，包括：

感应每段路的入口和出口的每条车道通过的车辆；

设定最佳通行速度，控制各信号灯显示用于提示车辆通过当前路段的每次的最佳通行速度；

根据车辆感应器检测到的当前路段内当前车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内当前车道对应的信号灯显示对应的颜色以控制通行状况。

本发明的又一目的在于提供一种智能交通控流方法，用在没有指示车辆通行的信号灯的斑马线路段和右转专用道，包括：

检测当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比是否超过最大比值i0，或者，下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻是否超过最大时长T1；

当这两个条件的至少一个满足时，将下一路段内当前车道的信号灯切换为绿灯。

作为其中一种实施方式，所述智能交通控流方法还包括：

检测是否有行人进入等待区；

当等待区的行人超过一定数量时，用于禁止车辆通行的红色信号灯亮起，斑马线的绿灯亮并开始倒计时，行人可以在规定时间通过；

如果检测到没有行人通过，则用于允许车辆通行的绿色信号灯一直亮起，车辆可以一直通行；

当检测到当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比k小于等于正常比值i₁，i₁＜i₀，且等待区仍有行人等待时，则将下一路段的入口指示灯切换为红灯，人行道切换为绿灯，路口切换为行人通行，开启斑马线通行倒计时。

本发明的全自动智能控流交通系统可以根据每段路的不同方向上的路口流量实时控制交通信号灯，调整各方向最优的通行时长，并且可以提示车辆通过各路段的每次最佳通行速度，系统可以根据联网的所有路口中下一段路的路程和车速等控制下个信号灯的绿灯的开始和持续时间，从而最有效地缩短通行的等待时间，提高通行效率，改善交通拥堵的现象，从而给人们节省时间和能源费用，减少等待时间的能源消耗和排放污染，达到更环保的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的一种全自动智能控流交通系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的其中一个路段的结构示意图；

图3为本发明实施例的交通信号灯组的使用状态示意图；

图4为本发明实施例的某一区域的道路模拟设计示意图；

图5为图4所示的道路的模拟路况示意图；

图6为图5中路口七的模拟路况示意图；

图7为图5中路口一的模拟路况示意图。

图中标号说明如下：

10-车辆感应器；20-交通信号灯组；21-信号灯；22-第一控制器；23-第二控制器；30-主控中心；C-车辆。

具体实施方式

在本发明中，术语“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例的一种全自动智能控流交通系统的结构示意图，图2为本发明实施例的其中一个路段的结构示意图。

参阅图1和图2，本发明提供了一种全自动智能控流交通系统，主要包括：

车辆感应器10，具有多个，至少设于每段路(路段1，路段2，……，路段m)的入口和出口，用于感应通过的车辆C(车辆1，车辆2，……，车辆n)，m，n均为大于1的整数，每段路的入口和出口均设有一个车辆感应器10，用于感应每条车道的车辆数，在需要时，还可以感应路口待通行的人数，条件允许时一个感应器可以同时感应该每段路的出入口；

交通信号灯组20，具有多组，每组交通信号灯组20包括设于每段路的入口的信号灯21以及与每一路段的信号灯21、车辆感应器10均通信连接的第一控制器22、第二控制器23，第一控制器22用于控制信号灯显示对应的颜色以控制通行状况，第二控制器23用于控制各信号灯显示用于提示车辆通过当前路段的最佳通行速度(如图3所示)，最佳通行速度显示时，也同时显示有最佳通行速度对应的车道方向，代表每条车道的建议的最佳通行速度，根据图3可以看护，左行、直行、右行的最佳通行速度分别为42、45、52(Km/h)，预计通行时长可以在信号灯为绿灯时显示；

主控中心30，用于设定每次的最佳通行速度，并根据车辆感应器检测到的当前路段内当前车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内当前车道对应的信号灯的第一控制器工作，从而避免各车道出现拥堵，缩短车辆通行的等待时间。

与之相应地，本实施例还提供了一种智能交通控流方法，包括：

感应每段路的入口和出口的每条车道通过的车辆，在需要时，还可以感应路口待通行的人数；

设定最佳通行速度，控制各信号灯显示用于提示车辆通过当前路段的最佳通行速度；

根据车辆感应器检测到的当前路段内当前车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内当前车道对应的信号灯显示对应的颜色以控制通行状况。

