一种提升道路交通安全性的信号控制方法
技术领域
本发明属于交通管理技术领域,具体涉及一种提升道路交通安全性的信号控制方法。
背景技术
现阶段对于道路交通信号控制与安全方面的研究,主要可归纳为以下两个方面:1、路***通信号的防冲突运行机制,该方面研究主要根据路口各方向交通流的放行冲突关系,制定合理的车流放行组合,尽量避免车流在信号控制下的直接冲突,如十字路口南北方向直行车流可以同时放行,但不能和东或西方向交通流同时放行;2、路***通信号的过渡调节机制,该方面主要包括通行权的过渡调节和通行时间的过渡调节,通行权的过渡调节主要是在绿灯和红灯的过渡时设置黄灯,来对运行车辆的安全性进行调整和优化。通行时间的过渡调节指的是每个方向车辆放行的时候,设置最短和最长放行时间,这能够保障车辆顺利通过路口以及冲突方向车辆等待容忍度不超限,提高车辆通行安全。
以上研究主要从宏观的角度来设计车辆安全通行的方式和方法,这些方法对保障车辆在路口通行的安全性有一定效果,但是仅仅依靠这些交通信号设计方法还不足够,一些特殊的路口或微观交通流场景仍存在一定的安全问题,如无法直接近距离观测到信号灯的路口、居民区集中的路口,以及路口遇到黄灯因车速原因而无法通过且无法及时停止的场景。这些场景并不少见,但相关的研究还没有形成具有针对性的方法,仅仅依靠被动式的交通信号来对这些场景进行交通设计,已经无法满足道路交通的安全需要。这就需要结合相应的检测装置对这些场景进行主动检测,并设计合理的交通信号控制方法,来弥补常规控制方法在车辆安全通行方面的不足。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供一种提升道路交通安全性的信号控制方法,解决了仅仅依靠被动式的交通信号来对这些场景进行交通设计,已经无法满足道路交通的安全需要的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种提升道路交通安全性的信号控制方法,包括特殊道路场景下的交通信号安全控制方法和路口“两难区”的交通信号安全控制方法,所述特殊道路场景下的交通信号安全控制方法包括前方红灯警示法、检测与警示法和多检测器速度控制法,所述路口“两难区”的交通信号安全控制方法包括“两难区”的检测方法和“两难区”的改善方法。
优选的,所述前方红灯警示法具体为在驾驶员视线受影响区域之前安装“准备停车”可变警示牌,用以提高驾驶者对前方信号状态的辨识度,提高车辆运行的安全系数。
优选的,所述警示牌安装在路边竖杆或路上方横杆上,警示牌下边沿离地面高度5.2m,字体高度不低于30cm,且字体亮灭可变,字体显现的颜色为黄色,所述警示牌应可见“准备停车”文字,所述警示牌在信号灯开始亮黄灯时,开始进行频闪,闪烁频率为每分钟50至60次,当前方信号灯状态变为红灯时,警示牌开始常亮,当前方信号灯状态为绿色时,警示牌可根据具体场景而做灭灯处理,所述警示牌内部信号控制器设置有安全控制逻辑,当警示牌失去通讯连接、故障损坏或者路口处于手动控制及其他非正常模式时,警示牌会切换至闪烁状态。
优选的,所述检测与警示法利用车辆检测器获取干道方向高速运动车队的分布,当检测到车队驶过检测器位置时,信号控制***将响应非干道方向的通行需求,准备对信号灯状态进行切换,此时通过安装在检测器附近的预警牌对干道方向下个车队的车辆进行“准备停车”闪烁警示,待车队完全驶离路口,干道方向信号灯切换为红色,预警牌变为常亮状态,且预警牌的具体特性和上述警示牌相同。
优选的,所述检测与警示法所采用的信号控制***中检测器采用环形线圈检测器,由于干道路段车辆速度较快,检测器的位置设置在停止线后5-10秒行驶距离的地方,距离需根据实际路口场景中车队的行驶速度及绿灯信号间隔来设置,所述检测与警示法所采用的信号控制***中信号控制方案同样由检测器的数据来进行优化,当处于干道方向绿灯期间,检测器每检测到车队里的一辆车,放行时间相应延长一个时间间隔,该时间间隔可使用车队的车头时距来确定,当处于干道方向红灯期间,检测器检测到的车辆用于下个信号周期车队的初始放行时间,保证干道方向不产生二次排队,同时各方向绿灯时间受最大绿灯时长和最小绿灯时长限制。
