CN111325995A - 一种交叉口信号灯智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交叉口信号灯智能控制方法，属于交通信号灯控制领域。本发明将交叉口各方向道路划分为缓冲路段、识别路段及非识别路段，当识别路段内有车，则控制模块不改变当前信号灯的状况，即仍按照固定时长进行控制，当识别路段内无车，则提前启动该方向的倒计时，然后进入信号灯下一个控制相位。本发明能有效解决固定模式中的不灵活低效问题，且保证了固定模式的有效性，减少等待时间，从而提高通行效率，降低排放和怠速油耗。

Description

一种交叉口信号灯智能控制方法
技术领域
本发明涉及一种交叉口信号灯智能控制方法，属于交通信号灯控制领域。
背景技术
目前城市交叉口信号灯的控制方式都是基于固定时长控制模式(以下简称固定模式)下，其特征是，不管交叉口各方向道路上有车或者无车，都是按照设定好的时长对信号灯进行控制以指示车辆通行或不通行。
在车辆拥挤的交叉口(市中心或交通繁华路段或交通高峰期)，这种固定模式的控制，应该说是有效的。但是在车辆稀少的交叉口(市建新区或交通非繁华路段或交通非高峰期)，这种控制方式，是有效但却是低效的。
在车辆稀少或交通非高峰期的交叉口会存在这样的情况：东西方向绿灯无车通行，南北方向红灯却有车辆需要等待一个周期才能通行，造成南北方向不必要的等待，从而导致通行效率降低、汽车怠速油耗增加以及多余污染排放。
因此，对交叉口信号灯现有固定模式进行改进，以提高交叉口的通行效率有着实际意义。
固定模式之前的交叉口各方向车辆通行都是由人来指挥控制的，其特征是能充分发挥人的主观能动性，根据交叉口各方向道路有车或无车情况，灵活地指挥车辆通行或等待，表现为：
(1)当道路车流小时，人根据道路实况，一旦出现一方无车就让另一方通行，减少不必要的等待，体现出有效性和高效性。
(2)当道路的车流比较大，人为指挥交通很难做到交叉口各方向道路车辆的通行时间均衡，导致各方向通行的时间不合理的矛盾。
(3)人指挥交通，需要时刻观察交叉口车流量情况，但是人的精力是有限的，长时间精力的集中会让人过度疲劳，工作强度增大，而且每个交叉口都需要有人来指挥，造成人力成本高。
因此，从70年代末到80年代初开始，就出现了交叉口信号灯的固定模式控制方法，并沿用至今。这种方式有效地管理了交叉口通行次序，解决了上述(2)(3)问题，保证了交叉口各方向的通行总时长的均衡，减少了人的成本开销。但却存在非常突出的不灵活性，无论另一方向有车无车都需等待一个周期，存在相当的低效性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交叉口信号灯智能控制方法，在设定的区域内，只需判断出道路区域的识别路段内有车或无车，再做相应的控制，能有效解决固定模式中的不灵活问题，且保证了固定模式的有效性，减少等待时间，从而提高通行效率，降低排放和怠速油耗。
本发明采用的技术方案是：一种交叉口信号灯智能控制方法，包括如下步骤：
Step1:获取当前时刻交叉口各方向道路的限速值v、固定模式下的倒计时时长t1及固定模式下直行时长Ts与左转时长Tl；
Step2：将交叉口各方向道路划分为缓冲路段、识别路段；
(1)缓冲路段Sbf：从交叉口中心点到车行反方向距离为Sbf的距离，其计算如下：
Sbf＝v*t1 (1)
(2)识别路段Sia:从缓冲路段末端起到车行反方向距离为Sia的距离，t2为车辆通过Sia路段的时间，其计算如下：
t2＝Average(Ts,Tl)-t1 (2)
Sia＝v*t2 (3)
Step3：用交叉口的图像采集模块对识别路段进行图像采帧，控制模块接收图像的帧图像信息并进行有车或无车的识别，控制模块根据识别结果，调整各方向信号灯：
(1)判断出交叉口各方向识别路段内有车，则依据固定时长进行控制；
(2)判断出交叉口各方向识别路段无车，则提前进入通行倒计时，之后进入信号灯下一个控制相位。
具体地，所述固定模式下的倒计时时长t1为10秒。
具体地，图像采集模块以Δt的频率进行交叉口某一方向道路实况的帧图像采集。
优选地，所述的Δt＝1s。
缓冲路段和识别路段以外的区域为非识别路段。
