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专利号: 201910315311X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制系统,其特征在于,包括交叉口检测及控制单元和车载单元,交叉口检测及控制单元与车载单元之间采用无线方式通信;

所述交叉口检测及控制单元安装在各快速路交叉口,包括控制器以及与控制器相连的可变进口道线、动态车道标识板、信号灯组和方向允许标识板;所述可变进口道线设置在左侧相邻车道之间,包括可控LED灯组和透明保护盖,可控LED灯组嵌设在地面下,表面通过透明保护盖覆盖,通过控制器控制可变进口道线的状态变化;所述动态车道标识板、信号灯组和方向允许标识板均设置在交叉口的车道前上方,每一车道对应的设置有动态车道标识板,以根据交通需求进行不同的车行方向动态显示;所述方向允许标识板用于指示当前车道的允许通行的方向为左转或是直行;

所述车载单元安装在驾驶车辆上,与车载导航设备相连,包括车辆路径信息获取模块、信息分析及处理模块、车辆行进过程路径信息变化跟踪模块和语音提示模块;所述车辆路径信息获取模块用以从车载导航设备获取车辆的实时位置信息以及路径信息,所述信息分析及处理模块用以实现对车辆路径信息获取模块所获得的路径信息的分析与处理,得到按照路径顺序的交叉口行进信息数据,所述车辆行进过程路径信息变化跟踪模块:用以针对车辆行驶过程中出现的由于实时交通状态变化所引起的改变行驶路径的情况,通过响应车载导航设备对行驶路径的改变,重新获得改变后的路径信息,并对新路径上的交叉口车辆行进信息数据进行更新,所述语音提示模块用以实现通过车载导航设备的扬声器提醒驾驶员前方各车道允许行进方向信息,并提醒驾驶员“前方为特殊左转控制交叉口,请注意车道进口道线变化”;

所述车载单元用以获取车辆的行驶状态信息,并将其传输给交叉口检测及控制单元进行分析处理,实现基于交通流数据对当前交叉口的可变进口道线、动态车道标识板、信号灯组以及方向允许标识板的调控,并对当前行驶车辆发送相应的行进指导信息,以提高交叉口的通行效率。

2.根据权利要求1所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制系统,其特征在于:所述路径信息包括从起点O开始到终点D结束的路径上经过的所有交叉口的数据信息,包括每个交叉口的位置、交叉口是否为信号控制和车辆在每个交叉口的行进方向,所述的行进方向信息是指车辆经过交叉口时是否左转。

3.根据权利要求1所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制系统,其特征在于:所述可变进口道线的状态变化包括可控LED灯组全亮实线状态、可控LED灯组间隔亮虚线状态和可控LED灯组部分亮实线长度可调状态,以适应不同的交通流控制状态。

4.根据权利要求1所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制系统,其特征在于:所述交叉口检测及控制单元的启动时间与关闭时间分别设置为5:00与23:00,在关闭状态下,动态车道标识板常亮,且可变进口车道线全亮。

5.根据权利要求1所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制系统,其特征在于:所述交叉口检测及控制单元与车载单元之间的无线方式通信方式采用UWB无线通信或蓝牙5.0通信技术。

6.一种城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)设定交叉口的控制相位,所述控制相位包括东西方向直行、东西方向左转、南北方向直行和南北方向左转,并设定各控制相位对应的绿灯通行时间,东西方向直行、东西方向左转、南北方向直行和南北方向左转的绿灯通行时间分别对应为t1、t2、t3和t4;

(2)基于车载单元获取车辆的行驶状态信息并将其传输给交叉口检测及控制单元,所述行驶状态信息包括车辆在交叉口的方向信息、车辆实时位置信息和路径信息;

交叉口检测及控制单元接收车载单元传输的车辆行进方向数据后,对所获得的所有车辆的行驶状态信息进行分类和数量累加统计,得到各行进方向车辆数量信息,包括左转车辆数量Q1、直行车辆数量Q2和右转车辆数量Q3;

确定此时各车辆驶入交叉口的时刻位于t1、t2、t3还是t4时间段内;结合该交叉口基本定时控制下东西方向左转绿灯通行时间t2内可通过的左转车辆数量C,确定对动态车道标识板、方向允许标识板和可变进口道线的状态控制以及下一个周期东西方向直行、东西方向左转相位情况及其时间;