优选的,所述多检测器速度控制法通过在路口停止线后一定距离安装两个车辆检测器,利用两个传感器来测量驶来车辆的速度,当车辆以限速或低于限速行驶时,两个检测器会产生一个通过请求信号,当信号灯处于四个方向全红状态,则控制***会响应该未超速车辆触发的通过请求信号,对应方向的信号灯会在车辆到达路口前切换到绿灯,当车辆超速通过远端速度传感器,两个传感器不会产生通过请求命令,车辆将面临红色信号灯前行,直到速度下降并行驶到停止线附近时,距离停止线较近的到达检测器会产生一个通过请求信号,则此时对应的信号灯切换至绿灯,使得此时为超速的车辆通过路口。
优选的,所述多检测器速度控制法所采用的信号控制***的控制逻辑由控制器和外部三个检测器组成,利用两个远端的速度检测传感器可以产生速度控制信号(call),近端检测器可以产生车辆到达停止线附近时的通行请求信号,速度控制逻辑呈周期性运行,且由远端第一个传感器触发时(时刻T1)对速度控制请求指令进行初始化(initiate acall),触发远端第二个传感器时(时刻T2)对速度控制请求指令进行复位(reset thecall),当车辆在规定触发间隔t0内没有触发远端第二次检测器,即T2-T1>=t0,则速度控制请求指令会被发送至控制器,***认为该车辆速度没有超过一定限度,即对该方向放行绿灯,当车辆速度过快,则经过两个检测器的时间间隔较短,请求指令(call)会在T2时刻被复位,T2-T1<t0,因此无法产生通行请求,而只能面向红灯减速至停止线附近区域,从而实现速度控制过程,且在对两个远端传感器的间距进行设计时,选取1秒内车辆以限速行驶通过的距离作为间距,减少远端检测器内同时存在多辆车的干扰情况,另外两个远端传感器的位置以驾驶员的反应时间和刹停时间为基准进行设计,提高速度控制***的安全系数。
优选的,所述“两难区”的检测方法车辆以恒定速度S在距离停止线X米的距离驶进路口时,黄灯结束前,车辆可以在停止线内安全停止,满足X>=S*t+S2/2d,其中X表示距离停止线的距离,单位:m,S表示车辆的行驶速度,单位:m/s,t表示驾驶员看到黄灯并开始减速的反应时间,单位:s,d表示车辆的加速度,单位:m/s2,黄灯结束前车辆可以顺利通过停止线,满足Xc=<-(W+L)+S(Y+R)+a(Y+R-t)2/2,其中Xc表示通行距离,单位:m,S表示车辆的行驶速度,单位:m/s;t表示驾驶员看到黄灯并开始减速的反应时间,单位:s,a表示车辆的加速度,单位:m/s2,Y表示黄灯时长,单位:s,R表示红灯清空时间,单位:s,W表示路口宽度,单位:s,L表示车辆长度,单位:m,同时满足上式,可知车辆已进入“两难区”,既不能在停止线内安全停下,也不能在黄灯结束前通过停止线。
优选的,所述“两难区”的改善方法通过车辆检测器来获取进入“两难区”的车辆数据,并将车辆信息传送至控制器,由控制器调整信号控制方案,延长相应的绿灯时间,直到车辆通过该区域,其中检测器的位置选取方法需满足D=1.47S*t+S2/30f,D2=1.47S(S/30+1),D1=D-D2,其中S表示第85%位置的速度值,单位:km/h,t表示驾驶员看到黄灯并开始减速的反应时间,单位:s,f表示车辆的摩擦系数,D表示停止距离,单位:s,R表示红灯清空时间,单位:s,W表示路口宽度,单位:s,L表示车辆长度,单位:m。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、前方红灯警示法能够针对驾驶员视线受阻的问题,通过在视线受阻区域设置可变警示牌,进而获取原不可见的信号状态,这将大大减少因前方交通状况未知而导致的交通风险。
2、检测与警示法主要针对快速路与乡村道路相交的路口,因快速路车辆速度较快,且乡村易出现团雾、动物等影响,因此需要将路口的交通状况尽早对将要停车的车辆进行警示,并且信号切换选择在车队结束后进行,这样能够保证高速行驶的车辆突然接收到停车警告时,有足够的时间和空间停止车辆。相比于常规定时信号切换方法,该方法延长了驾驶员的反应时间,增加了反应距离,能够对行车安全提供一定保障。
