CN204129960U

CN204129960U - 拥堵交叉路口交通信号灯控制系统

Info

Publication number: CN204129960U
Application number: CN201420492528.0U
Authority: CN
Inventors: 邓荣峰; 周星星
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2024-08-28

Abstract

本实用新型涉及一种交叉路口交通信号控制系统，尤其是一种拥堵交叉路口交通信号灯控制系统。该系统包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯，所述的交通信号灯连接一控制交通灯指示切换和相位切换的交叉口信号控制机，所述的交叉口信号控制机连接有设于各交叉路口出口道的地感线圈，所述的地感线圈的离交叉口出口道边缘的距离D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600。本实用新型保证了交叉口内部空间始终可被车辆利用，使得高峰时段大面积区域拥堵发生的可能性降低，可提升高峰时段交通紧急援救速度，避免了援救车辆到达不了事故现场的情况；本实用新型可使得动态路径诱导系统的效能得到更大的发挥，为城市路网的顺畅性提供了保障。

Description

拥堵交叉路口交通信号灯控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种交叉路口交通信号控制系统，尤其是一种拥堵交叉路口交通信号灯控制系统。

背景技术

现有交叉口信号配时方法的基本思路是通过设计合适的绿灯时间，使进口道到达的车辆能够及时被放行，往往以停车次数最少或整体延误最小为控制目标，实现方法一般可分为定时控制和感应控制，由于在交叉路口根据流量差异一般分为主干道和次干道，由主干道和次干道相交形成交叉路口，现有的感应控制根据检测器设置的位置又可分为次干道半感应、主干道半感应以及全感应三类。上述各种控制方法的控制流程如下：

如图1所示的采用定时控制方式的流程中，首先确定交叉口相位，一组交通流同时获得通行权所对应的信号显示状态称为一个相位，根据各个相位的交通流量的规律来计算各相位所需的绿灯时间，交叉口信号控制机将根据设定好的配时方案控制信号灯，当前相位开始时，计时器开始倒计时，信号控制机判断计时器的计时是否结束，若未结束则绿灯持续，若计时结束则红灯亮起并切换到另一相位。

如图2所示的次干道半感应控制方式的流程中，在次干道到交叉路口的入口处埋设感应线圈，感应线圈与一检测器连接，检测器与信号控制机相连，当主干道绿灯亮起时，检测器检测次干道有无车辆需要通行，当次干道无车辆需要通行时，主干道绿灯持续点亮，次干道有车辆需要通行时，切换到次干道相位，使次干道车辆通行，当次干道车辆通行完毕后检测器检测到次干道无车辆通行时，再次切换到主干道相位，主干道绿灯亮起后主干道车辆通行，另外，在信号控制机中设定次干道的绿灯时限，当次干道绿灯达到该时限时，无论次干道是否车辆通行完毕，均切换相位到主干道，主干道车辆通行。

如图3所示的主干道半感应控制方式的流程中，在交叉路口主干道的入口处埋设感应线圈，感应线圈与一检测器连接，检测器与信号控制机相连，设定主干道初始绿灯时长，单位绿灯时长和绿灯最大时限、以及次干道绿灯时间，当主干道绿灯亮起时，且持续时间未达到主干道绿灯初始绿灯时长时，主干道绿灯持续亮起，当到达主干道初始绿灯时长后，检测器检测主干道入口处是否仍然有车辆需要通行，当检测到主干道仍然有车辆需要通行时，主干道绿灯延长一个单位绿灯时长，在未达到最长时限时，主干道绿灯持续亮起，使主干道入口处尚未通行的车辆继续通过，当主干道绿灯初始绿灯时长到达后，未检测到主干道有车辆需要通行时，或者主干道绿灯持续时间已达到绿灯最长时限，信号控制机切换相位至次干道，次干道绿灯亮起，次干道上的车辆得以通行，当次干道绿灯时间结束时，切换相位至主干道，主干道绿灯亮起，进入下一循环。

图2和图3中的两种控制方式主要适用于主干道与次干道的车流量差别较大，优先让主干道获得较长的通过时间，缓解主干道的车辆通行压力。而在一些情况下，主干道与次干道的车流量较为相近，采取上述两种方式会造成次干道的车流积压，为此还存在一种全感应的控制方式。

