CN1228745C - 城市平面交叉路口辅助信号控制系统 - Google Patents

Abstract

一种城市平面交叉路口辅助信号控制系统，该系统是在道路的各交叉路口前大于20米的位置处，设信号点(1)，在信号点前大于50米的位置处，设控制线(4)，控制线(4)与信号点(1)之间的区域为控制区，在信号点位置处安装控制装置，该装置由测距仪(5)、单片机(6)和辅助信号灯(7)组成。根据测距仪(5)测得经过信号点的车辆(2)和它后面车辆(3)之间的距离，由辅助信号灯对车辆(3)发出控制辅助信号。在辅助信号的控制下，使处于控制区内的车辆行使状态由无序变为有序，保证交叉口前的行车安全，提高交叉口车辆的通行能力。尤其是当车辆密度较大时，处在交叉路口的左右弯道前，这种控制技术更加有效。

Description

城市平面交叉路口辅助信号控制系统

技术领域

本发明涉及一种城市平面交叉路口辅助信号的控制技术。

背景技术

目前，在城市交通中，按照有无交通控制，可将交叉口分为无信号交叉口和有信号交叉口两种。无信号交叉口驾驶员没有确定的指示或控制，驾驶员必须自己判断何时进入交叉口是安全的。而有信号交叉口车流的运行特性及通行能力，直接取决于信号配时的情况。但无论采用那一种方式，处于交叉路口前车辆行使的状态是无序的，尤其是当车辆密度较大时，这种无序的状况更加明显。高度无序的行使状态使得各个方向行驶的车辆相互干扰，造成冲突，从而减小了车辆行驶的速度，降低了交叉路口的通行能力。另外，车辆的无序化还是造成交通事故影响交通安全的一个重要根源，特别是在交叉路口的左右弯道前，这种危害更大。

在有信号交叉口，传统的控制方式基本上是信号灯以及人力等等。有的城市在一些重要路口增加了交通相位，有的城市还采用了多相位信号控制系统。采用这些措施，虽然取得了一定的效果，但交通堵塞的问题并没有很好地解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种城市平面交叉路口辅助信号控制方法，通过控制交叉口前车辆行使的速度，使行使在交叉口前的车辆由无序的状态变为有序的状态，保证交叉口前的行车安全，降低交通事故的发生率，提高交叉口车辆的通行能力。

本发明的的技术方案：

在道路的各交叉路口前大于20米的位置处，设置信号点，在信号点前大于50米的位置处，设控制线，控制线与信号点之间的区域为控制区。在信号点位置处安装控制装置，该装置由测距仪、单片机以及辅助信号灯组成。控制过程中，测距仪测量经过信号点的车辆和它后面车辆之间的距离，根据测量的结果由辅助信号灯对后面的车辆发出辅助信号。

驾驶员通过安装辅助信号控制系统的交叉路口时，在辅助信号的指引下，驾驶员必须遵守一种新的交通规则：1.当驾驶员进入控制区看到辅助控制信号时，而且此时的交通灯为绿灯时，驾驶员不能随意加速、减速或改变方向；2.当车辆经过信号点时，如果车辆和后面车辆的间距小于一个设定值数值时，后面车辆的驾驶员会收到由辅助控制信号发出的减速指令，此时驾驶员就需要降低车辆的速度。具体的规则是：条件I：当驾驶员能够看到交叉口前的辅助信号时：

(i)当驾驶员前面的信号灯为绿灯时，有两种可能：

(a)非最后一个绿灯时步，车辆减速，如果l＜d而且v_n＞0；否则车速不变。

(b)最后一个绿灯时步，车速不变。

这种选择主要是考虑到在最后一个绿灯步时，控制信号不影响交叉口前车辆是否通过交叉口。

(ii)当驾驶员前面的信号灯为红灯时：随机化，车速不受限制。

条件II：当驾驶员看不到交叉口前的辅助控制信号时：

随机化，车速不受限制。

这里v_n为t时刻车辆的速度，l为车辆与其后面车辆的间距，d_a为一个可以选择的参数。

本发明的有益效果：本发明通过辅助控制技术控制交叉口前车辆行使的状态，使得在辅助信号的控制下，交叉口前处于控制区内的车辆行使状态能由无序变为有序，保证交叉口前的行车安全，提高交叉口车辆的通行能力。尤其是当车辆密度较大时，处在交叉路口的左右弯道前，这种控制技术更加有效。另外，本发明所采用的控制器原理简单，易于硬件实现，费用低，应用范围广。