需要说明的是，如图2所示，通常每个路段包括多条车道，每条车道均设有车辆感应器10，图2示出的是道路为双向车道，其每一条单向车道仅有两条车道的情形，每段路的入口和出口之间还可以设置有多组车辆感应器，每组车辆感应器均包括设于单向车道的每条车道上方的车辆感应器，最好是每段路的入口和出口之间至少设置有两组车辆感应器，例如，每各路段的入口和出口之间、路段的1/2位置、3/4位置均可设有车辆感应器。

当位于路段入口位置的(道路最末端的)车辆感应器10感应到有车辆驶入时，主控中心30开始统计车辆数量，预设较短的时间段内(如5秒内)有车辆经过，则代表车辆连续驶入该路段。“车辆通行情况”可以包括第一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、最后一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的待通行车辆数量，这些都可以通过车辆感应器检测到。

本实施例可以根据各路段内各车道的待通行车辆数量实时调节信号灯的通行时长，当检测到当前路段内当前车道的待通行车辆数量较多时，则代表该路段的该车道拥堵风险较大，则主控中心30可通过控制第一控制器22来延长该路段的该车道的通行时长。

具体地，主控中心30还包括比较单元和反馈单元，比较单元用于比较相互交叉的两条车道的车辆感应器的车辆数量检测结果，反馈单元用于根据比较单元的比较结果，增加待通行车辆更多的车道的绿灯持续时间，减少待通行车辆更少的车道的绿灯持续时间。因此，路口的各红绿灯切换顺序变得不再是始终不变的，而是根据实际路口实时智能切换，这样，主控中心30可以通过改变路口信号灯的原有跳转顺序，实现路口的最优的通行速度，提高通行效率。

图4为本发明实施例的某一区域的道路模拟设计示意图，图5为图4所示的道路的模拟路况示意图，图6为图5中路口七的模拟路况示意图。可以看出，图中的路口七右侧上方的车道的车辆C非常多，而路口七的上方、下方的车道的车辆C比较少，因此，主控中心30可以通过关闭上下方向上的通行来增加左右方向上的通行时长，即第一控制器将路口七上方、下方的上下车道的直行的信号灯切换为红色，而将路口七左右方向上的车道的信号灯切换为绿色，把更多的时间留给右侧上方通行，即可缓解路口七右侧上方的车辆拥堵现象。

考虑到现有的信号灯都是独立控制的，经常出现车辆刚通行就看到远处的绿灯切换为红灯，甚至刚准备通过路口就发现黄灯闪烁、红灯亮起等待时间为最长的情形出现。本实施例将区域内的路段采用联网式的全自动智能控流交通系统进行集中管理，除了以上提到的可以根据各个路段各车道的待通行车辆数量实时调整对应方向的车辆通行时长外，还可以根据具体的车况实时控制下一个信号灯21切换为绿灯的时刻，以便车辆C在行驶过程中能够遇到更少的红灯。即，主控中心根据第一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的长度和最佳通行速度，计算出下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻并发送给第一控制器，由下一路段上对应车道的第一控制器来控制对应的信号灯的切换时刻。

具体结合图5和图7所示，在路口一，1号车向右直行，2号车向右下方转弯，1号车、2号车的下一段路的入口的信号灯21均显示有提示通过该路段的最佳通行速度，如图5，1号车直行通过路口一进入下一个路口四的距离为800m，从路口一进入该路段的最佳通行速度显示为50Km/h，则理论上，1号车到达路口四需要58s，路口四直行车道的信号灯21则可由主控中心20通过该路段的第一控制器22控制在55s后切换为绿灯，则该1号车可以在到达路口四时直接通过。同样的，路口四与直行方向的路口七之间的距离为600m，从路口四进入该路段的最佳通行速度显示为54Km/h，则理论上，1号车到达路口七需要40s，路口七直行车道的信号灯21则可由主控中心20通过该路段的第一控制器22控制在37s后切换为绿灯，则该1号车可以在到达路口七时直接通过。

