高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng),包括在高速公路與城市快速路銜接部設(shè)置的交通流檢測器、交通信號(hào)控制機(jī)、交通信息顯示屏、交通協(xié)同控制機(jī)。交通信號(hào)機(jī)根據(jù)交通流檢測數(shù)據(jù)和交通協(xié)同控制機(jī)指令對(duì)各個(gè)入口的紅綠燈進(jìn)行交替控制，實(shí)現(xiàn)交通流在時(shí)間上分配控制。交通信息顯示屏根據(jù)交通協(xié)同控制機(jī)指令進(jìn)行相應(yīng)的提示語顯示，實(shí)現(xiàn)交通流在空間上分流控制。交通協(xié)同控制機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)接受高速公路監(jiān)控中心指令，動(dòng)態(tài)優(yōu)化給出交通信號(hào)控制指令和交通信息顯示指令，并通過有線網(wǎng)絡(luò)下達(dá)給交通信號(hào)控制機(jī)和交通信息顯示屏進(jìn)行交通協(xié)同控制。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利涉及應(yīng)用在道路交通信號(hào)與交通誘導(dǎo)協(xié)同控制的系統(tǒng)，具體是高速公 路與城市快速路銜接部的交通協(xié)同控制系統(tǒng)。 高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 研究表明，在節(jié)假日大交通量和低能見度氣象條件下（大雨、雪、霧等），高速公路 收費(fèi)站出入交通往往會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶?，交通事故發(fā)生概率會(huì)顯著增加。采用高速公路與城 市快速路銜接部交通協(xié)同控制技術(shù)，可動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制和合理引導(dǎo)進(jìn)出高速公路的交通流， 達(dá)到減少交通擁堵、保障交通安全目的。
[0003] 目前，在我國高速公路與城市快速路銜接部，采用交通信號(hào)控制或交通誘導(dǎo)指示 的還很少，即使已采用的，此二者之間往往是獨(dú)立運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)交通協(xié)同優(yōu)化控制，控制 效果有待提高。相關(guān)的專利較少，專利號(hào)為200820150208的專利，提供一種道路自適應(yīng)入 口匝道匯入控制設(shè)備，用于調(diào)節(jié)高速公路主線或城市快速道路的入口匝道匯入流量控制， 通過匝道匯入信號(hào)燈交替變化達(dá)到控制流量的目的，僅對(duì)將駛?cè)敫咚俟分骶€或城市快速 路的交通流量進(jìn)行限制，沒有考慮對(duì)將駛?cè)敫咚俟肥召M(fèi)站的流量控制，也沒有同步通過 交通誘導(dǎo)指示進(jìn)行分流控制。專利號(hào)為200710038323的專利，提供一種城市道路交通的即 時(shí)狀態(tài)判別及誘導(dǎo)系統(tǒng)，根據(jù)流量、速度、占有率、周期數(shù)據(jù)包對(duì)設(shè)定路段的交通狀態(tài)進(jìn)行 判斷，并實(shí)時(shí)將判斷結(jié)果傳遞給誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)送至面向車輛的交通現(xiàn)場，沒有考慮與周邊交 通信號(hào)控制的協(xié)同控制問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供一種針對(duì)高速公路與城市快速路銜接部的交通協(xié)同 控制系統(tǒng)，通過對(duì)銜接部的交通信號(hào)和交通誘導(dǎo)協(xié)同運(yùn)行，對(duì)進(jìn)出高速公路收費(fèi)站的交通 流進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制。
