CN115273504A - 基于车联网的车辆通行信号控制方法、系统和存储介质 - Google Patents

基于车联网的车辆通行信号控制方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于车联网的车辆通行信号控制方法、系统和存储介质。其通过对当前受控路口的实际排队车辆预估通行时间以及任务车辆在对应当前受控路口的预估行驶时间进行比较计算，并根据比较结果对当前受控路口的信号机在指定相位上进行细致的时间调整，有助于减少任务车辆通行当前受控路口的时间，从而有助于提高执行紧急任务的任务车辆的通行效率，有助于解决执行紧急任务的任务车辆的通行效率较差的问题。本发明能有效提高任务车辆的通行效率，智能化程度高。

Description

基于车联网的车辆通行信号控制方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及一种信号控制方法、系统和存储介质，尤其是一种基于车联网的车辆通行信号控制方法、系统和存储介质。
背景技术
特殊车辆，诸如消防车、救护车、抢险车、警车等，其执行的特殊使命直接关系到人民群众的生命财产安全，因此，保障其道路行驶路权，一直是城市交通管理者重要的职责之一。
目前，执行信号优先任务时，需要提前调度大量警力至优先车辆途径的信号交叉口，通过执勤交警间的协作，人为调整信号机工作状态，为特殊车辆开辟信号优先路径。
在实际使用过程中，执勤交警无法及时在通行路线中的路口对正在执行紧急任务的特殊车辆进行疏散和放行，使得执行紧急任务的特殊车辆的通行效率较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于车联网的车辆通行信号控制方法、系统和存储介质，其能有效提高任务车辆的通行效率，智能化程度高，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，一种基于车联网的车辆通行信号控制方法，所述车辆通行信号控制方法包括如下步骤：
步骤100、确定待优先通行的任务车辆，以及所述任务车辆通行的最优通行路线；
步骤110、任务车辆沿所确定的最优通行路线行驶时，确定最优通行路线中当前受控路口对应行驶方向当前时刻的信号灯状态，其中，
确定当前时刻的信号灯状态为红灯时，则跳转至步骤120，否则，跳转至步骤160；
步骤120、获取任务车辆待驶过当前受控路口的受控路口红灯下通行信息，以根据所获取的受控路口红灯下通行信息确定任务车辆行驶至堵车位置的时间T1，以及最长排队长度车道的最后一辆车正常通过当前受控路口的时间T2，其中，
若T1≥T2时，则跳转至步骤130，否则，跳转至步骤160；
步骤130、获取任务车辆在当前受控路口的红灯剩余时间T5以及红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6，若T5-T6>T1-T2时，则向信号机发送(T5-T6)秒的延迟相位切换指令，并跳转至步骤与150；若T5-T6≤T1-T2时，跳转至步骤140；
步骤140、向信号机发送任务车辆行驶方向的相位切换指令，以使得信号机经红灯相位切换至绿灯相位过渡时间T6后，将信号灯切换为任务车辆行驶方向的绿灯状态；
步骤150、确定任务车辆的位置状态，若任务车辆驶过当前受控路口，跳转至步骤180，否则，当前受控路口保持信号灯为绿灯状态，直至任务车辆驶过当前受控路口；
步骤160、获取任务车辆待驶过受控路口的受控路口绿灯下通行信息，确定任务车辆在当前受控路口绿灯剩余时间T7以及任务车辆驶过当前受控路口的时间T8，若T7≥T8，则跳转至步骤180，否则，跳转至步骤170；
步骤170、向信号机发送(T8-T7)秒的延迟相位切换指令，以使得信号机经(T8-T7)秒后再进行相位切换；
步骤180、根据最优通行路线以及任务车辆的行驶位置，重复上述任务车辆待驶过受控路口时的通信信号控制，直至任务车辆根据最优通行路线到达所需的目标位置。
对任一受控路口，任务车辆待驶过受控路口的受控路口红灯下通行信息包括任务车辆对应行驶方向当前车道的最长排队长度L1、行驶方向当前车道的排队车辆数S1、任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D1以及任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V1。
对任务车辆行驶至堵车位置的时间T1，则有：
Figure BDA0003752989040000021
对最长排队长度车道的最后一辆车正常通过当前受控路口的时间T2，则有：
T2＝T3+[S1×T4]
其中，T3为一般汽车从0KM/H加速至30KM/H的时间，T4为最长排队长度车道的平均每个汽车到开始起步的反应时间。
