CN107958600A - 一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能信号控制技术领域，公开了一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，系统包括信号发射塔和LED指示灯；信号发射塔包括非定向车辆识别装置、车辆信息获取装置、区段控制装置、无线信号发射装置；LED指示灯包括无线信号接收装置。方法包括：信号发射塔识别定向车道内的非定向车辆、获取定向车道内所有车辆的位置及车速、获得变色区长度信息、发送变色区长度信息至LED指示灯；LED指示灯接收变色区长度信息、保持或变化颜色。本发明解决了现有技术中定向车道的剩余通行能力利用不充分的问题，能够最大化利用定向车道的通行资源，均衡交通车辆分配，缓解城市道路局部拥挤。
Description
技术领域
本发明涉及智能信号控制技术领域，尤其涉及一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，城市规模日益扩大，城市交通拥堵问题日益突显，如部分主城区车辆行经桥梁、隧道等路段车辆变道交织严重影响路段的通行效率，造成桥梁、隧道等道路大面积瘫痪。为了缓解城市交通拥堵，进一步增加桥梁、隧道等有多车道汇入或分流情况路段的通行效率，改善桥梁拥堵现状和交通秩序，减轻交通压力，提高道路通行能力，部分城市通过新设“定向车道”(指根据道路预设方向到达的不同地点，指定某车道仅供驶向规定地点、规定方向的车辆使用，驶向其余地点方向的车辆不得驶入的专用车道)提高道路通行效率。
定向车道作为一条畅通、快捷的绿色通道，保证了定向车辆优先，提升了定向车辆通行效率。然后，对于设置有定向车道的路段，定向车道的交通状况良好，但与其相邻的普通车道交通状况并不乐观，经常出现定向车道闲置而相邻车道饱和甚至超饱和，此种情况下虽然保证了定向车辆的优先通行，但并没有充分利用定向车道的剩余通行能力，致使道路资源浪费。
发明内容
本申请实施例通过提供一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，解决了现有技术中定向车道的剩余通行能力利用不充分的问题。
本申请实施例提供一种提高定向车道通行能力的实时控制系统，包括信号发射塔和LED指示灯；所述信号发射塔设置于定向车道的一侧，所述LED指示灯设置于所述定向车道两侧的标线处；
所述信号发射塔包括非定向车辆识别装置、车辆信息获取装置、区段控制装置、无线信号发射装置；所述LED指示灯包括无线信号接收装置；
其中，所述非定向车辆识别装置用于识别所述定向车道内的非定向车辆；所述车辆信息获取装置用于获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；所述区段控制装置用于根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；所述无线信号发射装置用于发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯；
所述无线信号接收装置用于接收所述变色区长度信息，所述LED指示灯根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
优选的，所述区段控制装置存储有影响区长度Li、检测区长度Ld；
所述变色区长度Lc的计算公式为：
(1)当检测区内不存在非定向车辆时，Lc＝Li；
(2)当检测区内存在非定向车辆时，Lc＝Li+(vb-vs)T；
其中，vb为定向车辆的行驶速度，vs为前方非定向车辆的行驶速度，T为前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间。
优选的，所述区段控制装置存储有驾驶员接收到变道指示的反应时间Tr、驾离定向车道的时间Td；
所述前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间T的计算公式为：T＝Tr+Td+Tw；
其中，Tw为等待插空的时间，Tw可根据所述相邻非定向车道交通流到达分布P(X)得到。
本申请实施例提供一种提高定向车道通行能力的实时控制方法，包括以下步骤：
信号发射塔识别所述定向车道内的非定向车辆；
所述信号发射塔获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；
所述信号发射塔根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；
所述信号发射塔发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯；
LED指示灯接收所述变色区长度信息，并根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
优选的，所述变色区长度Lc的计算公式为：
(1)当检测区内不存在非定向车辆时，Lc＝Li；
(2)当检测区内存在非定向车辆时，Lc＝Li+(vb-vs)T；
