專利名稱：一種入口匝道與主干道匯合處的信號控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路交通中入口匝道系統(tǒng)的信號控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有公路交通中入口匝道系統(tǒng)的信號控制方法如“智能交通控制理論及其應(yīng)用”，劉智勇，科學(xué)出版社，2003年中所述，有定時控制和交通感應(yīng)控制。定時控制方法，是根據(jù)歷史交通數(shù)據(jù)，設(shè)定固定的匝道流量調(diào)節(jié)律，運(yùn)行穩(wěn)定但是不能適應(yīng)交通流量的變化。交通感應(yīng)控制方法，是動態(tài)檢測上游主干道的交通需求與下游主干道的通行能力，然后根據(jù)差額確定匝道調(diào)節(jié)率，能夠適應(yīng)交通流的實時變化，但匝道上的車輛在匯入主干道時會和主干道的車輛產(chǎn)生沖突，易發(fā)生安全隱患。這兩種方法以調(diào)節(jié)匝道和主干道的流量為目的，沒有考慮匝道和主干道車輛之間的沖突問題。匝道車輛和主干道車輛的沖突，會使得匝道入口附近成為交通事故的多發(fā)地段，尤其是由于設(shè)計因素或地理條件的限制，在許多入口匝道和主干道匯合點(diǎn)附近，主干道上的駕駛員無法看到匝道上的車輛，而匝道上的駕駛員也無法看到主干道上的車輛，除非車輛非常靠近匯合點(diǎn)時，才可以相互進(jìn)入對方的視野，兩輛快速行駛的車輛往往會由于發(fā)現(xiàn)對方時來不及剎車而造成交通事故，不僅會造成交通堵塞，降低道路的通行能力，而且會導(dǎo)致人員傷亡，帶來經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為了克服現(xiàn)有控制方法不能解決匝道車輛和主干道車輛相互沖突問題的不足，本發(fā)明提供一種入口匝道與主干道匯合處的信號控制方法，可以減少匝道車輛和主干道車輛之間的劇烈沖突，降低交通事故發(fā)生率，充分利用主干道的通行能力。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案在入口匝道和主干道匯合處設(shè)置信號點(diǎn)，在信號點(diǎn)前的主干道和匝道上分別設(shè)置主干道控制線和匝道控制線，主干道控制線和匝道控制線與信號點(diǎn)之間的區(qū)域分別為主干道控制區(qū)和匝道控制區(qū)。在信號點(diǎn)位置處安裝控制設(shè)備，主要包括主干道測距測速儀、匝道測距測速儀、單片機(jī)以及主干道信號燈、匝道信號燈?？刂七^程中，主干道測距測速儀測量主干道上信號點(diǎn)上游第一輛車的位置及車速，將測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，若其在主干道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于規(guī)定的最高限速vlim it，單片機(jī)發(fā)出指令，令匝道信號燈給匝道控制區(qū)內(nèi)的車輛發(fā)出限速信號，若車輛還沒有進(jìn)入控制區(qū)或車速小于規(guī)定的最高限速，不發(fā)出限速信號；匝道測距測速儀測量匝道上信號點(diǎn)上游第一輛車的位置及車速，測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，若其在匝道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于規(guī)定的最高限速vlim it，單片機(jī)發(fā)出指令，令主干道信號燈給主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛發(fā)出限速信號，若車輛還沒有進(jìn)入控制區(qū)或車速小于規(guī)定的最高限速，不發(fā)出限速信號。
駕駛員通過安裝有信號控制系統(tǒng)的匝道口時，在控制裝置發(fā)出的控制信號指引下，必須遵守一種新的交通規(guī)則1.沒有控制信號時，車輛可以正常行駛；2.控制信號燈閃爍時，控制區(qū)內(nèi)的車輛駕駛員需要調(diào)整自己的駕駛狀態(tài)，車速不能超過最高限速vlim it。vlim it的值可根據(jù)入口匝道系統(tǒng)中主干道可視區(qū)長度及匝道可視區(qū)長度來確定。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用一種全新的入口匝道系統(tǒng)信號控制方法，通過對控制區(qū)內(nèi)車輛的限速，使車輛在駛近匝道口時，能夠?qū)α硪粭l道路上駛來的車輛做出及時的反應(yīng)，從而減少匝道車輛和主干道車輛之間的劇烈沖突，避免交通事故的發(fā)生。由于受限速影響的車輛所占比例較小，因而不會對主干道的通行能力產(chǎn)生明顯負(fù)面影響，可充分利用主干道的通行能力。當(dāng)入口匝道系統(tǒng)主干道和匝道上的視角范圍比較窄時，這種控制方法的效果更加顯著。本發(fā)明所采用的控制器原理簡單，易于硬件實現(xiàn)，費(fèi)用低，可應(yīng)用的范圍廣。


