CN111145563A - 一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，具体包括以下步骤：(1)、确定交叉口进口路段车辆检测点的具***置；(2)、设置导向车道车辆检测点；(3)、建立交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则；(4)、建立车辆检测逻辑判断机制和精准感应控制逻辑算法，在准确判别车辆不同方向通行需求的前提下实施信号实时感应控制。本发明通过改进原有车辆检测器的单一化设置和简单化控制方式，采用多个检测点联动判别逻辑，准确判断交叉口来车的通行方向并执行精准感应控制，进一步有效提升了交叉口实施感应控制时的车辆通行效率，大大减少了车辆的控制延误。

Description

一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法

技术领域

本发明涉及交通信号控制技术领域，具体是一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法。

背景技术

交叉口感应信号控制(简称感应控制)是通过车辆检测器测定到达路口进口道的交通需求，使信号绿灯时间适应测得交通需求的一种控制方式。其适用于交叉口流量尚未饱和且随机变化较大的情况，感应控制对车辆随机到达的适应性较好，可使车辆在停车线前尽可能少停车，达到交通通畅的效果，目前在我国城市交叉口已有较多的成熟应用。

感应控制的实施需要在交叉口进口车道中央设置车辆检测器，检测器需设置在离进口道停车线一定的距离，其基本原理是当该进口道已放行一段必须保证安全通行的最小绿灯时间，后续随机到达的车辆在规定的单位时间h_t(车头时距)内一旦被车辆检测器检测到，则延长一个设定的绿灯时间，保证该车辆能够在延长的绿灯时间段内按照一定车速顺利通过停车线。若在h_t内无后续来车或者该方向放行的绿灯时间已超出一个限定值即最大绿灯时间，则结束该进口道方向绿灯。由此可见，检测器距离停车线的位置主要跟进口道的平均车速相关，平均车速越高，则检测器设置距离越远，不同的平均车速值V对应不同的检测器设置距离D，具体见表1。

表1感应控制车辆检测器布设距离对应表

交叉口进口车道一般由施画白色实线的不可变换车道的导向车道和施画白色虚线的可变换车道的进口路段组成，渐变路段是进口路段其中一种方式，是增大交叉口通行能力的常用措施，如交叉口常用的左转拓宽车道或右转拓宽车道等，车辆需要从渐变路段驶入左转或右转拓宽的导向车道进行左转或右转。当存在左转或右转拓宽车道的交叉口实施感应控制时，根据交叉口的道路条件或通过交叉口的车辆平均车速，车辆检测器到停车线的距离很可能超出交叉口渐变路段的距离，此时检测器虽然能够检测到的车辆到达，但难以确定其通行方向，即不能判断车辆是直行、左转或右转通过交叉口，若此时仍然执行感应控制，不但会产生控制失效的情况，而且会大大增加车辆的控制延误，与感应控制的目标相悖甚远。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，针对存在左转或右转拓宽车道、车辆可从左转车道提前调头或从直行车道提前右转等几何条件的交叉口实施感应控制时，存在的检测器不能确定车辆实际通行方向或缺乏精准控制算法而产生的控制失效和车辆控制延误增大问题，通过改进原有车辆检测器的单一化设置和简单化控制方式，采用多个检测点联动判别逻辑，准确判断交叉口来车的通行方向并执行精准感应控制，以进一步有效提升交叉口实施感应控制时的车辆通行效率，大大减少车辆的控制延误。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)、采用交叉口已具备的电子警察和卡口设备，测定交叉口各个方向绿灯时间段内车辆进入交叉口并通过停车线的平均车速，根据感应控制车辆检测器布设距离对应表确定检测器至交叉口停车线的距离，从而确定交叉口进口路段车辆检测点的具***置；

(2)、在交叉口导向车道末端的车道中央位置设置导向车道车辆检测点，用以确定到达交叉口的车辆最终选择在哪个进口车道通过交叉口；

(3)、建立交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则，准确判别交叉口路段到达的车辆选择进入导向车道的通行方向，为感应控制的准确性和有效性提供重要依据；

(4)、根据交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则，建立车辆检测逻辑判断机制和精准感应控制逻辑算法，在准确判别车辆不同方向通行需求的前提下实施信号实时感应控制，从而提高感应控制的准确性，避免控制失效造成的车辆延误。