[0005] 本發(fā)明提供一種高速公路與城市快速路銜接部的交通協(xié)同控制系統(tǒng)，它包括在高 速公路與城市快速路銜接部設(shè)置的交通流檢測器、交通信號(hào)控制機(jī)、交通信息顯示屏、交通 協(xié)同控制機(jī)。交通流檢測器與交通信號(hào)控制機(jī)連接，交通信號(hào)控制機(jī)、交通信息顯示屏與交 通協(xié)同控制機(jī)連接。在高速公路與城市快速路銜接部路段上的某一主要交叉路口設(shè)置交通 信號(hào)控制機(jī)和交通協(xié)同控制機(jī)，在此路口各入口方向距路口 150米處設(shè)置交通流檢測器， 在快速路方向的路口上游500米處面向來車方向設(shè)置交通信息顯示屏。交通流檢測器采用 視頻檢測器，每套交通流檢測器最多可對(duì)四個(gè)車道的機(jī)動(dòng)車交通流量、速度等進(jìn)行檢測，檢 測數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口輸出給交通信號(hào)控制機(jī)。交通信號(hào)機(jī)根據(jù)交通流檢測數(shù) 據(jù)和交通協(xié)同控制機(jī)指令對(duì)各個(gè)入口的紅綠燈進(jìn)行交替控制，實(shí)現(xiàn)交通流在時(shí)間的分配控 制。交通信息顯示屏根據(jù)交通協(xié)同控制機(jī)指令進(jìn)行相應(yīng)的提示語顯示，實(shí)現(xiàn)交通流在空間 上的分流控制。交通協(xié)同控制機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)（3G或4G)實(shí)時(shí)接收高速公路監(jiān)控中心發(fā)來 的指令，按照特級(jí)響應(yīng)、一級(jí)響應(yīng)、二級(jí)響應(yīng)、三級(jí)響應(yīng)和正常響應(yīng)等5個(gè)等級(jí)優(yōu)化給出控 制指令，并通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口下達(dá)給交通信號(hào)控制機(jī)和交通信息顯示屏，進(jìn)行協(xié)同 控制。
[0006] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在綜合考慮交通流量、天氣條件情況基礎(chǔ)上，通過對(duì)銜接部的交 通信號(hào)和交通誘導(dǎo)協(xié)同運(yùn)行，對(duì)進(jìn)出高速公路收費(fèi)站的交通流進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制，減少交 通擁堵，保障交通安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)置示意圖。
[0008] 圖2是本發(fā)明交通信號(hào)控制相位設(shè)置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0010] 如圖1所示：選擇某一高速公路與城市快速路銜接部，在城市快速路段上鄰近高 速公路收費(fèi)站的一個(gè)十字交叉路口，設(shè)置交通協(xié)同控制機(jī)4及交通信號(hào)控制機(jī)2。在此路 口的各個(gè)入口方向距路口 150米處設(shè)置交通流檢測器1，采用視頻交通流檢測器，1個(gè)入口 設(shè)置1套，實(shí)時(shí)檢測各個(gè)入口到達(dá)的機(jī)動(dòng)車交通流量、速度，檢測數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422 接口每30秒向路口交通信號(hào)控制機(jī)2報(bào)送一次。在快速路方向路口上游500米處，面向來 車方向設(shè)置交通信息顯示屏3。交通協(xié)同控制機(jī)4通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口連接交通信號(hào) 控制機(jī)2和交通信息顯示屏3,并協(xié)調(diào)它們進(jìn)行協(xié)同控制，交通協(xié)同控制機(jī)4通過無線網(wǎng)絡(luò) (3G或4G)實(shí)時(shí)接收高速公路監(jiān)控中心發(fā)來的指令，按特級(jí)響應(yīng)、一級(jí)響應(yīng)、二級(jí)響應(yīng)、三級(jí) 響應(yīng)和正常響應(yīng)等5個(gè)等級(jí)優(yōu)化得出控制指令。
[0011] 所述交通協(xié)同控制機(jī)4的輸出指令通過下述方法優(yōu)化得到：
[0012] (1)交通協(xié)同控制機(jī)的響應(yīng)等級(jí)
[0013] 交通協(xié)同控制機(jī)接受高速公路監(jiān)控中心指令進(jìn)行分級(jí)響應(yīng)。參照公安部、交通運(yùn) 輸部等針對(duì)節(jié)假日大交通流、低能見度氣象條件下高速公路交通管理有關(guān)要求，將交通協(xié) 同控制機(jī)的響應(yīng)分成5個(gè)等級(jí)：特級(jí)響應(yīng)、一級(jí)響應(yīng)、二級(jí)響應(yīng)、三級(jí)響應(yīng)、正常響應(yīng)，即：
[0014] 特級(jí)響應(yīng)：因高速公路封路，不允許車輛進(jìn)入；
[0015] 一級(jí)響應(yīng)：因高速公路限速40公里/小時(shí)，要求車輛緩慢進(jìn)入；