3、多检测器速度控制法利用检测器与交通信号对车辆的速度进行控制,该方法不同于常规指示性、警示性路牌或灯具,该方法因与信号灯相结合,因此具有较好的强制性,能够比常规方法很好地控制居民区附近路口的车辆速度。并且该方式仅使用若干检测器,结合控制逻辑,就能对车辆速度进行控制,相比于常规使用视频抓拍等方式更加简便、经济,且对车辆大小和外形都有很好适应性,能够较好地保障交通安全。
4、“两难区”交通信号安全控制方法能够对黄灯亮起时,车辆在路口通行遇到的通行困境提出检测和信号改进控制方法,这相比于常规没有对“两难区”进行优化的路口,能让遇到黄灯的车辆有足够的时间通过路口,让驾驶者减少决策困惑,提高通行安全。
附图说明
图1为本发明的前方红灯警示法应用场景示意图;
图2为本发明的检测与警示法检测器参数与速度对应关系示意图;
图3为本发明的检测与警示法应用场景示意图;
图4为本发明的多检测器速度控制法应用场景示意图;
图5为本发明的“两难区”场景示意图;
图6为本发明的“两难区”场景改善方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6,本发明提供一种技术方案:一种提升道路交通安全性的信号控制方法,包括特殊道路场景下的交通信号安全控制方法和路口“两难区”的交通信号安全控制方法,特殊道路场景下的交通信号安全控制方法包括前方红灯警示法、检测与警示法和多检测器速度控制法,路口“两难区”的交通信号安全控制方法包括“两难区”的检测方法和“两难区”的改善方法。
实施例一:
如图1所示,本发明提供一种技术方案:前方红灯警示法,具体为在驾驶员视线受影响区域之前安装“准备停车”可变警示牌,用以提高驾驶者对前方信号状态的辨识度,提高车辆运行的安全系数,警示牌安装在路边竖杆或路上方横杆上,警示牌下边沿离地面高度5.2m,字体高度不低于30cm,且字体亮灭可变,字体显现的颜色为黄色,警示牌应可见“准备停车”文字,警示牌在信号灯开始亮黄灯时,开始进行频闪,闪烁频率为每分钟50至60次,当前方信号灯状态变为红灯时,警示牌开始常亮,当前方信号灯状态为绿色时,警示牌可根据具体场景而做灭灯处理,警示牌内部信号控制器设置有安全控制逻辑,当警示牌失去通讯连接、故障损坏或者路口处于手动控制及其他非正常模式时,警示牌会切换至闪烁状态。
本实施例中,前方红灯警示法能够针对驾驶员视线受阻的问题,通过在视线受阻区域设置可变警示牌,进而获取原不可见的信号状态,这将大大减少因前方交通状况未知而导致的交通风险。
实施例二:
如图2-3所示,本发明提供一种技术方案:检测与警示法,利用车辆检测器获取干道方向高速运动车队的分布,当检测到车队驶过检测器位置时,信号控制***将响应非干道方向的通行需求,准备对信号灯状态进行切换,此时通过安装在检测器附近的预警牌对干道方向下个车队的车辆进行“准备停车”闪烁警示,待车队完全驶离路口,干道方向信号灯切换为红色,预警牌变为常亮状态,且预警牌的具体特性和上述警示牌相同,检测与警示法所采用的信号控制***中检测器采用环形线圈检测器,由于干道路段车辆速度较快,检测器的位置设置在停止线后5-10秒行驶距离的地方,距离需根据实际路口场景中车队的行驶速度及绿灯信号间隔来设置,检测与警示法所采用的信号控制***中信号控制方案同样由检测器的数据来进行优化,当处于干道方向绿灯期间,检测器每检测到车队里的一辆车,放行时间相应延长一个时间间隔,该时间间隔可使用车队的车头时距来确定,当处于干道方向红灯期间,检测器检测到的车辆用于下个信号周期车队的初始放行时间,保证干道方向不产生二次排队,同时各方向绿灯时间受最大绿灯时长和最小绿灯时长限制。
本实施例中,检测与警示法主要针对快速路与乡村道路相交的路口,因快速路车辆速度较快,且乡村易出现团雾、动物等影响,因此需要将路口的交通状况尽早对将要停车的车辆进行警示,并且信号切换选择在车队结束后进行,这样能够保证高速行驶的车辆突然接收到停车警告时,有足够的时间和空间停止车辆。相比于常规定时信号切换方法,该方法延长了驾驶员的反应时间,增加了反应距离,能够对行车安全提供一定保障。
实施例三:
