CN113570882A - 一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法 - Google Patents

一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法，包括用于检测每个出口多个参数的传感器，多个参数包括平均车速ν，车流密度ρ,车流尾部车辆距离交叉路口中心d,还包括多个预设参数ν预，d预，ρ预，包括如下步骤：S1：信号机按正常方案对所有红绿灯进行控制；S2:传感器检测参数ν是否小于预设参数ν预、参数d是否小于预设参数d预、参数ρ是否大于预设参数ρ预;若是，跳至S3,若不是，返回S1;S3:信号机对所有去向该出口的红绿灯进行控制。可有效预防交叉路口堵塞的情况。

Description

一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法
技术领域
本发明涉及交通信号控制技术领域，尤其涉及一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法。
背景技术
随着交通需求的增加，目前城市路网经常呈现出高度过饱和的交通状态，在高峰期间，部分交叉路口容易出现比如一个方向的车辆由于出现溢流状态还在排队等待通行，由于信号控制导致交叉路口上其他方向的车辆通行受阻，严重时会导致交叉口出现严重拥堵（打结），导致交叉路口的所有车辆都无法正常通行。
故，发明人提出一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提出一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法，通过传感器检测交叉路口各个出口的多个参数，当多个参数与预设参数都满足条件时,则该传感器所对应的出口出现拥堵,使信号机对所有去向该出口的红绿灯进行控制，以使绿灯状态经过经过信号切换期切换至红灯状态，并保持红灯状态，并一直保持到解除拥堵状态,可有效预防交叉路口堵塞（打结）的发生。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法，包括用于检测每个出口多个参数的传感器，多个参数包括出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内的所有车辆平均车速ν，出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内的车流密度ρ, 出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内车流尾部车辆距离交叉路口中心d, 还包括多个预设参数ν预，d预，ρ预，包括如下步骤：
S1：信号机按正常方案对所有红绿灯进行控制；
S2: 传感器检测参数ν是否小于预设参数ν预、参数d是否小于预设参数d预、参数ρ是否大于预设参数ρ预;若是，则该传感器所对应的出口出现拥堵,跳至S3,若不是，返回S1;
S3:信号机对所有去向该出口的红绿灯进行控制，以使绿灯状态经过信号切换期切换至红灯状态，并保持红灯状态；
S4:传感器检测参数ν是否大于或等于预设参数ν预、参数d是否大于或等于预设参数d预、参数ρ是否小于或等于预设参数ρ预；若是，则该传感器所对应的出口解除拥堵,跳至S1；若不是，则信号机对所有去向该出口的红绿灯始终控制保持在红灯状态。
进一步优化，S3的步骤中，所述信号切换期包括绿灯状态经过绿闪状态、黄灯状态至红灯状态,所述信号切换期的时间根据传感器检测到的参数ν、ρ、d变化而变化。
进一步优化，所述红绿灯为多相位箭头灯，S3中的所有去向该出口的红绿灯为三组方向的红绿灯包括与该出口相对入口的直行红绿灯，位于该出口两侧入口的右转红绿灯和左转红绿灯。
进一步优化，当传感器检测所对应的出口出现拥堵，直行绿灯被缩短，当本相位结束后，出口拥堵状态尚未解除时，信号机在运行信号控制方案的其它相位时，信号机会保持去往拥堵出口的所有方向的信号灯为红灯，其它灯组的灯色不受影响仍按原方案执行。
进一步优化，所述传感器为雷达传感器，所述雷达传感器安装在交叉路口各个入口的电子警察杆上，且检测对向出口的平均车速ν、对向出口的车流密度ρ、对向出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及该入口的车流密度ρ和车辆排队情况。