对任一受控路口，获取任务车辆待驶过受控路口的受控路口绿灯下通行信息包括任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D2以及任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V2；
其中，任务车辆驶过当前受控路口的时间T8为T8＝[D2÷V2]。
步骤100中，最优通行路线为任务车辆到达目标位置的路程距离最短或路程时长最短所对应的路线。
还包括与信号机适配连接的路测单元以及与所述路侧单元适配连接的服务器，其中，
信号机通过路测单元将受控路口红灯下通行信息以及受控路口绿灯下通行信息发送至服务器，以由服务器根据所接收受控路口红灯下通行信息或受控路口绿灯下通行信息控制信号机工作状态，以匹配任务车辆行驶通过当前受控路口。
任务车辆行驶通过受控路口时，路测单元以广播方式播放避让任务车辆信息。
一种基于车联网的车辆通行信号控制系统，包括信号机、与信号机适配连接的路测单元以及与所述路侧单元适配连接的服务器，其中，通过信号机、路测单元以及服务器配置执行上述车辆通行信号控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行车辆通行信号控制方法的步骤。
本发明的优点：
通过对当前受控路口的实际排队车辆预估通行时间以及任务车辆在对应当前受控路口的预估行驶时间进行比较计算，并根据比较结果对当前受控路口的信号机在指定相位上进行细致的时间调整，有助于减少任务车辆通行当前受控路口的时间，从而有助于提高执行紧急任务的任务车辆的通行效率，有助于解决执行紧急任务的任务车辆的通行效率较差的问题。
本发明利用车联网技术中的路测单元等设备，对当前受控路口各项拥堵车辆、排队长度等数据进行采集和计算，从而自动对信号机发送对应的相位时长调整方案，有助于提高执行信号有限的智能性，从而有助于减少对执勤交警的工作强度，以便于执勤交警进行其他等级的紧急任务。
本发明对相位切换的时长进行对应的设置，有助于减少相位切换所带来的车辆事故的发生次数，从而有助于提高当前受控路口车辆行驶的安全性。
附图说明
图1为本发明车辆通行信号控制方法流程图。
图2为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能有效提高任务车辆的通行效率，提高车辆通行的智能化程度，本发明的车辆通行信号控制方法包括如下步骤：
步骤100、确定待优先通行的任务车辆，以及所述任务车辆通行的最优通行路线；
具体地，任务车辆一般为特殊车辆，如上述提到的消防车、救护车、抢险车、警车等执行紧急任务的车辆，即需要优先通行的车辆均可定义为任务车辆。对任一任务车辆，根据执行紧急任务的需要，一般均存在一初始位置以及一目标位置，即任务车辆需要从初始位置向目标位置行驶，并最终到达目标位置。
具体实施时，根据任务车辆的初始位置以及目标位置，可确定最优通行路线，其中，最优通行路线为任务车辆到达目标位置的路程距离最短或路程时长最短所对应的路线。具体地，可以采用现有常用的路径规划方式确定最优通行路线，具体确定最优通行路线的方式以及过程可与现有相一致，此处不再赘述。
本发明实施例中，车辆通行信号控制，具体是指对路口的信号灯进行控制，而路口的信号灯一般由信号机控制，即信号机控制路口信号灯的工作状态，如实现信号灯指示状态的切换等。为了满足任务车辆的优先通行，一般还需要包括路测单元以及服务器，其中，服务器用于至少对最优通行路线上信号机的管理与控制，信号机通过路测单元将相关信息传输至服务器内。当然，确定的最优通行路线也需要传输至服务器内，以便服务器根据最优通行路线与信号机配合实现车辆通行的信号控制。
路测单元一般可包括雷达、RSU(Road Side Unit)、MEC(Multi-access EdgeComputing)等设备，路测单元、信号机以及服务器均可以采用现有常用的形式，具体与现有相一致，通过信号机、路测单元以及服务器配合，以形成所需的车联网。
步骤110、任务车辆沿所确定的最优通行路线行驶时，确定最优通行路线中当前受控路口对应行驶方向当前时刻的信号灯状态，其中，
确定当前时刻的信号灯状态为红灯时，则跳转至步骤120，否则，跳转至步骤160；
具体地，受控路口具体是指任务车辆无法直接通行的路口，具体地，受控路口，即任务车辆行驶通过安装信号灯且信号灯处于正常红绿切换的路口，如任务车辆直行通过或左转通过设置信号灯的路口，以及右转方向存在红绿灯相位时长控制的路口。当对可直接通行的路口，不会影响任务车辆的通行，即不需要对可直接通行路口的信号控制，当然，也不需要执行下述的信号控制步骤。
本发明实施例中，当前受控路口具体是指任务车辆接近且需要行驶通过的路口。当前时刻的信号灯状态，具体是指任务车辆欲通过当前受控路口的时刻，当前受控路口的信号灯状态。具体实施时，当前受控路口信号机通过路测单元将信号灯状态发送至服务器，以由服务器判断当前受控路口的信号灯状态。当服务器判定当前受控路口的信号灯状态为红灯时时，此时，任务车辆无法直接行驶通过当前受控路口。