所述的用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，设定车辆进入交叉口导向车道后，不允许车辆变道行驶，否则将被交叉口的电子警察进行违法抓拍，以车辆不按规定车道行驶进行处罚。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

1、本发明针对存在左转或右转拓宽车道、车辆可从左转车道提前调头或从直行车道提前右转等几何条件的交叉口实施车辆感应控制时，当所需设置的进口路段检测器至停车线的距离超出渐变路段的范围时，通过在导向车道末端的车道中央位置设置配对的进口车道检测点，建立车辆行驶路行驶路径配对关系和方向判断规则，以及对应的感应控制逻辑算法，在判别车辆不同通行方向和需求的前提下实施精准感应控制，避免了控制失效带来的车辆延误。

2、本发明解决了目前普遍存在的进口车道展宽、车辆可提前调头或提前右转的交叉口实施感应控制时，交叉口进口路段设置的检测器难以确定车辆行驶路径或缺乏合理的控制逻辑算法而产生的控制失效问题，从而有效提高了车辆感应控制的准确性和有效性，避免了因控制失误而产生多余的车辆延误，有助于提升交叉口的控制效率。

附图说明

图1为本发明中存在展宽车道的交叉口渠化及车辆检测点布置示例图。

图2为本发明中单车检测时间区间内车辆行驶路径配对关系和方向判断规则示例图。

图3为本发明中直行绿灯时直行车辆检测逻辑判断机制和精准感应控制逻辑图。

图4为本发明中左转绿灯时左转车辆检测逻辑判断机制和精准感应控制逻辑图。

具体实施方式

一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，具体包括以下步骤：

(1)、采用交叉口已具备的电子警察和卡口设备，测定交叉口各个方向绿灯时间段内车辆进入交叉口并通过停车线的平均车速，根据感应控制车辆检测器布设距离对应表确定检测器至交叉口停车线的距离，从而确定交叉口进口路段车辆检测点的具***置；

(2)、在交叉口导向车道末端的车道中央位置设置导向车道车辆检测点，用以确定到达交叉口的车辆最终选择在哪个进口车道通过交叉口；设定车辆进入交叉口导向车道后，不允许车辆变道行驶，否则将被交叉口的电子警察进行违法抓拍，以车辆不按规定车道行驶进行处罚；

(3)、建立交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则，准确判别交叉口路段到达的车辆选择进入导向车道的通行方向，为感应控制的准确性和有效性提供重要依据；

(4)、根据交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则，建立车辆检测逻辑判断机制和精准感应控制逻辑算法，在准确判别车辆不同方向通行需求的前提下实施信号实时感应控制，从而提高感应控制的准确性，避免控制失效造成的车辆延误。

下面结合图1至图4，对本发明做进一步的详细叙述。

如图1所示，以一个标准十字交叉口的南进口为例，南进口路段由直左和直右两条车道组成，南进口进行了拓宽处理，即从路段两车道拓宽至进口三车道，导向车道分别由直行、左转和右转3条车道组成，其中左转车道存在提前调头开口，车辆可以从左转车道提前调头进入南出口车道。在进口路段直左车道中央设置路段车辆检测点1，在直右车道中央设置路段车辆检测点2，在左、直、右3条导向车道分别设置进口道车辆检测点1、2、3，其中进口道车辆检测点1设置在左转导向车道的调头开口前，进口道检测点2、3设置在导向车道末端。其中检测点是指通过微波雷达或视频等车辆检测设备通过软件在道路上设置的虚拟检测区域，可以检测流量和车头时距等主要交通参数。设路段车辆检测点到渐变路段末端的距离为L，渐变路段末端到进口道车辆检测点1、2、3的距离分别为l₁、l₂、l₃，则路段车辆检测点1到进口道车辆检测点1、2的距离分别为L+l₁、L+l₂，路段车辆检测点2到进口道车辆检测点2、3的距离分别为L+l₂，L+l₃。设测定交叉口各个方向绿灯时间段内车辆进入交叉口并通过停车线的平均车速为V，则从路段车辆检测点1到达进口道车辆检测点1、2所需的时间t₁₁、t₁₂分别为

