CN114141031A

CN114141031A - 一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法

Info

Publication number: CN114141031A
Application number: CN202111270596.3A
Authority: CN
Inventors: 王立
Original assignee: Ningbo Yichuan Transportation Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Yichuan Transportation Technology Co ltd
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-03-04

Abstract

本发明涉及一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法，步骤为：1、监测道路平面交叉口设定监测区域的车流信息；其中，设定监测区域为包含受交叉口信号控制的各股车流所有可能行驶的区域。2、将监测到的车流信息传输至现场的信号控制设备；3、现场的信号控制设备内的信号控制系统根据输入的车辆信息及内设定的参数，判断是否提前进行信号切换，若需要，则及时进行信号切换。本发明相比于现有的感应信号控制方法，省去了上位控制系统，节省了上位控制系统的建设成本，因无需通过网络上传数据和进行大体量的数据运算，也节省了运算成本，整体实现了低成本控制，达到了较好的适用性，尤其适用于省级及地区公路平面交叉口的车流控制。

Description

一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法

技术领域

本发明属于道路交通控制领域，特别涉及一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法。

背景技术

目前，各级道路信号控制平面交叉口信号灯控制采用两种方法，一是定时信号控制方式，一是感应信号控制方式。定时信号控制方式在某一时间段内采用某一个不变的周期时长和稳定的各相位绿灯时长，随时间的变化定时切换信号灯的不同相位。而感应控制信号控制系统，通过道路上加设的各种检测设备，实时监测不同流向交通量的变化，及时调整不同方向车流绿灯时间的长短，以满足变化的交通流量的通行需求。

两种信号控制方式各有利弊，定时信号控制方式因为不需要道路车流量的检测设备，具有控制成本低，系统结构简单，没有运算延时等优点，但是由于各相位绿灯时间的长短固定不变，对交通量变化的适应性比较差。针对这种情况，虽然在全天的不同时段根据道路交通量变化可以给出多个时段的定时信号控制方案，以适应交通量的变化，但当交通的运行由于车辆故障、交通事故等等各种不可控的突发因素导致运行状态发生变化的时候，原有的绿灯时间的设计就会出现不符合实时交通流量变化的情况，道路平面交叉口的交通控制效果就会大打折扣。而对比于定时信号控制方法，感应式的信号控制方法通过实时监测交通量的变化及时增减各相位的绿灯时长，能够更好的适应动态交通量的变化。但是在控制系统组成上会增加交通量实时监测的设备成本，需要实时的数据传输保障和快速的系统运算能力，这会大大增加系统的运算负担和建设成本。

针对两种信号控制方法的优缺点，我国城市道路由于交通压力比较大，一般会选择更适应交通流变化的感应式信号控制方法，以获得较高的道路平面交叉口通行能力。但由于感应式信号控制系统建设成本较高，很多城市也会有选择地在城市主要交通干道采用感应式的交通信号控制系统。而相对于城市道路网，我国省级道路及低级别的地区公路网，路网密度较低，道路平面交叉口的交通流饱和度也普遍低于城市道路交叉口。考虑到感应控制系统建设的高成本，一般的省级及地区公路平面交叉口多采用定时信号控制系统。按照我国国家交通部干线公路交通网规划，截止到2030年，普通国道总长度将达到26.5万公里，如果计入各级省道和县乡道路的长度，我国各级公路的总长度将达到接近百万公里的水平。目前，由于经济发展水平限制，我国大部分公路交叉口的信号灯控制方式采用的是定时信号控制的方式，实际上，省级道路交通流量对比城市道路交通流量，表现出更加不稳定的特点，也就是交通量统计数据的离散性较高，根据这种交通量变化特征，各级公路交叉口的信号控制应该更适合采用感应信号控制的方式。在各级公路交叉口采用定时信号控制方式，经常会出现交叉口绿灯相位方向没有车流，而相交道路冲突车流也不能通行的情况，这样不仅使得道路交叉口的通行效率降低，还会使得驾驶员在交叉口闯红灯的违章行为增多，因此，低成本的感应信号控制的方式是解决公路交叉口控制效果的最佳选择。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种无需将监测的车流数据上传，仅仅需要通过现场的信号控制设备即可实现信号灯相位及时切换的道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现:

一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、监测道路平面交叉口设定监测区域的车流信息；

其中，设定监测区域为包含受交叉口信号控制的各股车流所有可能行驶的区域。

步骤二、将监测到的车流信息传输至现场的信号控制设备；

步骤三、现场的信号控制设备内的信号控制系统根据输入的车辆信息及内设定的参数，判断是否提前进行信号切换，若需要，则及时进行信号切换，具体为：

引入五个信号控制参数，分别为：g_min、g_e、T₀、T_L、T₂；g_min表示自信号灯切换至该信号相位时刻起，该信号相位下行人过街所需最短时间；g_e表示按照定时信号控制设计得到的该相位的有效绿灯时间；T₀表示在该信号相位下经过行人过街所需最短时间后，设定监测区域内无车流状态开始时刻；T_L表示自无车流状态开始时刻起设定监测区域无车流状态持续设定时间，根据交叉口的几何形状，T_L的取值在1.0-3.0秒；T₂表示T_L时间段的末端时刻，其中，g_min、g_e和T_L为控制系统内设置参数；提前进行信号切换的判断条件为：

T₂＜g_e。

进一步的：步骤一进行监测车辆信息采用视频监测方式。

更进一步的：采用视频监测方式时，视频设备以能够监测到整个监控区域为目标，根据道路平面交叉口几何形状、照明条件、视频设备架设环境不同，可以采用单机位或多机位的布置方式。

本发明具有的优点和积极效果：

本感应信号控制方法无需将监测到的车流信息通过网络上传上位控制系统，而是将监测的车流信号直接传输给现场的信号控制设备，现场控制设备的控制系统将输入车流信号与内设定的参数进行比对，依据比对结构，做出是否进行提前切换，在需要切换的情况下及时作出切换控制，实现了现场检测和现场感应信号控制。其相比于现有的感应信号控制方法，省去了上位控制系统，节省了上位控制系统的建设成本，因无需通过网络上传数据和进行大体量的数据运算，也节省了运算成本，整体实现了低成本控制，达到了较好的适用性，尤其适用于省级及地区公路平面交叉口的车流控制。

附图说明

图1是本发明在道路平面十字交叉口监控区域的示意图；

图2是本发明实施例1和2的道路平面交叉口示意图；

图3是本发明实施例1的四相位控制示意图；

图4是本发明实施例2的三相位控制示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法，请参见图1，包括如下步骤：

步骤一、监测道路平面交叉口设定监测区域的车流信息；

其中，设定监测区域为包含受交叉口信号控制的各股车流所有可能行驶的区域。如图1所示阴影区域。说明：1、该图未示意非机动车道的布置情况，如果非机动车道按照常规在机动车道外侧布置，监控区域与图1所示一致。如果非机动车道不按常规布置，该方法不推荐使用。2、图1所示监控区域为在交叉口进口道对右转机动车不采用信号控制的情形。东西方向机动车道最外侧为右转机动车专用车道，在图示监控区域内，不包括最外侧右转机动车道对应的行驶区域，但是在南北方向，最外侧机动车道为直右混行车道，由于其中直行机动车辆受信号灯控制，因此监控区域包含最外侧车道对应行驶范围。3、对于形状不规则的城市平面交叉口，比如，T形交叉口、Y字形交叉口等类型，监控区域设置原则为，应包含受交叉口信号控制的各股车流所有可能行驶的区域，不一一枚举。3、对于五路及五路以上的多路交叉口或信号相位设置复杂的信号控制交叉口不推荐使用。

步骤二、将监测到的车流信息通过有线或者无线传输的方式传输至现场的信号控制设备。步骤三、现场的信号控制设备内的信号控制系统根据输入的车辆信息及内设定的参数，判断是否提前进行信号切换，若需要，则及时进行信号切换，具体为：