步骤120、获取任务车辆待驶过当前受控路口的受控路口红灯下通行信息，以根据所获取的受控路口红灯下通行信息确定任务车辆行驶至堵车位置的时间T1，以及最长排队长度车道的最后一辆车正常通过当前受控路口的时间T2，其中，
若T1≥T2时，则跳转至步骤130，否则，跳转至步骤160；
具体地，对任一受控路口，任务车辆待驶过受控路口的受控路口红灯下通行信息包括任务车辆对应行驶方向当前车道的最长排队长度L1、行驶方向当前车道的排队车辆数S1、任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D1以及任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V1。
具体实施时，任务车辆对应行驶方向当前车道的最长排队长度L1、行驶方向当前车道的排队车辆数S1可以通过路测单元内的雷达获取，如通过预先设置的路口参数设置，以便雷达能获取任务车辆对应行驶方向当前车道的最长排队长度L1、行驶方向当前车道的排队车辆数S1，且在获取后通过RSU传输至服务器内。
任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D1可通过任务车辆上的GPS(Global Positioning System)根据所定位的位置推算得到，任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V1可以通过任务车辆上OBU(On Board Unit)获取得到。任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D1、任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V1传输至服务器。当然，具体实施时，受控路口红灯下通行信息由信号机采集，并由路测单元发送至服务器。
具体实施时，任务车辆待驶过受控路口的受控路口红灯下通行信息还可以采用其他技术手段获取得到，并在获取得到后传输至服务器内，具体技术手段可以根据实际需要选择，以能满足获取并传输任务车辆待驶过受控路口的受控路口红灯下通行信息为准，此处不再赘述。
对任务车辆行驶至堵车位置的时间T1，则有：
Figure BDA0003752989040000051
对最长排队长度车道的最后一辆车正常通过当前受控路口的时间T2，则有：
T2＝T3+[S1×T4]
其中，T3为一般汽车从0KM/H加速至30KM/H的时间，T4为最长排队长度车道的平均每个汽车到开始起步的反应时间。
本发明实施例中，可以采用本技术领域常用的技术手段获取得到受控路口红灯下通行信息，具体与现有相一致，此处不再赘述。
步骤130、获取任务车辆在当前受控路口的红灯剩余时间T5以及红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6，若T5-T6>T1-T2时，则向信号机发送(T5-T6)秒的延迟相位切换指令，并跳转至步骤与150；若T5-T6≤T1-T2时，跳转至步骤140；
具体地，采用本技术领域常用的技术手段获取任务车辆在当前受控路口的红灯剩余时间T5以及红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6，具体获取得到任务车辆在当前受控路口的红灯剩余时间T5以及红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6的方式以及过程可以根据需要选择。当然，获取得到的任务车辆在当前受控路口的红灯剩余时间T5以及红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6需要通过路测单元发送至服务器，由服务器进行具体的判断，即服务器判断T5-T6与T1-T2之间的大小关系。判定后，服务器通过路测单元向当前受控路口的信号机发送(T5-T6)秒的延迟相位切换指令，即经过(T5-T6)秒后，信号机再进行相位切换。
红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6，一般即为黄闪时间。信号机在接收延迟相位切换指令后，进行倒计时，当倒计时时间与(T5-T6)匹配时，信号机对信号灯进行相位切换，信号机进行相位切换的具体方式以及过程均可与现有相一致。
步骤140、向信号机发送任务车辆行驶方向的相位切换指令，以使得信号机经红灯相位切换至绿灯相位过渡时间T6后，将信号灯切换为任务车辆行驶方向的绿灯状态；
具体地，向信号机发送任务车辆行驶方向的相位切换指令，具体是指通过路测单元向信号机发送任务车辆行驶方向的相位切换指令。
步骤150、确定任务车辆的位置状态，若任务车辆驶过当前受控路口，跳转至步骤180，否则，当前受控路口保持信号灯为绿灯状态，直至任务车辆驶过当前受控路口；