如图4所示的全感应控制方式的流程中，在各主干道和各次干道到交叉路口的入口处分别埋设感应线圈，感应线圈连接检测器，检测器与信号控制机相连，分别设定主干道初始绿灯时长、单位绿灯时长和绿灯最大时限，以及次干道绿灯的一般时限和最长时间，当主干道绿灯亮起时，且持续时间未超过初始绿灯时长时，主干道持续亮绿灯，当主干道绿灯持续时长超过初始绿灯时长后，检测交叉路口主干道入口处是否有车通行，当主干道有车通行，且主干道绿灯在绿灯最大时限之内时，主干道绿灯延长一个单位绿灯时长；当检测主干道位于交叉路口入口处没有车辆通行时，检测次干道是否有车通行，当次干道也无车通行且主干道绿灯未达到绿灯最大时限时，主干道绿灯持续亮起；当检测到主干道有车且主干道绿灯已达到最长时限时、或者检测到主干道无车但次干道有车时、或者检测到主干道无车且次干道也无车但主干道绿灯达到一般时限时，控制器切换相位到次干道，次干道绿灯亮起。在次干道绿灯亮起后，且次干道绿灯未超过次干道初始绿灯时长时，次干道持续亮绿灯，当次干道绿灯持续时长超过初始绿灯时长后，检测交叉路口次干道入口处是否有车通行，如果次干道有车通行，且次干道绿灯亮起时间在次干道绿灯最大时限之内，次干道绿灯持续亮起；当检测交叉路口次干道入口处没有车辆通行时，检测主干道是否有车需要通行，当主干道也无车通行且次干道绿灯未达到次干道绿灯最大时限时，次干道绿灯持续亮起；当检测到次干道有车且次干道绿灯已达到最长时限时、或者检测到次干道无车但主干道有车时、或者检测到次干道无车且主干道也无车但次干道绿灯达到绿灯最大时限时，控制器切换相位到主干道，进入下一个相位循环。

通过对上述现有信号控制方法的分析可以发现，现有方法关注点都放在进口道的到达车流，未考虑出口道的实际通行情况。当出口道已形成排队，如果此时对应的进口道仍然显示绿灯，进口道的车流将会继续冲出停止线，而在交叉口内部排队，在相位切换后，由于交叉口内部已被堵死，后续相位车流将无法通行，造成后续相位进口道排队，出口道道路资源浪费的现象。在城市内路网密度较大的区域，如果流量较大，此现象将会很快蔓延至周边交叉口，形成多米诺效应，从而造成大面积区域拥堵的发生。为了解决这个问题，专利号为200610062097.4，名为“一种交通信号灯控制方法及交通信号灯系统”的专利中公开了一种实时检测十字路口出口道车辆状态，当发现出口道处于拥堵时，立刻阻止车辆进一步驶向该出口方向，防止车辆堵塞整个路口，保证其他方向车辆的正常运行。

但是，即使采用了上述方式进行控制，由于相位切换需要经过黄灯时间和全红时间两个阶段，其中黄灯时间是为了让绿灯结束时靠近停止线而又无法在停止线前停车的车辆通过停止线，而全红时间是为了让黄灯末期刚通过停止线的车辆离开交叉口，即谓的排空时间。在相位切换过程中，已在交叉口内部的车辆需要进入出口道，同时，无法在停止线前停车的车辆会利用黄灯时间离开进口道停止线。为了保证上述两部分车辆不在交叉口内部排队，需要在出口道给这部分车辆留下排队空间，否则即使各出口道未发生拥堵，当相位切换时，如果不预留足够的距离容纳上述尚未驶入出口道的车辆，则会使上述车辆滞留在交叉路口中，当其他方向道路行驶的车辆驶入交叉路口时，会造成交叉路口中车辆运行混乱。

实用新型内容

本实用新型提出一种信号灯控制系统，包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯，所述的交通信号灯连接一控制交通灯指示切换和相位切换的交叉口信号控制机，其改进在于：所述的交叉口信号控制机连接有设于各交叉路口出口道的地感线圈，所述的地感线圈的铺设长度为D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600，其中：L_m是平均车头距离；Q_a为平均流量；T_y为黄灯时间；T_r为红灯亮起到下一相位路灯亮起之间的间隔时间。

