CN113947910A - 一种智能交通控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能交通控制系统及方法，用于受控时段中对受控区域内的多个交通信号灯进行控制，方法包括：通过中控模块及通信模块与受控区域内的多个交通信号灯建立通信连接；在受控区域中选择若干条相互不交叉的道路作为干路，其余道路作为支路；对于设置在干路上的不同的信号灯，使其按照一定的控制方式实现联动。本发明通过对区域内多个车行道信号灯、人行道信号灯进行控制，能够尽可能减少干路上车辆等待红绿灯的时间，同时处理好非机动车、行人的安全通行；只要车辆按正常速度行驶，则可确保车辆到达干路上的下个红绿灯时，下个车行道绿灯亮，使车辆无须停留等待红灯即可通行；且应用前景广泛，可实现多类功能。

Description

一种智能交通控制系统及方法

技术领域

本发明涉及智能交通领域，具体来说，涉及一种智能交通控制系统及方法。

背景技术

目前我国对于智慧交通的设计理念还停留在每个路口的红绿灯单独控制的程度，没有做到多个红绿灯协同控制，这种单个路口的红绿灯控制很容易造成一辆车在通过一个红绿灯后，在下个红绿灯路口需要继续等待红绿灯，当行进路线上红绿灯数量较多时，很容易造成每遇到一个路口都需要等待红灯的情况，不仅造成了大量的时间浪费，同时车辆的频繁启动也会消耗较多的燃料或电力，造成大量资源的浪费，拖累经济的发展。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种智能交通控制方法，用于受控时段中对受控区域内的多个交通信号灯进行控制：

通过中控模块及通信模块与受控区域内的多个交通信号灯建立通信连接，交通信号灯包括车行道信号灯和人行道信号灯；

在受控区域中选择若干条相互不交叉的道路作为干路，其余道路作为支路；将设置在干路上，且用于控制车辆继续在该干路上前行的车行道信号灯称为前行信号灯；

对于任意一条为单向行驶车道的干路，其前行信号灯按照如下方式进行控制：

在中控模块中输入干路上每两处相邻的前行信号灯之间的距离信息，以及车辆在每个路段内正常行驶的预期车速；并根据道路宽度设定每处人行道信号灯的绿灯持续时间，同时也作为对应的前行信号灯的红灯的持续时间，用t1表示；并根据车流量设定前行信号灯的绿灯持续时间，同时也作为对应的人行道信号灯的红灯的持续时间，用t2表示；

对于该条干路中的任意一处前行信号灯，设其红灯亮起的时刻为T0，则绿灯亮起时刻为T1＝T0+t1，下次红灯亮起时刻为T2＝T0+t1+t2，下一处前行信号灯与该处前行信号灯的距离用L表示，该路段预期车速用V表示；

则对于该条干路中的下一处前行信号灯，在T0’＝T0+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的红灯亮，人行道信号灯的绿灯亮；在T1’＝T1+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的绿灯亮，人行道信号灯的红灯亮；在T2’＝T2+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的红灯亮，人行道信号灯的绿灯亮；以此类推；

对于任意一条为双向行驶车道的干路，将两个方向的车道视为两条相互独立的单向行驶车道，并按照上述方法进行前行信号灯的控制；并且，在每一段道路中均设置若干个掉头区域，供车辆掉头行驶。

在一些实施例中，还通过中控模块及通信模块与受控区域内的若干个交通指示屏建立通信连接，以控制在交通指示屏上显示出所需的提示信息。

在一些实施例中，对于任意一条干路中的任意一处前行信号灯，还在中控模块中设定其黄灯持续时间或闪烁时间，用t3表示，每次红灯和绿灯间切换前，先亮黄灯或使信号灯闪烁；在该处前行信号灯前距离L1处的道路旁，通过交通指示屏提示车辆减速慢行，其中L1＝V*t3。