附图说明

图1城市平面交叉路口辅助信号控制系统示意图

图2城市平面交叉路口辅助信号控制系统设备原理图

图3测量得到的时间距数据序列

图4t＝1000时，在交叉口前主干道上测得的车间距序列

具体实施方式

结合附图对本发明的实施方式做一详细的描述。

在道路的各交叉路口前大于20米的位置处，设置信号点1，在信号点前大于50米的位置处，设控制线4，控制线4与信号点1之间的区域为控制区。在信号点1处安装控制装置，该装置由测距仪5、单片机6和辅助信号灯7组成。控制过程中，测距仪5测量经过信号点1的车辆2和它后面车辆3之间的距离，根据测得的数值，由辅助信号灯7对后面的车辆3发出辅助控制信号。

控制线4设在驾驶员能够看到辅助信号的最远位置。当车辆越过控制线4进入控制区以后，驾驶员不能随意加速、减速或是改变行使方向。测距仪5用来测量经过信号点1的车辆2与其后面车辆3之间的距离l。单片机6用来处理由测距仪测得的数据，并对辅助信号灯发出控制信息。辅助信号灯7对车辆3能发出辅助信号，辅助信号采用闪烁绿灯的方式。

图1中，车辆2为经过信号点1的车辆，车辆3为车辆2后面最近的车辆，l为它们之间的距离。实际控制过程中，测距仪5首先识别经过信号点的车辆2，然后再测量车辆2与其后面的辆车3之间的距离l，当所测得的距离l小于一个具体的数值时(该数值根据实际情况事先设定)，即如果此时非最后一个绿灯时步且车辆3的速度大于0，则辅助信号灯7给车辆3发出减速的信号。此时，车辆3的驾驶员看到减速信号后，进行减速。

实际运行过程中，测距仪5首先识别经过信号点的车辆，并测量经过信号点的车辆与其后面车辆的间距，然后将这些信息反馈给单片机，单片机经过分析处理之后确定是否发出减速的控制指令，并将这些指令发给辅助信号灯，最后由辅助信号灯给经过信号点的车辆后面最近的车辆发出有关减速信号。采用这种形式的控制技术，简单易行，能够有效地控制交叉口前处于控制区内的车辆的行使状态，使其由无序变为有序。

实验模拟：

实验模拟是应用元胞自动机模型对城市交通网络中主干道交叉口前的交通流状态进行的。重点研究主干道和支道交叉口前主干道上车辆的行使状态。实验模拟的结果显示，当车辆密度较低时，在辅助控制信号的作用下，交叉口前交通流的动力学状态没有明显的变化。而当车辆密度处于一些列的中等密度值时，辅助控制信号对车辆的行使状态有着决定性的作用。在此条件下，当交通灯为绿灯时，交叉口前车辆的动力学状态会从同步的交通流状态转变为均匀的交通流状态。在真实的交通系统中，一般来说，当车辆的密度较低时，道路上车辆的运动相对比较简单，而当车辆密度处于中等密度值时，往往容易产生行车事故和交通阻塞现象。在这种情况下，有效地发挥辅助控制信号的作用，降低交通事故和提高通行能力。

实验模拟的过程中，在主干道上交叉口前控制区内的某一位置测量车辆的时间距序列，车辆的密度取为中等数值密度，即为0.3。图3所示为测量得到的时间距数据序列，图3的横座标为经过测试点的车辆数，纵座标为时间距。从图3中看出发现时间距的变化在一段时间内是周期性的，而在另外的时间范围内是随机的或是保持为1(保持为1对应着交通阻塞的状态)。这种周期性的变化对应着绿灯时交叉口前的时间距变化，它表明了在控制信号的作用下，交叉口前车辆的动力学状态从无序变为了有序。也可以在某一时刻测量路面上车辆空间距的分布。图4所示为t＝1000时，在交叉口前主干道上测得的车间距序列，图4的横座标这经过测试点的车辆数，纵座标为空间距。图4的结果表明路面上车辆的空间距变化在一段范围内是周期性的，它对应着绿灯时交叉口前控制区内的车辆分布，而在另外的时间范围内是随机或是保持为1。这种周期性的变化说明辅助控制信号改变了路面上车辆的分布，使得交叉口前车辆的分布由无序变为了有序。

Claims (1)

1.一种城市平面交叉路口辅助信号控制系统，该系统由信号点(1)、控制线(4)以及控制装置组成，其特征是：在道路的各交叉路口前大于20米的位置处，设信号点(1)，在信号点前大于50米的位置处，设控制线(4)，控制线(4)与信号点(1)之间的区域为控制区，在信号点位置处安装控制装置，该装置由测距仪(5)、单片机(6)和辅助信号灯(7)组成，根据测距仪(5)测得经过信号点的车辆(2)和它后面车辆(3)之间的距离，由辅助信号灯对车辆(3)发出控制辅助信号。

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