优选地，所述的T_y＝T_s+V₀/|2(a+ig)|；其中，T_s为驾驶员反应时间；V₀为进口道车速；a为车辆制动的加速度；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡去正值，下车取负值；g为重力加速度；所述的T_r＝(w+l)/v₀；其中，w为交叉口的宽度；l为车辆的平均长度；v₀为进口道车速。

本实用新型还提供一种交叉路口信号配时监控系统，包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯，所述的交通信号灯连接一控制交通灯指示切换和相位切换的信号控制机，所述的信号控制机连接有监控各交叉路口出口道的摄像头，其特征在于：所述的摄像头安装位置离交叉口出口道边缘的距离D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600，其中：L_m是平均车头距离；Q_a为平均流量；T_y为黄灯时间；T_r为红灯亮起到下一相位路灯亮起之间的间隔时间。

优选地，所述的T_y＝T_s+V₀/|2(a+ig)|；其中，T_r为驾驶员反应时间；V₀为进口道车速；a为车辆制动的加速度；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡去正值，下车取负值；g为重力加速度；所述的T_r＝(w+l)/V₀；其中，w为交叉口的宽度；l为车辆的平均长度；v₀为进口道车速。

由于采用了上述技术方案，本实用新型将出口道车辆通行状态信息反馈到交叉口信号控制系统，一定程度上避免了交叉口内部排队情况的发生，保证了交叉口内部空间始终可被车辆利用，使得高峰时段大面积区域拥堵发生的可能性降低，或大面积区域拥堵蔓延速度变缓；由于本实用新型可保证交叉口内部区域始终可被利用，一定程度上保证了路网的通达性，可提升高峰时段交通紧急援救速度，避免了援救车辆到达不了事故现场的情况；本实用新型可使得动态路径诱导系统的效能得到更大的发挥，为城市路网的顺畅性提供了保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有控制方式1的控制流程图；

图2是现有控制方式2的控制流程图；

图3是现有控制方式3的控制流程图；

图4是现有控制方式4的控制流程图；

图5是本实用新型第一实施例模块结构示意图；

图6是本实用新型第二实施例的模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图5所示，本实用新型的第一实施例提供了一种交叉路口信号控制系统，包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯1，所述的交通信号灯1连接一控制交通灯指示切换和相位切换的信号控制机信号控制机2，所述的信号控制机信号控制机2连接有设于各交叉路口出口道的地感线圈3，所述的地感线圈的位置距离出口道边缘D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600，其中：L_m是平均车头距离；Q_a为平均流量；T_y为黄灯时间；T_r为红灯亮起到下一相位路灯亮起之间的间隔时间。所述的距离出口道边缘为进入该出口道的界线。

在第二实施例中，所述的T_y＝T_s+V₀/|2(a+ig)|；其中，T_r为驾驶员反应时间；v₀为进口道车速；a为车辆制动的加速度；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡去正值，下车取负值；g为重力加速度，所述的T_r＝(w+l)/v₀；其中，w为交叉口的宽度；l为车辆的平均长度；v₀为进口道车速。

本实施例中，在通过计算得出上述步骤S1中的各个数据时，黄灯时间T_y可以直接输入，也可以通过计算得出，本实施例，所述的T_y＝T_s+V₀/|2(a+ig)|；其中，T_r为驾驶员反应时间，单位为秒，通常为1秒；v₀为进口道车速，单位为米/秒，可以实测取平均值，也可以按照车道限速来计算；a为车辆制动的加速度m/s²；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡和平路取值大于等于1，下坡取值小于-1；g为重力加速度。例如在平路上，T_r取值1，v₀取值40，a取值2.5，平路i取值1，g取值9.8，则根据公式T_y＝T_s+v₀/|2(a+ig)|，T_y＝1+[40/|2(2.5±1×9.8)|]＝3。[]表示取整运算，为预留足够时间，此处尤其向上取整，也可直接四舍五入得到一整数时间值。