在一些实施例中，对于设置有交通信号灯，且能够从干路驶入支路的路口处：

在干路上不设置左转的交通信号灯，或在受控时段中，保持左转的交通信号灯常灭；

在干路上不设置右转的交通信号灯，或在受控时段中，使右转的交通信号灯与前行信号灯同步工作；

若该干路为单向行驶车道，则通过前行信号灯同时控制干路上车辆的前行以及转向；

若该干路为双向行驶车道且左侧存在支路，则通过交通指示屏，指示需左转进入支路的车辆前行驶过路口并掉头后再右转行驶。

在一些实施例中，对于设置有交通信号灯，且能够从支路驶入干路的路口处：

若该干路为单向行驶车道，则在支路上设置的用于控制车辆进入干路的车行道信号灯，其红绿灯切换时间与对应的干路上的前行信号灯相同；

若该干路为双向行驶车道，则在支路上只设置右转的交通信号灯，或在受控时段中，只有右转的交通信号灯工作，其他交通信号灯常灭；且该右转的交通信号灯的红绿灯切换时间与对应的干路上的前行信号灯相同：并通过交通指示屏，指示需左转进入干路的车辆右转驶过路口后掉头行驶，需进入另一端支路的车辆右转驶过路口并掉头后再右转行驶。

在一些实施例中，还通过道路感知模块，来检测当前干路上的车流量信息，并通过通信模块将车流量信息传输给中控模块，中控模块根据当前车流量自动调整干路上前行信号灯的绿灯持续时间。

本发明另一方面提供了一种智能交通控制系统，包括中控模块、通信模块及受控终端；所述中控模块与通信模块连接，所述通信模块与多个受控终端通信连接；所述受控终端包括交通信号灯及交通指示屏；所述智能交通控制按照上述的方法，实现对受控终端的控制。

在一些实施例中，所述受控终端还包括道路感知模块，所述道路感知模块通过网络大数据获取道路信息，或者，所述道路感知模块为安装在交通系统中的多个网络智能摄像头；所述道路感知模块还用于检测当前干路上的车流量信息，并通过通信模块将车流量信息传输给中控模块，中控模块根据当前车流量自动调整干路上的前行信号灯的绿灯持续时间。

在一些实施例中，所述受控终端还包括设置在受控区域中的照明控制系统、绿化喷淋系统、尾气检测单元、通风控制系统、给排水控制系统和/或道路监管系统，用于在中控系统的控制下实现各类辅助功能；

所述受控终端还包括智能路障、道闸控制系统、活动桥梁控制系统和/或可升降道路控制系统，用于在中控系统的控制下，自动改变道路可通行状况。

在一些实施例中，所述通信模块还与行人和/或车载的终端设备通信连接，以向终端设备传输信息。

本发明的有益效果是：

本发明提供的智能交通控制系统及方法，通过对区域内多个车行道信号灯、人行道信号灯进行控制，能够尽可能减少干路上车辆等待红绿灯的时间，同时处理好非机动车、行人的安全通行；只要车辆按正常速度行驶，则可确保车辆到达干路上的下个红绿灯时，下个车行道绿灯亮，使车辆无须停留等待红灯即可通行；且应用前景广泛，可实现多类功能。

附图说明

图1为本发明提供的智能交通控制方法的应用示意图；

图2为本发明提供的智能交通控制系统的模块连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明提供了一种智能交通控制方法，用于受控时段中对受控区域内的多个交通信号灯进行控制：

通过中控模块及通信模块与受控区域内的多个交通信号灯建立通信连接，交通信号灯包括车行道信号灯和人行道信号灯；在受控区域中选择若干条相互不交叉的道路作为干路，其余道路作为支路；将设置在干路上，且用于控制车辆继续在该干路上前行的车行道信号灯称为前行信号灯。可以理解的是，可根据道路的重要性、以往的行车状况经验等来选择出干路，然后可根据以下方法来优化干路的交通状况；干路不一定表示城市主干道，只要有需求并且能实施本发明的方案，即可选为干路。