其中，vb为定向车辆的行驶速度，vs为前方非定向车辆的行驶速度，T为前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间，Li为影响区长度，Ld为检测区长度。
优选的，所述前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间T的计算公式为：T＝Tr+Td+Tw；
其中，Tr为驾驶员接收到变道指示的反应时间，Td为驾离定向车道的时间，Tw为等待插空的时间，Tw可根据所述相邻非定向车道交通流到达分布P(X)得到。
优选的，所述变色区内的所述LED指示灯显示第一颜色，所述变色区以外的所述LED指示灯显示第二颜色；
随着定向车辆向前行驶，所述变色区同步向前移动，依次进入所述变色区内的所述LED指示灯的显示由所述第二颜色变为所述第一颜色，依次退出所述变色区内的所述LED指示灯的显示由所述第一颜色变为所述第二颜色。
优选的，所述第一颜色为红色，所述第二颜色为绿色。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，通过信号发射塔识别定向车道内的非定向车辆、获取定向车道内所有车辆的位置及车速，然后获得变色区长度信息，并将变色区长度信息发送至定向车道两侧的LED指示灯；LED指示灯接收信号，并根据变色区长度信息保持或变化颜色。本发明通过LED指示灯的颜色变化对非定向车辆进出定向车道进行控制；变色区内不允许非定向车辆驶入，且当变色区内有非定向车辆时，非定向车辆必须换道驶离定向车道；而对于非变色区的定向车道路段，非定向车辆可进入定向车道行驶，实现定向车道的混合使用。本发明提出的一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，在保证定向车辆通行优先的前提下，允许非定向车辆在对应情况下进入定向车道，实现定向车道的混合使用，因此能够最大化利用定向车道的通行资源，均衡交通车辆分配，缓解城市道路局部拥挤。
附图说明
为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种提高定向车道通行能力的实时控制系统的示意图；
图2为定向车辆前方区段划分示意图；
图3为本发明实施例提供的一种提高定向车道通行能力的实时控制方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，解决了现有技术中定向车道的剩余通行能力利用不充分的问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种提高定向车道通行能力的实时控制系统，包括信号发射塔和LED指示灯；所述信号发射塔设置于定向车道的一侧，所述LED指示灯设置于所述定向车道两侧的标线处；
所述信号发射塔包括非定向车辆识别装置、车辆信息获取装置、区段控制装置、无线信号发射装置；所述LED指示灯包括无线信号接收装置；
其中，所述非定向车辆识别装置用于识别所述定向车道内的非定向车辆；所述车辆信息获取装置用于获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；所述区段控制装置用于根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；所述无线信号发射装置用于发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯；
所述无线信号接收装置用于接收所述变色区长度信息，所述LED指示灯根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
另一方面，一种提高定向车道通行能力的实时控制方法，包括以下步骤：
信号发射塔识别所述定向车道内的非定向车辆；
所述信号发射塔获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；
所述信号发射塔根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；
所述信号发射塔发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯；
LED指示灯接收所述变色区长度信息，并根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
