CN114724395A - 有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统及方法，属于地面交通控制技术领域，其包括感应触发模块，设置于路口上游，用于获取并上传电车的动态信息，输出触发信号；车流检测模块；信号控制模块，用于输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令；车载控制器；感应触发模块包括雷视一体机和时间处理器，时间处理器预设有到达时长阈值并根据电车的动态信息计算电车到达路口的预计时长；时间处理器比较预计时长和到达时长阈值，当预计时长达到到达时长阈值时，输出触发信号；到达时长阈值大于感应触发模块下游首个路口的信号灯周期。本申请具有降低电车优先控制造成路口信号灯骤变的情况发生的效果。

Description

有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统及方法

技术领域

本申请涉及地面交通控制技术领域，尤其是涉及一种有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统及方法。

背景技术

现代有轨电车是采用电力驱动、在地面铺设的轨道上形式的中运量、按地面公交模式组织运营的、无污染的、低地板路面公共交通工具。随着城市交通拥堵和能源环境等问题日益突出，有轨电车由于其建造成本低与地铁、建设周期短、快捷、准点、节能环保以及舒适等优点，逐渐成为一种现代化的公交方式。

有轨电车采用路面专用车道、交叉口信号优先控制，来实现快捷、高效、准点的运行；但有轨电车的优先通行会影响路口其他车辆的通行时长，导致交通服务水平下降。有轨电车的优先控制包含了绝对优先控制和相对优先控制两种情况，所谓绝对优先控制，即有轨电车接近路口时，即通过控制对应的路口的交通信号灯提前转换信号灯颜色，使得有轨电车能够不停车通过该路口；相对优先控制，则是在电车接近路口时，还需要考虑路口其他车辆情况，如果路面车流量大，路口拥堵，则优先其他车辆通行，如果路口拥堵程度低，则有轨电车优先通行。

从电车自身性能考虑，即电车质量大，其加减速性能低于社会车辆，同时兼顾有轨电车快捷、准时的优势，目前城市有轨电车在平交路口的优先控制通常采用绝对优先控制，以最大程度的发挥有轨电车的优势。但是绝对优先控制对其他社会车辆的通行影响最大，当电车靠近路口时，控制箱控制对应的交叉路口信号灯进行转变，从而导致对应信号灯存在骤变的情况。例如，与电车通行方向交叉的车道按照原先的交通信号灯转换周期，其处于绿灯状态，但是由于控制箱检测到电车即将通过该路口，而导致该车道的绿灯骤变，即该车道绿灯从原先的几十秒绿灯时长瞬间跳变为几秒，而这短暂的绿灯可能导致该车道通行时长延长，还可能由于司机惯性思维而出现闯红灯甚至与电车相撞的情况发生。

发明内容

为了降低电车优先控制造成路口信号灯骤变的情况发生，本申请提供一种有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统及方法。

第一方面，本申请提供一种有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统，采用如下的技术方案：

一种有轨电车平交路口安全通行控制系统，包括：

感应触发模块，设置于路口上游，用于获取并上传电车的动态信息，输出触发信号；所述动态信息包括电车的运行速度、电车与路口的距离；

车流检测模块，用于采集当前路口各车道的车流量信息，并上传车流量信息；

信号控制模块，信号连接于感应触发模块和车流检测模块，用于输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令；

车载控制器，信号连接于信号控制模块，用于接收电车速度控制指令以调节电车运行速度；

所述感应触发模块包括雷视一体机和时间处理器，所述雷视一体机用于获取电车的动态信息，所述时间处理器预设有到达时长阈值并根据电车的动态信息计算电车到达路口的预计时长；

所述时间处理器比较所述预计时长和所述到达时长阈值，当所述预计时长达到所述到达时长阈值时，输出触发信号；所述到达时长阈值大于所述感应触发模块下游首个路口的信号灯周期。

通过采用上述技术方案，通过提前设置的感应触发模块，对电车到达路口的时长进行计算，以此来提前对路口信号灯时长进行调整，增加信号灯时长调整的时长余量，降低信号灯骤变造成的交通违规甚至交通事故现象，提升道路的通畅程度，也提升道路车辆车主的通行体验感。

优选地，所述雷视一体机包括同向雷视一体机和异向雷视一体机，所述时间处理器设有电车与异向雷视一体机的距离阈值；

所述异向雷视一体机的检测方向与电车行驶方向相反；

所述同向雷视一体机的检测方向与电车行驶方向相同；

当所述异向雷视一体机与电车之间的距离达到所述距离阈值，而所述感应触发模块还未输出触发信号，则所述感应触发模块生成用于唤醒同向雷视一体机的唤醒信号。

通过采用上述技术方案，通过异向雷视一体机和同向雷视一体机增加感应触发模块对电车感应识别的距离，从而使得系统能够应对处理电车初速度范围更大的情况。

优选地，所述感应触发模块还用于获取电车的静态信息，所述静态信息包括电车的编号，所述信号控制模块包括处理单元；

所述处理单元用于根据所述静态信息获取电车通行方向、与电车运行方向无交叉的通行方向信号灯的后续绿灯时长间隔并计算所述预计时长与所述绿灯时长间隔的时长差值所述信号控制模块包括处理单元，