对于任意一条为单向行驶车道的干路，其前行信号灯按照如下方式进行控制：

在中控模块中输入干路上每两处相邻的前行信号灯之间的距离信息，以及车辆在每个路段内正常行驶的预期车速；并根据道路宽度设定每处人行道信号灯的绿灯持续时间，同时也作为对应的前行信号灯的红灯的持续时间，用t1表示；并根据车流量设定前行信号灯的绿灯持续时间，同时也作为对应的人行道信号灯的红灯的持续时间，用t2表示。

对于该条干路中的任意一处前行信号灯，设其红灯亮起的时刻为T0，则绿灯亮起时刻为T1＝T0+t1，下次红灯亮起时刻为T2＝T0+t1+t2，下一处前行信号灯与该处前行信号灯的距离用L表示，该路段预期车速用V表示。

则对于该条干路中的下一处前行信号灯，在T0’＝T0+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的红灯亮，人行道信号灯的绿灯亮；在T1’＝T1+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的绿灯亮，人行道信号灯的红灯亮；在T2’＝T2+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的红灯亮，人行道信号灯的绿灯亮；以此类推。

在一个具体实施例中，参照图1所示，前一处前行信号灯用A表示，下一处前行信号灯用C表示，Z表示车辆，W表示人行道处的宽度。人行道信号灯的绿灯持续时间t1可根据宽度W来选择，使得行人有充足的时间穿过斑马线即可，例如，对于10m宽的车道，t1可设置为15s，行人的步行速度约为1.5m/s，这样的时间设置能保证行人正常通过并留有余裕，即使未能第一时间开始穿行斑马线的行人也能通过；车行道信号灯的绿灯持续时间t2可根据经验及车流量来选择，高峰期可适当提高t2的设定值，如设置为45s；A处与C处的信号灯的切换周期相同，均为t1+t2＝60s；路段预期车速V可根据路段的限速情况以及历史测速数据来决定，例如对于限速40km/h的道路，可设定为V＝36km/h即10m/s，C之间的距离L例如为400m，有L/V＝40s。假设A点第0s时红灯亮，则第15s时绿灯亮，接下来第60s红灯亮；对于C点，则第40s红灯亮，第55s绿灯亮，第100s红灯亮，以此类推。即C处信号灯的与A处信号灯同样周期性切换，区别在于二者存在40s的相位差，同一条干路上任意相邻两个前行信号灯处的相位差均可通过L/V来确定。通过这样的设置，只要车辆按正常速度行驶，则可确保车辆到达干路上的下个红绿灯时，下个车行道绿灯亮，使车辆无须停留等待红灯即可通行。

对于任意一条为双向行驶车道的干路，将两个方向的车道视为两条相互独立的单向行驶车道，并按照上述方法进行前行信号灯的控制；并且，在每一段道路中均设置若干个掉头区域，供车辆掉头行驶。可以理解的是，对于双向行驶车道来说，将两侧的斑马线也拆分为两部分，分别用不同的人行道信号灯来控制，两侧的人行道绿灯持续时间t1分别设置，只要保证在一个人行道绿灯持续时间内，行人能够走到干路中部即可，并在干路中间设置供行人停留的安全岛或安全带，保证行人安全。

优选地，还通过中控模块及通信模块与受控区域内的若干个交通指示屏建立通信连接，以控制在交通指示屏上显示出所需的提示信息。

优选地，参照图1所示，对于任意一条干路中的任意一处前行信号灯，还在中控模块中设定其黄灯持续时间或闪烁时间，用t3表示，例如，t3可为5s；每次红灯和绿灯间切换前，先亮黄灯或使信号灯闪烁；并在该处前行信号灯前距离L1处(即距离上一个前行信号灯L2＝L-L1处)的道路旁，通过交通指示屏提示车辆减速慢行，其中L1＝V*t3。另外，可在道路旁的多处设置限速指示牌或建议时速指示牌，使车辆尽可能地按照接近于预期车速V的速度行驶。