[0016] 二級(jí)響應(yīng)：因高速公路限速60公里/小時(shí)，要求減少車輛進(jìn)入；
[0017] 三級(jí)響應(yīng)：因高速公路限速80公里/小時(shí)，要求減少車輛進(jìn)入；
[0018] 正常響應(yīng)：因高速公路正常通行,允許車輛正常進(jìn)入。
[0019] (2)交通協(xié)同控制機(jī)的協(xié)同控制
[0020] 交通協(xié)同控制機(jī)的控制響應(yīng)包括交通信號(hào)控制機(jī)和交通信息顯示屏的協(xié)同控制， 在同一響應(yīng)等級(jí)，二者進(jìn)行相應(yīng)的控制響應(yīng)，如表1所示。
[0021] 表1響應(yīng)等級(jí)與協(xié)同控制對(duì)應(yīng)表
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征是，包括在高速公路與城 市快速路銜接部設(shè)置的交通流檢測器（1)、交通信號(hào)控制機(jī)（2)、交通信息顯示屏（3)以及 交通協(xié)同控制機(jī)（4)，交通流檢測器（1)與交通信號(hào)控制機(jī)（2)連接，交通信號(hào)控制機(jī)（2)、 交通信息顯示屏（3)與交通協(xié)同控制機(jī)（4)連接，所述交通信息顯示屏（3)設(shè)置在高速 公路與城市快速路銜接部的快速路一路口上游，面向來車方向；所述交通流檢測器（1)對(duì) 每個(gè)車道的機(jī)動(dòng)車交通流量、速度進(jìn)行檢測，發(fā)送到交通信號(hào)控制機(jī)（2);交通信號(hào)控制機(jī) (2)根據(jù)交通流檢測數(shù)據(jù)和交通協(xié)同控制機(jī)（4)指令對(duì)各個(gè)入口的紅綠燈進(jìn)行交替控制， 實(shí)現(xiàn)交通流在時(shí)間的分配控制；交通信息顯示屏（3)根據(jù)交通協(xié)同控制機(jī)（4)指令進(jìn)行相 應(yīng)的提示語顯示，實(shí)現(xiàn)交通流在空間上的分流控制；交通協(xié)同控制機(jī)（4)通過無線網(wǎng)絡(luò)接 受高速公路監(jiān)控中心指令，動(dòng)態(tài)優(yōu)化給出交通信號(hào)控制指令和交通信息顯示指令，分別下 達(dá)給交通信號(hào)控制機(jī)（2)和交通信息顯示屏（3)進(jìn)行協(xié)同控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征 是，在高速公路與城市快速路銜接部路段上的一主要路口設(shè)置交通信號(hào)控制機(jī)（2)和交通 協(xié)同控制機(jī)（4)，在此路口的各個(gè)入口方向距路口 100-150米處設(shè)置交通流檢測器（1)，在 快速路方向的路口上游300-500米處面向來車方向設(shè)置交通信息顯示屏（3)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征 是，所述交通流檢測器（1)采用視頻交通流檢測器，每套交通流檢測器能夠?qū)β范紊纤膫€(gè) 車道的機(jī)動(dòng)車交通流量、速度進(jìn)行檢測。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征 是，所述交通協(xié)同控制機(jī)（4)的輸出指令通過下述方法優(yōu)化得到： (1)交通協(xié)同控制機(jī)接受高速公路監(jiān)控中心指令進(jìn)行分級(jí)響應(yīng)，將交通協(xié)同控制機(jī)的 響應(yīng)分成5個(gè)等級(jí)： 特級(jí)響應(yīng)：因高速公路封路，不允許車輛進(jìn)入； 一級(jí)響應(yīng)：因高速公路限速40公里/小時(shí)，要求車輛緩慢進(jìn)入； 二級(jí)響應(yīng)：因高速公路限速60公里/小時(shí)，要求減少車輛進(jìn)入； 三級(jí)響應(yīng)：因高速公路限速80公里/小時(shí)，要求減少車輛進(jìn)入； 正常響應(yīng)：因高速公路正常通行,允許車輛正常進(jìn)入。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征 是，所述交通協(xié)同控制機(jī)（4)的控制響應(yīng)包括交通信號(hào)控制機(jī)（2)和交通信息顯示屏（3) 的協(xié)同控制，在同一響應(yīng)等級(jí)，二者進(jìn)行相應(yīng)的控制響應(yīng)如下： 特級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號(hào)控制機(jī)控制駛向高速公路收費(fèi)站方向信號(hào)燈保持長紅，交 通信息顯示屏顯示：高速公路關(guān)閉，禁止通行，請(qǐng)繞行； 一級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號(hào)控制機(jī)控制駛向高速公路收費(fèi)站方向信號(hào)燈的綠燈時(shí)間取 為設(shè)定的最小值，交通信息顯示屏顯示：高速公路限速40公里，禁止?