所述处理单元用于获取电车通行方向、与电车运行方向无交叉的通行方向信号灯的后续绿灯时长间隔并计算所述预计时长与所述绿灯时长间隔的时长差值；

所述处理单元设有时差阈值，所述处理单元选择绝对值最小的时长差值并将所述时长差值与所述时差阈值进行比较，根据比较结果输出信号灯调节信息或方案模拟生成信号；所述信号灯调节信息用于调节信号灯时长。

通过采用上述技术方案，根据时差阈值对不同时长差值所对应的信号灯调节和电车速度调节控制方案作对应的调整选择，以降低红灯等待时长过长或者过短对该通行方向的路口交通畅行度造成不良影响。

优选地，所述信号控制模块还包括方案模拟评估单元，

所述方案模拟评估单元设有比例计算公式，所述方案模拟评估单元响应于所述方案模拟生成信号、所述动态信息、所述时长差值和所述车流量信息，基于所述比例计算公式和所述车流量信息模拟生成多个控制方案；

所述多个控制方案包括对信号灯时长的调节和/或对电车运行速度的调节。

通过采用上述技术方案，方案模拟评估单元针对不同情况下的电车生成不同的控制方案，以降低电车通过路口时对路口交通造成的不良影响。

优选地，所述方案模拟评估单元根据时长差值的正负，

所述时长差值为正值时，所述控制方案包括延长绿灯时长和/或增大电车减速加速度；

所述时长差值为负值时，所述控制方案包括缩短绿灯时长和/或减小电车减速加速度。

优选地，所述延长绿灯时长或所述缩短绿灯时长的时长均小于时差阈值。

优选地，控制系统还包括制动模块，所述制动模块包括安装于路口的视频识别器以及安装于电车轨道上的制动器；

所述制动器设置于路口上游，所述制动器与路口之间设有安全制动距离，

所述视频识别器，用于检测路口处电车所经区域是否有障碍，当电车经过所述制动器时输出检测结果，若检测结果为有障碍，则输出制动信号。

通过采用上述技术方案，制动模块对路口电车所经区域进行检测，降低路口障碍物对电车的安全运行造成影响；通过设置安全制动距离以保证在路口存在障碍物的情况下电车能够进行安全制动。

优选地，所述比例计算公式为：S=V₀t₁+（V₀t₂+1/2at₂ ²）+V_tt₃，其中，S为感应触发模块与路口之间的距离，V₀为电车减速前的行驶速度，t₁为延迟电车减速开始的时长，a为电车加速度，t₂为电车减速的时长，V_t为电车减速后的行驶速度，即电车通过路口的速度，t₃为电车从制动点至路口的行驶时长，V_tt₃为制动距离。

第二方面，一种基于第一方面所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统的控制方法，包括以下步骤：

获取电车的动态信息和静态信息；

计算电车到达路口的预计时长，根据预先设定的到达时长阈值，输出触发信号，并上传电车的动态信息和静态信息；

获取信号灯信息，计算并选择时长差值；

依据时长差值，比较时差阈值，输出信号灯调节指令或方案模拟生成信号；

获取车流量信息，基于电车动态信息、时长差值和车流量信息，模拟生成并选择控制方案；

输出指令。

优选地，在获取电车的动态信息和静态信息之前，还包括获取感应触发模块与路口之间的距离、电车通过路口时的速度以及安全制动距离。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将感应触发模块提前设置，增加信号灯时长调整的时长余量，降低信号灯骤变造成的交通违规甚至交通事故现象，提升道路车辆车主的通行体验感；

2.通过设置异向雷视一体机和同向雷视一体机来增加感应触发模块对电车感应识别的距离，从而使得系统能够应对处理电车初速度范围更大的情况；

3.通过设置方案模拟评估单元对不同情况下的电车生成不同的控制方案，并通过对生成的模拟控制方案进行评分，从而选择出更优的方案，进一步提高路口其他车辆的畅行度。

附图说明

图1是本申请实施例中的整体结构框图；

图2是本申请实施例控制系统中的结构关系框图；

图3是本申请实施例控制系统中的部分结构安装位置示意图；

图4是本申请实施例控制系统中的部分结构关系框图；

图5是本申请实施例控制系统中的平交路口交通关爱模块安装示意图；

图6是本申请实施例控制系统中的平交路口车道声预警安装示意图；

图7是本申请实施例控制系统中的平交路口人行道声预警安装示意图；

图8是本申请实施例控制系统中的旁路绕行指示单元的指示结构示意图；

图9是本申请实施例控制方法中的方法流程示意图。

附图标记说明：100、感应触发模块；200、车流检测模块；300、信号控制模块；400、车载控制器；500、制动模块；600、交通关爱模块。

具体实施方式

以下结合附图图1-图9，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统。如图1所示，控制系统包括：

感应触发模块100，用于获取并上传电车的动态信息和静态信息，并根据电车的动态信息计算出电车到达路口的预计时长，感应触发模块100预设有到达时长阈值，当预计时长达到到达时长阈值时，感应触发模块100输出触发信号。其中，动态信息包括电车的运行速度、电车与路口的距离；静态信息包括电车的编号和电车的型号；到达时长阈值根据路口信号灯周期设置且时长大于信号灯周期时长；

车流检测模块200，用于采集当前路口各车道的车流量信息，并上传车流量信息；

信号控制模块300，信号连接于感应触发模块100和车流检测模块200，用于接收触发信号，同时接收上传的电车动态信息、静态信息和车流量信息，并根据电车动态信息、静态信息和车流量信息输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令；