优选地，对于设置有交通信号灯，且能够从干路驶入支路的路口处：

在干路上不设置左转的交通信号灯，或在受控时段中，保持左转的交通信号灯常灭；并且，在干路上不设置右转的交通信号灯，或在受控时段中，使右转的交通信号灯与前行信号灯同步工作。

若该干路为单向行驶车道，则通过前行信号灯同时控制干路上车辆的前行以及转向；若该干路为双向行驶车道且左侧存在支路，则通过交通指示屏，指示需左转进入支路的车辆前行驶过路口并掉头后再右转行驶。掉头区域可设置在路口后的一段距离内。

优选地，对于设置有交通信号灯，且能够从支路驶入干路的路口处：

若该干路为单向行驶车道，则在支路上设置的用于控制车辆进入干路的车行道信号灯，其红绿灯切换时间与对应的干路上的前行信号灯相同。

若该干路为双向行驶车道，则在支路上只设置右转的交通信号灯，或在受控时段中，只有右转的交通信号灯工作，其他交通信号灯常灭；且该右转的交通信号灯的红绿灯切换时间与对应的干路上的前行信号灯相同：并通过交通指示屏，指示需左转进入干路的车辆右转驶过路口后掉头行驶，需进入另一端支路的车辆右转驶过路口并掉头后再右转行驶。

通过这样的设置，可以优先满足干路的畅通，支路上的车辆在驶入干路后，只要按照正常速度行驶，在下个红绿灯处也不会遇到红灯。在特殊情况下，若符合条件，也可设置左转向灯和左转待转区域，使需要左转的车辆先驶入干路中部的左转待转区，等到对侧的前行信号灯的红灯亮时，则该侧的左转信号灯的绿灯亮，指示车辆完成左转。

优选地，还可通过道路感知模块来检测当前干路上的车流量车流量信息，并通过通信模块将车流量信息传输给中控模块，中控模块根据当前车流量自动调整干路上的前行信号灯的绿灯持续时间。

可以理解的是，经过调整后，前行信号灯的绿灯持续时间越长，在一个周期内能够满足越多的车辆经过，但也会导致前行信号灯的红灯持续时间，即人行道信号灯的绿灯持续时间的占比减少。在极端情况下，当某时段(如早高峰或晚高峰)道路车流量过大，导致不可能同时满足车辆与行人的畅通时，可将这个时段视为非受控时段，此时可不按上述方法来对多个信号灯联动控制，而采用现有对每个路口的信号灯单独控制的方案；当车流量减少至满足要求时，再次进入受控时段，按上述方法来对多个信号灯联动控制。可见，本发明提供的上述方法，其目的并不在于从根本上解决交通拥堵的问题，而是在条件允许的情况下，尽可能地实现干路优先，保证干路行驶的车辆畅通，不遇到红灯；要实质性解决交通拥堵的问题，必须从基础设施入手，如采取道路拓宽、增设过街天桥、地下通道、立交桥等方式。

进一步参照图2，本发明另一方面提供了一种智能交通控制系统，包括中控模块1、通信模块2及受控终端；中控模块与通信模块连接，通信模块2与多个受控终端通信连接；受控终端包括交通信号灯3及交通指示屏4；智能交通控制按照上述的方法，实现对受控终端的控制。

优选地，受控终端还包括道路感知模块5，道路感知模块通5过网络大数据获取道路信息，或者，道路感知模块5为安装在交通系统中的多个网络智能摄像头；道路感知模块5还用于检测当前干路上的车流量信息，并通过通信模块将车流量信息传输给中控模块，中控模块根据当前车流量自动调整干路上的前行信号灯的绿灯持续时间。