本发明通过信号发射塔识别定向车道内的非定向车辆、获取定向车道内所有车辆的位置及车速，然后获得变色区长度信息，并将变色区长度信息发送至定向车道两侧的LED指示灯；LED指示灯接收信号，并根据变色区长度信息保持或变化颜色。本发明通过LED指示灯的颜色变化对非定向车辆进出定向车道进行控制；变色区内不允许非定向车辆驶入，且当变色区内有非定向车辆时，非定向车辆必须换道驶离定向车道；而对于非变色区的定向车道路段，非定向车辆可进入定向车道行驶，实现定向车道的混合使用。本发明提出的一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，在保证定向车辆通行优先的前提下，允许非定向车辆在对应情况下进入定向车道，实现定向车道的混合使用，因此能够最大化利用定向车道的通行资源，均衡交通车辆分配，缓解城市道路局部拥挤。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本实施例提供的一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，将移动闭塞(MB)技术引入在城市道路交通。现阶段移动闭塞技术主要应用于铁路系统和城市轨道系统，其原理为通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信，控制中心根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离，列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。目前，移动闭塞(MB)技术在城市道路交通方面的应用很少，本发明将其引入城市道路交通，目的在于提升定向车道的利用效率。
为实现定向车道的移动闭塞控制，本发明在定向车道两侧标线处按照相关标准规范合理设置对应间距的LED指示灯，如图1所示，每个所述LED指示灯配备有无线信号接收装置。与此同时，在定向车道的一侧或旁边设置信号发射塔，所述信号发射塔包括非定向车辆识别装置、车辆信息获取装置、区段控制装置、无线信号发射装置；所述LED指示灯包括无线信号接收装置。
所述信号发射塔的所述非定向车辆识别装置用于识别所述定向车道内的非定向车辆；所述车辆信息获取装置用于获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；所述区段控制装置用于根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；所述无线信号发射装置用于发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯。
所述LED指示灯的所述无线信号接收装置用于接收所述变色区长度信息，所述LED指示灯根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
初始状态下，定向车道内所有车辆均为定向车辆，当相邻非定向车道车辆变道进入定向车道内时，所述信号发射塔将识别该类车辆并将其定义为非定向车辆。
为了保证定向车辆行驶过程中不受前方非定向车辆的干扰，所述信号发射塔针对定向车辆发射无线信号至定向车辆前方的LED指示灯，所述无线信号包括三区段信息，三段区域分别为影响区、变色区和检测区，其长度分别为Li、Lc和Ld，且有Li≤Lc＜Ld，如图2所示。其中，所述影响区即为保证定向车辆行驶不受干扰的最短区域，所述变色区为LED指示灯需改变颜色区段，所述检测区的设置在于检测前方非定向车辆而提前计算变色区段长度，使非定向车辆有足够时间进行变道。
一般情况下影响区长度Li和检测区长度Ld为固定值，而变色区长度Lc为实时动态值，变色区长度Lc的具体取值如下：
(1)当检测区内不存在非定向车辆时，Lc＝Li；
(2)当检测区存在非定向车辆时，Lc＝Li+(vb-vs)T；
其中，vb为定向车辆的行驶速度，vs为该定向车辆前方的非定向车辆的行驶速度，T为该定向车辆前方的非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间。
所述前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间T可表示为：T＝Tr+Td+Tw；
其中，Tr为驾驶员接收到变道指示的反应时间，Td为驾离定向车道的时间，常规情况下，反应时间Tr和驶离定向车道的时间Td为固定值；Tw为等待插空的时间，Tw可根据所述相邻非定向车道交通流到达分布P(X)得到。
由此可知，所述变色区长度Lc是一个可确定的实时变化值，通过确定Lc的取值即可实现定向车道及相邻普通车道上非定向车辆的实时控制。
确定所述变色区长度Lc后，通过所述LED指示灯的颜色变化对非定向车辆进出定向车道进行控制。所述变色区内不允许非定向车辆驶入，且当所述变色区内有非定向车辆时，非定向车辆必须换道驶离定向车道，而非变色区的定向车道路段(例如LED指示灯为绿色的路段)，非定向车辆可进入定向车道行驶，从而实现定向车道的混合使用。随着定向车辆向前行驶，所述变色区同步向前移动，原有变色区内的所述LED指示灯的颜色保持不变(例如LED指示灯为红色)，依次进入所述变色区的所述LED指示灯由绿色变成红色，而被定向车辆超越的所述LED指示灯则回归至绿色。
综上，本发明通过所述信号发射塔获得所述变色区长度Lc，并通过发射无线信号给所述LED指示灯，使得所述变色区内外的所述LED指示灯的颜色互异，相邻车道上的非定向车辆根据所述LED指示灯的颜色进出定向车道，从而实现定向车道的混合使用，如图3所示。
本发明实施例提供的一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法至少包括如下技术效果：
