專利名稱：城市平面交叉路口輔助信號控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市平面交叉路口輔助信號的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，在城市交通中，按照有無交通控制，可將交叉口分為無信號交叉口和有信號交叉口兩種。無信號交叉口駕駛員沒有確定的指示或控制，駕駛員必須自己判斷何時(shí)進(jìn)入交叉口是安全的。而有信號交叉口車流的運(yùn)行特性及通行能力，直接取決于信號配時(shí)的情況。但無論采用那一種方式，處于交叉路口前車輛行使的狀態(tài)是無序的，尤其是當(dāng)車輛密度較大時(shí)，這種無序的狀況更加明顯。高度無序的行使?fàn)顟B(tài)使得各個(gè)方向行駛的車輛相互干擾，造成沖突，從而減小了車輛行駛的速度，降低了交叉路口的通行能力。另外，車輛的無序化還是造成交通事故影響交通安全的一個(gè)重要根源，特別是在交叉路口的左右彎道前，這種危害更大。
在有信號交叉口，傳統(tǒng)的控制方式基本上是信號燈以及人力等等。有的城市在一些重要路口增加了交通相位，有的城市還采用了多相位信號控制系統(tǒng)。采用這些措施，雖然取得了一定的效果，但交通堵塞的問題并沒有很好地解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種城市平面交叉路口輔助信號控制方法，通過控制交叉口前車輛行使的速度，使行使在交叉口前的車輛由無序的狀態(tài)變?yōu)橛行虻臓顟B(tài)，保證交叉口前的行車安全，降低交通事故的發(fā)生率，提高交叉口車輛的通行能力。
本發(fā)明的的技術(shù)方案在道路的各交叉路口前大于20米的位置處，設(shè)置信號點(diǎn)，在信號點(diǎn)前大于50米的位置處，設(shè)控制線，控制線與信號點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)榭刂茀^(qū)。在信號點(diǎn)位置處安裝控制裝置，該裝置由測距儀、單片機(jī)以及輔助信號燈組成。控制過程中，測距儀測量經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛和它后面車輛之間的距離，根據(jù)測量的結(jié)果由輔助信號燈對后面的車輛發(fā)出輔助信號。
駕駛員通過安裝輔助信號控制系統(tǒng)的交叉路口時(shí)，在輔助信號的指引下，駕駛員必須遵守一種新的交通規(guī)則1.當(dāng)駕駛員進(jìn)入控制區(qū)看到輔助控制信號時(shí)，而且此時(shí)的交通燈為綠燈時(shí)，駕駛員不能隨意加速、減速或改變方向；2.當(dāng)車輛經(jīng)過信號點(diǎn)時(shí)，如果車輛和后面車輛的間距小于一個(gè)設(shè)定值數(shù)值時(shí)，后面車輛的駕駛員會(huì)收到由輔助控制信號發(fā)出的減速指令，此時(shí)駕駛員就需要降低車輛的速度。具體的規(guī)則是條件I當(dāng)駕駛員能夠看到交叉口前的輔助信號時(shí)(i)當(dāng)駕駛員前面的信號燈為綠燈時(shí)，有兩種可能(a)非最后一個(gè)綠燈時(shí)步，車輛減速，如果l＜d而且vn＞0；否則車速不變。
(b)最后一個(gè)綠燈時(shí)步，車速不變。
這種選擇主要是考慮到在最后一個(gè)綠燈步時(shí)，控制信號不影響交叉口前車輛是否通過交叉口。
(ii)當(dāng)駕駛員前面的信號燈為紅燈時(shí)隨機(jī)化，車速不受限制。
條件II當(dāng)駕駛員看不到交叉口前的輔助控制信號時(shí)隨機(jī)化，車速不受限制。
這里vn為t時(shí)刻車輛的速度，l為車輛與其后面車輛的間距，da為一個(gè)可以選擇的參數(shù)。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過輔助控制技術(shù)控制交叉口前車輛行使的狀態(tài)，使得在輔助信號的控制下，交叉口前處于控制區(qū)內(nèi)的車輛行使?fàn)顟B(tài)能由無序變?yōu)橛行?，保證交叉口前的行車安全，提高交叉口車輛的通行能力。尤其是當(dāng)車輛密度較大時(shí)，處在交叉路口的左右彎道前，這種控制技術(shù)更加有效。另外，本發(fā)明所采用的控制器原理簡單，易于硬件實(shí)現(xiàn)，費(fèi)用低，應(yīng)用范圍廣。
圖1城市平面交叉路口輔助信號控制系統(tǒng)示意2城市平面交叉路口輔助信號控制系統(tǒng)設(shè)備原理3測量得到的時(shí)間距數(shù)據(jù)序列圖4t＝1000時(shí)，在交叉口前主干道上測得的車間距序列具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式做一詳細(xì)的描述。