又例如，2号车从路口一向右下方转弯，该路段的最佳通行速度显示为60Km/h，路口一与下一个路口二的距离为300m，则理论上，2号车到达路口二需要36s，路口二直行车道的信号灯21则可由主控中心20通过该路段的第一控制器22控制在33s后切换为绿灯，则该2号车可以在到达路口二时直接通过。路口二与下一个路口三的距离为1000m，从路口二进入该路段的最佳通行速度显示为45Km/h，则理论上，2号车到达路口三需要56s，路口三直行车道的信号灯21则可由主控中心20通过该路段的第一控制器22控制在53s后切换为绿灯，则该2号车可以在到达路口三时直接通过。

通过上述方式，全自动智能控流交通系统通过针对各方向车辆的通行状况实时控制车道上下一个信号灯的切换时间，进一步实现了最低等待时间通行，联网式系统根据所有路段的路况优化信号灯控制过程。

另外，针对最后一辆连续进入该路段的车辆，主控中心还可以根据最后一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的长度和最佳通行速度，计算出下一路段内当前车道的信号灯的下一次红灯切换时刻并发送给第一控制器，从而保证连续通行的最后一辆车也可以一次性通过下一个路口。

另外，最佳通行速度与当前车道的待通行车辆数量、下一路段内当前车道的长度有关。车辆通行情况还包括入口的信号灯的红灯开启后当前路段内当前车道的待通行车辆数量，主控中心还根据当前路段内当前车道的待通行车辆数量调节下一路段内当前车道的最佳通行速度。具体地，若每一路段内当前车道的待通行车辆数量较多，则增加下一路段的最佳通行速度，从而有效疏导拥堵；若每一路段内当前车道的待通行车辆数量较少，则可以降低下一路段的最佳通行速度，留给其他车道通行，也不会造成车辆拥堵的现象。

优选地，每个路段的最佳通行速度的设定过程具体包括：

S1、设定初始的最佳通行速度v₀。

该初始的最佳通行速度v₀为定值，为不考虑实际路况的理想值，每个路段都可能不一样，可以根据待通行的路段的长度来设定，路段越长，则该路段初始的最佳通行速度v₀则越大，路段越短，则该路段初始的最佳通行速度v₀则越小；

S2、检测当前路段内当前车道的车流量，根据当前路段内当前车道的车流量改变前后各路段的最佳通行速度。

例如，如果当前路段内当前车道的车流量较大，则说明等待通行的车辆过多，必然导致路口将会涌入更多车辆，因此，可以提前增大下一路段的最佳通行速度，可以加快车辆通行，提前避免车辆在下一路口等待的现象。而如果当前路段的车流量较大，则说明当前路段不适合再涌入更多车辆，则可提前减小前一路段的最佳通行速度，放慢车辆进入的速度，等待当前路段的车流量减小到正常值再增大前一路段的最佳通行速度。

本实施例中，全自动智能控流交通系统还包括设于行人等待区域的感应器和延时模块，感应器用于检测行人等待区域的行人数量和行人等待区域的长度(排队长度)，延时模块可以根据感应器的检测结果调节延迟切换信号灯的颜色的时长。例如，当感应器检测到行人等待区域的行人数量较多，则延时模块可以延长车辆红灯的持续时长，并将该指令反馈至主控中心30以便进行信号灯的协调控制；当感应器检测到行人等待区域的长度较短，则代表行人可以较快地通过该区域，则延时模块可以缩短车辆红灯的持续时长，并将该指令反馈至主控中心30以便进行信号灯的协调控制。

为实现车辆信息的实时跟踪，本实施例的全自动智能控流交通系统还包括设于每段路的入口和/或出口的摄像装置，摄像装置可以通过抓取经过车辆的影像信息并上传至主控中心30，该影像信息可以包括拍摄时间，还包括车牌、人脸、位置的至少一种，车辆的位置可以通过最近的车辆感应器10实现。通过统计车牌信息、人脸信息，可以精确地得到各路段通信车辆和车辆人员的信息，还可以通过与交管系统联网及时地捕获套牌车辆以及犯罪分子信息等，还可通过发现可疑车辆或人员时实时控制对应的信号灯的切换时刻，从而方便进行抓捕、调查等。

