CN114512010B - 适用于缓堵路况下的车辆引导系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于缓堵路况下的车辆引导系统及装置，它包括缓堵路段大数据分析系统，易缓堵区域视频监控模块，缓堵路段路况自动指挥系统设定缓堵阈值，利用易缓堵区域视频监控模块摄像头获取的视频数据计算缓堵的长度及车辆行驶平均速度，若缓堵长度及车间行驶速度双参数均达到缓堵阈值，则缓堵路段路况自动指挥开启，发送指挥信号至该区域交通控制系统；利用交通控制系统使车辆汇入车辆暂停驶入、缓堵道路后方车辆停车并提示熄火，直至前方有1‑2公里可畅行区域后对汇入车辆或后方车辆逐步放行；这样在道路发生缓堵时就可有效避免车辆停停走走的蠕动状态，即能减少尾气排放又能节油增加刹车使用时间。

Description

适用于缓堵路况下的车辆引导系统及装置

技术领域

本发明涉及一种适用于缓堵路况下的车辆引导系统，属于道路车辆控制技术领域。

背景技术

车辆作为现代城市中市民出行和短途货运的主要载体，自被发明之日起就在城市中扮演着重要的角色。近年来随着我国城乡居民家用车购置的增多，城市化进程不断推进，车辆的种类和数量不断增加，所引起的环境污染和交通拥堵等问题也愈发严重。城市交通的通畅与否不仅直接影响居民的居住体验，也间接地影响着城市的发展和文明的进步。但车辆的增速与新增道路无法达到平衡，导致道路的覆盖和通过能力大多趋于饱和，交通优化策略如道路拓宽、建造高架桥、建造环城快速车道等虽然有效实现分流和缓解市区车流压力，但在上下班节点高架桥和环城快速车道也经常出现缓堵，更甚至在一些易发交通事故的高速路段也常出现缓堵，已贵州为例，依1.5环快速车道建立的楼盘甚多，在上下班高峰期1.5公里路段常需要20-30分钟时间才能通过，在缓堵阶段为避免其它车辆加塞，车主往往一脚油门一脚刹车缓慢行驶，这种行车方式不但费油、费刹车、而且汽车频繁起步阶段带来的有害气体增多，环境污染加剧，同时通过统计在这种缓堵行驶过程中汽车追尾事故更加频繁，因加塞情况严重车主易怒症更易发作。

交通信号灯是调节道路中车流的最普遍也是最有效的方式。世界上第一套应用的交通信号灯出现在英国，在 1868 年由英国机械工程师纳依特安装在伦敦维斯敏斯特街，时至今日，交通信号灯已经是控制车辆的主要途径，其在较差路口处的作用更加明显，但对于有单向行驶的快速车道，交通信号灯的使用还非常少见。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于单向车道缓堵路况下的车辆引导系统可以克服现有技术的不足。

本发明是通过以下技术方案实现的：

适用于缓堵路况下的车辆引导系统,它包括以下模块

缓堵路段大数据分析系统，利用计算机对区域内易缓堵路段及时间点进行统计，通过人工分析找出单行线中非交通信号灯造成的易缓堵路段；

易缓堵区域视频监控模块，在易缓堵路段间隔布置摄像头，摄像头与交通指挥系统连接；

缓堵路段路况自动指挥系统：设定缓堵阈值，缓堵阈值由缓堵长度和缓堵段行车速度双参数构成，利用易缓堵区域视频监控模块摄像头获取的视频数据计算缓堵的长度及车辆行驶平均速度，若缓堵长度及车间行驶速度双参数均达到缓堵阈值，则缓堵路段路况自动指挥开启，发送指挥信号至该区域交通控制系统；利用交通控制系统使车辆汇入车辆暂停驶入、缓堵道路后方车辆停车并提示熄火，直至前方有1-2公里可畅行区域后对汇入车辆或后方车辆逐步放行；

交通控制系统，其包括交通信号灯及信息提示系统，所述交通信号灯包括门型支架，在门型支架的固定横杆上设置有交通信号灯、时间显示设备及语音系统，所述交通控制系统位于车辆汇入口及易缓堵路段，位于易缓堵路段的交通控制系统0.5-2公里设置1个；通过交通控制系统实现缓堵行车模式为间断的一定距离正常行车。

前述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统是，缓堵路段大数据分析系统找出的易缓堵路段为高速路、高架路段或者城市环线道路。

前述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统是，所述的缓堵阈值为长度1km以上；平均速度7km/h以下。

