CN110969865B - 一种城市智慧交通信息化监测*** - Google Patents

一种城市智慧交通信息化监测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：包括均与数据处理单元连接的车道信息监测单元、数据存储模块、可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元；与现有技术相比，本发明可根据所处路口左转车道数、直行车道数、可变车道数，以及交通流量等实时交通状况，将当前的交通状况分为多个等级，并根据等级的不同对可变车道的车道方向进行及时调整，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。

Description

一种城市智慧交通信息化监测***
技术领域
本发明属于智慧交通技术领域，特别涉及一种城市智慧交通信息化监测***。
背景技术
目前，随着我国经济的发展与城市化进程的加快，我国车辆保有量的逐年上升，城市交通运输能力与城市化进程的不适应性愈加严重，突出表现为近年来热议的城市交通拥堵问题。尤其在大城市，在机动车的拥有量及道路交通运输量急剧增加的情况下，各大城市交通拥堵的现象日益严重。城市交通是影响和带动整个城市功能布局发展、改善人们居住生活与出行条件的一个重要因素，而城市交通拥堵带来的是交通安全威胁、环境污染、能源和土地的大量消耗、严重的经济损失等危害，它严重影响着社会进步与经济发展，已经成为制约城市和谐发展的瓶颈。因此，解决城市交通拥堵问题,实现城市的可持续发展成为当务之急。
因此，如何针对城市交通拥堵问题，提供一套能够根据实际交通状况进行智能调整的城市智慧交通信息化监测***，及时疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率，已成为现在急需解决的问题。
发明内容：
为了解决上述问题，本发明提供了一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：包括均与数据处理单元连接的车道信息监测单元、数据存储模块、可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元；
所述车道信息监测单元，用于实时监测对应车道的车流量相关信息，并将数据实时传输至数据处理单元，包括若干车道数据传感器，分别布设于吊架或其他固定支架上，一个车道数据传感器对应一个车道，分别实时监测各自车道经过传感器的车辆数量信息；
所述数据存储模块，用于存储***运行软件、控制算法、控制策略和实时监测数据，为整个***提供数据存储功能；
所述可变车道信息诱导屏，用于接收指令显示与可变车道相关的实时提示信息，诱导车流正确进入车道；
所述可变车道控制单元，用于接收指令去控制可变车道方向电子指示牌的具体内容：左转、左转直行共用、直行车道方向信息，包括若干可变车道方向电子指示牌，分别布设于可变车道上方，方便驾驶员及时查看，可变车道处于左转车道与直行车道之间；
所述数据处理单元，用于接收车道信息监测单元的实时监测数据，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
进一步的，所述可变车道控制单元中的可变车道方向电子指示牌，可根据实际情况调整设置的数量、位置及车道，也可将现有已安装的可变车道方向电子指示牌接入本发明使用，由可变车道控制单元统一控制。
进一步的，所述可变车道信息诱导屏的布设位置为可变车道方向电子指示牌的前面，使驾驶员第一时间能够观察到，保证诱导信息能够及时传递给驾驶员，具体的布设数量、大小、位置，以及与可变车道方向电子指示牌的距离，可根据实际道路情况进行调整。
进一步的，所述车道信息监测单元中车道数据传感器布设方案如下：
(1)除右转车道外，左转车道和直行车道的每个车道均布设2个车道数据传感器；
(2)每个车道的第1个车道数据传感器，布设在距车道停止线距离L1处的吊架上；
(3)每个车道的第2个车道数据传感器，布设在距第1个车道数据传感器距离L2处的吊架上；
其中，L1为畅通模式监测距离；L2为调整模式监测距离；
进一步的，所述数据处理单元中特定的控制算法和控制策略，根据不同车道数、车流量信息，分为不同的控制模式和调整级别，具体如下：
(1)畅通模式
开启条件：n1<N1+n0，且n2<N1；
其中，
Figure GDA0002682073260000021
Figure GDA0002682073260000031
此时，左转车道和直行车道均处于畅通状态，可变车道均设置为左转直行共用车道；
其中：n1-在所处路口左转车道红灯等待期间，第1个车道数据传感器检测到L1距离内等待左转车数的平均值；
n2-在所处路口直行车道红灯等待期间，第1个车道数据传感器检测到L1距离内等待左转车数的平均值；
N1-在左转车道或直行车道的L1距离内停满等待车辆时的车数；