进一步地，主控中心30还可以包括与车辆感应器通信连接的应急自动报警模块，应急自动报警模块用于在某一车辆感应器感应到车辆固定不动超过设定时长后，将某一车辆感应器的位置上报。交警则可以根据上报的位置信息及时到达指定位置，确认是否存在事故。

更进一步地，应急自动报警模块还包括应急控制模块，当某一车辆感应器感应到车辆固定不动超过设定时长后，则应急控制模块控制第一控制器22切换该某一车辆感应器所对应的车道的入口信号灯21至红灯或关闭，以阻断进入该路段的车辆，可以避免二次事故和拥堵的发生；当该某一车辆感应器感应到车辆开始移动后，应急控制模块则可控制第一控制器21切换该某一车辆感应器所对应的车道的入口信号灯21至绿灯，从而恢复该车道和路段的通行。

另外，本实施例的全自动智能控流交通系统还可以包括连接主控中心30的第一接口单元和第二接口单元，其中，第一接口单元可用于外接各个目的停车区域(如景点、休息区、油站等人员密集的场所)的数据库(如商业停车场的数据库、公共停车场的数据库)，以获取目的停车区域的剩余车位信息，这里的停车区域可以包括场所内的停车区域，也可以包括允许停车的路边停车场。第二接口单元可以用于与车辆端交互，以获取车辆的终点需求和车辆位置信息。主控中心30可以根据目的停车区域的剩余车位信息和具有相同的终点需求的车辆的位置信息，判断具有相同的终点需求的当前车辆是否具备进入目的停车区域的条件，并通过第二接口单元提示车辆端。

这里的第一接口单元可以连接各停车场的数据库，第二接口单元可以连接车辆端的终端设备，如手机、车载设备端、车内的无线收发端等设备，以此实现数据传输。车辆端可以内置APP(应用程序)，司机可以通过该APP预约目的地，主控中心30可以从目的停车区域的数据库得知已在停车场的车辆数量，从车辆端的内置APP的预约信息获取将要到来的在途中的车辆数量，以此提醒后来准备预约去同样的目的地的司机剩余的可能停车位的数量，司机可以准确地得知目的是否还有停车位，从而在没有车位时方便司机提前做出行打算，实现目的地预约提示出行，待有车位时通知已预约的司机确定前往，避免造成不必要的交通拥堵。

可选的是，车辆端也可以包括在全自动智能控流交通系统中。借助车辆端，主控中心还可以将各信号灯的状态信息实时推送给车辆，例如，通过车辆端的内置APP，司机可以实时获取当前时间地图上各路口的信号灯显示状态(以地图的形式展现)，从而方便司机规划行驶路线，降低拥堵几率。

全自动智能控流交通系统还可以包括连接主控中心30的第三接口单元，第三接口单元可连接计时单元，计时单元可以从主控中心30获取各信号灯的预跳转信息和持续时长，也可以从主控中心30获取车辆的终点需求和车辆位置信息，该计时单元可以根据车辆的终点需求和车辆位置信息、各信号灯的预跳转信息和持续时长计算出车辆到达终点所需的信号灯等待时长。该计时单元提供的数据信息可以提供给外卖系统，例如，信号灯等待时长可以引入作为外卖系统计时的依据，当外卖系统将信号灯等待时长纳入允许的超时时限后，则可以尽可能地避免骑手因害怕订单超时而闯红灯的现象，既降低了交通事故发生率也避免了道路拥堵，而且更加人性化。

另外，通过车辆端的终端设备，主控中心30还可以方便地引导车辆进行分流和引流，并结合车辆感应器，提示车辆通过当前路段内当前车道的最佳通行速度，司机可以第一时间根据提示进行路线规划，以免发生拥堵。

为了更精确地量化道路的拥堵情况，本实施例以当前车道的待通行车辆数量N与当前路段内当前车道的长度L之比k来衡量道路的拥堵情况，k＝N/L。本实施例还具有负荷报警机制，当k超过最大比值i₀时，则代表当前车道拥堵严重，需要进行疏导，该报警信息可以通过主控中心以画面显示、指示灯、蜂鸣器等手段提醒交通管理人员，也可以通过应急自动报警模块将该路段的车辆感应器的位置上报。