车载控制器400，信号连接于信号控制模块300，用于接收电车速度控制指令以调节电车运行速度；

制动模块500，用于检测路口处电车所经区域是否有障碍，并在有障碍时控制电车紧急制动；

交通关爱模块600，电连接于信号控制箱，用于发出提示信号。

参照图2和图3，通过提前设置的感应触发模块100，对电车到达路口的时长进行计算，以此来提前对路口信号灯时长进行调整，增加信号灯时长调整的时长余量，降低信号灯骤变造成的交通违规甚至交通事故现象，提升道路的通畅程度，也提升道路车辆车主的通行体验感。

具体地，感应触发模块100设置于路口上游，即设置在电车驶向路口但未到达路口的前方路段，其包括时间处理器和雷视一体机。其中，雷视一体机用于获取电车的动态信息和静态信息；时间处理器预设有到达时长阈值，并根据雷视一体机获取的电车动态信息实时计算电车到达路口的预计时长，当电车到达路口的预计时长达到预设的到达时长阈值，则信号处理器输出触发信号。

电车运行在无平交路口的专用车道上的速度通常会高于电车运行在邻近或经过平交路口时的速度，因此在电车接近路口时，电车需要减速以使得电车经过平交路口时，其运行速度满足相关规定要求。到达时长阈值为感应触发模块下游首个路口的信号灯周期的N倍，N大于1，且N值越大，信号灯调整的时长余量就更大，对路口交通的影响也就越小，但是根据距离加速度关系公式：S=V₀t+1/2at²可知，感应触发模块100与路口之间的距离与到达时长阈值、电车减速前行驶速度和电车通过路口的速度有关。到达时长阈值越大，感应触发模块100设置的位置与路口的距离越大，因此到达时长阈值的设置还需要根据路口上游电车专用车道的实际长度情况进行设置，以协调到达时长阈值与感应触发模块100安装位置的关系。本申请实施例中以到达时长阈值为信号灯周期2倍进行设计。

根据公式：S=V₀t+1/2at²可知，距离不仅跟时长有关，还跟初速度相关，当到达时长阈值和电车通过路口的速度确定时，距离由电车的初速度确定。由于雷视一体机的检测距离有限，为降低电车运行速度不一致对感应触发模块100的影响，雷视一体机包括同向雷视一体机和异向雷视一体机，其中，同向雷视一体机的检测方向与电车的行驶方向相同，异向雷视一体机的检测方向与电车的行驶方向相反。本申请实施例中，以异向雷视一体机作为主检测器，优先获取电车的动态信息和静态信息；同向雷视一体机为辅检测器，同向雷视一体机通常处于待机状态；当异向雷视一体机检测到电车靠近时，异向雷视一体机开始实时获取电车的动态信息和静态信息，时间处理器计算预计时长并将预计时长与到达时长阈值进行比较，若当电车头部通过异向雷视一体机时，感应触发模块100已经输出触发信号，则同向雷视一体机保持待机状态；时间处理器针对电车与异向雷视一体机设有距离阈值，当电车与异向雷视一体机之间的距离达到距离阈值时，感应触发模块100还未输出触发信号，则时间处理器输出唤醒信号，唤醒信号用于唤醒同向雷视一体机，当同向雷视一体机被唤醒时，开始获取电车的动态信息和静态信息，异向雷视一体机进入待机模式。通过同向雷视一体机增加感应触发模块100对电车感应识别的距离，从而使得系统能够应对处理电车初速度范围更大的情况。

参照图2，车流检测模块200包括设置于各通行方向上的图像采集设备和对应的流量处理器。其中，图像采集设备用于采集对应通行方向上的车辆图像并上传至流量处理器；流量处理器根据采集到的车辆图像计算车辆密度并输出车流量信息，车流量信息包括高流量信号和低流量信号。流量处理器设置有密度阈值，当车辆密度大于或等于密度阈值时，流量处理器向信号控制箱输出高流量信号，当车辆密度小于密度阈值时，流量处理器向信号控制箱输出低流量信号。

参照图2和图3，信号控制模块300包括多个信号接收端，信号接收端与感应触发模块100、车流检测模块200以及信号灯连接，用于接收感应触发模块100、车流检测模块200以及信号灯各自上传的对应信息；同时，信号控制模块300对信号灯颜色转换进行控制并获取当前信号灯绿灯的通行方向以及该绿灯剩余时长。当感应触发模块100输出触发信号时，信号控制模块300接收触发信号，获知电车达到路口的预计时长，此时的预计时长与到达时长阈值相等；同时信号控制模块300接收感应触发模块100上传的电车动态信息和静态信息。

当信号控制模块300接收到触发信号时，在正常通行情况下，电车的速度控制以及信号灯的控制均有信号控制模块300进行智能控制。信号控制模块300还包括指令输出单元，信号控制模块300将接收到的电车达到路口的预计时长、车流量信息以及当前路口信号灯状态等信息进行整合处理后，通过指令输出单元输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令，信号灯根据信号灯调节指令进行信号灯转换控制；电车根据电车速度控制指令进行电车运行速度控制。

