CN115880907A - 一种自适应可变车道控制系统和实现该系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应可变车道控制系统和实现该系统的方法，控制系统包括：检测采集模块、边缘计算设备、智能可变车道控制器、可变车道标牌、交换机、通讯模块，检测采集模块检测和采集路口的车辆信息；本发明将雷视/地磁车辆检测采集器、交换机、边缘计算网关、可变车道控制器、可变标志牌有机结合在一起，边缘计算网关根据采集过来的各车道上车辆数据经过分析、算法处理后将控制决策方案输出至可变车道控制器，由可变车道控制器自动同步控制可变标志牌，无需手动/预设切换运行方案，不需要交警前往现场指挥，同时也不需要针对每个路口前期花费大量的时间勘察和调研现场的交通流状况，这样大量节省了人力物力。

Description

一种自适应可变车道控制系统和实现该系统的方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统和实现该系统的方法，具体涉及一种无需手动和预设切换运行方案，不需要交警前往现场指挥的自适应可变车道控制系统和实现该系统的方法。

背景技术

随着城市机动化水平不断提升,道路交通供需矛盾日益加剧,常导致路口各转向交通流在不同时段内的需求度呈现不平衡现象。特别是在早晚通勤高峰,当进口道各转向交通需求出现较大波动时，往往容易造成交通拥堵，而传统的可变车道导向标志牌是基于预先设定好的多时段控制模式方案，无法根据实时的道路状况对信号指示牌进行动态翻转，因此，需要交警前往现场进行指挥，通过手动控制切换信号灯和可变车道导向标志牌。

本发明将雷视/地磁车辆检测采集器、交换机、边缘计算网关、可变车道控制器、可变标志牌有机结合在一起，边缘计算网关根据采集过来的各车道上车辆数据经过分析、算法处理后将控制决策方案输出至可变车道控制器，由可变车道控制器自动同步控制可变标志牌，无需手动/预设切换运行方案，完全不需要交警前往现场指挥，同时也不需要针对每个路口前期花费大量的时间勘察和调研现场的交通流状况，这样大量节省了人力物力。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种无需手动和预设切换运行方案，不需要交警前往现场指挥的自适应可变车道控制系统和实现该系统的方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种自适应可变车道控制系统，所述自适应可变车道控制系统包括：

检测采集模块：检测采集模块检测和采集路口的车辆信息；检测采集模块包括三种采集模块雷达检测设备、视频检测设备、地磁采集模块；检测采集模块检测设备采集到的车辆和车道等信息传输至边缘计算设备；

边缘计算设备：边缘计算设备根据各类采集的数据进行分析、算法处理；

智能可变车道控制器：边缘计算设备将处理后的控制决策方案输出至可变车道控制器；

可变车道标牌：可变车道控制器根据决策方案驱动相应的可变显示屏；

交换机：位于检测采集模块和边缘计算设备之间；

通讯模块：通讯模块将数据上报至云端信号平台。

在本发明的具体实施例子中，采集模块具有三轴检测，地磁安装在导向车道内的检测器的检测区域稳定。

在本发明的具体实施例子中，边缘计算设备为6TOPS算力，8路并发计算、基于Inter高性能处理器，最大可达32GB带有SO-DIMM，搭载NVRAM、支持雷视及地磁多源数据接入、内嵌多种不同控制策略算法的边缘计算设备。

在本发明的具体实施例子中，交换机为具有安全网络交互功能，采用高性能网络控制处理芯片，基于多层纵深网络安全隔离体系结构设计，实现了内部网络与外部网络的安全隔离的交换机。