在一些交通繁忙的路口，如学校、工厂、地铁出入口等，存在没有指示车辆通行的信号灯的斑马线路段和右转专用道，因无法准确提示是否通行而导致交通拥堵，容易引起拥堵和交通事故，往往需要人在现场指挥，造成诸多不便，为此，本实施例还具有针对此场景的智能方案。主控中心30还包括负荷检测单元，负荷检测单元可用于检测当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比k是否超过最大比值i₀(道路车辆过多)，也可以检测下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻是否超过最大时长T₁(车辆等候过久造成堵塞)，在这两个条件的其中一个满足时，主控中心30即可将下一路段内当前车道的信号灯切换为绿灯，以此来缓解机动车道通行缓慢的状况。

具体地，如果是没有指示车辆通行的信号灯的斑马线路段，或需要右转的场景(如上下班高峰期，斑马线人流量大)，此处的智能通行方案可以是：

(1)车辆感应器实时检测行人通行状况，当检测到有一定数量的行人进入等待区，则用于禁止车辆通行的红灯(即红色信号灯)亮起，斑马线的绿灯亮并开始倒计时，行人可以在规定时间通过；

(2)用于允许车辆通行的绿灯(即绿色信号灯)亮起，车辆则持续通过，如果车辆感应器检测到没有行人通过，则绿灯一直亮起，车辆可以一直通行；

(3)当行人在过马路的过程中，经常出现行人始终非常多而引起路段拥堵的情况，此时，负荷检测单元检测当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比k是否超过最大比值i₀，也可以检测下一路段的绿灯切换的等待时刻是否超过最大时长T₁，如果是，则说明当前路段的车辆已非常拥堵，则主控中心控制第一控制器将下一路段的入口指示灯切换为绿灯，人行道切换为红灯，车辆可以以下一路段的最佳通行速度快速通过下一路段；

(4)当车辆感应器检测到当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比k小于等于正常比值i₁(道路车辆密度正常，i₁＜i₀)，且等待区仍有行人等待时，则可以将下一路段的入口指示灯切换为红灯，人行道切换为绿灯，路口切换为行人通行，开启斑马线通行倒计时。

现实场景中，由于担心合流区车辆交汇发生碰撞，导致该处的车速都相当低，造成合流区行车缓慢而经常发生拥堵。本实施例还具有针对合流(区)路口的智能通行方案，主控中心30还可以包括动态分流单元，从主控中心30的数据得知路口出现合流负荷时，动态分流单元可以通过第一控制器将合流区前一路段各车道的的绿色信号灯的跳转时间交替地错开设置。例如，当两路段的车道合流时，可以通过第一控制器而将两条车道的合流区前一路段的信号灯设置为不同颜色。使得合流区始终是其中一个路段放行，而另一个路段等待；而当多个路段的车道合流时，则将每个路段对应的车道的合流区前一路段的绿色信号灯设置为依次显示，每两条合流的车道都不会在同一时间放行，做到交替放行，实现了错峰分流，这样合流区不必再担心侧向来车而行车缓慢。或者，还可以通过第二控制器调节两条车道的最佳通行速度，通过信号灯显示出来，或者通过车辆端告知各车辆的司机，使从将两条车道汇入合流区的时刻错开，即，L₁/V₁≠L₂/V₂，L₁、L₂分别为合流区两个路段的长度，V₁、V₂，分别对应L₁、L₂的最佳通行速度，因此可以实现合流位置的错峰分流通行，尽可能减少车辆停顿和拥堵，不出现合流负荷则各车道为绿灯。

考虑到存在一些特殊的通行场景，例如，110、120、119等特殊车辆需要优先通行时，本实施例还具有针对此类特殊车辆的应急通行方案，具体包括如下步骤：

S01、确定特殊车辆的起点和终点

当前特殊车辆的起点和终点可以通过第二接口单元与车辆端交互获取，其中，车辆的起点可以是车辆端内置GPS，从而提高的车辆位置信息，车辆的终点可以由司机通过车辆端输入，输入方式可以是在软件上输入指令，也可以是通过物理按键输入，在此不作限制。