具体地，信号控制模块300还包括处理单元，处理单元根据电车编号获取电车的通行方向，同时获取与电车运行方向无交叉的通行方向的信号灯第一次为绿灯的时长间隔，根据信号灯周期可以得到该信号灯按照正常的信号灯周期后续绿灯的时长间隔；基于到达时长阈值和信号灯周期的倍数关系，获知与电车达到路口时长最接近的绿灯时长间隔。如本申请实施例中，到达时长阈值为信号灯周期2倍，由此可知，电车达到路口的预计时长与该信号灯第二次绿灯的时长间隔或第三次绿灯的时长间隔更接近，由信号灯周期可以得到该信号灯第二次绿灯的时长间隔以及第三次绿灯的时长间隔，处理单元将电车的预计时长分别与第二次绿灯的时长间隔和第三次绿灯的时长间隔进行比较得出时长差值；时长差值=预计时长-第二次绿灯的时长间隔/第三次绿灯的时长间隔=到达时长阈值-第二次绿灯的时长间隔/第三次绿灯的时长间隔。信号控制模块300选择与预计时长相比时长差值绝对值小的时长间隔所对应的信号灯绿灯时长间隔作为信号灯调节和电车速度调节所需的时长参考值。

处理单元设有时差阈值，时差阈值根据信号灯周期的一定比例进行设置，当时长差值的绝对值小于时差阈值时，处理单元输出信号灯调节信息，信号灯调节信息用于调节信号灯的时长，延长或缩短的时长等比例分配至每个通行方向的信号灯上；当时长差值的绝对值大于时差阈值时，处理单元输出方案模拟生成信号。根据上述信号控制模块300对时长间隔具有选择的功能，在极限情况下，即|时长差值|=|预计时长-第二次绿灯的时长间隔|=|预计时长-第二次绿灯的时长间隔-第三次绿灯的时长间隔|=1/2信号灯周期，由此可知时差阈值最大可为1/2信号灯周期。

根据时差阈值设置的目的，时差阈值的取值小于1/2信号灯周期；同时，由于红灯等待时长过长或者过短都会对该通行方向的路口交通畅行度造成不良影响，根据到达时长阈值为信号灯周长2倍可知，当电车到达时长阈值时，当前为绿灯的信号灯通行方向刚好与电车通行方向无交叉的情况下，信号灯调节的幅度最小且对路口交通畅行度影响最小，因此时差阈值的选择范围为信号灯周期的五分之一至十分之一。本申请实施例中，以信号灯周期的绿灯时长分别为40s\20s\40s\20s共计120s进行展示，40s时长的为直行绿灯，20s时长的为左转绿灯，为降低行人等待红灯的引起的焦虑心理，行人红灯等待时长为小于90s，正常信号灯周期下，行人红灯等待时长为80s，因此本申请中实施例中，时差阈值为信号灯周期的五分之一。当时长差值=时差阈值=1/5信号灯周期时，信号灯时长延长，时长差值分别调整到两个信号灯周期里，从而使得延长后的信号灯周期的绿灯的时长分别为44s\22s\44s\22s，行人红灯等待时长为88s。当时长差值=-时差阈值=-1/5信号灯周期时，信号灯时长缩短，时长差值分别调整到两个信号灯周期里，从而使得延长后的信号灯周期的绿灯的时长分别为36s\18s\36s\18s，行人红灯等待时长为72s。

参照图2，信号控制模块300还包括方案模拟评估单元，当方案模拟评估单元接收到方案模拟生成信号时，方案模拟评估单元启动，此时方案模拟评估单元获取电车动态信息、时长差值以及车流量信息。方案模拟评估单元设有比例计算公式，并根据动态信息、时长差值以及车流量信息模拟生成多种控制方案；多种控制方案包括对信号灯时长的调节和/或对电车运行速度的调节。

具体地，当时长差值为负值时，即按照正常的设定，电车到达路口时，与电车运行方向无交叉的信号灯还未到达绿灯，此时需要增加电车到达路口的时间，则控制方案可以是减小减速加速度，即使得电车减速的时长增加，从而增加电车到达路口的时长；或者缩短路口信号灯的绿灯时长，使得与电车运行方向无交叉的信号灯的绿灯时间间隔缩短；或者同时减小减速加速度和缩短绿灯时长。当时长差值为正值时，即按照正常的设定，电车到达路口时，与电车运行方向无交叉的信号灯已经是绿灯或者再次变为红灯，而一下个绿灯间隔时间又比较久，此时需要缩短电车到达路口的时间，则控制方案可以是延迟电车减速开始时长，使得电车到达路口的时长缩短，相应的电车减速加速度增加；或者延长路口信号灯的绿灯时长，使得与电车运行方向无交叉的信号灯的绿灯时间间隔增加；或者同时延迟电车减速开始时长和延长绿灯时长。其中，延长或缩短的绿灯时长的时长不超过时差阈值。

为进一步提高路口畅行度，方案模拟评估单元基于深度学习对控制方案进行评估打分，根据车流量信息，对绿灯时长的缩减或增加进行对应的按比例加分或减分；根据电车减速加速度的大小，对减速加速度增大或减小进行对应的按比例加分或减分。对于缓解路口拥堵情况，拥堵通行方向绿灯时长增加越有利于缓解车道车流量大的情况，因此当车流量信息为高流量信号时，绿灯时长增加则该方案按比例加分，绿灯时长缩减则该方案按比例减分；当车流量信息为低流量信号时，绿灯时长增加则该方案按比例减分，绿灯时长缩减则该方案按比例加分。对于电车安全运行以及电车上旅客的乘坐体验感，电车以减速加速度值小的减速运行优于电车以减速加速度值大的减速运行，因此若电车减速加速度减小，则该方案按比例加分；若电车减速加速度增大，则该方案按比例减分。电车减速加速度增大的情况发生在电车减速开始时长延迟，电车到达路口的距离有限，若电车减速开始时长延迟，则代表电车减速的距离越短，而电车减速的加速度则会对应增加。由上可知，分值越高，方案的综合效果越好，因此方案模拟评估单元根据评估打分结果选择分值最高的控制方案输出至处理单元，处理单元将控制方案转化为对应的指令信息，指令输出单元根据指令信息输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令。