在本发明的具体实施例子中，智能可变车道控制器电源模块、主控制模块、灯控模块、GPS定位模块、通讯模块。

在本发明的具体实施例子中，智能可变车道控制器实时故障监测：内部自带灯组负载故障检测，实现控制器能检测到灯组负载是否异常。

在本发明的具体实施例子中，智能可变车道控制器具有自适应调光：通过感光原件让可变车道标牌根据室外实际的光暗进行自适应多级调光。

在本发明的具体实施例子中，智能可变车道控制器支持无线网络数据传输功能，故障数据实时上报；智能可变车道控制器支持区域多台可变标牌联动控制。

在本发明的具体实施例子中，可变车道标牌即可变车道导向标志信号灯，由可变车道控制器驱动控制输出指示。

一种实现自适应可变车道控制系统的方法，实现该控制系统的具体步骤包括：

第一步：接收实时交通数据，统计各进口道流量、排队长度信息，量化交通饱和情况；

第二步：根据量化交通饱和情况，调控策略决策模型；

第三步：(1)、当主干路排队长度时段均值大于上阈值，有溢流风险，综合各转向车道排队状态、车道功能变动频次约束等条件，分析车道转化可行性，决策出优化后车道功能调整方案；(2)、当主干路排队长度小于下阈值/其它流向排队长度增长，车道资源分配需要优化，综合主干道车道排队状态、车道功能变动频次约束等条件，分析车道转化可行性，决策出优化后车道功能调整方案。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的自适应可变车道控制系统和实现该系统的方法，本发明将雷视/地磁车辆检测采集器、交换机、边缘计算网关、可变车道控制器、可变标志牌有机结合在一起，边缘计算网关根据采集过来的各车道上车辆数据经过分析、算法处理后将控制决策方案输出至可变车道控制器，由可变车道控制器自动同步控制可变标志牌，无需手动/预设切换运行方案，不需要交警前往现场指挥，同时也不需要针对每个路口前期花费大量的时间勘察和调研现场的交通流状况，这样大量节省了人力物力。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的整体控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

图1为本发明的整体结构框图，如图1所示：本发明提出的一种自适应可变车道控制系统，该自适应可变车道控制系统包括如下构件：

检测采集模块：检测采集模块检测和采集路口的车辆信息；检测采集模块包括三种采集模块雷达检测设备、视频检测设备、地磁采集模块；检测采集模块检测设备采集到的车辆和车道等信息传输至边缘计算设备。

边缘计算设备：边缘计算设备根据各类采集的数据进行分析、算法处理。

智能可变车道控制器：边缘计算设备将处理后的控制决策方案输出至可变车道控制器。

可变车道标牌：可变车道控制器根据决策方案驱动相应的可变显示屏。

交换机：位于检测采集模块和边缘计算设备之间。

通讯模块：通讯模块将数据上报至云端信号平台。

本发明中的检测采集模块根据不同的场景选择适合的采集装置，本发明支持两种检测采集装置接入：

(1)雷达+视频

采用“雷达+视频”一体化设计，支持视频采集编码功能；

采用二维主动扫描式阵列雷达微波检测技术，微波信号沿发射方向以每秒20次的扫描频率可靠地检测路上每一车道的动态或静态目标；

多功能的数据检测功能，可替代多组其他类型检测器，检测每车道多个断面的流量、平均速度、占有率、车头时距、车间距、排队长度等交通数据；

器具有区间信息检测功能，包括区间车辆数、空间占有率、区间平均速度等信息；

检测精度：车流量精度≥99％，事件监测精度≥99％，距离检测精度0.2m，速度精度0.1km/h；

(2)地磁

具有三轴(X,Y,Z)检测，采集频率128Hz，安装在导向车道内的检测器的检测区域稳定，不依赖于车辆的速度、质量或型号；相邻车道内行驶或停止的车辆不会产生干扰信号和数据。

地磁采用免执照的2.4G ISM波段无线传输，无线传输数据加密；流量准确率不小于99％；平均时间占有率准确率不小于95％；平均车速相对误差小于2km/h，检测速度范围0～180km/h。

本发明中的边缘计算网关为6TOPS算力，8路并发计算的网关。

本发明中的边缘计算网关基于Inter高性能处理器，最大可达32GB带有SO-DIMM，搭载NVRAM。

本发明中的边缘计算网关支持雷视及地磁等多源数据接入，本发明中的边缘计算网关内嵌多种不同控制策略算法，本发明中的交换机具有安全网络交互功能，采用高性能网络控制处理芯片，基于多层纵深网络安全隔离体系结构设计，实现了内部网络与外部网络的安全隔离，确保了用户数据安全。