进一步优化，当交叉路口的检测方向小于等于双向六车道且路口没有隔离带，所述雷达传感器安装在交叉路口各个出口的红绿灯灯杆上，且检测对向出口的平均车速ν、该出口的车流密度ρ、该出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及检测对向入口处分车道的车流密度ρ、车辆行驶速度和车辆排队情况。
进一步优化，当S4中该传感器所对应的出口解除拥堵时，信号机根据去向该出口的所有入口的车流密度ρ和车辆排队情况以及去向该出口的所有红绿灯在该相位剩余绿灯时间，若入口的车流密度ρ大于预设入口车流密度ρ，或如果此时原正在运行相位的剩余绿灯时间大于该相位绿灯时间的A%，则信号机恢复原相位的灯色状态，若不是，信号机则继续保持解除拥堵所采取的信号灯色直到本相位结束。
进一步优化，所述A根据交叉路口的宽度和长度、交通时段变化而变化；所述预设标准值根据交叉路口的出口宽度变化而变化。
进一步优化, 所述L的取值范围为100~150m。
本发明的有益效果：1、通过传感器检测交叉路口各个出口的各个参数，传感器检测参数ν小于预设参数ν预、参数d小于预设参数d预、参数ρ大于预设参数ρ预，使信号机对所有去向该出口的红绿灯进行控制，以使绿灯状态经过信号切换期切换至红灯状态，并保持红灯状态，并一直保持到该传感器所对应的出口解除拥堵，可有效预防交叉路口堵塞的情况，杜绝现有技术中交叉路口出现严重拥堵的技术问题。
2、当某个出口出现拥堵情况后，信号切换期的时间与参数ν、ρ、d有关，即参数ν越小，参数ρ越大，参数d越小，信号切换期的时间越小，但信号切换期的最小时间应该保证给予驾驶员足够的制动反应时间。可使得所有通向该出口的车辆在等待区域进行等待。
3、所有去向该出口的红绿灯包括，与该出口相对入口的直行红绿灯，位于该出口两侧入口的右转红绿灯和左转红绿灯，当红绿灯轮换至另一个方向的左转红绿灯要亮绿灯时，出口还未解除拥堵状态时，此时信号机控制另一个方向左转红绿灯为红灯，该出口另一侧的右转红绿灯同样为红灯。保证了直到出口解除拥堵状态时之前，无论红绿灯经历了多少的正常相位，所有去向该出口的红绿灯均处于红灯状态，其余红绿灯按照原方案执行不受影响。
4、传感器所对应的出口解除拥堵时，信号机判断去向该出口的所有红绿灯在该相位剩余绿灯时间是否大于该相位的A%，若去向该出口的所有红绿灯在该相位剩余绿灯时间大于该相位的A%，则信号机控制红绿灯从红灯状态变为绿灯状态继续执行剩余绿灯时间。或者信号机根据去向该出口的所有入口的车流密度ρ和车辆排队情况，若入口的车流密度ρ大于预设入口车流密度ρ，则信号机控制红绿灯从红灯状态变为绿灯状态继续执行剩余绿灯时间。如此，可减缓为了解决该出口拥堵时，其他入口的交通流量压力，使得交叉路口的通行更加通畅。
5、为了适应不同环境的交叉路口，可采用不同的传感器安装方式，传感器采用雷达传感器且借杆安装，可安装在红绿灯灯杆或电子警察杆上。当车道未超过双向六车道，或道路中间没有很宽的隔离带或绿化带阻碍雷达传感器，或者路口没有不规则，则雷达传感器宜安装在红绿灯灯杆上来检测对向出口和对向入口的参数，比如，安装在西出口所在的红绿灯灯杆上来检测东出口和东入口的各个参数情况。这样，雷达传感器能够无遮挡的检测对向出口和对向入口一定区间的区域，便于各个参数情况的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1是一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法中将雷达传感器安装在电子警察杆上的结构示意图。
图2是一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法中将雷达传感器安装在红绿灯灯杆上的结构示意图。
图3是一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法中雷达传感器检测对向出口和入口参数的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。