前述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统是，所述的时间显示设备为LED数码管显示屏和水幕投影式巨屏。

前述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统是，交通控制系统的时长设定的实现流程为：

(1）以距离不堵路段最近的易缓堵区域视频监控模块为测量点，利用易缓堵区域视频监控模块获取缓堵路段甲车辆实时位置及数据，数据更新周期为3-8s，根据位置数据计算缓堵车辆平均速度，再利用测量点到不堵位置的距离及甲车辆平均速度计算到达不堵位置的行程时间t1；

(2）以测量点到不堵位置为行程S，利用计算机模拟计算家用车辆在行程S下的不拥堵状态下起步至该路段正常车速驾驶用时间为t2；

（3）汇入车辆的放行时间为t3,具体放行时间长度根据汇入车道内车辆长度为标准；

（3）利用缓堵所需时间t1减去正常加速行驶所花费时间t2再减去n-n1/n·t3·δ即为时间显示设备上所显示时间，所述n为汇入后路段车道数、n1为汇入车辆车道数、δ为该路段正常车速与汇入车道内车辆进入该路段车道时的车速比。

前述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统是，所述的水幕投影式巨屏包括绑定在门型支架上的输水管和喷水横杆，输水管与喷水横杆连接，喷水横杆位于门型支架固定横杆的下方，在喷水横杆的正下方设置有4个以上的扇形喷水嘴，在门型支架的前方设有投影仪固定架，在投影仪固定架上设置有投影仪。

前述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统是，喷水横杆通过2-3根连杆活动铰接在的固定横杆的下方，在在门型支架上设有驱动机构带动喷水横杆左右摆动。

与现有技术比较，本发明通过在大数据统计及人工排查的方式寻找易缓堵的单向行车路段，然后在该路段间隔设置视频监控模块和交通控制系统，这样视频监控模块将道路上车辆行驶信息发送至缓堵路段路况自动指挥系统，缓堵路段路况自动指挥系统内设置有触发其启动的缓堵阈值，缓堵阈值包括缓堵长度和缓堵车辆行驶速度，当触发缓堵阈值后，缓堵路段路况自动指挥系统控制交通控制系统开始工作，其工作方式是交通信号灯红灯亮起，包括缓堵段的交通信号灯和车辆汇入口的交通信号灯，同时位于交通信号灯旁的时间显示设备显示停车时间，位于道路两侧的间隔布置的语音系统发出语音提示（内容为需停车时间和建议熄火提示），这样在道路发生缓堵时就可有效避免车辆停停走走的蠕动状态，即能减少尾气排放又能节油增加刹车使用时间，同时车主熄火也可避免不跟紧前车被加塞的现象，减少怒路症与追尾现象的发生。

红灯等待时间可通过模型设定计算或者摄像头识别直接计算，其目的是由交通控制系统实现缓堵行车模式为间断的一定距离正常行车。

因超过2分钟以上时间的停车会导致驾驶员认为交通信号灯故障，甚至后方车辆按喇叭催促，为此设置大型屏幕进行播报可以方便后车看到停车原因，减少焦急心里状态，故在信号灯下方设置水幕投影式巨屏。采用水幕投影方式显示文字或图形信息既不会影响道路正常行驶，而且成本低已维护。喷水横杆通过2-3根连杆活动铰接在的固定横杆的下方，在在门型支架上设有驱动机构带动喷水横杆左右摆动，这样的摆动方式可以增加水幕的幕化效果，增加投影的清晰度。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明构成的结构框图；

图2为水幕投影式巨屏的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1-2图所示，适用于缓堵路况下的车辆引导系统,它包括以下模块

缓堵路段大数据分析系统，利用计算机对区域内易缓堵路段及时间点进行统计，通过人工分析找出单行线中非交通信号灯造成的易缓堵路段；

易缓堵区域视频监控模块，在易缓堵路段间隔布置摄像头，摄像头与交通指挥系统连接；

缓堵路段路况自动指挥系统：设定缓堵阈值，缓堵阈值由缓堵长度和缓堵段行车速度双参数构成，利用易缓堵区域视频监控模块摄像头获取的视频数据计算缓堵的长度及车辆行驶平均速度，若缓堵长度及车间行驶速度双参数均达到缓堵阈值，则缓堵路段路况自动指挥开启，发送指挥信号至该区域交通控制系统；利用交通控制系统使车辆汇入车辆暂停驶入、缓堵道路后方车辆停车并提示熄火，直至前方有1-2公里可畅行区域后对汇入车辆或后方车辆逐步放行；