具体地，在任务车辆上安装有车辆定位装置，如采用GPS的车辆定位装置，车辆定位装置对任务车辆定位的位置通过OBU设备传输至至RSU，每个路口的路口位置一般会进行打点标定(所述打点标定具体是指将路口的所有方向的经纬度信息采集)，服务器将所接收任务车辆的位置状态与当前受控路口的打点标定信息进行比较，以判断任务车辆是否行驶通过当前受控路口。即根据任务车辆的位置，控制信号灯的状态，确保任务车辆能快速通过当前受控路口。
步骤160、获取任务车辆待驶过受控路口的受控路口绿灯下通行信息，确定任务车辆在当前受控路口绿灯剩余时间T7以及任务车辆驶过当前受控路口的时间T8，若T7≥T8，则跳转至步骤180，否则，跳转至步骤170；
具体地，对任一受控路口，获取任务车辆待驶过受控路口的受控路口绿灯下通行信息包括任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D2以及任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V2；
其中，任务车辆驶过当前受控路口的时间T8为T8＝[D2÷V2]。
本发明实施例中，可以通过本技术领域常用的技术手段获取受控路口绿灯下通行信息、当前受控路口绿灯剩余时间T7等，进而，根据当前受控路口绿灯剩余时间T7以及任务车辆驶过当前受控路口的时间T8进行相应的信号控制。
步骤170、向信号机发送(T8-T7)秒的延迟相位切换指令，以使得信号机经(T8-T7)秒后再进行相位切换；
具体地，服务器通过路测单元向信号机发送(T8-T7)秒的延迟相位切换指令，具体发送延迟相位切换指令以及信号机根据延迟相位切换指令进行相位切换的具体情况可以参考上述说明，此次不再赘述。
当然，具体实施时，任务车辆行驶通过受控路口时，路测单元以广播方式播放避让任务车辆信息。此时，路测单元需要具备广播发送信息的能力，通过广播发送避让任务车辆信息，以能让任务车辆快速通过当前受控路口。
步骤180、根据最优通行路线以及任务车辆的行驶位置，重复上述任务车辆待驶过受控路口时的通信信号控制，直至任务车辆根据最优通行路线到达所需的目标位置。
具体实施时，当最优通行路线上的每个路口成为当前受控路口时，均重复上述步骤110～步骤170的信号控制步骤，直至任务车辆根据最优通行路线到达所需的目标位置，此时，可以让任务车辆快速到达目标位置。
进一步地，由上述说明可知，还包括与信号机适配连接的路测单元以及与所述路侧单元适配连接的服务器，其中，
信号机通过路测单元将受控路口红灯下通行信息以及受控路口绿灯下通行信息发送至服务器，以由服务器根据所接收受控路口红灯下通行信息或受控路口绿灯下通行信息控制信号机工作状态，以匹配任务车辆行驶通过当前受控路口。
具体实施时，路侧单元、信号机以及服务器间的具体工作配合可以参考上述说明，服务器实现对通行信号的总体控制，当然，当前受控路口相应信号灯的状态需要通过当前受控路口的信号机进行具体控制与切换，此处不再赘述。匹配任务车辆行驶通过当前受控路口，具体是指满足任务车辆快速通过当前受控路口。
如图2所示，可得到本发明基于车联网的车辆通行信号控制系统，包括信号机、与信号机适配连接的路测单元以及与所述路侧单元适配连接的服务器，其中，通过信号机、路测单元以及服务器配置执行上述车辆通行信号控制方法的步骤。
具体地，信号机、路测单元以及服务器具体配合执行上述车辆通行信号控制方法的步骤的过程可以参考上述说明，此处不再赘述。
进一步地，得到计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行所述车辆通行信号控制方法的步骤。
具体地，执行上述车辆通行信号控制方法的步骤的过程可以参考上述说明，此处不再赘述。
综上，本发明通过对当前受控路口的实际排队车辆预估通行时间以及任务车辆在对应当前受控路口的预估行驶时间进行比较计算，并根据比较结果对当前受控路口的信号机在指定相位上进行细致的时间调整，有助于减少任务车辆通行当前受控路口的时间，从而有助于提高执行紧急任务的任务车辆的通行效率，有助于解决执行紧急任务的任务车辆的通行效率较差的问题。
本发明利用车联网技术中的路测单元等设备，对当前受控路口各项拥堵车辆、排队长度等数据进行采集和计算，从而自动对信号机发送对应的相位时长调整方案，有助于提高执行信号有限的智能性，从而有助于减少对执勤交警的工作强度，以便于执勤交警进行其他等级的紧急任务。
本发明对相位切换的时长进行对应的设置，有助于减少相位切换所带来的车辆事故的发生次数，从而有助于提高当前受控路口车辆行驶的安全性。

Claims (10)

1.一种基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是，所述车辆通行信号控制方法包括如下步骤：
步骤100、确定待优先通行的任务车辆，以及所述任务车辆通行的最优通行路线；
步骤110、任务车辆沿所确定的最优通行路线行驶时，确定最优通行路线中当前受控路口对应行驶方向当前时刻的信号灯状态，其中，