S02、规划最优应急方案

最优应急方案的规划包括路线方案和路线上各信号灯的切换方案。特殊车辆的起点和终点由第二接口单元获取后，上传至主控中心30，主控中心30首先计算出连接起点和终点的所有的路线方案，然后计算在起点和终点途中全绿灯通行的情况下，该特殊车辆全速到达终点的预计时间，然后从中挑选出时间最短的途中车辆最少的路线方案。

因此，在筛选最优应急方案时，本实施例同时考虑路程距离和车辆拥堵状况，如，当k超过最大比值i₀时，则认为该路段难以让行，则选择其他路段。

S03、执行最优应急方案

最优应急方案确定后，主控中心30通过第二接口单元将该方案下发给对应的特殊车辆的车辆端。当车辆感应器检测到对应位置的特殊车辆开始沿下发的最优应急方案的路线方案开始行驶时，则反馈指令至主控中心，以通过第一控制器实施最优应急方案中的路线上各信号灯的切换方案，确保特殊车辆最快到达预期的终点。

除了上面提到的特殊的通行场景需要应急方案外，一些意外的事情发生也可能导致路段需要应急方案。例如，当交通系统由于各种原因发生故障(如发生事故或电力、传输、信号、设备等等引起)，导致车辆感应器无法正常运行时，则主控中心自动将故障路口的交通信号灯组临时改为普通信号灯的工作方式，故障期间不再进行自动控制，不影响联网的其他路口交通的正常运行。

综上所述，本发明的全自动智能控流交通系统采用主控中心集中管理区域内各路段的车辆通行，可以根据每段路的不同方向上的路口流量实时控制交通信号灯，调整各方向最优的通行时长，并且可以提示车辆通过各路段的最佳通行速度，系统可以根据联网的所有路口中下一段路的路程和车速等控制下个信号灯的绿灯的开始和持续时间，从而最有效地缩短通行的等待时间，改善交通拥堵的现象。另外，还可以根据路程和车速实时调整下一信号灯的通行时刻和时长，并根据行人数量和行人拥堵状况分配行人通行时长，也可以利用车牌、人脸等信息实时跟踪人车轨迹。本发明的全自动智能控流交通系统还考虑到各种通行需要，可以实现负荷报警、特殊环境斑马线智能通行、合流区的智能通行、红绿灯智能切换、目的地预约提示出行、故障应急、外卖计时等智能交通方案。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (16)

1.一种全自动智能控流交通系统，其特征在于，包括：

车辆感应器，至少设于每段路的入口和出口，用于感应通过的车辆，每个入口和/或出口均设有一个所述车辆感应器，用于感应每条车道的车辆数；

交通信号灯组，包括设于每段路的入口的信号灯以及与每一路段的信号灯、车辆感应器通信连接的第一控制器、第二控制器，所述第一控制器用于控制信号灯显示对应的颜色以控制通行状况，所述第二控制器用于控制各信号灯显示用于提示车辆通过当前路段的最佳通行速度；

主控中心，用于设定每次的最佳通行速度，并根据车辆感应器检测到的当前路段内当前车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内当前车道对应的信号灯的第一控制器工作。

2.根据权利要求1所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述车辆通行情况包括入口的信号灯的绿灯开启后第一辆车进入当前路段内当前车道的时刻，所述主控中心根据第一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的长度和最佳通行速度，计算出下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻并发送给所述第一控制器。

3.根据权利要求2所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述车辆通行情况还包括入口的信号灯的红灯开启前最后一辆车进入当前路段内当前车道的时刻，所述主控中心根据最后一辆车进入当前路段内当前车道的时刻、当前路段内当前车道的长度和最佳通行速度，计算出下一路段内当前车道的信号灯的下一次红灯切换时刻并发送给所述第一控制器。

4.根据权利要求2所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述车辆通行情况还包括入口的信号灯的红灯开启后当前路段内当前车道的待通行车辆数量，所述主控中心还根据当前路段内当前车道的待通行车辆数量调节下一路段内当前车道的最佳通行速度。

5.根据权利要求4所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述主控中心还包括负荷检测单元，所述负荷检测单元用于检测当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比是否超过最大比值i₀，或者，下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻是否超过最大时长T₁，在这两个条件的至少一个满足时，所述主控中心将下一路段内当前车道的信号灯切换为绿灯。