本发明的实施例提供一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法，如图1-3所示，包括用于检测每个出口多个参数的传感器，多个参数包括出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内的所有车辆平均车速ν，出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内的车流密度ρ,出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内车流尾部车辆距离交叉路口中心d, 还包括多个预设参数ν预，d预，ρ预，包括如下步骤：
S1：信号机按正常方案对所有红绿灯进行控制；
S2: 传感器检测参数ν是否小于预设参数ν预、参数d是否小于预设参数d预、参数ρ是否大于预设参数ρ预;若是，则该传感器所对应的出口出现拥堵,跳至S3,若不是，返回S1;
S3:信号机对所有去向该出口的红绿灯进行控制，以使绿灯状态经过信号切换期切换至红灯状态，并保持红灯状态；
S4:传感器检测参数ν是否大于或等于预设参数ν预、参数d是否大于或等于预设参数d预、参数ρ是否小于或等于预设参数ρ预；若是，则该传感器所对应的出口解除拥堵,跳至S1；若不是，则信号机对所有去向该出口的红绿灯始终控制保持在红灯状态。
其中，L的取值范围为100m~150m，在常规的交叉路口取值为100m。在常规的交叉路口ν预取值为3~10km/h，ρ预取值为16辆/100m/单车道，d预取值即为交叉路口中心与各个出口行人斑马线的距离，由于一个交叉路口中心至不同的出口行人斑马线均存在不同，不同的交叉路口中心至相同出口方向行人斑马线均不同，故无法精确举例说明。上述三个参数均满足条件才可判断为出口拥堵，如有多辆车在出口位置范围内临时停靠，则此时，参数ρ并不大于预设参数ρ预，则此时出口并不拥堵。
当然，可根据各个交叉路口的实际情况以及经验值，可给三个参数ν、ρ、d给予一定的权重,并且根据各个参数的程度构成拥堵指数,当该拥堵指数大于预设的拥堵指数则认为该出口拥堵。
S3的步骤中，所述信号切换期包括绿灯状态经过绿闪状态、黄灯状态至红灯状态,所述信号切换期的时间根据传感器检测到的参数ν、ρ、d变化而变化。
当某个出口出现拥堵情况后，信号切换期的时间与参数ν、ρ、d有关，即参数ν越小，参数ρ越大，参数d越小，信号切换期的时间越小，但信号切换期的最小时间应该保证给予驾驶员足够的制动反应时间。可使得所有通向该出口的车辆在等待区域进行等待。
所述红绿灯为多相位箭头灯，S3中的所有去向该出口的红绿灯包括与该出口相对入口的直行红绿灯，位于该出口两侧入口的右转红绿灯和左转红绿灯。
当红绿灯轮换至另一个方向的左转红绿灯要亮绿灯时，出口还未解除拥堵状态时，此时信号机控制另一个方向左转红绿灯为红灯，该出口另一侧的右转红绿灯同样为红灯。保证了直到出口解除拥堵状态时之前，无论红绿灯经历了多少的正常相位，所有去向该出口的红绿灯均处于红灯状态，其余红绿灯按照原方案执行不受影响。
当传感器检测所对应的出口出现拥堵，直行绿灯被缩短，当本相位结束后，出口拥堵状态尚未解除时，信号机在运行信号控制方案的其它相位时，信号机会保持去往拥堵出口的所有方向的信号灯为红灯，其它灯组的灯色不受影响仍按原方案执行。
所述传感器为雷达传感器，所述雷达传感器安装在交叉路口各个入口的电子警察杆上，且检测对向出口的平均车速ν、对向出口的车流密度ρ、对向出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及该入口的车流密度ρ和车辆排队情况。
比如，安装在西入口所在的电子警察杆上来检测东出口和西入口的各个参数情况。
当交叉路口的检测方向小于等于双向六车道且路口没有隔离带阻挡雷达传感器，或者路口没有不规则，所述雷达传感器安装在交叉路口各个出口的红绿灯灯杆上，且检测对向出口的平均车速ν、该出口的车流密度ρ、该出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及检测对向入口处分车道的车流密度ρ、车辆行驶速度和车辆排队情况。
比如，安装在西出口所在的红绿灯灯杆上来检测东出口和东入口的各个参数情况。这样，雷达传感器能够无遮挡的检测对向出口和对向入口一定区间的区域，便于各个参数情况的检测。