圖1是入口匝道與主干道匯合處信號控制方法示意2是入口匝道與主干道匯合處信號控制方法設(shè)備原理3是限速幅度對事故發(fā)生率的影響圖4是不同限速條件下車流量隨主干道進(jìn)車概率α1的變化規(guī)律圖5是可視區(qū)長度對交通事故發(fā)生率的影響1.信號點(diǎn)，在此點(diǎn)安裝控制設(shè)備 2.主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛3.主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛 4.主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛5.主干道控制線 6.匝道控制線7.匝道控制區(qū)內(nèi)的車輛 8.匝道控制區(qū)內(nèi)的車輛9.主干道測距測速儀 10.匝道測距測速儀11.單片機(jī) 12.主干道信號燈13.匝道信號燈A.主干道控制區(qū) B.匝道控制區(qū)AS.主干道可視區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)主干道和匝道上的車輛可以互相看到對方BS.匝道可視區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)主干道和匝道上的車輛可以互相看到對方LAs.表示主干道可視區(qū)的長度，無量綱LBs.表示匝道可視區(qū)的長度，無量綱vlim it.表示設(shè)定的限速值，無量綱α1為元胞自動機(jī)模型中，開口邊界條件下主干道的進(jìn)車概率具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做一詳細(xì)的描述。
如圖1所示，在入口匝道和主干道的匯合處設(shè)置信號點(diǎn)1，在主干道上游60～80米處設(shè)置主干道控制線5，主干道控制線5和信號點(diǎn)1之間的區(qū)域為主干道控制區(qū)A；在匝道上游60～80米處設(shè)置匝道控制線6，匝道控制線6和信號點(diǎn)1之間的區(qū)域為匝道控制區(qū)B。在信號點(diǎn)1處安裝控制設(shè)備，包括主干道測距測速儀9、匝道測距測速儀10、單片機(jī)11、主干道信號燈12、匝道信號燈13，如圖2所示。在控制過程中，主干道測距測速儀9測量主干道在信號點(diǎn)上游第一輛車的位置及車速，將測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)11，若其在主干道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于規(guī)定的最高限速，單片機(jī)發(fā)出指令，令匝道信號燈13給匝道控制區(qū)內(nèi)的車輛7和8發(fā)出限速信號，若車輛還沒有進(jìn)入控制區(qū)或車速小于規(guī)定的最高限速，不發(fā)出限速信號；匝道測距測速儀10測量匝道上信號點(diǎn)上游第一輛車的位置及車速，測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)11，若其在匝道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于規(guī)定的最高限速，單片機(jī)發(fā)出指令，令主干道信號燈12給主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛2、3、4發(fā)出限速信號，若車輛還沒有進(jìn)入控制區(qū)或車速小于規(guī)定的最高限速，不發(fā)出限速信號?？刂菩盘柌捎瞄W爍綠燈的方式。
單片機(jī)通過光纜分別與主干道測距測速儀9、匝道測距測速儀10、主干道信號燈12、匝道信號燈13相連接。圖2中，車輛2為主干道控制區(qū)內(nèi)的第一輛車，8為匝道控制區(qū)內(nèi)的第一輛車。在實際控制過程中，主干道測距測速儀9測量車輛2的位置及車速，測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)11，若單片機(jī)判斷車輛2在控制區(qū)內(nèi)，且車速超過了最高限速vlim it，則發(fā)送控制指令給匝道信號燈13，令匝道信號燈13給匝道上的車輛7、8發(fā)出限速信號，車輛7、8的駕駛員看到限速信號后，可以及時調(diào)整車輛的行駛狀態(tài)。同樣地，匝道測距測速儀10測量車輛8的位置及車速，測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)11，若單片機(jī)判斷車輛8在控制區(qū)內(nèi)，且車速超過了最高限速vlim it，則發(fā)送控制指令給主干道信號燈12，令主干道信號燈12給主干道上的車輛2、3、4發(fā)出限速信號，車輛2、3、4的駕駛員看到限速信號后，可以及時調(diào)整車輛的行駛狀態(tài)。
實驗?zāi)M應(yīng)用元胞自動機(jī)模型對快速主干道入口匝道系統(tǒng)的交通狀況進(jìn)行模擬。重點(diǎn)研究主干道和入口匝道匯合處的交通事故發(fā)生率同相關(guān)因素的關(guān)系。控制區(qū)的長度取為60米。在模擬過程中，如果匯合點(diǎn)上游主干道和匝道上的第一輛車在本時刻均在可視區(qū)外，而下一時刻兩車可同時到達(dá)主干道和匝道的匯合點(diǎn)上，那么以一定的概率P將其定義為一次交通事故，不失一般性，模擬中取P＝1，單位時間內(nèi)發(fā)生的事故次數(shù)定義為事故發(fā)生率。