电车速度控制指令包含了电车减速加速度值以及电车开始减速延迟的时长，车载控制器400接收到电车速度控制指令时根据电车速度控制指令对电车运行速度进行调节。

为防止路口长度过大或者与电车行驶方向无交叉通行方向的信号灯绿灯过短或者电车车厢长度较长等情况而电车通过路口所需的时长小于信号灯绿灯时长的现象发生，处理单元根据电车型号获取电车的长度，根据电车行驶方向获取电车通过的路口长度以及电车的长度计算出电车通过路口所需的通行时长，将通行时长与无交叉通行方向的信号灯绿灯时长进行比较。若通行时长大于信号灯绿灯时长，则信号控制模块300对电车通过路口的运行速度进行调整，增加电车的通行速度，以此缩减电车的通行时长；若通行时长小于信号灯绿灯时长，则信号控制模块300不对电车通过路口的运行速度进行调整。当电车完全通过路口后，电车的速度控制和信号灯的转换控制不再由信号控制模块300控制。

针对连续平交路口，则根据相邻两个平交路口之间的间距作对应的调整，当相邻两个平交路口的间距小于感应触发模块100安装位置与平交路口间距时，信号控制模块300对下游的平交路口信号灯根据电车后续运行的方向和电车通过相邻两个平交路口之间的路段的时长作对应时长延迟，使得电车通过能够以通过路口的速度不暂停通过下游平交路口。当相邻两个平交路口之间的间接大于感应触发模块100安装位置与平交路口间距时，则按照本申请实施例所述的方案重新设置相应的设备；同时，当电车车头通过上一个平交路口时，电车开始加速直至电车加速到相应的运行时速，当电车经过下一个感应触发模块100时，电车的运行速度由下一个感应触发模块对应的信号控制模块300再次控制。

参照图3，为降低路口发生交通事故等现象而影响电车通行的情况发生，制动模块500有若干组安装于各个平交路口，其包括安装于路口的视频识别器以及安装于电车轨道上的触发器和制动器，位于路口上游的电车行驶轨道上依次设置有触发点和制动点，其中制动点位于触发点和路口之间，当电车到达制动点时，电车减速至其预设的通过路口时速；触发器安装于触发点上，制动器安装于制动点上。制动点与路口之间留有安全制动距离，安全制动距离根据电车通过路口的时速和制动时长进行设置，本申请实施例中，以制动时长为10秒进行设计，根据S=V₀t+1/2at²可知，在正常通行情况下电车从制动点至路口的行驶时长为5秒。视频识别器用于检测电车所经区域是否有障碍物，当电车通过触发点时，触发器输出感应信号使得视频识别器开始对电车所经区域是否有障碍进行检测识别，当电车经过制动点时，视频识别器停止检测识别并输出检测结果，若存在障碍，则制动模块500输出向信号控制模块300输出制动信号，信号控制模块300控制电车紧急制动并解除对指示灯的控制，当车载控制器400反馈电车时速为０时，信号控制模块300解除对电车速度的控制。

综上，在安装感应触发模块100的位置选择上，设定在理想状态下（即电车到达感应触发模块100时开始减速，当电车到达路口时，与电车无交叉的通行方向的信号灯刚好为绿灯），由于制动距离的存在，因此公式：S=V₀t+1/2at²+S_制动，则S=V_设t_设1+1/2at_设1 ²+V_通t_设2，其中S为感应触发模块100与路口之间的距离，V_设为设定的电车减速前的行驶速度，a为电车加速度，t_设1为电车减速的时长，V_通为设定的电车减速后的行驶速度，即设定的电车通过路口的速度，t_设2为电车从制动点至路口的行驶时长；t_设1+t_设2=NT,其中，NT为到达时长阈值，N为信号灯周期的倍数，T为信号灯周期；当V_设、t_设1、V_通和t_设2均可知的情况下，即可得出S的值，即确定感应触发模块100的安装位置。由于电车存在减速开始时长的延迟这一情况，而感应触发模块100安装后其与路口之间的距离S是不变的，因此方案模拟评估单元预设的比例计算公式为：S=V₀t₁+（V₀t₂+1/2at₂ ²）+V_tt₃，其中S为感应触发模块100与路口之间的距离，V₀为电车减速前的行驶速度，t₁为延迟电车减速开始的时长，a为电车加速度，t₂为电车减速的时长，V_t为电车减速后的行驶速度，即电车通过路口的速度，t₃为电车从制动点至路口的行驶时长，V_tt₃为制动距离；NT-时差阈值<t₁+t₂+t₃<NT+时差阈值,其中，NT为到达时长阈值，N为信号灯周期的倍数，T为信号灯周期。在S=V₀t₁+（V₀t₂+1/2at₂ ²）+V_tt₃式中，S、V_t和t₃均为定值，因此可以得出S-V_tt₃为一个固定的数值，时长阈值为设定的一个固定值，V₀和时长差值为雷视一体机可测的数值，根据以上可知数据和NT-（时长差值-时差阈值）<t₁+t₂+t₃<NT+（时长差值-时差阈值），方案模拟评估单元可以模拟计算出关于t₁、t₂和a的比例图，再拟合车流量信息所对应的分值比例图和加速度所对应的分值比例图，得出分值曲线图，选择分值最高点所对应的模拟方案作为控制方案输出。本申请实施例中，t₃=5秒，N=2，T=120秒，时长阈值为12秒，则t₁+t₂的取值范围为NT-（时长差值-时差阈值）-t₃<t₁+t₂<NT+（时长差值-时差阈值）-t₃，即127-时长差值<t₁+t₂<103+时长差值。