为了适应不同环境的交叉路口，可采用不同的传感器安装方式，传感器采用雷达传感器且借杆安装，可安装在红绿灯灯杆或电子警察杆上。没有合适的杆子可借用时，也可以在适当的位置使用专门立杆。
当S4中该传感器所对应的出口解除拥堵时，信号机根据去向该出口的所有入口的车流密度ρ和车辆排队情况以及去向该出口的所有红绿灯在该相位剩余绿灯时间，若入口的车流密度ρ大于预设入口车流密度ρ，或如果此时原正在运行相位的剩余绿灯时间大于该相位绿灯时间的A%，则信号机恢复原相位的灯色状态，若不是，信号机则继续保持解除拥堵所采取的信号灯色直到本相位结束。
其中，预设入口车流密度ρ可用于判别该入口是否产生拥堵，如出口解除拥堵时，如果按照正常方案执行时，绿灯还有剩余时间，信号机应继续执行绿灯剩余时间以缓解入口的车流量压力。
所述A根据交叉路口的宽度和长度、交通时段变化而变化；所述预设标准值根据交叉路口的出口宽度变化而变化。由于每个交叉路口的宽度和长度不一，且高峰段和平时段也不一，故A的数量也根据每个交叉路口的宽度和长度，交通时段作出相应的改变；根据交叉路口出口的宽度不同，预设标准值也不同。一般来说,A的取值范围为20~60。
如图所述，入口分为四个方向，分别为东入口、南入口、西入口、北入口，出口分为四个方向，分别为东出口、南出口、西出口、北出口。
雷达传感器借杆安装可采用二种安装方式：1、安装在交叉路口各个入口的电子警察杆上且检测对向出口的平均车速ν、对向出口的车流密度ρ、对向出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及该入口的车流密度ρ和车辆排队情况。2、安装在交叉路口的各个出口的红绿灯灯杆上，且检测该出口的平均车速ν、该出口的车流密度ρ、该出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及检测对向入口的车流密度ρ和车辆排队情况。
其中对向出口和对向入口指的是相反方向，比如出口是西出口，对向入口指的是东入口；比如入口是北入口，对向出口指的是南出口。
本发明的具体应用如下：一般来说,交叉路口仅存在一至两个出口存在高峰期堵塞的现象。
如图2所示,当西出口处红绿灯灯杆上的雷达传感器检测到东出口处的行人斑马线至沿东出口方向100m处的范围内的车辆平均车速小于预设标准值,预设标准值一般为3km/h~10km/h；车流密度ρ为20辆/100m/单车道，超过ρ预；该出口的车流尾部距离交叉路口中心d小于d预，（一般该出口的车流尾部位于该出口的行人斑马线上时，可判断为车流尾部距离交叉路口中心d小于d预）。此时,去向东出口的所有红绿灯正处于绿灯状态马上经过信号切换期进入黄灯状态至红灯状态,一般来说信号切换期为6~8S,即绿灯倒计时显示5~6S,然后进入黄灯1~2S,最后至红灯状态。
此时,去向东出口的车辆包括,从西入口进入的直行车辆,从北入口进入的左转车辆,以及从南入口进入的右转车辆。一般来说, 此时正常的红绿灯相位去向东出口的绿灯情况分为两种:1、从西入口进入的直行车辆所在的直行绿灯亮, 从南入口进入的右转车辆所在的右转绿灯亮, 从北入口进入的左转车辆所在的左转红灯亮。2、从西入口进入的直行车辆所在的直行红灯亮,从南入口进入的右转车辆所在的右转绿灯亮, 从北入口进入的左转车辆所在的左转绿灯亮。
针对第一种情况, 将西入口进入的直行车辆所在的直行绿灯以及将南入口进入的右转车辆所在的右转绿灯马上经过信号切换期至红灯状态。当红绿灯按照正常相位轮换到从北入口进入的左转车辆所在的左转绿灯时,此时东出口堵塞问题还未解决,则从北入口进入的左转车辆所在的左转继续保持红灯状态,直到东出口堵塞问题解决。其余灯组的红绿灯信号机按照正常方案进行控制。第二种情况,同理。