交通控制系统，其包括交通信号灯及信息提示系统，所述交通信号灯包括门型支架，在门型支架的固定横杆上设置有交通信号灯、时间显示设备及语音系统，所述交通控制系统位于车辆汇入口及易缓堵路段，位于易缓堵路段的交通控制系统0.5-2公里设置1个；通过交通控制系统实现缓堵行车模式为间断的一定距离正常行车。

缓堵路段大数据分析系统找出的易缓堵路段为高速路或者城市环线道路，所述的缓堵阈值为长度1km以上；平均速度7km/h以下，所述的时间显示设备为LED数码管显示屏和水幕投影式巨屏。

交通控制系统的时长设定的实现流程为：

(1）以距离不堵路段最近的易缓堵区域视频监控模块为测量点，利用易缓堵区域视频监控模块获取缓堵路段甲车辆实时位置及数据，数据更新周期为3-8s，根据位置数据计算缓堵车辆平均速度，再利用测量点到不堵位置的距离及甲车辆平均速度计算到达不堵位置的行程时间t1；(2）以测量点到不堵位置为行程S，利用计算机模拟计算家用车辆在行程S下的不拥堵状态下起步至该路段正常车速驾驶用时间为t2；（3）汇入车辆的放行时间为t3,具体放行时间长度根据汇入车道内车辆等候长度为标准；（4）利用缓堵所需时间t1减去正常加速行驶所花费时间t2再减去n-n1/n·t3·δ即为时间显示设备上所显示时间，所述n为汇入后路段车道数、n1为汇入车辆车道数、δ为该路段正常车速与汇入车道内车辆进入该路段车道时的车速比。

(2）以附图1为例，对上述描述进行说明，图中水平路段为找出的易缓堵路段，该路段为城市环线，为中间为车辆汇入路口位于水平路段中间，右端为道路分流口，位于路段尾端，在水平路段间隔设置高杆，并在高杆上布置摄像头C1、C2、C3，在汇入车道处设置摄像头C4，摄像头C1、C2、C3间隔1km，易缓堵区域视频监控模块通过摄像头采集的影响可以获得缓堵长度和车辆行驶速度。同时在安装摄像头高杆的前方或后方间隔布置门型支架，在门型支架的固定横杆上安装交通控制系统，分别为K1、K2、K3和安装在汇入车道口的K4，交通控制系统为交通信号灯、时间显示设备、语音系统，语音系统也可间隔布置在道路两侧，通过电缆连接相关设备，此时即可完成设备的硬件连接。在上下班高峰期，如果易缓堵区域视频监控模块通过采集图像计算出车辆缓堵长度超过1km以上；平均速度7km/h以下，触发缓堵阈值，此时缓堵路段路况自动指挥系统开始运行，首先开启交通控制系统上的指示灯为红灯，同时通过时长设定的实现流程计算后方车辆等待的时间，（1）如摄像头C2到摄像头C1段之间距离为S1（0.8km），车速为V1（6km/h），该路段所用的时间为 t1（8分钟），（2）通过数据采集在车辆在该路段正常行驶时的平均车速，经过众多车辆车速进行平均（如60km/h），0-60km/h加速时间为20s，计算出距离为0.17km，摄像头C4到摄像头C1段之间距离为S1（1.8km），则汽车起步并以60km/h的速度行驶1.8km所需时间为t2（1.63分钟）。此时加设并非汇入车辆造成的缓堵，是交通事故或道路变窄造成的缓堵，那么K2处的停车时长未8-1.63=6.47分钟。如果是因为汇入车辆造成的拥堵，在汇入道路口的红灯亮起时通过摄像头C4采集停车长度，并通过停车长度计算该长度车辆驶入摄像头C4到摄像头C1段驶出所花费时间，此时间为t3,如t3时间为2分钟，汇入前车道为2车道，汇入后车道为4车道则对应在t3前乘一个比值n-n1/n，n为汇入后路段车道数此时取4、n1为汇入车辆车道数，此时取2，同时因汇入过程为一个便道过程，该过程会影响车速，δ为该路段正常车速与汇入车道内车辆进入该路段车道时的车速比，其可以通过对采集的数据进行核算进行修正。在有车辆汇入的情况下，K2处的交通控制系统中等待时间则会显示为t1减去正常加速行驶所花费时间t2再减去n-n1/n·t3·δ。