优选地，受控终端还可包括设置在受控区域中的照明控制系统、绿化喷淋系统、尾气检测单元、通风控制系统、给排水控制系统、警用或特殊用途的道路监管系统等；用于在中控系统的控制下实现各类辅助功能。受控终端还可包括智能路障、道闸控制系统、活动桥梁控制系统、可升降道路控制系统等，用于在中控系统的控制下，自动改变道路可通行状况。例如，在高峰期，可通过对智能路障、道闸控制系统、活动桥梁控制系统、可升降道路控制系统等结构的控制，自动禁止从部分支路驶向干路，从而进一步优化干路通行情况，高峰期结束后，再恢复原状即可。

优选地，通信模块2还与行人和/或车载的终端设备6通信连接，以向终端设备6传输信息。

具体地，中控模块1可以为控制中心的计算机，可通过AI、云计算、大数据等技术构建的具有较高智慧管理功能中控模块1。通信模块2可为采用4G、5G、6G及更高频技术的具有接收、发射、接受或发射功能的无线通信或有线通讯单元；且在每个需要通信连接的受控终端上，均设置有对应的通信设备。道路感知模块5可通过网络大数据获取道路信息，或通过安装在交通系统中的各种传感器获取信息的设备，如网络智能摄像头。终端设备6具体可包括车载或移动通讯装备、可穿戴装备等组成的移动终端上的导航系统、车载导航系统、车载无线电、车载自动驾驶系统、车载辅助驾驶系统等；中控模块1可通过通信模块2，将一定区域内道路通行状态监测(含道路的限速、建议时速等信息)及灾害预警、尾气检测等信息发送给不同类的终端设备6；交通指示屏4上也可实时显示上述信息。

本发明的应用前景广泛，例如，本发明提供的智能交通控制系统可与车载驾驶系统、车载辅助驾驶系统等协同控制，当车辆行驶在特定道路上时，智能交通控制系统直接控制或部分控制车辆的行驶状态及方式。智能交通控制系统通过控制特定区域内部分车辆的运行，达到一定的自动驾驶或辅助驾驶功能。

综上，本发明提供的智能交通控制系统及方法，通过对区域内多个车行道信号灯、人行道信号灯进行控制，能够尽可能减少干路上车辆等待红绿灯的时间，同时处理好非机动车、行人的安全通行；只要车辆按正常速度行驶，则可确保车辆到达干路上的下个红绿灯时，下个车行道绿灯亮，使车辆无须停留等待红灯即可通行；且应用前景广泛，可实现多类功能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种智能交通控制方法，用于受控时段中对受控区域内的多个交通信号灯进行控制，其特征在于：

通过中控模块及通信模块与受控区域内的多个交通信号灯建立通信连接，交通信号灯包括车行道信号灯和人行道信号灯；

在受控区域中选择若干条相互不交叉的道路作为干路，其余道路作为支路；将设置在干路上，且用于控制车辆继续在该干路上前行的车行道信号灯称为前行信号灯；

对于任意一条为单向行驶车道的干路，其前行信号灯按照如下方式进行控制：

在中控模块中输入干路上每两处相邻的前行信号灯之间的距离信息，以及车辆在每个路段内正常行驶的预期车速；并根据道路宽度设定每处人行道信号灯的绿灯持续时间，同时也作为对应的前行信号灯的红灯的持续时间，用t1表示；并根据车流量设定前行信号灯的绿灯持续时间，同时也作为对应的人行道信号灯的红灯的持续时间，用t2表示；

对于该条干路中的任意一处前行信号灯，设其红灯亮起的时刻为T0，则绿灯亮起时刻为T1＝T0+t1，下次红灯亮起时刻为T2＝T0+t1+t2，下一处前行信号灯与该处前行信号灯的距离用L表示，该路段预期车速用V表示；

则对于该条干路中的下一处前行信号灯，在T0’＝T0+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的红灯亮，人行道信号灯的绿灯亮；在T1’＝T1+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的绿灯亮，人行道信号灯的红灯亮；在T2’＝T2+L/V时刻，自动控制该处的前行信号灯的红灯亮，人行道信号灯的绿灯亮；以此类推；

对于任意一条为双向行驶车道的干路，将两个方向的车道视为两条相互独立的单向行驶车道，并按照上述方法进行前行信号灯的控制；并且，在每一段道路中均设置若干个掉头区域，供车辆掉头行驶。