本发明的有益效果是：本发明能有效解决固定模式中的不灵活问题，且保证了固定模式的有效性，可达到类似于人工灵活地指挥交通的效果，减少等待时间，从而提高通行效率，降低排放和怠速油耗。
附图说明
图1为本发明交叉口中其中一条道路缓冲路段、识别路段及非识别路段的划分示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1：如图1所示，一种交叉口信号灯智能控制方法，包括如下步骤：
Step1:设定获取当前时刻交叉口各方向道路的限速值v＝50km/h、固定模式下的倒计时时长t1＝10s及固定模式下直行时长Ts＝40s与左转时长Tl＝20s；
Step2：将交叉口各方向道路划分为缓冲路段、识别路段及非识别路段；
(1)缓冲路段Sbf：从交叉口中心点到车行反方向距离为Sbf的距离，其计算如下：
Sbf＝v*t1＝50km/h*10s＝139m
(2)识别路段Sia:从缓冲路段末端起到车行反方向距离为Sia的距离，t2为车辆通过Sia路段的时间，其计算如下：
t2＝Average(Ts,Tl)-t1＝Average(40,20)-10＝20s
Sia＝v*t2＝50km/h*20s＝278m
(3)非识别路段：缓冲路段和识别路段以外的区域。
表1为区域设定实例表。
表1
Figure BDA0002385302110000031
Step3：用交叉口的图像采集模块对识别路段进行图像采帧，控制模块接收图像采集模块的帧图像信息并进行有车或无车的识别，控制模块根据识别结果，调整各方向信号灯：
(1)判断出交叉口各方向识别路段内有车，则依据固定时长进行控制；
(2)判断出交叉口各方向识别路段无车，则提前进入通行倒计时,之后进入信号灯下一个控制相位。
进一步地，所述固定模式下的倒计时时长t1为10秒。
进一步地，图像采集模块以Δt的频率进行交叉口某一方向道路实况的帧图像采集,Δt＝1s。
上述公式中各方向道路的限速值v、固定模式下的倒计时时长t1及固定模式下直行时长Ts与左转时长Tl等各量均取决于在固定模式下各交叉口各方向道路实际值，因此，本发明用于各交叉口均需按上述方法进行设定。
本发明的工作原理是：缓冲路段的设置是为了考虑有行人可能会穿行在斑马线上，因此为了安全起见，本发明留有提醒的时间给行人和缓冲路段内的车辆通行，仅判断识别路段内有车或无车。当识别路段内有车，则不改变当前信号灯的情况，即仍按照固定时长进行控制，当识别路段内无车，则提前启动该方向的倒计时，然后进入信号灯下一个控制相位。
本发明可达到类似于人工灵活地指挥交通的效果，减少等待时间，从而提高通行效率，降低排放和怠速油耗。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种交叉口信号灯智能控制方法，其特征在于:包括如下步骤：
Step1:获取当前时刻交叉口各方向道路的限速值v、固定模式下的倒计时时长t1及固定模式下直行时长Ts与左转时长Tl；
Step2：将交叉口各方向道路划分为缓冲路段、识别路段；
(1)缓冲路段Sbf：从交叉口中心点到车行反方向距离为Sbf的距离，其计算如下：
Sbf＝v*t1 (1)
(2)识别路段Sia:从缓冲路段末端起到车行反方向距离为Sia的距离，t2为车辆通过Sia路段的时间，其计算如下：
t2＝Average(Ts,Tl)-t1 (2)
Sia＝v*t2 (3)；
Step3：用交叉口的图像采集模块对识别路段进行图像采帧，控制模块接收图像采集模块的帧图像信息并进行有车或无车的识别，控制模块根据识别结果，调整各方向信号灯：
(1)判断出交叉口各方向识别路段内有车，则依据固定时长进行控制；
(2)判断出交叉口各方向识别路段无车，则提前进入通行倒计时，之后进入信号灯下一个控制相位。
2.根据权利要求1所述的一种交叉口信号灯智能控制方法，其特征在于：所述固定模式下的倒计时时长t1为10秒。
3.根据权利要求1所述的一种交叉口信号灯智能控制方法，其特征在于：图像采集模块以Δt的频率进行交叉口某一方向道路实况的帧图像采集。
4.根据权利要求3所述的一种交叉口信号灯智能控制方法，其特征在于：所述的Δt＝1s。
5.根据权利要求1所述的一种交叉口信号灯智能控制方法，其特征在于：缓冲路段和识别路段以外的区域为非识别路段。
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