專利名稱：一種用于十字路口集中式交通控制機(jī)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能交通領(lǐng)域。 技術(shù)背景目前十字路口車流控制主要是紅綠燈控制，紅綠燈控制模式簡單，可靠，但不能靈活根據(jù)路況做出判斷，導(dǎo)致十字路口在很多時(shí)候車流通行效率低下。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 智能交通有了很大發(fā)展，目前相關(guān)的研究也比較多，比如交通信息服務(wù)系統(tǒng)(TIS)，交通管理系統(tǒng)(TMS)，公共交通系統(tǒng)(PTS)，車輛控制系統(tǒng)(VCS)等等。但其相關(guān)研究主要在車流通行車輛路線，車輛管理，車輛應(yīng)對突發(fā)信息處理等，只在針對提高十字路口通行效率的研究還尚少。目前的交通中車輛的等待或出現(xiàn)擁塞幾乎都涉及到十字路口，有效的提高車輛在十字路口的通行效率，會使車輛在十字路口盡可能減少等待，這對當(dāng)前城市交通擁塞是有實(shí)際意義的。本發(fā)明中使用無線傳感技術(shù)，集中控制器通過傳感器收集車輛進(jìn)出信息，并通過無線信號與車輛進(jìn)行通信。車輛內(nèi)安裝配套的無線信號收發(fā)和處理裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種代替紅綠燈的集中式交通控制技術(shù)。本技術(shù)主要適用于不同車道車流量差距較大的十字路口，本技術(shù)可以使在相對公平的原則下保持十字路口最大吞吐量。 我們引入無線傳感技術(shù)，在十字路口所在區(qū)域一定路段內(nèi)設(shè)置傳感器，車輛進(jìn)入和開出十字路口時(shí)都會通過傳感器傳輸?shù)娇刂破?，控制器接收到車輛信息后通過與車輛交互信息來控制車輛通行，每個(gè)車輛安裝有專門的信息收發(fā)及處理裝置。本發(fā)明中涉及到集中式調(diào)度算法，十字路口在通行時(shí)各個(gè)車道并發(fā)通過，本發(fā)明提出互斥機(jī)制實(shí)現(xiàn)這種并發(fā)控制。在并發(fā)控制中必須要滿足的要求有安全性，無死鎖，公平性。本發(fā)明中引入鎖機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這種并發(fā)控制并保證所有要求，在控制器中的控制算法中對每個(gè)車道設(shè)置一個(gè)鎖，任何一輛車要在一個(gè)車道中通行必須申請到通行所需要的鎖。算法設(shè)計(jì)的模型為有八條車道的十字路口，參看說明書附圖1，對車道依次編號A 到H，每條車道要通行需申請的鎖見下表A:0、6、7B:l、2、3C:0、l、2D:3、4、5E:2、3、4F:5、6、7G:4、5、6H:0、l、7任何一條車道發(fā)出請求后，控制器會檢查其對應(yīng)的鎖是否處于空閑，如果處于空閑會將對應(yīng)的三個(gè)鎖鎖住并回復(fù)通行，否則讓其等待。由表可知任何時(shí)刻最多有兩條車道在通行。


說明書附圖為十字路口模型，A-H為車道，0-7為鎖，中間為控制器。
具體實(shí)施例方式控制算法實(shí)施方案有兩種一種是每輛汽車到十字路口控制范圍內(nèi)都向控制器C發(fā)一個(gè)REQ消息，汽車之間無通行，所有信息處理都在控制器C中進(jìn)行，C收到汽車的REQ消息后統(tǒng)一處理并單獨(dú)回復(fù) PMS消息，任何一輛已發(fā)送REQ消息的汽車只有在收到PMS消息后才通行，否則等待。另一種是一輛車進(jìn)入車道后發(fā)探測消息到前方，判定其前方是否有車在等待。如果其前方有車，則在前車中保持前后關(guān)系后也保持等待。如果其前方無車，則發(fā)送REQ消息到控制器C，并等待回復(fù)。此方案中汽車之間可通信，且只有每次通行的第一輛車向控制器 C發(fā)送REQ，其后車的通行是根據(jù)車之間信息傳遞完成。在最后一輛車通行后須向C發(fā)送 REL消息，進(jìn)行鎖釋放。在汽車與控制器C之間的交互的消息主要有三種REQ，PMS，REL。REQ是汽車向控制器發(fā)出請求鎖的消息，PMS是控制器對汽車發(fā)出允許其通行的消息，REL是汽車向控制器發(fā)出釋放鎖的消息。假設(shè)當(dāng)車輛al通行在車道A，當(dāng)al進(jìn)入十字路口會因輾壓傳感器帶而使車內(nèi)控制裝置收集到已進(jìn)入十字路口的信息，按每輛車都發(fā)送REQ請求和只有第一輛車發(fā)送REQ請求分成兩個(gè)算法解決方案。