2.根据权利要求1所述的智能交通控制方法，其特征在于，还通过中控模块及通信模块与受控区域内的若干个交通指示屏建立通信连接，以控制在交通指示屏上显示出所需的提示信息。

3.根据权利要求2所述的智能交通控制方法，其特征在于，对于任意一条干路中的任意一处前行信号灯，还在中控模块中设定其黄灯持续时间或闪烁时间，用t3表示，每次红灯和绿灯间切换前，先亮黄灯或使信号灯闪烁；在该处前行信号灯前距离L1处的道路旁，通过交通指示屏提示车辆减速慢行，其中L1＝V*t3。

4.根据权利要求2所述的智能交通控制方法，其特征在于，

对于设置有交通信号灯，且能够从干路驶入支路的路口处：

在干路上不设置左转的交通信号灯，或在受控时段中，保持左转的交通信号灯常灭；

在干路上不设置右转的交通信号灯，或在受控时段中，使右转的交通信号灯与前行信号灯同步工作；

若该干路为单向行驶车道，则通过前行信号灯同时控制干路上车辆的前行以及转向；

若该干路为双向行驶车道且左侧存在支路，则通过交通指示屏，指示需左转进入支路的车辆前行驶过路口并掉头后再右转行驶。

5.根据权利要求4所述的智能交通控制方法，其特征在于，

对于设置有交通信号灯，且能够从支路驶入干路的路口处：

若该干路为单向行驶车道，则在支路上设置的用于控制车辆进入干路的车行道信号灯，其红绿灯切换时间与对应的干路上的前行信号灯相同；

若该干路为双向行驶车道，则在支路上只设置右转的交通信号灯，或在受控时段中，只有右转的交通信号灯工作，其他交通信号灯常灭；且该右转的交通信号灯的红绿灯切换时间与对应的干路上的前行信号灯相同：并通过交通指示屏，指示需左转进入干路的车辆右转驶过路口后掉头行驶，需进入另一端支路的车辆右转驶过路口并掉头后再右转行驶。

6.根据权利要求1所述的智能交通控制方法，其特征在于，还通过道路感知模块来检测当前干路上的车流量信息，并通过通信模块将车流量信息传输给中控模块，中控模块根据当前车流量自动调整干路上的前行信号灯的绿灯持续时间。

7.一种智能交通控制系统，其特征在于，包括中控模块、通信模块及受控终端；所述中控模块与通信模块连接，所述通信模块与多个受控终端通信连接；所述受控终端包括交通信号灯及交通指示屏；所述智能交通控制系统按照权利要求2-6所述的方法，实现对受控终端的控制。

8.根据权利要求7所述的智能交通控制系统，其特征在于，所述受控终端还包括道路感知模块，所述道路感知模块通过网络大数据获取道路信息，或者，所述道路感知模块为安装在交通系统中的多个网络智能摄像头；所述道路感知模块还用于检测当前干路上的车流量信息，并通过通信模块将车流量信息传输给中控模块，中控模块根据当前车流量自动调整干路上的前行信号灯的绿灯持续时间。

9.根据权利要求7所述的智能交通控制系统，其特征在于，所述受控终端还包括设置在受控区域中的照明控制系统、绿化喷淋系统、尾气检测单元、通风控制系统、给排水控制系统和/或道路监管系统，用于在中控系统的控制下实现各类辅助功能；

所述受控终端还包括智能路障、道闸控制系统、活动桥梁控制系统和/或可升降道路控制系统，用于在中控系统的控制下，自动改变道路可通行状况。

10.根据权利要求7所述的智能交通控制系统，其特征在于，所述通信模块还与行人和/或车载的终端设备通信连接，以向终端设备传输信息；所述通信模块还用于作为通信基站使用；所述中控模块还用于与车载的驾驶系统协同工作，以实现车辆的自动辅助驾驶。

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