引入五个信号控制参数，分别为：g_min、g_e、T₀、T_L、T₂；g_min表示自信号灯切换至该信号相位时刻起，该信号相位下行人过街所需最短时间；g_e表示按照定时信号控制设计得到的该相位的有效绿灯时间；T₀表示在该信号相位下经过行人过街所需最短时间后，设定监测区域内无车流状态开始时刻；T_L表示自无车流状态开始时刻起设定监测区域无车流状态持续设定时间，根据交叉口的几何形状，T_L的取值在1.0-3.0秒；T₂表示T_L时间段的末端时刻，g_min、g_e和T_L为控制系统内设置参数；提前进行信号切换的判断条件为：

T₂＜g_e。

上述低成本感应信号控制方法中，步骤一进行监测车辆信息可采用现有常用的各种监测方式，在本发明中优选采用视频监测方式。

采用视频监测方式时，视频设备以能够监测到整个监控区域为目标，根据道路平面交叉口几何形状、照明条件、视频设备架设环境不同，可以采用单机位或多机位的布置方式。设定监测区域内无车流的状态确认，是指对所有监测设备在同一时刻都得到无车流的监测结果为判断的依据。

下面以两个具体实施例对本道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法做进一步说明：

实施例一：

如附图2所示道路平面交叉口，信号控制相位为四相位控，见附图3所示，设定系统监测无车状态持续2.0秒进行信号切换(即T_L＝2.0s)。第一种情形：如信号灯正在运行第一相位，此相位东西方向直行车流获得通行权，而东西方向行人完成过街交通。假如系统设定该相位g_e＝60s,g_min＝20s。在该相位进行到第28s时，视频检测到监测范围没有车辆，记录该时刻为T₀，则T₀＝28s。如持续检测连续2.0秒均无车辆经过，则此时记录T₂的时间为T₂＝30s，因T₀>g_min而T₂<g_e,此时提起信号相位切换，系统启动第二相位，即东西方向的车辆左转。第二种情形：如信号灯正在运行第一相位，此相位东西方向直行车流获得通行权，而东西方向行人完成过街交通。假如系统设定该相位g_e＝60s,g_min＝20s。在该相位进行到第12s时，视频检测到监测范围没有车辆，记录该时刻为T₀，则T₀＝12s。如持续检测连续2.0秒均无车辆经过，则此时记录T₂的时间为T₂＝14s，因此时T₀<g_min，虽然T₂<g_e,此时系统不提起信号相位切换，仍然维持第一相位，即东西方向的车辆直行。

实施例二：

如附图2所示道路平面交叉口，信号控制相位更改为三相位控制，见附图4所示。第一、二相位不变，第三相位设置为南北方向直行左转同时放行。设定系统监测无车状态持续1.5秒进行信号切换(即T_L＝1.5s)。第一种情形：如信号灯正在运行第二相位，此相位东西方向左转车流获得通行权，此相位不允许行人过街交通。假如系统设定该相位g_e＝40s,g_min＝0s。在该相位进行到第8s时，视频检测到监测范围没有车辆，记录该时刻为T₀，则T₀＝8s。如持续检测连续1.5秒均无车辆经过，则此时记录T₂的时间为T₂＝9.5s，因T₀>g_min而T₂<g_e,此时提起信号相位切换，系统启动第三相位，即南北方向的车辆直行左转。第二种情形：如信号灯正在运行第三相位，此相位南北方向直行和左转车流获得通行权，南北方向允许行人过街交通。假如系统设定该相位g_e＝60s,g_min＝20s。在该相位进行到第16s时，视频检测到监测范围没有车辆，记录该时刻为T₀，则T₀＝16s。如持续检测连续1.5秒均无车辆经过，则此时记录T₂的时间为T₂＝17.5s，因此时T₀<g_min，虽然T₂<g_e，此时系统不提起信号相位切换，仍然维持第三相位，即南北方向的车辆直行左转。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims

1.一种道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、监测道路平面交叉口设定监测区域的车流信息；

步骤二、将监测到的车流信息传输至现场的信号控制设备；

T₂＜g_e。

2.根据权利要求1所述的道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法，其特征在于：步骤一进行监测车辆信息采用视频监测方式。

3.根据权利要求2所述的道路平面交叉口的低成本感应信号控制方法，其特征在于：采用视频监测方式时，视频设备以能够监测到整个监控区域为目标，根据道路平面交叉口几何形状、照明条件、视频设备架设环境不同，可以采用单机位或多机位的布置方式。