参照图4，交通关爱模块600也为若干组，均与信号控制模块300信号连接，受信号控制模块300控制指示，交通关爱模块600根据信号灯调节指令作对应的提示变化。交通关爱模块600包括平交路口指示单元、路口声学单元和旁路绕行提示单元。其中，平交路口指示单元包括轨道道灯、行人指示牌、电车到达显示屏、智慧停车线和禁闯道灯分别对路口过往的行人和车辆进行指示。轨道道灯安装于路口处电车轨道外侧，以提醒来往车辆此处为电车途经区域；行人指示牌设置于人行道旁，以对行人进行提醒；电车到达显示屏设置于路口信号灯灯架上，以便于提醒过往车辆驾驶员注意电车；智慧停车线不置于机动车左转和直行的停止线前；禁闯道灯设置于路口轨道两侧，显示静止驶入，提醒车辆、行人进入轨道。

参照图5，具体地，轨道道灯和电车到达显示屏均与制动器联动，当电车到达制动点时，制动器输出感应信号，此时轨道道灯开始红灯闪烁，电车到达显示屏开始黄灯显示类似“电车正在驶入路口”的指示语；当电车完全离开路口后，轨道道灯和电车到达显示屏均熄灭。禁闯道灯为常亮红灯显示，以提醒行人和车辆不要进入电车专用轨道。

行人指示牌用于显示提醒电车状态或行人通行状态的字体，同时行人指示牌与触发器联动，当电车到达触发点时，触发器输出感应信号，此时与电车运行方向交叉的路口行人指示牌进入绿灯倒计时，倒计时时长小于电车制动时长，同时指示牌显示“电车即将到达”等提醒字体，当倒计时完成后，指示牌跳变为“行人禁止通行”等提醒字体，此时与电车运行方向无交叉的路口指示牌进入红灯倒计时，并在倒计时完成后，指示牌跳变为“行人可通行”等提示。

智慧停车线同时与触发器和制动器联动，当电车到达触发点时，与电车运行方向交叉的通行方向的智慧停车线开始黄灯闪烁；当电车到达制动点时，与电车运行方向交叉的通行方向的智慧停车线呈黄灯指示；当电车驶离路口后，智慧停车线熄灭。

参照图6和图7，路口声学单元包括人行道声预警和车道声预警，其中，人行道声预警设置于电车途经路口人行道两端；车道声预警设置于电车轨道行驶方向右侧，左转机动车停止线上方，车道声预警对于电车行驶方向同向的车辆进行提醒，以便提醒司机注意后方电车来车，降低左转车辆与电车相撞的情况发生。路口声学单元为定向声学设备，采用参量阵定向声技术，一改传统声音 360°球形传播方式，将声波凝聚为波束宽度极为狭窄的声柱，在特定方向传播距离远，语音清晰且不产生混响，极大强化声音指向性并弱化声音对非目标区域的噪音干扰。路口声学单元与制动器联动并进入播放倒计时，播放倒计时时长等于预设的制动时长，即本申请实施例中，播放倒计时时长为10秒；当电车经过制动点时，与电车运行方向交叉的通行方向上的人行道声预警和车道声预警启动，发出定向声音提醒，直至播放倒计时结束。

参照图8，旁路绕行提示单元设置于与平交路口相邻的路口车辆驶向平交路口的车道的变道口上游处，用于提醒想要进入平交路口的车辆注意前方电车通行，同时司机可以根据旁路绕行提示单元的提示信息考虑是否要变更行驶路线，以减轻平交路口的交通压力。旁路绕行提示单元包括固定提醒栏和动态提醒栏，其中固定提醒栏设有前方平交路口提醒和该路段至平交路口的距离提醒。本申请实施例中，动态提醒栏与感应触发模块100联动，用以接收感应触发模块100输出的触发信号，并输出动态图像提醒；旁路绕行提示单元与感应触发模块100连接的主要原因是相邻路口车辆到达平交路口有一定的距离，因而需要相应的时间，而电车从触发模块100输出触发信号到其到达平交路口也需要一定的时间，因此旁路绕行提示单元响应触发信号能够更好帮助司机做出是否绕行的选择。同理，也可以根据相邻路口与平交路口的实际距离和车辆从相邻路口达到平交路口的普遍通行时间在电车专用轨道上设置对应的触发装置，使得旁路绕行提示单元的提示更加精准。

参照图8，动态提醒栏等比例缩小展示平交路口的电车轨道图，当电车即将通过该路口时以灯光显示电车的运行方向，并以不同于运行方向指示灯颜色的点或块状灯光作为电车本体进行展示；当旁路绕行提示单元接收到触发信号时，动态提醒栏从信号控制模块300获取电车运行方向以及电车运行状态，动态提醒栏中对应代表电车运行方向的灯光电亮，同时代表电车本体的灯串根据电车移动的状态依次跳变点亮，以指示电车运行，直至电车离开该平交路口。