L1-畅通模式监测距离；
l0-所处路段车辆的平均车长；
Δs-所处路段车辆停车等待时后车车头与前车车尾之间的平均车间距；
n0-在左转车道待转区ΔL距离内停满等待车辆的车数；
ΔL-左转车道待转区长度；
(2)调整模式
①左转车道调整模式
开启条件：n1≥N1+Δn1，且n2＜N1；
调整策略：nT1＝nT；
②直行车道调整模式
开启条件：n1＜N1+Δn1，且n2≥N1；
调整策略：nT2＝nT；
③左转直行车道调整模式
开启条件：n1≥N1+Δn1，且n2≥N1；
调整策略：
Figure GDA0002682073260000032
Figure GDA0002682073260000033
其中，
Figure GDA0002682073260000034
Figure GDA0002682073260000041
Figure GDA0002682073260000042
其中，nT1与nT2的取值为四舍五入后的整数，当Δn1＞N2时，将
Figure GDA0002682073260000043
取值为1，当Δn2＞N2时，将
Figure GDA0002682073260000044
取值为1；
其中：nT-可变车道总数，nT＝nT1+nT2；
nT1-可变车道数调整为左转车道数量；
nT2-可变车道数调整为直行车道数量；
α1-左转车道对可变车道的需求分配系数；
α2-直行车道对可变车道的需求分配系数；
Δn1-在所处路口左转车道红灯等待期间，第2个车道数据传感器检测到L2距离内等待左转车数的平均值；
Δn2-在所处路口直行车道红灯等待期间，第2个车道数据传感器检测到L2距离内等待直行车数的平均值；
m1-所处路口设置的左转车道数；
m2-所处路口设置的直行车道数；
N2-在左转车道或直行车道的L2距离内停满等待车辆时的车数；
L2-调整模式监测距离；
l0-所处路段车辆的平均车长；
Δs-所处路段车辆停车等待时后车车头与前车车尾之间的平均车间距；
(3)调整级别与控制模式对应表如下：
Figure GDA0002682073260000045
其中，调整级别分0-3共四个级别，0级表示当前交通畅通，无需调整可变车道，可变车道可设置为左转直行共用车道，预防交通拥堵；1-3级表示当前交通已出现拥堵现象，需要调整可变车道，级别越高拥堵越严重。
本发明工作原理：车道信息监测单元实时监测对应车道的车流量等相关信息，并将数据发送至数据处理单元，数据处理单元接收到车道信息监测单元的实时监测数据后，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，将当前交通状况分成0-3级四个调整等级，然后输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整可变车道的车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
与现有技术相比，本发明可根据所处路口左转车道数、直行车道数、可变车道数，以及交通流量等实时交通状况，将当前的交通状况分为多个等级，并根据等级的不同对可变车道的车道方向进行及时调整，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的车道数据传感器布设示意图；
图中：1-各车道第1个车道数据传感器，距停止线距离L1、2-各车道第2个车道数据传感器，距第1个车道数据传感器距离L2。
具体实施方式：
实施例1
一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：包括均与数据处理单元连接的车道信息监测单元、数据存储模块、可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元；
所述车道信息监测单元，用于实时监测对应车道的车流量相关信息，并将数据实时传输至数据处理单元，包括若干车道数据传感器，分别布设于吊架或其他固定支架上，一个车道数据传感器对应一个车道，分别实时监测各自车道经过传感器的车辆数量信息；
所述数据存储模块，用于存储***运行软件、控制算法、控制策略和实时监测数据，为整个***提供数据存储功能；
所述可变车道信息诱导屏，用于接收指令显示与可变车道相关的实时提示信息，诱导车流正确进入车道；
所述可变车道控制单元，用于接收指令去控制可变车道方向电子指示牌的具体内容：左转、左转直行共用、直行车道方向信息，包括若干可变车道方向电子指示牌，分别布设于可变车道上方，方便驾驶员及时查看，可变车道处于左转车道与直行车道之间；
所述数据处理单元，用于接收车道信息监测单元的实时监测数据，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
所述可变车道控制单元中的可变车道方向电子指示牌，可根据实际情况调整设置的数量、位置及车道，也可将现有已安装的可变车道方向电子指示牌接入本发明使用，由可变车道控制单元统一控制。
