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、交通信號控制機、交通信息顯示屏、交通協(xié)同控制機。交通信號機根據(jù)交通流檢測數(shù)據(jù)和交通協(xié)同控制機指令對各個入口的紅綠燈進行交替控制，實現(xiàn)交通流在時間上分配控制。交通信息顯示屏根據(jù)交通協(xié)同控制機指令進行相應(yīng)的提示語顯示，實現(xiàn)交通流在空間上分流控制。交通協(xié)同控制機通過無線網(wǎng)絡(luò)接受高速公路監(jiān)控中心指令，動態(tài)優(yōu)化給出交通信號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)給交通信號控制機和交通信息顯示屏進行交通協(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 收費站出入交通往往會出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶拢煌ㄊ鹿拾l(fā)生概率會顯著增加。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)，可動態(tài)優(yōu)化控制和合理引導(dǎo)進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立運行，不能實現(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， 通過匝道匯入信號燈交替變化達(dá)到控制流量的目的，僅對將駛?cè)敫咚俟分骶€或城市快速 路的交通流量進行限制，沒有考慮對將駛?cè)敫咚俟肥召M站的流量控制，也沒有同步通過 交通誘導(dǎo)指示進行分流控制。專利號為200710038323的專利，提供一種城市道路交通的即 時狀態(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)包對設(shè)定路段的交通狀態(tài)進行 判斷，并實時將判斷結(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 通信號控制的協(xié)同控制問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對以上不足，本發(fā)明提供一種針對高速公路與城市快速路銜接部的交通協(xié)同 控制系統(tǒng)，通過對銜接部的交通信號和交通誘導(dǎo)協(xié)同運行，對進出高速公路收費站的交通 流進行動態(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、交通信號控制機、交通信息顯示屏、交通 協(xié)同控制機。交通流檢測器與交通信號控制機連接，交通信號控制機、交通信息顯示屏與交 通協(xié)同控制機連接。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 信號控制機和交通協(xié)同控制機，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四個車道的機動車交通流量、速度等進行檢測，檢 測數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口輸出給交通信號控制機。交通信號機根據(jù)交通流檢測數(shù) 據(jù)和交通協(xié)同控制機指令對各個入口的紅綠燈進行交替控制，實現(xiàn)交通流在時間的分配控 制。交通信息顯示屏根據(jù)交通協(xié)同控制機指令進行相應(yīng)的提示語顯示，實現(xiàn)交通流在空間 上的分流控制。交通協(xié)同控制機通過無線網(wǎng)絡(luò)（3G或4G)實時接收高速公路監(jiān)控中心發(fā)來 的指令，按照特級響應(yīng)、一級響應(yīng)、二級響應(yīng)、三級響應(yīng)和正常響應(yīng)等5個等級優(yōu)化給出控 制指令，并通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口下達(dá)給交通信號控制機和交通信息顯示屏，進行協(xié)同 控制。
[0006] 本發(fā)明的優(yōu)點是：在綜合考慮交通流量、天氣條件情況基礎(chǔ)上，通過對銜接部的交 通信號和交通誘導(dǎo)協(xié)同運行，對進出高速公路收費站的交通流進行動態(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)明交通信號控制相位設(shè)置示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[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 速公路收費站的一個十字交叉路口，設(shè)置交通協(xié)同控制機4及交通信號控制機2。在此路 口的各個入口方向距路口 150米處設(shè)置交通流檢測器1，采用視頻交通流檢測器，1個入口 設(shè)置1套，實時檢測各個入口到達(dá)的機動車交通流量、速度，檢測數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422 接口每30秒向路口交通信號控制機2報送一次。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4通過有線網(wǎng)絡(luò)RS422接口連接交通信號 控制機2和交通信息顯示屏3,并協(xié)調(diào)它們進行協(xié)同控制，交通協(xié)同控制機4通過無線網(wǎng)絡(luò) (3G或4G)實時接收高速公路監(jiān)控中心發(fā)來的指令，按特級響應(yīng)、一級響應(yīng)、二級響應(yīng)、三級 響應(yīng)和正常響應(yīng)等5個等級優(yōu)化得出控制指令。
[0011] 所述交通協(xié)同控制機4的輸出指令通過下述方法優(yōu)化得到：
[0012] (1)交通協(xié)同控制機的響應(yīng)等級
[0013] 交通協(xié)同控制機接受高速公路監(jiān)控中心指令進行分級響應(yīng)。參照公安部、交通運 輸部等針對節(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) 同控制機的響應(yīng)分成5個等級：特級響應(yīng)、一級響應(yīng)、二級響應(yīng)、三級響應(yīng)、正常響應(yīng)，即：
[0014] 特級響應(yīng)：因高速公路封路，不允許車輛進入；
[0015] 一級響應(yīng)：因高速公路限速40公里/小時，要求車輛緩慢進入；
[0016] 二級響應(yīng)：因高速公路限速60公里/小時，要求減少車輛進入；
[0017] 三級響應(yīng)：因高速公路限速80公里/小時，要求減少車輛進入；
[0018] 正常響應(yīng)：因高速公路正常通行,允許車輛正常進入。