；奋囕v、客貨運(yùn)車 輛通行； 二級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號(hào)控制機(jī)控制駛向高速公路收費(fèi)站方向信號(hào)燈的綠燈時(shí)間取 為設(shè)定值的一半，但不小于設(shè)定的最小值，交通信息顯示屏顯示：高速公路限速60公里，請(qǐng) 減速慢行； 三級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號(hào)控制機(jī)進(jìn)行自適應(yīng)控制，交通信息顯示屏顯示：高速公路限 速80公里，請(qǐng)注意行車安全； 正常響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號(hào)控制機(jī)進(jìn)行自適應(yīng)控制，交通信息顯示屏顯示：高速公路暢 通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速公路與城市快速路銜接部交通協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征 是，交通信號(hào)控制的控制響應(yīng)如下： 路口的交通信號(hào)設(shè)置成4個(gè)控制相位：A、B、C、D，每個(gè)控制相位對(duì)應(yīng)一個(gè)入口，對(duì)入口 的左轉(zhuǎn)彎、直行機(jī)動(dòng)車交通流進(jìn)行放行控制，即A(A1、A2)、B(B1、B2)、C(C1、C2)、D(D1、D2)， 4個(gè)控制相位組成一個(gè)循環(huán)，按逆時(shí)針方向依次放行，即A - B - C - D - A，信號(hào)周期設(shè)定 為T秒；為保證相位過渡期間的行車安全，相鄰相位間采用黃燈過渡，黃燈時(shí)間統(tǒng)一設(shè)定為 Υ秒； 1) 在特級(jí)響應(yīng)、一級(jí)響應(yīng)、二級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，采用固定配時(shí)控制： 假設(shè)快速路方向相位A，C的綠燈時(shí)間GA、，G。等于一般道路方向相位B，D的綠燈時(shí)間 GB、，GD 的 2 倍，那么 T = GA+GB+GC+GD+4Y = 6GB+4Y = 6GD+4Y，相位 A、B、C、D 的最小綠燈時(shí)間 依次為 ^Αηι?ηΛ ^Βηι?ηΛ ^?ηι?ηΛ ^Dmin ? 特級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，GA1 = GA，GA2 = 0 ;GB1 = GB2 = GB ;GC1 = GC2 = Gc ;GD2 = GD ;GD1 = 0 ; 一級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，GA1 = GA，GA2 = ;GB1 = GB2 = GB ;GC1 = GC2 = Gc ;GD2 = GD ;GD1 = ^Dmin > 二級(jí)響應(yīng)狀態(tài)下，
GA1 = Ga，GA2=MaX ( ^Ga，GAmin)； GB1 = GB2 = Gb ；GC1 = GC2 = 2) 在三級(jí)響應(yīng)和正常響應(yīng)狀態(tài)下，采用自適應(yīng)控制；根據(jù)路口實(shí)時(shí)交通流量來計(jì)算信 號(hào)周期及4個(gè)控制相位的綠燈時(shí)間，包括如下步驟： 2.1、交通流量比計(jì)算： 每個(gè)相位的交通流量比是指在某一時(shí)段內(nèi)該相位所對(duì)應(yīng)入口的實(shí)際到達(dá)交通流量與 設(shè)計(jì)飽和流量之比，假設(shè)FA、FB、Fc、FD依次代表相位A、B、C、D的交通流量比，那么路口的流 量比 F = FA+FB+FC+FD ; 2. 2、信號(hào)周期計(jì)算： 按照下式來計(jì)算路口的信號(hào)周期
式中：T一最佳信號(hào)周期（秒）； L一信號(hào)周期的總損失時(shí)間（秒），即4Y ; 2. 3、相位綠燈時(shí)間計(jì)算：
【文檔編號(hào)】G08G1/09GK104064037SQ201410290492
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】袁建華, 邱紅桐, 吳洋, 李標(biāo), 盧利強(qiáng), 朱自博 申請(qǐng)人:公安部交通管理科學(xué)研究所