(3)进而依据实际交通状况实现对交叉口的可变进口道线、动态车道标识板、信号灯组以及方向允许标识板的动态调控,并对当前行驶车辆发送相应的行进指导信息。

7.根据权利要求6所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制方法,其特征在于:所述步骤(2)中,对动态车道标识板、方向允许标识板和可变进口道线的控制过程如下:(21)在t3、t4时间内,左转车道的动态车道标识板显示为“直行加左转”,可变进口道线显示为实线,同时左转车道的方向允许标识板灭;

(22)若t3、t4时间内未检测到左转车辆,则当前交叉口下一周期的左转车道的动态车道标识板显示为“直行加左转”,同时方向允许标识板在t1和t2时间内显示为“直行”,此时控制可变进口车道线显示为虚线,允许其他车道直行车辆变道行驶;

(23)若t3、t4时间内检测到左转车辆,则比较左转车辆数量Q1与最大可通过左转车辆数C:若左转车辆数量小于最大可通过左转车辆数,则当前交叉口的下一周期左转车道的动态车道标识板的标识显示为“直行加左转”,且在t1时间内将该左转车道方向允许标识板显示为“直行”,并控制可变进口车道线显示为虚线,使得左转车道的直行车辆可以变道通过交叉口,而在t2时间内将该左转车道方向允许标识板显示为“左转”;

若左转车辆数量大于或等于最大可通过左转车辆数,则当前交叉口的下一周期的t1和t2时间内左转车道的动态车道标识板的标识显示为“左转”,而在t1时间内不点亮左转车道方向允许标识板,控制可变进口车道线显示为虚线,使得左转车道的直行车辆可以变道通过交叉口,在t2时间内将该左转车道的方向允许标识板点亮显示为“左转”。

8.根据权利要求6所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制方法,其特征在于:所述步骤(2)中,对下一个周期东西方向直行、东西方向左转相位情况及其时间的控制方式如下:(21’)无左转车辆的相位时间分配:

将原基本定时控制的东西方向左转绿灯时间t2计入东西方向直行绿灯信号时间,即t1+t2为直行信号时间,时间结束转为红灯;与此同时交叉口检测及控制单元开始处理并统计下一周期控制所需要的车辆数据信息,直至东西方向红灯信号时间结束;

(22’)左转车辆数量小于最大可通过左转车辆数的相位时间分配:

此时交叉口东西方向左转信号时间由t2按比例缩短至时间t21,即将t2分为t21和t22两部分,并将t21计入东西方向直行信号时间,即t1+t21为直行信号时间,左转信号时间为t22,t22时间结束即为红灯;与此同时交叉口检测及控制单元开始处理并统计下一周期控制所需要的车辆数据信息,直至东西方向红灯信号时间结束;

(23’)左转车辆等于或大于最大可通过左转车辆数的相位时间分配:

此情况下,交叉口各相位时长与未进行控制时相位时长相同;如果左转车流量大将出现二次排队,则左转车辆数将计入下一周期,t2时间结束左转信号变为红灯,与此同时交叉口检测及控制单元开始处理并统计下一周期控制所需要的车辆数据信息,直至东西方向红灯信号时间结束。

9.根据权利要求6所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制方法,其特征在于:所述步骤(1)中,对交叉口信号周期时间的确定采用以下方式实现:基于 确定最佳信号周期;

其中,

Sd——设计饱和流率,pcu/h;

qd——到达交通量,pcu/h;

yi,y′i——第i相位各车道的流量比;

L——总损失时间;

n——单个周期内的相位个数。

10.根据权利要求7所述的城市快速路智能交叉口左转车辆检测及信号控制系统,其特征在于:所述步骤(22)中,进口道线的显示长度S计算方式如下:S=n×m+(m-1)×前后车最小安全距离

其中:n为该绿灯时间下能通过的车辆数,m为标准小汽车车身长度,即允许其他车道发生二次排队车辆可转道进入左转车道,同时车载装置提醒驾驶员“此处为特殊左转控制交叉口,请注意车道进口道线变化”。