在本申请实施例中，通过信号发射塔识别定向车道内的非定向车辆、获取定向车道内所有车辆的位置及车速，然后获得变色区长度信息，并将变色区长度信息发送至定向车道两侧的LED指示灯；LED指示灯接收信号，并根据变色区长度信息保持或变化颜色。本发明通过LED指示灯的颜色变化对非定向车辆进出定向车道进行控制；变色区内不允许非定向车辆驶入，且当变色区内有非定向车辆时，非定向车辆必须换道驶离定向车道；而对于非变色区的定向车道路段，非定向车辆可进入定向车道行驶，实现定向车道的混合使用。本发明提出的一种提高定向车道通行能力的实时控制系统及方法，在保证定向车辆通行优先的前提下，允许非定向车辆在对应情况下进入定向车道，实现定向车道的混合使用，因此能够最大化利用定向车道的通行资源，均衡交通车辆分配，缓解城市道路局部拥挤。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种提高定向车道通行能力的实时控制系统，其特征在于，包括信号发射塔和LED指示灯；所述信号发射塔设置于定向车道的一侧，所述LED指示灯设置于所述定向车道两侧的标线处；
所述信号发射塔包括非定向车辆识别装置、车辆信息获取装置、区段控制装置、无线信号发射装置；所述LED指示灯包括无线信号接收装置；
其中，所述非定向车辆识别装置用于识别所述定向车道内的非定向车辆；所述车辆信息获取装置用于获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；所述区段控制装置用于根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；所述无线信号发射装置用于发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯；
所述无线信号接收装置用于接收所述变色区长度信息，所述LED指示灯根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
2.根据权利要求1所述的提高定向车道通行能力的实时控制系统，其特征在于，所述区段控制装置存储有影响区长度Li、检测区长度Ld；
所述变色区长度Lc的计算公式为：
(1)当检测区内不存在非定向车辆时，Lc＝Li；
(2)当检测区内存在非定向车辆时，Lc＝Li+(vb-vs)T；
其中，vb为定向车辆的行驶速度，vs为前方非定向车辆的行驶速度，T为前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间。
3.根据权利要求2述的提高定向车道通行能力的实时控制系统，其特征在于，所述区段控制装置存储有驾驶员接收到变道指示的反应时间Tr、驾离定向车道的时间Td；
所述前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间T的计算公式为：T＝Tr+Td+Tw；
其中，Tw为等待插空的时间，Tw可根据所述相邻非定向车道交通流到达分布P(X)得到。
4.一种提高定向车道通行能力的实时控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
信号发射塔识别所述定向车道内的非定向车辆；
所述信号发射塔获取所述定向车道内所有车辆的位置及车速；
所述信号发射塔根据识别到的所述定向车道内的非定向车辆、所述定向车道内所有车辆的位置及车速，获得变色区长度信息；
所述信号发射塔发送所述变色区长度信息至所述LED指示灯；
LED指示灯接收所述变色区长度信息，并根据所述变色区长度信息保持或变化颜色。
5.根据权利要求4所述的提高定向车道通行能力的实时控制方法，其特征在于，所述变色区长度Lc的计算公式为：
(1)当检测区内不存在非定向车辆时，Lc＝Li；
(2)当检测区内存在非定向车辆时，Lc＝Li+(vb-vs)T；
其中，vb为定向车辆的行驶速度，vs为前方非定向车辆的行驶速度，T为前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间，Li为影响区长度，Ld为检测区长度。
6.根据权利要求5所述的提高定向车道通行能力的实时控制方法，其特征在于，所述前方非定向车辆变道插空进入相邻非定向车道所需的时间T的计算公式为：T＝Tr+Td+Tw；
其中，Tr为驾驶员接收到变道指示的反应时间，Td为驾离定向车道的时间，Tw为等待插空的时间，Tw可根据所述相邻非定向车道交通流到达分布P(X)得到。
7.根据权利要求4所述的提高定向车道通行能力的实时控制方法，其特征在于，所述变色区内的所述LED指示灯显示第一颜色，所述变色区以外的所述LED指示灯显示第二颜色；
随着定向车辆向前行驶，所述变色区同步向前移动，依次进入所述变色区内的所述LED指示灯的显示由所述第二颜色变为所述第一颜色，依次退出所述变色区内的所述LED指示灯的显示由所述第一颜色变为所述第二颜色。
8.根据权利要求7所述的提高定向车道通行能力的实时控制方法，其特征在于，所述第一颜色为红色，所述第二颜色为绿色。
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