因超过2分钟以上时间的停车会导致驾驶员认为交通信号灯故障，甚至后方车辆按喇叭催促，为此设置大型屏幕进行播报可以方便后车看到停车原因，减少焦急心里状态，故在信号灯下方设置水幕投影式巨屏，所述的水幕投影式巨屏包括绑定在门型支架（1）上的输水管（2）和喷水横杆（3），输水管（2）一端与蓄水池内的水泵连接，另一端与喷水横杆（3）连接，喷水横杆（3）位于门型支架（1）固定横杆的下方，在喷水横杆（3）的正下方设置有4个以上的扇形喷水嘴7，在门型支架（1）的前方设有投影仪固定架，在投影仪固定架上设置有投影仪。为进一步增加水幕的密度，喷水横杆（3）通过2-3根连杆（4）活动铰接在的固定横杆的下方，在在门型支架（1）上设有驱动机构（5）带动喷水横杆（3）左右摆动,所用的驱动机构（5）为直线电机，在直线电机的端部设置有铰接推杆6。

Claims (5)

1.一种适用于缓堵路况下的车辆引导系统，其特征在于：它包括以下模块

缓堵路段大数据分析系统，利用计算机对区域内易缓堵路段及时间点进行统计，通过人工分析找出单行线中非交通信号灯造成的易缓堵路段；

易缓堵区域视频监控模块，在易缓堵路段间隔布置摄像头，摄像头与交通指挥系统连接；

交通控制系统，其包括交通信号灯及信息提示系统，所述交通信号灯及信息提示系统包括门型支架，在门型支架的固定横杆上设置有交通信号灯、时间显示设备及语音系统，所述交通控制系统位于易缓堵路段及与易缓堵路段相接的车辆汇入口，位于易缓堵路段的交通控制系统0.5-2公里设置1个；所述的时间显示设备为LED数码管显示屏和水幕投影式巨屏；

缓堵路段路况自动指挥系统：设定缓堵阈值，缓堵阈值由缓堵长度和易缓堵路段车辆行驶平均速度双参数构成，利用易缓堵区域视频监控模块的摄像头获取的视频数据计算缓堵长度及易缓堵路段车辆行驶平均速度，若缓堵长度及易缓堵路段车辆行驶平均速度双参数均达到缓堵阈值，则缓堵路段路况自动指挥系统开启，发送指挥信号至该易缓堵区域交通控制系统；利用交通控制系统使车辆汇入口车辆暂停驶入、易缓堵路段后方车辆停车并提示熄火，直至前方有1-2公里可畅行区域后对车辆汇入口车辆或易缓堵路段后方车辆逐步放行；

交通控制系统的时长设定的实现流程为：

（1）以距离不堵位置最近的易缓堵区域视频监控模块为测量点，利用易缓堵区域视频监控模块获取易缓堵路段甲车辆实时位置数据，数据更新周期为3-8s，根据甲车辆实时位置数据计算缓堵车辆平均速度，再利用测量点到不堵位置的距离及甲车辆平均速度计算到达不堵位置的行程时间t1；

（2）以测量点到不堵位置为行程S，利用计算机模拟计算车辆在行程S下的不拥堵状态下起步至该路段正常车速驾驶用时间为t2；

（3）车辆汇入口车辆的放行时间为t3，具体放行时间长度根据车辆汇入口车道内等候车辆长度确定；

（4）时间显示设备上所显示时间=t1－t2－t3×δ×（n-n1）/n；

所述n为易缓堵路段的车道数、n1为车辆汇入口车道数、δ为易缓堵路段正常车速与车辆汇入口车道内车辆进入易缓堵路段时的车速比。

2.根据权利要求1所述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统，其特征在于：缓堵路段大数据分析系统找出的易缓堵路段为高速路或者城市环线道路。

3.根据权利要求1所述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统，其特征在于：所述的缓堵阈值为长度1km以上；平均速度7km/h以下。

4.根据权利要求1所述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统，其特征在于：所述的水幕投影式巨屏包括绑定在门型支架（1）上的输水管（2）和喷水横杆（3），输水管（2）与喷水横杆（3）连接，喷水横杆（3）位于门型支架（1）固定横杆的下方，在喷水横杆（3）的正下方设置有4个以上的扇形喷水嘴，在门型支架（1）的前方设有投影仪固定架，在投影仪固定架上设置有投影仪。

5.根据权利要求4所述的适用于缓堵路况下的车辆引导系统，其特征在于：喷水横杆（3）通过2-3根连杆（4）活动铰接在的固定横杆的下方，在门型支架（1）上设有驱动机构（5）带动喷水横杆（3）左右摆。

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