所述可变车道信息诱导屏的布设位置为可变车道方向电子指示牌的前面，使驾驶员第一时间能够观察到，保证诱导信息能够及时传递给驾驶员，具体的布设数量、大小、位置，以及与可变车道方向电子指示牌的距离，可根据实际道路情况进行调整。
实施例2
一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：包括均与数据处理单元连接的车道信息监测单元、数据存储模块、可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元；
所述车道信息监测单元，用于实时监测对应车道的车流量相关信息，并将数据实时传输至数据处理单元，包括若干车道数据传感器，分别布设于吊架或其他固定支架上，一个车道数据传感器对应一个车道，分别实时监测各自车道经过传感器的车辆数量信息；
所述数据存储模块，用于存储***运行软件、控制算法、控制策略和实时监测数据，为整个***提供数据存储功能；
所述可变车道信息诱导屏，用于接收指令显示与可变车道相关的实时提示信息，诱导车流正确进入车道；
所述可变车道控制单元，用于接收指令去控制可变车道方向电子指示牌的具体内容：左转、左转直行共用、直行车道方向信息，包括若干可变车道方向电子指示牌，分别布设于可变车道上方，方便驾驶员及时查看，可变车道处于左转车道与直行车道之间；
所述数据处理单元，用于接收车道信息监测单元的实时监测数据，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
所述可变车道控制单元中的可变车道方向电子指示牌，可根据实际情况调整设置的数量、位置及车道，也可将现有已安装的可变车道方向电子指示牌接入本发明使用，由可变车道控制单元统一控制。
所述可变车道信息诱导屏的布设位置为可变车道方向电子指示牌的前面，使驾驶员第一时间能够观察到，保证诱导信息能够及时传递给驾驶员，具体的布设数量、大小、位置，以及与可变车道方向电子指示牌的距离，可根据实际道路情况进行调整。
所述车道信息监测单元中车道数据传感器，采用型号为TF02的激光雷达传感器，布设方案如下：
(1)除右转车道外，左转车道和直行车道的每个车道均布设2个车道数据传感器；
(2)每个车道的第1个车道数据传感器，布设在距车道停止线距离L1处的吊架上；
(3)每个车道的第2个车道数据传感器，布设在距第1个车道数据传感器距离L2处的吊架上；
说明：L1为畅通模式监测距离；L2为调整模式监测距离；
实施例3
一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：包括均与数据处理单元连接的车道信息监测单元、数据存储模块、可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元；
所述车道信息监测单元，用于实时监测对应车道的车流量相关信息，并将数据实时传输至数据处理单元，包括若干车道数据传感器，比如：激光雷达传感器，分别布设于吊架或其他固定支架上，一个车道数据传感器对应一个车道，分别实时监测各自车道经过传感器的车辆数量信息；
所述数据存储模块，用于存储***运行软件、控制算法、控制策略和实时监测数据，为整个***提供数据存储功能；
所述可变车道信息诱导屏，用于接收指令显示与可变车道相关的实时提示信息，诱导车流正确进入车道；
所述可变车道控制单元，用于接收指令去控制可变车道方向电子指示牌的具体内容：左转、左转直行共用、直行车道方向信息，包括若干可变车道方向电子指示牌，分别布设于可变车道上方，方便驾驶员及时查看，可变车道处于左转车道与直行车道之间；
所述数据处理单元，用于接收车道信息监测单元的实时监测数据，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
所述可变车道控制单元中的可变车道方向电子指示牌，可根据实际情况调整设置的数量、位置及车道，也可将现有已安装的可变车道方向电子指示牌接入本发明使用，由可变车道控制单元统一控制。
所述可变车道信息诱导屏的布设位置为可变车道方向电子指示牌的前面，使驾驶员第一时间能够观察到，保证诱导信息能够及时传递给驾驶员，具体的布设数量、大小、位置，以及与可变车道方向电子指示牌的距离，可根据实际道路情况进行调整。
所述车道信息监测单元中车道数据传感器，采用型号为TF02的激光雷达传感器，布设方案如下：
(1)除右转车道外，左转车道和直行车道的每个车道均布设2个车道数据传感器；
(2)每个车道的第1个车道数据传感器，布设在距车道停止线距离L1处的吊架上；
(3)每个车道的第2个车道数据传感器，布设在距第1个车道数据传感器距离L2处的吊架上；
其中，L1为畅通模式监测距离；L2为调整模式监测距离；
所述数据处理单元中特定的控制算法和控制策略，根据不同车道数、车流量信息，分为不同的控制模式和调整级别，具体如下：
(1)畅通模式