方案一al進(jìn)入十字路口發(fā)出REQ消息，控制器C收到REQ消息后，檢查al前面是否有車在等待，如果有，則將al插入到等待隊(duì)列中，不進(jìn)行任何回復(fù)，al如果通行需要收到C發(fā)回的PMS消息。如果al前面無車，則C檢查al所在車道A需要的鎖0、6、7是否空閑，如果有任何一個(gè)鎖處于鎖定狀態(tài)，則將al保存到等待隊(duì)列。如果0、6、7均未被鎖定，則C為A鎖定0、6、7，并計(jì)算出車道A此次通行車數(shù)。C 通過等待隊(duì)列中在車道A中的車輛計(jì)算得出，如果等待車輛少于10輛，則會向等待中的車輛依次發(fā)送PMS消息，如果等待中的車輛多于10輛，則設(shè)定車道A此次通行數(shù)為10，依次從隊(duì)列中取出等待的10輛車，并發(fā)送PMS消息，當(dāng)車道A —次通行完畢后，C會釋放車道A鎖定的0、6、7三個(gè)鎖，這時(shí)C會依次檢查等待中的各個(gè)車道，找出可以滿足三個(gè)空閑鎖要求的車道，并計(jì)算通行次數(shù)，發(fā)出PMS消息。方案二當(dāng)al從車道A進(jìn)入十字路口后，檢查其前方是否有車，如果沒有車，則向控制器C 發(fā)送REQ消息，如果有車，則向前一輛車發(fā)送跟隨消息。C收到REQ消息后，檢查車道A所需的0、6、7鎖是否空閑，如果空閑則將其全部鎖住，發(fā)送PMS消息到al。如果0、6、7鎖有任何一個(gè)已被鎖住，則將al插入等待隊(duì)列，當(dāng)有其它車道的鎖釋放時(shí)，C檢查等待隊(duì)列，取出滿足空閑鎖要求的車道，發(fā)送PMS消息。al收到PMS消息后，通行后判定其后是否有車，如果有車會向跟隨其后的車a2發(fā)送通行消息PM，如果沒有車，向C發(fā)送REL消息。PM中包含此次通車數(shù)量(這里固定每次通行數(shù)量為10)，a2收到消息PM后，a2通行，并將通行數(shù)量減1，如果通行數(shù)量大于0，則繼續(xù)向后發(fā)送PM，如果通行數(shù)量等于0或其后沒有跟隨的車，則a2發(fā)送REL消息到C，C為A車道解鎖。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種基于無線通信技術(shù)的十字路口車流控制方法。在本發(fā)明中，汽車具備通信能力，并可以通過一定的機(jī)制獲知進(jìn)入十字路口的控制區(qū)域。十字路口設(shè)置有集中控制器，亦具備通信能力。車輛和控制器之間通過無線鏈路進(jìn)行消息交換。本發(fā)明中的控制器通過收集到汽車的信息而掌控整個(gè)十字路口的路況，應(yīng)用鎖機(jī)制來實(shí)現(xiàn)十字路口以相對公平而保持最大通行量，減少了所有車輛的平均等待時(shí)間。在控制算法中為十字路口中所有通車方向設(shè)定為8個(gè)車道，每個(gè)車道設(shè)置一個(gè)鎖，因?yàn)槊織l車道通車時(shí)必須最少占用三個(gè)車道，故每個(gè)車道要通行必須為占用的三個(gè)車道的鎖加鎖，防止車道通行時(shí)出現(xiàn)交叉。
2.根據(jù)權(quán)利1所描述的鎖機(jī)制，每條車道申請通車時(shí)要在控制器中檢查所需的三個(gè)鎖是否完全空閑，如果完全空閑將三個(gè)鎖全部鎖住，其特征是每個(gè)通車的車道必須鎖定所需的三個(gè)鎖，任何時(shí)刻最多有兩條車道可以同時(shí)通行。
全文摘要
本發(fā)明是一種集中式十字路口車流控制技術(shù)。當(dāng)前普遍應(yīng)用紅綠燈作為十字路口控制方式，但紅綠燈技術(shù)模式固定，不能根據(jù)實(shí)際路況做出反應(yīng)，在一些特殊路況時(shí)會使十字路口通行效率低下，比如在一天不同時(shí)間段路口橫縱單向車流量差別很大的十字路口。本發(fā)明提出一種路口集中式管理車流通行的技術(shù)，控制器通過無線通信實(shí)時(shí)掌控路口中所有車輛通行狀態(tài)，并根據(jù)當(dāng)前路況給出最優(yōu)的通行機(jī)制。本發(fā)明中應(yīng)用到了一個(gè)集中控制器，將設(shè)置在十字路口中，每輛車都加裝一個(gè)能與集中控制器交互的收發(fā)裝置，也可以在汽車原有硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行升級，達(dá)到能與集中控制器的收發(fā)功能。
文檔編號E01C1/02GK102493377SQ20111040909
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉享, 吳維剛 申請人:中山大學(xué)