6.根据权利要求1所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，还包括设于行人等待区域的感应器和延时模块，所述感应器用于检测行人等待区域的行人数量和行人等待区域的长度，所述延时模块用于根据所述感应器的检测结果调节延迟切换所述信号灯的颜色的时长。

7.根据权利要求1所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述主控中心还包括比较单元和反馈单元，所述比较单元用于比较相互交叉的两条车道的车辆感应器的车辆数量检测结果，所述反馈单元用于根据所述比较单元的比较结果，增加待通行车辆更多的车道的绿灯持续时间，减少待通行车辆更少的车道的绿灯持续时间。

8.根据权利要求7所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述主控中心还包括动态分流单元，所述动态分流单元用于通过第一控制器将合流区前一路段各车道的的绿色信号灯的跳转时间交替地错开设置。

9.根据权利要求1-8任一所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述主控中心还包括与车辆感应器通信连接的应急自动报警模块，所述应急自动报警模块用于在某一车辆感应器感应到车辆固定不动超过设定时长后，将所述某一车辆感应器的位置上报。

10.根据权利要求9所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，所述应急自动报警模块还包括应急控制模块，所述应急控制模块用于在所述某一车辆感应器感应到车辆固定不动超过设定时长后，控制所述第一控制器切换所述某一车辆感应器所对应的车道的入口信号灯至红灯或关闭，并在所述某一车辆感应器感应到车辆开始移动后，控制所述第一控制器切换所述某一车辆感应器所对应的车道的入口信号灯至绿灯。

11.根据权利要求1-8任一所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，还包括连接所述主控中心的第一接口单元和第二接口单元，所述第一接口单元用于外接目的停车区域的数据库，以获取目的停车区域的剩余车位信息；所述第二接口单元用于与车辆端交互，以获取车辆的终点需求和车辆位置信息；所述主控中心还用于根据目的停车区域的剩余车位信息和具有相同的终点需求的车辆的位置信息，判断当前车辆是否具备进入目的停车区域的条件，并通过所述第二接口单元提示车辆端。

12.根据权利要求1-8任一所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，还包括车辆端，所述主控中心还将当前时间地图上各路口的信号灯显示状态实时推送给车辆端。

13.根据权利要求1-8任一所述的全自动智能控流交通系统，其特征在于，还包括计时单元和连接主控中心的第三接口单元，所述第三接口单元连接所述计时单元，所述计时单元从主控中心获取各信号灯的预跳转信息和持续时长以及车辆的终点需求和车辆位置信息，并根据车辆的终点需求和车辆位置信息、各信号灯的预跳转信息和持续时长计算出车辆到达终点所需的信号灯等待时长。

14.一种智能交通控流方法，其特征在于，包括：

感应每段路的入口和出口的每条车道通过的车辆；

设定最佳通行速度，控制各信号灯显示用于提示车辆通过当前路段的每次的最佳通行速度；

根据车辆感应器检测到的当前路段内当前车道的车辆通行情况、最佳通行速度，控制下一路段内当前车道对应的信号灯显示对应的颜色以控制通行状况。

15.一种智能交通控流方法，其特征在于，用在没有指示车辆通行的信号灯的斑马线路段和右转专用道，包括：

检测当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比是否超过最大比值i₀，或者，下一路段内当前车道的信号灯的下一次绿灯切换时刻是否超过最大时长T₁；

当这两个条件的至少一个满足时，将下一路段内当前车道的信号灯切换为绿灯。

16.根据权利要求15所述的智能交通控流方法，其特征在于，还包括：

检测是否有行人进入等待区；

当等待区的行人超过一定数量时，用于禁止车辆通行的红色信号灯亮起，斑马线的绿灯亮并开始倒计时，行人可以在规定时间通过；

如果检测到没有行人通过，则用于允许车辆通行的绿色信号灯一直亮起，车辆可以一直通行；

当检测到当前路段内当前车道的待通行车辆数量与当前路段内当前车道的长度之比k小于等于正常比值i₁，i₁＜i₀，且等待区仍有行人等待时，则将下一路段的入口指示灯切换为红灯，人行道切换为绿灯，路口切换为行人通行，开启斑马线通行倒计时。

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