實驗?zāi)M的結(jié)果顯示在控制信號的作用下，事故發(fā)生率顯著降低；控制信號的作用大小不僅與最高限速vlim it有關(guān)，而且與可視區(qū)AS和BS的長度密切相關(guān)。圖3是限速幅度對事故發(fā)生率的影響，其橫坐標(biāo)為主干道的進(jìn)車概率α1，縱坐標(biāo)為交通事故發(fā)生率。模擬發(fā)現(xiàn)，在入口匝道系統(tǒng)的可視區(qū)域的長度一定時，隨著最高限速vlim it的減小，事故發(fā)生率逐漸降低，當(dāng)vlim it＜LAs(LBs)后，事故發(fā)生率降為0。在模擬過程中，在匯合點(diǎn)下游某處設(shè)置了一個虛擬檢測器，檢測單位時間內(nèi)通過的車輛數(shù)，即交通流量。圖4是不同限速條件下車流量隨主干道進(jìn)車概率α1的變化規(guī)律，其橫坐標(biāo)為主干道的進(jìn)車概率α1，縱坐標(biāo)為匝道下游主干道的車流量。圖4中的水平段，表示道路已達(dá)到最大通行能力。模擬發(fā)現(xiàn)，由于受限速影響的車輛的數(shù)目不多，限速對系統(tǒng)總的通行能力不會產(chǎn)生明顯影響。圖5是可視區(qū)長度對交通事故發(fā)生率的影響，其橫坐標(biāo)為主干道的進(jìn)車概率α1，縱坐標(biāo)為交通事故發(fā)生率。模擬結(jié)果顯示，在相同的限速條件下，可視區(qū)長度越短，事故發(fā)生率就越高。因此在實際控制過程中，控制參數(shù)不是固定不變的，而應(yīng)根據(jù)入口匝道系統(tǒng)的實際情況來確定，從而達(dá)到有效控制交通事故發(fā)生率的目的。
權(quán)利要求
1.一種入口匝道與主干道匯合處的信號控制方法，其特征在于，在信號點(diǎn)(1)處安裝主干道測距測速儀(9)、匝道測距測速儀(10)和主干道信號燈(12)、匝道信號燈(13)，主干道測距測速儀(9)測量主干道上信號點(diǎn)(1)上游第一輛車的位置及車速，將測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)(11)，若其在主干道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于規(guī)定的最高限速，單片機(jī)發(fā)出指令，令匝道信號燈(13)給匝道控制區(qū)內(nèi)的車輛(7)和(8)發(fā)出限速信號，若車輛還沒有進(jìn)入控制區(qū)或車速小于規(guī)定的最高限速，不發(fā)出限速信號；匝道測距測速儀(10)測量匝道上信號點(diǎn)(1)上游第一輛車的位置及車速，測得的數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)(11)，若其在匝道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于規(guī)定的最高限速，單片機(jī)發(fā)出指令，令主干道信號燈(12)給主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛(2)、(3)和(4)發(fā)出限速信號，若車輛還沒有進(jìn)入控制區(qū)或車速小于規(guī)定的最高限速，不發(fā)出限速信號。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的入口匝道與主干道匯合處的信號控制方法，其特征在于，信號點(diǎn)(1)設(shè)置在主干道和匝道的匯合處，在信號點(diǎn)上游60～80米位置處，分別設(shè)置主干道控制線(5)和匝道控制線(6)，主干道控制線(5)與信號點(diǎn)(1)之間的區(qū)域為主干道控制區(qū)，匝道控制線(6)與信號點(diǎn)(1)之間的區(qū)域為匝道控制區(qū)。
全文摘要
一種入口匝道與主干道匯合處的信號控制方法。主干道測距測速儀(9)測量主干道信號點(diǎn)(1)上游第一輛車的位置及車速，將數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)(11)，若單片機(jī)判斷車輛位于主干道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于最高限速，則令匝道信號燈(13)給匝道控制區(qū)內(nèi)的車輛(7)、(8)發(fā)出限速信號；匝道測距測速儀(10)測量匝道信號點(diǎn)(1)上游第一輛車的位置及車速，將數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)(11)，若單片機(jī)判斷車輛位于匝道控制區(qū)內(nèi)，且車速大于最高限速，則令主干道信號燈(12)給主干道控制區(qū)內(nèi)的車輛(2)、(3)和(4)發(fā)出限速信號。采用這種控制方法可減弱匝道車輛與主干道車輛的相互沖突，降低交通事故率，充分利用主干道通行能力。
文檔編號G08G1/07GK1595468SQ200410009290
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者高自友, 賈斌, 李克平 申請人:北京交通大學(xué)