应用上述基于有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统可实现以下控制方法，参照图9，其具体包括以下步骤：

获取电车的动态信息和静态信息。

具体地，当电车行驶至雷视一体机感应范围内时，先由异向雷视一体机获取电车的行驶速度和电车与雷视一体机之间的间距，根据雷视一体机的安装位置换算得到电车与路口的间距。同时，雷视一体机根据其采集到的电车图像信息获取电车静态信息，即获取电车的编号和型号。

计算电车到达路口的预计时长，根据预先设定的到达时长阈值，输出触发信号，并上传电车的动态信息和静态信息。

具体地，时间处理器依据时长、速度和位移三者之间的关系，计算出电车到达路口的预计时长。即，电车从制动点至平交路口为匀速运动，其距离、速度均为固定，因此电车从制动点移动到平交路口的时长固定，依据电车未减速前的运行速度（初速度）、电车当前位置与制动点的间距（即电车减速距离），计算电车到达路口的预计时长，再将预计时长与到达时长阈值进行比较，当预计时长与到达时长阈值相等时，时间处理器输出触发信号，同时感应触发模块100上传电车的动态信息和静态信息。为扩大电车初速度的范围，若当电车头部通过异向雷视一体机时，感应触发模块100已经输出触发信号，则同向雷视一体机保持待机状态；若当电车头部通过异向雷视一体机时，感应触发模块100还未输出触发信号，则同向雷视一体机被唤醒开始获取电车的动态信息和静态信息，异向雷视一体机进入待机模式。

获取信号灯信息，计算并选择时长差值。

具体地，信号控制模块300根据电车静态信息，获取电车的运行方向，同时信号控制模块300获取信号灯信息，根据电车的运行方向获取与单车运行方向无交叉的通信方向的信号灯下一次绿灯的时长间隔，并根据信号灯周期计算出信号灯后续的第二次绿灯时长间隔和第三次绿灯时长间隔。根据预计时长和信号灯绿灯的时长间隔，计算出时长差值，时长差值=预计时长-第二次绿灯的时长间隔/第三次绿灯的时长间隔。信号控制模块300选择与预计时长相比时长差值绝对值小的时长间隔所对应的信号灯绿灯时长间隔作为信号灯调节和电车速度调节所需的时长参考值。

依据时长差值，比较时差阈值，输出信号灯调节指令或方案模拟生成信号。

具体地，处理单元设置时差阈值，根据时差阈值对不同时长差值所对应的信号灯调节和电车速度调节控制方案作对应的调整选择。时差阈值根据信号灯周期的一定比例进行设置，当时长差值的绝对值小于时差阈值时，处理单元输出信号灯调节信息，指令输出单元根据信号灯调节信息输出对应的信号灯调节指令，此时的信号灯调节指令仅对信号灯的时长进行调节，延长或缩短的时长等比例分配至每个通行方向的信号灯上；当时长差值的绝对值大于时差阈值时，处理单元输出控制方案模拟生成信号。

获取车流量信息，基于电车动态信息、时长差值和车流量信息，模拟生成并选择控制方案。

具体地，当时长差值的绝对值大于时差阈值时，处理单元输出方案模拟生成信号，方案模拟评估单元接收方案模拟生成信号，此时方案模拟评估单元获取电车动态信息、时长差值以及车流量信息，并根据动态信息、时长差值以及车流量信息模拟生成若干种控制方案。方案模拟评估单元根据预设的比例计算公式为：S=V₀t₁+（V₀t₂+1/2at₂ ²）+V_tt₃，其中S为感应触发模块100与路口之间的距离，V₀为电车减速前的行驶速度，t₁为延迟电车减速开始的时长，a为电车加速度，t₂为电车减速的时长，V_t为电车减速后的行驶速度，即电车通过路口的速度，t₃为电车从制动点至路口的行驶时长；NT-（时长差值-时差阈值）<t₁+t₂+t₃<NT+（时长差值-时差阈值）,其中，NT为到达时长阈值，N为信号灯周期的倍数，T为信号灯周期。在S=V₀t₁+（V₀t₂+1/2at₂ ²）+V_tt₃式中，S、V_t和t₃均为定值，因此可以得出S-V_tt₃为一个固定的数值，时长阈值为设定的一个固定值，V₀为雷视一体机可测的数值，根据以上可知数据和NT-（时长差值-时差阈值）<t₁+t₂+t₃<NT+（时长差值-时差阈值），方案模拟评估单元可以模拟计算出关于t₁、t₂和a的比例图，再拟合车流量信息所对应的分值比例图和加速度所对应的分值比例图，得出分值曲线图，选择分值最高点所对应的模拟方案作为控制方案输出。

输出指令。

具体地，处理单元根据控制方案形成对应的方案信息，指令输出单元将处理单元输出的方案信息转换为对应的指令，输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令。