综上所述,本信号的控制方法可有效预防交叉路口堵塞的情况，从根本上，解决交叉路口堵塞的问题,杜绝现有技术中交叉路口出现严重拥堵的技术问题。其中，根本上是指通过信号指令的方式来解决交叉路口堵塞的问题，不同于显示屏的“前方路口拥堵”等字样的提醒，具有更加直观的效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本发明的范围由所附权利要求进行限定，而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种预防交叉路口堵塞的信号控制方法，包括用于检测每个出口多个参数的传感器，其特征在于：多个参数包括出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内的所有车辆平均车速ν，出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内的车流密度ρ, 出口行人斑马线至朝着出口方向L处范围内车流尾部车辆距离交叉路口中心d, 还包括多个预设参数ν预，d预，ρ预，包括如下步骤：
S1：信号机按正常方案对所有红绿灯进行控制；
S2: 传感器检测参数ν是否小于预设参数ν预、参数d是否小于预设参数d预、参数ρ是否大于预设参数ρ预;若是，则该传感器所对应的出口出现拥堵,跳至S3,若不是，返回S1;
S3:信号机对所有去向该出口的红绿灯进行控制，以使绿灯状态经过信号切换期切换至红灯状态，并保持红灯状态；
S4:传感器检测参数ν是否大于或等于预设参数ν预、参数d是否大于或等于预设参数d预、参数ρ是否小于或等于预设参数ρ预；若是，则该传感器所对应的出口解除拥堵,跳至S1；若不是，则信号机对所有去向该出口的红绿灯始终控制保持在红灯状态。
2.根据权利要求1所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：S3的步骤中，所述信号切换期包括绿灯状态经过绿闪状态、黄灯状态至红灯状态,所述信号切换期的时间根据传感器检测到的参数ν、ρ、d变化而变化。
3.根据权利要求1所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：所述红绿灯为多相位箭头灯，S3中的所有去向该出口的红绿灯为三组方向的红绿灯包括与该出口相对入口的直行红绿灯，位于该出口两侧入口的右转红绿灯和左转红绿灯。
4.根据权利要求3所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：当传感器检测所对应的出口出现拥堵，直行绿灯被缩短，当本相位结束后，出口拥堵状态尚未解除时，信号机在运行信号控制方案的其它相位时，信号机会保持去往拥堵出口的所有方向的信号灯为红灯，其它灯组的灯色不受影响仍按原方案执行。
5.根据权利要求1所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：所述传感器为雷达传感器，所述雷达传感器安装在交叉路口各个入口的电子警察杆上，且检测对向出口的平均车速ν、对向出口的车流密度ρ、对向出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及该入口的车流密度ρ和车辆排队情况。
6.根据权利要求5所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：当交叉路口的检测方向小于等于双向六车道且路口没有隔离带，所述雷达传感器安装在交叉路口各个出口的红绿灯灯杆上，且检测对向出口的平均车速ν、该出口的车流密度ρ、该出口的车流尾部距离交叉路口中心d以及检测对向入口处分车道的车流密度ρ、车辆行驶速度和车辆排队情况。
7.根据权利要求5所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：当S4中该传感器所对应的出口解除拥堵时，信号机根据去向该出口的所有入口的车流密度ρ和车辆排队情况以及去向该出口的所有红绿灯在该相位剩余绿灯时间，若入口的车流密度ρ大于预设入口车流密度ρ，或如果此时原正在运行相位的剩余绿灯时间大于该相位绿灯时间的A%，则信号机恢复原相位的灯色状态，若不是，信号机则继续保持解除拥堵所采取的信号灯色直到本相位结束。
8.根据权利要求7所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：所述A根据交叉路口的宽度和长度、交通时段变化而变化；所述预设标准值根据交叉路口的出口宽度变化而变化。
9.根据权利要求1所述的预防交叉路口堵塞的信号控制方法，其特征在于：所述L的取值范围为100~150m。
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