本发明中的智能可变车道控制器由电源模块、主控制器模块、灯控模块、GPS定位模块、通讯模块等组成；本发明中的智能可变车道控制器能实时故障监测：内部自带灯组负载故障检测，实现控制器能检测到灯组负载是否异常。本发明中的智能可变车道控制器可自适应调光：通过感光原件让可变车道标牌可根据室外实际的光暗进行自适应多级调光。本发明中的智能可变车道控制器支持GPS精确自动校时。本发明中的智能可变车道控制器支持无线网络数据传输功能，故障数据实时上报，省去拉光缆的麻烦以及费用。本发明中的智能可变车道控制器支持区域多台可变标牌联动控制。本发明中的智能可变车道控制器可变车道标牌即可变车道导向标志信号灯，由可变车道控制器驱动控制输出指示。可变车道标牌包含有各种指示图案：直行、左转、右转、直行左转、禁止通行等。

本发明中的自适应可变车道的控制策略如下：

1、算法每周期统计车道流量和排队状态，当左转或直行车道有一方达到过饱和状态，首先会根据流量和排队重新分配绿信比。

当2个周期后失衡状态仍然无法解决，且排队车辆有持续增长的趋势，此时可变车道进行流向切换，并且根据流量、排队、车道数进行绿信比重新分配。

2、当左转和直行车道都处于过饱和状态，首先会调整绿信比避免排队过度失衡。

当有一方排队持续增长，排队车辆数大于另一方x辆(可根据路口实际情况配置)以上，或者存在溢流的风险，此时可变车道进行流向切换，并且根据流量、排队、车道数进行绿信比重新分配。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种自适应可变车道控制系统，其特征在于：所述自适应可变车道控制系统包括：

检测采集模块：检测采集模块检测和采集路口的车辆信息；检测采集模块包括三种采集模块雷达检测设备、视频检测设备、地磁采集模块；检测采集模块检测设备采集到的车辆和车道等信息传输至边缘计算设备；

边缘计算设备：边缘计算设备根据各类采集的数据进行分析、算法处理；

智能可变车道控制器：边缘计算设备将处理后的控制决策方案输出至可变车道控制器；

可变车道标牌：可变车道控制器根据决策方案驱动相应的可变显示屏；

交换机：位于检测采集模块和边缘计算设备之间；

通讯模块：通讯模块将数据上报至云端信号平台。

2.根据权利要求1所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：采集模块具有三轴检测，地磁安装在导向车道内的检测器的检测区域稳定。

3.根据权利要求1所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：边缘计算设备为6TOPS算力，8路并发计算、基于Inter高性能处理器，最大可达32GB带有SO-DIMM，搭载NVRAM、支持雷视及地磁多源数据接入、内嵌多种不同控制策略算法的边缘计算设备。

4.根据权利要求1所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：交换机为具有安全网络交互功能，采用高性能网络控制处理芯片，基于多层纵深网络安全隔离体系结构设计，实现了内部网络与外部网络的安全隔离的交换机。

5.根据权利要求1所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：智能可变车道控制器电源模块、主控制模块、灯控模块、GPS定位模块、通讯模块。

6.根据权利要求5所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：智能可变车道控制器实时故障监测：内部自带灯组负载故障检测，实现控制器能检测到灯组负载是否异常。

7.根据权利要求5所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：智能可变车道控制器具有自适应调光：通过感光原件让可变车道标牌根据室外实际的光暗进行自适应多级调光。

8.根据权利要求5所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：智能可变车道控制器支持无线网络数据传输功能，故障数据实时上报；智能可变车道控制器支持区域多台可变标牌联动控制。

9.根据权利要求1所述的自适应可变车道控制系统，其特征在于：可变车道标牌即可变车道导向标志信号灯，由可变车道控制器驱动控制输出指示。

10.一种实现自适应可变车道控制系统的方法，其特征在于：实现该控制系统的具体步骤包括：

第一步：接收实时交通数据，统计各进口道流量、排队长度信息，量化交通饱和情况；

第二步：根据量化交通饱和情况，调控策略决策模型；

第三步：(1)、当主干路排队长度时段均值大于上阈值，有溢流风险，综合各转向车道排队状态、车道功能变动频次约束等条件，分析车道转化可行性，决策出优化后车道功能调整方案；(2)、当主干路排队长度小于下阈值/其它流向排队长度增长，车道资源分配需要优化，综合主干道车道排队状态、车道功能变动频次约束等条件，分析车道转化可行性，决策出优化后车道功能调整方案。

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