开启条件：n1＜N1+n0，且n2＜N1；
其中，
Figure GDA0002682073260000091
Figure GDA0002682073260000092
此时，左转车道和直行车道均处于畅通状态，可变车道均设置为左转直行共用车道；
其中：n1-在所处路口左转车道红灯等待期间，第1个车道数据传感器检测到L1距离内等待左转车数的平均值；
n2-在所处路口直行车道红灯等待期间，第1个车道数据传感器检测到L1距离内等待左转车数的平均值；
N1-在左转车道或直行车道的L1距离内停满等待车辆时的车数；
L1-畅通模式监测距离；
l0-所处路段车辆的平均车长；
Δs-所处路段车辆停车等待时后车车头与前车车尾之间的平均车间距；
n0-在左转车道待转区ΔL距离内停满等待车辆的车数；
ΔL-左转车道待转区长度；
(2)调整模式
①左转车道调整模式
开启条件：n1≥N1+Δn1，且n2＜N1；
调整策略：nT1＝nT；
②直行车道调整模式
开启条件：n1＜N1+Δn1，且n2≥N1；
调整策略：nT2＝nT；
③左转直行车道调整模式
开启条件：n1≥N1+Δn1，且n2≥N1；
调整策略：
Figure GDA0002682073260000101
Figure GDA0002682073260000102
其中，
Figure GDA0002682073260000103
Figure GDA0002682073260000104
Figure GDA0002682073260000105
其中，nT1与nT2的取值为四舍五入后的整数，当Δn1＞N2时，将
Figure GDA0002682073260000106
取值为1，当Δn2＞N2时，将
Figure GDA0002682073260000107
取值为1；
其中：nT-可变车道总数，nT＝nT1+nT2；
nT1-可变车道数调整为左转车道数量；
nT2-可变车道数调整为直行车道数量；
α1-左转车道对可变车道的需求分配系数；
α2-直行车道对可变车道的需求分配系数；
Δn1-在所处路口左转车道红灯等待期间，第2个车道数据传感器检测到L2距离内等待左转车数的平均值；
Δn2-在所处路口直行车道红灯等待期间，第2个车道数据传感器检测到L2距离内等待直行车数的平均值；
m1-所处路口设置的左转车道数；
m2-所处路口设置的直行车道数；
N2-在左转车道或直行车道的L2距离内停满等待车辆时的车数；
L2-调整模式监测距离；
l0-所处路段车辆的平均车长；
Δs-所处路段车辆停车等待时后车车头与前车车尾之间的平均车间距；
(3)调整级别与控制模式对应表如下：
Figure GDA0002682073260000111
其中，调整级别分0-3共四个级别，0级表示当前交通畅通，无需调整可变车道，可变车道可设置为左转直行共用车道，预防交通拥堵；1-3级表示当前交通已出现拥堵现象，需要调整可变车道，级别越高拥堵越严重。
本发明工作原理：车道信息监测单元实时监测对应车道的车流量等相关信息，并将数据发送至数据处理单元，数据处理单元接收到车道信息监测单元的实时监测数据后，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，将当前交通状况分成0-3级四个调整等级，然后输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整可变车道的车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
与现有技术相比，本发明可根据所处路口左转车道数、直行车道数、可变车道数，以及交通流量等实时交通状况，将当前的交通状况分为多个等级，并根据等级的不同对可变车道的车道方向进行及时调整，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率。
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 (4)

1.一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：包括均与数据处理单元连接的车道信息监测单元、数据存储模块、可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元；
所述车道信息监测单元，用于实时监测对应车道的车流量相关信息，并将数据实时传输至数据处理单元，包括若干车道数据传感器，分别布设于吊架或其他固定支架上，一个车道数据传感器对应一个车道，分别实时监测各自车道经过传感器的车辆数量信息；
所述数据存储模块，用于存储***运行软件、控制算法、控制策略和实时监测数据，为整个***提供数据存储功能；
所述可变车道信息诱导屏，用于接收指令显示与可变车道相关的实时提示信息，诱导车流正确进入车道；