红灯间隔时间T_r可以直接输入，也可以通过计算得出，所述的T_r＝[(w+l)/v₀]；其中，w为交叉口的宽度，单位为米；l为车辆的平均长度，单位为米；v₀为进口道车速，单位为米/秒。例如w取值20，l取值5，v₀取值40，则T_r＝0.625，，[]表示取整运算，为预留足够时间，此处尤其向上取整，所以此处T_r＝1，也可直接四舍五入一整数时间值，此时最少取值为1。

经测算得到直行车道基本饱和流量范围为1400～2000pcu/h.lane，取平均值为1650pcu/h.lane。左转车道基本饱和流量范围为1300～1800pcu/h.lane，取平均值为1550pcu/h.lane。由于平均车场取5米，设平均车距为3米，则直行车道的地感线圈埋设长度或监控设备监控距离D＝L_m×[Q_a×(T_y+T_r)/3600]＝8×[1650×(3+1)/3600]＝16；左转车道直行车道的地感线圈埋设长度或监控设备监控距离D＝L_m×[Q_a×(T_y+T_r)/3600]＝8×[1550×(3+1)/3600]＝16。所以经过计算得出需沿进口处直行道和左转道的路面铺设16米的地感线圈，或者设置监控区域的长度为16米。

如图6所示，本实用新型的第三实施例提供一种应用上述方法的交叉路口信号配时监控系统，包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯1’，所述的交通信号灯连接一控制交通灯指示切换和相位切换的信号控制机2’，所述的信号控制机连接有监控各交叉路口出口道的摄像头4，所述的摄像头4安装位置离交叉口出口道边缘的距离D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600，其中：L_m是平均车头距离；Q_a为平均流量；T_y为黄灯时间；T_r为红灯亮起到下一相位路灯亮起之间的间隔时间。

在第二实施例中，所述的T_y＝T_s+V₀/2(a±ig)；其中，T_r为驾驶员反应时间；v₀为进口道车速；a为车辆制动的加速度；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡去正值，下车取负值；g为重力加速度；所述的T_r＝(w+l)/v₀；其中，w为交叉口的宽度；l为车辆的平均长度；v₀为进口道车速。

第二实施例中的各种数值的计算和获取与第一实施例相同，此处不在重复说明。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种拥堵交叉路口交通信号灯控制系统，包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯，所述的交通信号灯连接一控制交通灯指示切换和相位切换的交叉口信号控制机，其特征在于：所述的交叉口信号控制机连接有设于各交叉路口出口道的地感线圈，所述的地感线圈的离交叉口出口道边缘的距离D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600，其中：L_m是平均车头距离；Q_a为平均流量；T_y为黄灯时间；T_r为红灯亮起到下一相位路灯亮起之间的间隔时间。

2.如权利要求1所述的拥堵交叉路口交通信号灯控制系统，其特征在于：所述的T_y＝T_s+V₀/|2(a+ig)|；其中，T_s为驾驶员反应时间；V₀为进口道车速；a为车辆制动的加速度；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡去正值，下车取负值；g为重力加速度；所述的T_r＝(w+l)/v₀；其中，w为交叉口的宽度；l为车辆的平均长度；v₀为进口道车速。

3.一种拥堵交叉路口交通信号灯控制系统，包括设于路口用于控制车流运行的交通信号灯，所述的交通信号灯连接一控制交通灯指示切换和相位切换的信号控制机，所述的信号控制机连接有监控各交叉路口出口道的摄像头，其特征在于：所述的摄像头安装位置离交叉口出口道边缘的距离D＝L_m×Q_a×(T_y+T_r)/3600，其中：L_m是平均车头距离；Q_a为平均流量；T_y为黄灯时间；T_r为红灯亮起到下一相位路灯亮起之间的间隔时间。

4.如权利要求3所述的拥堵交叉路口交通信号灯控制系统，其特征在于：所述的T_y＝T_s+V₀/|2(a+ig)|；其中，T_r为驾驶员反应时间；V₀为进口道车速；a为车辆制动的加速度；i＝交叉路口进口道纵坡，上坡去正值，下车取负值；g为重力加速度；所述的T_r＝(w+l)/v₀；其中，w为交叉口的宽度；l为车辆的平均长度；v₀为进口道车速。