在执行以上控制方法之前，需要在信号控制模块300中输入并保存感应触发模块100与路口之间的距离、电车通过路口时的速度和安全制动距离；因此还需要获取感应触发模块100与路口之间的距离、电车通过路口时的速度和安全制动距离。依据路口上游电车专用车道的实际情况和电车的运行速度，设定电车到达路口的到达时长阈值与信号灯周期的比例，到达时长阈值:信号灯周期=N:1，设定电车通过路口的速度，根据到达时长阈值与信号灯周期的比例关系，结合公式：S=V₀t+1/2at²+S_制动，设定在理想状态下（即电车到达感应触发模块100时开始减速，当电车到达路口时，与电车无交叉的通行方向的信号灯刚好为绿灯），则S=V_设t_设1+1/2at_设1 ²+V_通t_设2，其中S为感应触发模块100与路口之间的距离，V_设为设定的电车减速前的行驶速度，a为电车加速度，t_设1为电车减速的时长，V_通为设定的电车减速后的行驶速度，即设定的电车通过路口的速度，t_设2为电车从制动点至路口的行驶时长，V_通t_设2为安全制动距离；t_设1+t_设2=NT,其中，NT为到达时长阈值，N为信号灯周期的倍数，T为信号灯周期，得出感应触发模块100与路口的距离S。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有轨电车平交路口数字化通行动态调整控制系统，其特征在于：包括：

感应触发模块(100)，设置于路口上游，用于获取并上传电车的动态信息，输出触发信号；所述动态信息包括电车的运行速度、电车与路口的距离；

车流检测模块(200)，用于采集当前路口各车道的车流量信息，并上传车流量信息；

信号控制模块(300)，信号连接于感应触发模块(100)和车流检测模块(200)，用于输出信号灯调节指令和/或电车速度控制指令；

车载控制器(400)，信号连接于信号控制模块(300)，用于接收电车速度控制指令以调节电车运行速度；

所述感应触发模块(100)包括雷视一体机和时间处理器，所述雷视一体机用于获取电车的动态信息，所述时间处理器预设有到达时长阈值并根据电车的动态信息计算电车到达路口的预计时长；

所述时间处理器比较所述预计时长和所述到达时长阈值，当所述预计时长达到所述到达时长阈值时，输出触发信号；所述到达时长阈值大于所述感应触发模块(100)下游首个路口的信号灯周期。

2.根据权利要求1所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：所述雷视一体机包括同向雷视一体机和异向雷视一体机，所述时间处理器设有电车与异向雷视一体机的距离阈值；

所述异向雷视一体机的检测方向与电车行驶方向相反；

所述同向雷视一体机的检测方向与电车行驶方向相同；

当所述异向雷视一体机与电车之间的距离达到所述距离阈值，而所述感应触发模块(100)还未输出触发信号，则所述感应触发模块(100)生成用于唤醒同向雷视一体机的唤醒信号。

3.根据权利要求1所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：所述感应触发模块(100)还用于获取电车的静态信息，所述静态信息包括电车的编号，所述信号控制模块(300)包括处理单元；

所述处理单元用于根据所述静态信息获取电车通行方向、与电车运行方向无交叉的通行方向信号灯的后续绿灯时长间隔并计算所述预计时长与所述绿灯时长间隔的时长差值；

所述处理单元设有时差阈值，所述处理单元选择绝对值最小的时长差值并将所述时长差值与所述时差阈值进行比较，根据比较结果输出信号灯调节信息或方案模拟生成信号；所述信号灯调节信息用于调节信号灯时长。

4.根据权利要求3所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：所述信号控制模块(300)还包括方案模拟评估单元，

所述方案模拟评估单元设有比例计算公式，所述方案模拟评估单元响应于所述方案模拟生成信号、所述动态信息、所述时长差值和所述车流量信息，模拟生成多个控制方案；

所述多个控制方案包括对信号灯时长的调节和/或对电车运行速度的调节。

5.根据权利要求4所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：所述方案模拟评估单元根据时长差值的正负，从模拟生成的多个控制方案中确定一个控制方案，其中，

所述时长差值为正值时，所述多个控制方案包括延长绿灯时长和/或增大电车的减速加速度；

所述时长差值为负值时，所述多个控制方案包括缩短绿灯时长和/或减小电车的减速加速度。

6.根据权利要求5所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：所述延长绿灯时长或所述缩短绿灯时长的时长均小于时差阈值。

7.根据权利要求5所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：控制系统还包括制动模块(500)，所述制动模块(500)包括安装于路口的视频识别器以及安装于电车轨道上的制动器；

所述制动器设置于路口上游，所述制动器与路口之间设有安全制动距离，

所述视频识别器，用于检测路口处电车所经区域是否有障碍，当电车经过所述制动器时输出检测结果，若检测结果为有障碍，则输出制动信号。

8.根据权利要求7所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统，其特征在于：所述比例计算公式为：S=V₀t₁+（V₀t₂+1/2at₂ ²）+V_tt₃，其中，S为感应触发模块(100)与路口之间的距离，V₀为电车减速前的行驶速度，t₁为延迟电车减速开始的时长，a为电车加速度，t₂为电车减速的时长，V_t为电车减速后的行驶速度，即电车通过路口的速度，t₃为电车从制动点至路口的行驶时长，V_tt₃为制动距离。

9.一种基于上述权利要求1-8任一所述的有轨电车平交路口数字化通信动态调整控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取电车的动态信息和静态信息；

计算电车到达路口的预计时长，根据预先设定的到达时长阈值，输出触发信号，并上传电车的动态信息和静态信息；

获取信号灯信息，计算并选择时长差值；

依据时长差值，比较时差阈值，输出信号灯调节指令或方案模拟生成信号；

获取车流量信息，基于电车动态信息、时长差值和车流量信息，模拟生成并选择控制方案；

输出指令。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：在获取电车的动态信息和静态信息之前，还包括获取感应触发模块(100)与路口之间的距离、电车通过路口时的速度以及安全制动距离。

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