从路段车辆检测点2到达进口道车辆检测点2、3所需的时间t₂₂、t₂₃分别为

如图2所示，通过单车检测时间区间内路段检测点到进口道检测点车辆通过情况，建立车辆行驶路径配对关系和方向判断规则。单车检测时间区间是指车辆按照一定速度从路段车辆检测点到达进口道车辆检测点的一个较小的时间区间，用以区分每辆不同的通过车辆。

当路段车辆检测点1有车通过时，在单车检测时间区间内：若进口道车辆检测点1检测到有对应的车辆通过，则判定该车辆通行方向为左转，若进口道车辆检测点1未检测到车辆通过，则判定该车辆通行方向为非左转，存在车辆调头、直行或不按规定车道行驶3种情况；若进口道车辆检测点2检测到有对应的车辆通过，则判定该车辆通行方向为直行，若进口道车辆检测点2未检测到车辆通过，则判定该车辆通行方向为非直行，存在车辆左转、调头或不按规定车道行驶3种情况；若进口道车辆检测点3检测到有对应的车辆通过，则判定该车辆不按规定车道行驶，若未检测到车辆通过，则属于正常情况。

当路段车辆检测点2有车通过时，在单车检测时间区间内：若进口道车辆检测点1检测到有对应的车辆通过，则判定该车辆不按规定车道行驶，若未检测到车辆通过，则属于正常情况；若进口道车辆检测点2检测到有对应的车辆通过，则判定该车辆通行方向为直行，若进口道车辆检测点2未检测到车辆通过，则判定该车辆通行方向为非直行，存在车辆右转或不按规定车道行驶两种情况；若进口道车辆检测点3检测到有对应的车辆通过，则判定该车辆通行方向为右转，若进口道车辆检测点3未检测到车辆通过，则判定该车辆通行方向为非右转，存在车辆直行或不按规定车道行驶两种情况。

如图3所示，设直行车辆的最大车头时距为h_zx，即直行绿灯放行一段保证安全通行的最小绿灯时间后，若前后两辆直行车辆连续通过进口道路某一断面的时间差大于h_zx时，说明不是连续直行车流通过，为了提高通行效率直行绿灯可以关闭。当路段车辆检测点1或2检测到有车辆通过时，设其与前一辆确定为直行车辆的车头时距为t_zx，此时直行绿灯时间在最小绿灯和最大绿灯时间范围内。现对图3的控制流程描述如下：

当直行绿灯放行时，路段车辆检测器1有车辆通过，记录其与前一辆确定为直行车的车头时距t_zx，触发进口车道检测点1、2产生新的配对计时器。若情况1进口道车辆检测点2的配对计时t₂在单车检测时间区间[0.8t₁₂,1.2t₁₂]内有车辆通过，则确定该车辆为直行车辆，记录进口道检测点2此时的配对计时t₂，直行绿灯持续放行h_zx-t₂秒，并继续检测后续来车，停止并清空对应产生的配对计时器。若情况2进口道车辆检测点1的配对计时t₁在单车检测时间区间[0.8t₁₁,1.2t₁₁]内有车辆通过，则确定该车辆为左转车辆，记录进口道检测点1的配对计时t₁，取t₀₁＝min(t₁,1.2t₁₂)，若t_zx+t₀₁≤h_zx，则直行绿灯持续放行h_zx-t₀₁-t_zx秒，并继续检测后续来车，停止并清空对应产生的配对计时器；若t_zx+t₀₁>h_zx，则结束直行绿灯，停止并清空对应产生的配对计时器。若上述两种情况均未发生，则确定通过车辆为调头车或不按车道规定行使，忽略此次请求，停止并清空对应产生的配对计时器，若此时t_zx+1.2t₁₂≤h_zx，则直行绿灯持续放行h_zx-1.2t₁₂-t_zx秒，并继续检测后续来车，若t_zx+1.2t₁₂>h_zx，则结束直行绿灯。