[0019] (2)交通協(xié)同控制機的協(xié)同控制
[0020] 交通協(xié)同控制機的控制響應(yīng)包括交通信號控制機和交通信息顯示屏的協(xié)同控制， 在同一響應(yīng)等級，二者進行相應(yīng)的控制響應(yīng)，如表1所示。
[0021] 表1響應(yīng)等級與協(xié)同控制對應(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)、交通信號控制機（2)、交通信息顯示屏（3)以及 交通協(xié)同控制機（4)，交通流檢測器（1)與交通信號控制機（2)連接，交通信號控制機（2)、 交通信息顯示屏（3)與交通協(xié)同控制機（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 每個車道的機動車交通流量、速度進行檢測，發(fā)送到交通信號控制機（2);交通信號控制機 (2)根據(jù)交通流檢測數(shù)據(jù)和交通協(xié)同控制機（4)指令對各個入口的紅綠燈進行交替控制， 實現(xiàn)交通流在時間的分配控制；交通信息顯示屏（3)根據(jù)交通協(xié)同控制機（4)指令進行相 應(yīng)的提示語顯示，實現(xiàn)交通流在空間上的分流控制；交通協(xié)同控制機（4)通過無線網(wǎng)絡(luò)接 受高速公路監(jiān)控中心指令，動態(tài)優(yōu)化給出交通信號控制指令和交通信息顯示指令，分別下 達(dá)給交通信號控制機（2)和交通信息顯示屏（3)進行協(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)置交通信號控制機（2)和交通 協(xié)同控制機（4)，在此路口的各個入口方向距路口 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€ 車道的機動車交通流量、速度進行檢測。
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（4)的輸出指令通過下述方法優(yōu)化得到： (1)交通協(xié)同控制機接受高速公路監(jiān)控中心指令進行分級響應(yīng)，將交通協(xié)同控制機的 響應(yīng)分成5個等級： 特級響應(yīng)：因高速公路封路，不允許車輛進入； 一級響應(yīng)：因高速公路限速40公里/小時，要求車輛緩慢進入； 二級響應(yīng)：因高速公路限速60公里/小時，要求減少車輛進入； 三級響應(yīng)：因高速公路限速80公里/小時，要求減少車輛進入； 正常響應(yīng)：因高速公路正常通行,允許車輛正常進入。
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（4)的控制響應(yīng)包括交通信號控制機（2)和交通信息顯示屏（3) 的協(xié)同控制，在同一響應(yīng)等級，二者進行相應(yīng)的控制響應(yīng)如下： 特級響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號控制機控制駛向高速公路收費站方向信號燈保持長紅，交 通信息顯示屏顯示：高速公路關(guān)閉，禁止通行，請繞行； 一級響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號控制機控制駛向高速公路收費站方向信號燈的綠燈時間取 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、客貨運車 輛通行； 二級響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號控制機控制駛向高速公路收費站方向信號燈的綠燈時間取 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 減速慢行； 三級響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號控制機進行自適應(yīng)控制，交通信息顯示屏顯示：高速公路限 速80公里，請注意行車安全； 正常響應(yīng)狀態(tài)下，交通信號控制機進行自適應(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，交通信號控制的控制響應(yīng)如下： 路口的交通信號設(shè)置成4個控制相位：A、B、C、D，每個控制相位對應(yīng)一個入口，對入口 的左轉(zhuǎn)彎、直行機動車交通流進行放行控制，即A(A1、A2)、B(B1、B2)、C(C1、C2)、D(D1、D2)， 4個控制相位組成一個循環(huán)，按逆時針方向依次放行，即A - B - C - D - A，信號周期設(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，黃燈時間統(tǒng)一設(shè)定為 Υ秒； 1) 在特級響應(yīng)、一級響應(yīng)、二級響應(yīng)狀態(tài)下，采用固定配時控制： 假設(shè)快速路方向相位A，C的綠燈時間GA、，G。等于一般道路方向相位B，D的綠燈時間 GB、，GD 的 2 倍，那么 T = GA+GB+GC+GD+4Y = 6GB+4Y = 6GD+4Y，相位 A、B、C、D 的最小綠燈時間 依次為 ^Αηι?ηΛ ^Βηι?ηΛ ^?ηι?ηΛ ^Dmin ? 特級響應(yīng)狀態(tài)下，GA1 = GA，GA2 = 0 ;GB1 = GB2 = GB ;GC1 = GC2 = Gc ;GD2 = GD ;GD1 = 0 ; 一級響應(yīng)狀態(tài)下，GA1 = GA，GA2 = ;GB1 = GB2 = GB ;GC1 = GC2 = Gc ;GD2 = GD ;GD1 = ^Dmin > 二級響應(yīng)狀態(tài)下，
GA1 = Ga，GA2=MaX ( ^Ga，GAmin)； GB1 = GB2 = Gb ；GC1 = GC2 = 2) 在三級響應(yīng)和正常響應(yīng)狀態(tài)下，采用自適應(yīng)控制；根據(jù)路口實時交通流量來計算信 號周期及4個控制相位的綠燈時間，包括如下步驟： 2.1、交通流量比計算： 每個相位的交通流量比是指在某一時段內(nèi)該相位所對應(yīng)入口的實際到達(dá)交通流量與 設(shè)計飽和流量之比，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、信號周期計算： 按照下式來計算路口的信號周期
式中：T一最佳信號周期（秒）； L一信號周期的總損失時間（秒），即4Y ; 2. 3、相位綠燈時間計算：
【文檔編號】G08G1/09GK104064037SQ201410290492
【公開日】2014年9月24日 申請日期: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, 朱自博 申請人:公安部交通管理科學(xué)研究所