如图4所示,本发明提供一种技术方案:多检测器速度控制法,通过在路口停止线后一定距离安装两个车辆检测器,利用两个传感器来测量驶来车辆的速度,当车辆以限速或低于限速行驶时,两个检测器会产生一个通过请求信号,当信号灯处于四个方向全红状态,则控制***会响应该未超速车辆触发的通过请求信号,对应方向的信号灯会在车辆到达路口前切换到绿灯,当车辆超速通过远端速度传感器,两个传感器不会产生通过请求命令,车辆将面临红色信号灯前行,直到速度下降并行驶到停止线附近时,距离停止线较近的到达检测器会产生一个通过请求信号,则此时对应的信号灯切换至绿灯,使得此时为超速的车辆通过路口,多检测器速度控制法所采用的信号控制***的控制逻辑由控制器和外部三个检测器组成,利用两个远端的速度检测传感器可以产生速度控制信号(call),近端检测器可以产生车辆到达停止线附近时的通行请求信号,速度控制逻辑呈周期性运行,且由远端第一个传感器触发时(时刻T1)对速度控制请求指令进行初始化(initiate a call),触发远端第二个传感器时(时刻T2)对速度控制请求指令进行复位(reset the call),当车辆在规定触发间隔t0内没有触发远端第二次检测器,即T2-T1>=t0,则速度控制请求指令会被发送至控制器,***认为该车辆速度没有超过一定限度,即对该方向放行绿灯,当车辆速度过快,则经过两个检测器的时间间隔较短,请求指令(call)会在T2时刻被复位,T2-T1<t0,因此无法产生通行请求,而只能面向红灯减速至停止线附近区域,从而实现速度控制过程,且在对两个远端传感器的间距进行设计时,选取1秒内车辆以限速行驶通过的距离作为间距,减少远端检测器内同时存在多辆车的干扰情况,另外两个远端传感器的位置以驾驶员的反应时间和刹停时间为基准进行设计,提高速度控制***的安全系数。
本实施例中,多检测器速度控制法利用检测器与交通信号对车辆的速度进行控制,该方法不同于常规指示性、警示性路牌或灯具,该方法因与信号灯相结合,因此具有较好的强制性,能够比常规方法很好地控制居民区附近路口的车辆速度。并且该方式仅使用若干检测器,结合控制逻辑,就能对车辆速度进行控制,相比于常规使用视频抓拍等方式更加简便、经济,且对车辆大小和外形都有很好适应性,能够较好地保障交通安全。
实施例四:
如图5-6所示,本发明提供一种技术方案:路口“两难区”的交通信号安全控制方法,包括“两难区”的检测方法和“两难区”的改善方法,其中“两难区”的检测方法车辆以恒定速度S在距离停止线X米的距离驶进路口时,黄灯结束前,车辆可以在停止线内安全停止,满足X>=S*t+S2/2d,其中X表示距离停止线的距离,单位:m,S表示车辆的行驶速度,单位:m/s,t表示驾驶员看到黄灯并开始减速的反应时间,单位:s,d表示车辆的加速度,单位:m/s2,黄灯结束前车辆可以顺利通过停止线,满足Xc=<-(W+L)+S(Y+R)+a(Y+R-t)2/2,其中Xc表示通行距离,单位:m,S表示车辆的行驶速度,单位:m/s;t表示驾驶员看到黄灯并开始减速的反应时间,单位:s,a表示车辆的加速度,单位:m/s2,Y表示黄灯时长,单位:s,R表示红灯清空时间,单位:s,W表示路口宽度,单位:s,L表示车辆长度,单位:m,同时满足上式,可知车辆已进入“两难区”,既不能在停止线内安全停下,也不能在黄灯结束前通过停止线,而“两难区”的改善方法通过车辆检测器来获取进入“两难区”的车辆数据,并将车辆信息传送至控制器,由控制器调整信号控制方案,延长相应的绿灯时间,直到车辆通过该区域,其中检测器的位置选取方法需满足D=1.47S*t+S2/30f,D2=1.47S(S/30+1),D1=D-D2,其中S表示第85%位置的速度值,单位:km/h,t表示驾驶员看到黄灯并开始减速的反应时间,单位:s,f表示车辆的摩擦系数,D表示停止距离,单位:s,R表示红灯清空时间,单位:s,W表示路口宽度,单位:s,L表示车辆长度,单位:m。
本实施例中,“两难区”交通信号安全控制方法能够对黄灯亮起时,车辆在路口通行遇到的通行困境提出检测和信号改进控制方法,这相比于常规没有对“两难区”进行优化的路口,能让遇到黄灯的车辆有足够的时间通过路口,让驾驶者减少决策困惑,提高通行安全。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。