当直行绿灯放行时，路段车辆检测器2有车辆通过，记录其与前一辆确定为直行车的车头时距t_zx，触发进口车道检测点2、3产生新的配对计时器。若情况1进口道车辆检测点2的配对计时t₂在单车检测时间区间[0.8t₂₂,1.2t₂₂]内有车辆通过，则确定该车辆为直行车辆，记录进口道检测点2此时的配对计时t₂，直行绿灯持续放行h_zx-t₂秒，并继续检测后续来车，停止并清空对应产生的配对计时器。若情况2进口道车辆检测点3的配对计时t₃在单车检测时间区间[0.8t₂₃,1.2t₂₃]内有车辆通过，则确定该车辆为右转车辆，记录进口道检测点3的配对计时t₃，取t₀₃＝min(t₃,1.2t₂₂)，若t_zx+t₀₃≤h_zx，则直行绿灯持续放行h_zx-t₀₃-t_zx秒，并继续检测后续来车，停止并清空对应产生的配对计时器；若t_zx+t₀₃>h_zx，则结束直行绿灯，停止并清空对应产生的配对计时器。若上述两种情况均未发生，则确定通过车辆不按车道规定行使，忽略此次请求，停止并清空对应产生的配对计时器，若此时t_zx+1.2t₂₂≤h_zx，则直行绿灯持续放行h_zx-1.2t₂₂-t_zx秒，并继续检测后续来车，若t_zx+1.2t₂₂>h_zx，则结束直行绿灯。

如图4所示，设左转车辆的最大车头时距为h_zz，即左转绿灯放行一段保证安全通行的最小绿灯时间后，若前后两辆左转车辆连续通过进口道路某一断面的时间差大于h_zz时，说明不是连续左转车流通过，为了提高通行效率左转绿灯可以关闭。当路段车辆检测点1检测到有车辆通过时，设其与前一辆确定为左转车辆的车头时距为t_zz，此时左转绿灯时间在最小绿灯和最大绿灯时间范围内。现对图4的控制流程描述如下：

当左转绿灯放行时，路段车辆检测器1有车辆通过，记录其与前一辆确定为左转车的车头时距t_zz，触发进口车道检测点1、2产生新的配对计时器。若情况1进口道车辆检测点1的配对计时t₁在单车检测时间区间[0.8t₁₁,1.2t₁₁]内有车辆通过，则确定该车辆为左转车辆，记录进口道检测点1此时的配对计时t₁，左转绿灯持续放行h_zz-t₁秒，并继续检测后续来车，停止并清空对应产生的配对计时器。若情况2进口道车辆检测点2的配对计时t₂在单车检测时间区间[0.8t₁₂,1.2t₁₂]内有车辆通过，则确定该车辆为直行车辆，记录进口道检测点2的配对计时t₂，取t₀₂＝min(t₂,1.2t₁₁)，若t_zz+t₀₂≤h_zz，则左转绿灯持续放行h_zz-t₀₂-t_zz秒，并继续检测后续来车，停止并清空对应产生的配对计时器；若t_zz+t₀₂>h_zz，则结束左转绿灯，停止并清空对应产生的配对计时器。若上述两种情况均未发生，则确定通过车辆为调头车或不按车道规定行使，忽略此次请求，停止并清空对应产生的配对计时器，若此时t_zz+1.2t₁₁≤h_zz，则左转绿灯持续放行h_zz-1.2t₁₁-t_zz秒，并继续检测后续来车，若t_zz+1.2t₁₁>h_zz，则结束左转绿灯。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方案进行描述，并非对本发明的保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)、采用交叉口已具备的电子警察和卡口设备，测定交叉口各个方向绿灯时间段内车辆进入交叉口并通过停车线的平均车速，根据感应控制车辆检测器布设距离对应表确定检测器至交叉口停车线的距离，从而确定交叉口进口路段车辆检测点的具***置；

(2)、在交叉口导向车道末端的车道中央位置设置导向车道车辆检测点，用以确定到达交叉口的车辆最终选择在哪个进口车道通过交叉口；

(3)、建立交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则，准确判别交叉口路段到达的车辆选择进入导向车道的通行方向，为感应控制的准确性和有效性提供重要依据；

(4)、根据交叉口进口路段车辆检测点与导向车道车辆检测点的行驶路径配对关系和方向判断规则，建立车辆检测逻辑判断机制和精准感应控制逻辑算法，在准确判别车辆不同方向通行需求的前提下实施信号实时感应控制，从而提高感应控制的准确性，避免控制失效造成的车辆延误。

2.根据权利要求1所述的用于交叉口感应控制的车辆变道检测与控制方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，设定车辆进入交叉口导向车道后，不允许车辆变道行驶，否则将被交叉口的电子警察进行违法抓拍，以车辆不按规定车道行驶进行处罚。

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