所述可变车道控制单元，用于接收指令去控制可变车道方向电子指示牌的具体内容：左转、左转直行共用、直行车道方向信息，包括若干可变车道方向电子指示牌，分别布设于可变车道上方，方便驾驶员及时查看，可变车道处于左转车道与直行车道之间；
所述数据处理单元，用于接收车道信息监测单元的实时监测数据，经过特定的控制算法和控制策略对数据进行分析处理后，输出控制信号至可变车道信息诱导屏和可变车道控制单元，根据实时的交通状况及时调整车道方向，疏导交通流，减少拥堵情况，进一步提高交通运行效率；
所述数据处理单元中特定的控制算法和控制策略，根据不同车道数、车流量信息，分为不同的控制模式和调整级别，具体如下：
(1)畅通模式
开启条件：n1＜N1+n0，且n2＜N1；
其中，
Figure FDA0002682073250000011
Figure FDA0002682073250000012
此时，左转车道和直行车道均处于畅通状态，可变车道均设置为左转直行共用车道；
其中：n1-在所处路口左转车道红灯等待期间，第1个车道数据传感器检测到L1距离内等待左转车数的平均值；
n2-在所处路口直行车道红灯等待期间，第1个车道数据传感器检测到L1距离内等待左转车数的平均值；
N1-在左转车道或直行车道的L1距离内停满等待车辆时的车数；
L1-畅通模式监测距离；
l0-所处路段车辆的平均车长；
Δs-所处路段车辆停车等待时后车车头与前车车尾之间的平均车间距；
n0-在左转车道待转区ΔL距离内停满等待车辆的车数；
ΔL-左转车道待转区长度；
(2)调整模式
①左转车道调整模式
开启条件：n1≥N1+Δn1，且n2＜N1；
调整策略：nT1＝nT；
②直行车道调整模式
开启条件：n1＜N1+Δn1，且n2≥N1；
调整策略：nT2＝nT；
③左转直行车道调整模式
开启条件：n1≥N1+Δn1，且n2≥N1；
调整策略：
Figure FDA0002682073250000021
Figure FDA0002682073250000022
其中，
Figure FDA0002682073250000023
Figure FDA0002682073250000024
Figure FDA0002682073250000031
其中，nT1与nT2的取值为四舍五入后的整数，当Δn1＞N2时，将
Figure FDA0002682073250000032
取值为1，当Δn2＞N2时，将
Figure FDA0002682073250000033
取值为1；
其中：nT-可变车道总数，nT＝nT1+nT2；
nT1-可变车道数调整为左转车道数量；
nT2-可变车道数调整为直行车道数量；
α1-左转车道对可变车道的需求分配系数；
α2-直行车道对可变车道的需求分配系数；
Δn1-在所处路口左转车道红灯等待期间，第2个车道数据传感器检测到L2距离内等待左转车数的平均值；
Δn2-在所处路口直行车道红灯等待期间，第2个车道数据传感器检测到L2距离内等待直行车数的平均值；
m1-所处路口设置的左转车道数；
m2-所处路口设置的直行车道数；
N2-在左转车道或直行车道的L2距离内停满等待车辆时的车数；
L2-调整模式监测距离；
l0-所处路段车辆的平均车长；
Δs-所处路段车辆停车等待时后车车头与前车车尾之间的平均车间距；
(3)调整级别与控制模式对应表如下：
Figure FDA0002682073250000034
其中，调整级别分0-3共四个级别，0级表示当前交通畅通，无需调整可变车道，可变车道可设置为左转直行共用车道，预防交通拥堵；1-3级表示当前交通已出现拥堵现象，需要调整可变车道，级别越高拥堵越严重。
2.根据权利要求1所述的一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：所述可变车道控制单元中的可变车道方向电子指示牌，可根据实际情况调整设置的数量、位置及车道，也可将现有已安装的可变车道方向电子指示牌接入本发明使用，由可变车道控制单元统一控制。
3.根据权利要求1所述的一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：所述可变车道信息诱导屏的布设位置为可变车道方向电子指示牌的前面，使驾驶员第一时间能够观察到，保证诱导信息能够及时传递给驾驶员，具体的布设数量、大小、位置，以及与可变车道方向电子指示牌的距离，可根据实际道路情况进行调整。
4.根据权利要求1所述的一种城市智慧交通信息化监测***，其特征在于：所述车道信息监测单元中车道数据传感器布设方案如下：
(1)除右转车道外，左转车道和直行车道的每个车道均布设2个车道数据传感器；
(2)每个车道的第1个车道数据传感器，布设在距车道停止线距离L1处的吊架上；
(3)每个车道的第2个车道数据传感器，布设在距第1个车道数据传感器距离L2处的吊架上；
其中，L1为畅通模式监测距离；L2为调整模式监测距离。
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