确定当前时刻的信号灯状态为红灯时，则跳转至步骤120，否则，跳转至步骤160；
步骤120、获取任务车辆待驶过当前受控路口的受控路口红灯下通行信息，以根据所获取的受控路口红灯下通行信息确定任务车辆行驶至堵车位置的时间T1，以及最长排队长度车道的最后一辆车正常通过当前受控路口的时间T2，其中，
若T1≥T2时，则跳转至步骤130，否则，跳转至步骤160；
步骤130、获取任务车辆在当前受控路口的红灯剩余时间T5以及红灯相位切换至绿灯相位的过渡时间T6，若T5-T6>T1-T2时，则向信号机发送(T5-T6)秒的延迟相位切换指令，并跳转至步骤与150；若T5-T6≤T1-T2时，跳转至步骤140；
步骤140、向信号机发送任务车辆行驶方向的相位切换指令，以使得信号机经红灯相位切换至绿灯相位过渡时间T6后，将信号灯切换为任务车辆行驶方向的绿灯状态；
步骤150、确定任务车辆的位置状态，若任务车辆驶过当前受控路口，跳转至步骤180，否则，当前受控路口保持信号灯为绿灯状态，直至任务车辆驶过当前受控路口；
步骤160、获取任务车辆待驶过受控路口的受控路口绿灯下通行信息，确定任务车辆在当前受控路口绿灯剩余时间T7以及任务车辆驶过当前受控路口的时间T8，若T7≥T8，则跳转至步骤180，否则，跳转至步骤170；
步骤170、向信号机发送(T8-T7)秒的延迟相位切换指令，以使得信号机经(T8-T7)秒后再进行相位切换；
步骤180、根据最优通行路线以及任务车辆的行驶位置，重复上述任务车辆待驶过受控路口时的通信信号控制，直至任务车辆根据最优通行路线到达所需的目标位置。
2.根据权利要求1所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是：对任一受控路口，任务车辆待驶过受控路口的受控路口红灯下通行信息包括任务车辆对应行驶方向当前车道的最长排队长度L1、行驶方向当前车道的排队车辆数S1、任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D1以及任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V1。
3.根据权利要求2所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是，对任务车辆行驶至堵车位置的时间T1，则有：
Figure FDA0003752989030000021
4.根据权利要求2所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是，对最长排队长度车道的最后一辆车正常通过当前受控路口的时间T2，则有：
T2＝T3+[S1×T4]
其中，T3为一般汽车从0KM/H加速至30KM/H的时间，T4为最长排队长度车道的平均每个汽车到开始起步的反应时间。
5.根据权利要求1至4任一项所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是，
对任一受控路口，获取任务车辆待驶过受控路口的受控路口绿灯下通行信息包括任务车辆在行驶方向当前车道行驶的剩余距离D2以及任务车辆在行驶方向当前车道的行驶速度V2；
其中，任务车辆驶过当前受控路口的时间T8为T8＝[D2÷V2]。
6.根据权利要求1至4任一项所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是：步骤100中，最优通行路线为任务车辆到达目标位置的路程距离最短或路程时长最短所对应的路线。
7.根据权利要求1至4任一项所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是：还包括与信号机适配连接的路测单元以及与所述路侧单元适配连接的服务器，其中，
信号机通过路测单元将受控路口红灯下通行信息以及受控路口绿灯下通行信息发送至服务器，以由服务器根据所接收受控路口红灯下通行信息或受控路口绿灯下通行信息控制信号机工作状态，以匹配任务车辆行驶通过当前受控路口。
8.根据权利要求7所述基于车联网的车辆通行信号控制方法，其特征是：任务车辆行驶通过受控路口时，路测单元以广播方式播放避让任务车辆信息。
9.一种基于车联网的车辆通行信号控制系统，其特征是：包括信号机、与信号机适配连接的路测单元以及与所述路侧单元适配连接的服务器，其中，通过信号机、路测单元以及服务器配置执行上述权利要求1～权利要求8任一项车辆通行信号控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征是：所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至权利要求8任一项所述车辆通行信号控制方法的步骤。
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