在道路的各交叉路口前大于20米的位置處，設(shè)置信號點(diǎn)1，在信號點(diǎn)前大于50米的位置處，設(shè)控制線4，控制線4與信號點(diǎn)1之間的區(qū)域?yàn)榭刂茀^(qū)。在信號點(diǎn)1處安裝控制裝置，該裝置由測距儀5、單片機(jī)6和輔助信號燈7組成?？刂七^程中，測距儀5測量經(jīng)過信號點(diǎn)1的車輛2和它后面車輛3之間的距離，根據(jù)測得的數(shù)值，由輔助信號燈7對后面的車輛3發(fā)出輔助控制信號。
控制線4設(shè)在駕駛員能夠看到輔助信號的最遠(yuǎn)位置。當(dāng)車輛越過控制線4進(jìn)入控制區(qū)以后，駕駛員不能隨意加速、減速或是改變行使方向。測距儀5用來測量經(jīng)過信號點(diǎn)1的車輛2與其后面車輛3之間的距離l。單片機(jī)6用來處理由測距儀測得的數(shù)據(jù)，并對輔助信號燈發(fā)出控制信息。輔助信號燈7對車輛3能發(fā)出輔助信號，輔助信號采用閃爍綠燈的方式。
圖1中，車輛2為經(jīng)過信號點(diǎn)1的車輛，車輛3為車輛2后面最近的車輛，l為它們之間的距離。實(shí)際控制過程中，測距儀5首先識別經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛2，然后再測量車輛2與其后面的輛車3之間的距離l，當(dāng)所測得的距離l小于一個(gè)具體的數(shù)值時(shí)(該數(shù)值根據(jù)實(shí)際情況事先設(shè)定)，輔助信號燈7給車輛3發(fā)出減速的信號。此時(shí)，車輛3的駕駛員看到減速信號后，進(jìn)行減速。
實(shí)際運(yùn)行過程中，測距儀5首先識別經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛，并測量經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛與其后面車輛的間距，然后將這些信息反饋給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析處理之后確定是否發(fā)出減速的控制指令，并將這些指令發(fā)給輔助信號燈，最后由輔助信號燈給經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛后面最近的車輛發(fā)出有關(guān)減速信號。采用這種形式的控制技術(shù)，簡單易行，能夠有效地控制交叉口前處于控制區(qū)內(nèi)的車輛的行使?fàn)顟B(tài)，使其由無序變?yōu)橛行颉?br>
實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)?zāi)M是應(yīng)用元胞自動(dòng)機(jī)模型對城市交通網(wǎng)絡(luò)中主干道交叉口前的交通流狀態(tài)進(jìn)行的。重點(diǎn)研究主干道和支道交叉口前主干道上車輛的行使?fàn)顟B(tài)。實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果顯示，當(dāng)車輛密度較低時(shí)，在輔助控制信號的作用下，交叉口前交通流的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)沒有明顯的變化。而當(dāng)車輛密度處于一些列的中等密度值時(shí)，輔助控制信號對車輛的行使?fàn)顟B(tài)有著決定性的作用。在此條件下，當(dāng)交通燈為綠燈時(shí)，交叉口前車輛的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)會(huì)從同步的交通流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻慕煌鳡顟B(tài)。在真實(shí)的交通系統(tǒng)中，一般來說，當(dāng)車輛的密度較低時(shí)，道路上車輛的運(yùn)動(dòng)相對比較簡單，而當(dāng)車輛密度處于中等密度值時(shí)，往往容易產(chǎn)生行車事故和交通阻塞現(xiàn)象。在這種情況下，有效地發(fā)揮輔助控制信號的作用，降低交通事故和提高通行能力。
實(shí)驗(yàn)?zāi)M的過程中，在主干道上交叉口前控制區(qū)內(nèi)的某一位置測量車輛的時(shí)間距序列，車輛的密度取為中等數(shù)值密度，即為0.3。圖3所示為測量得到的時(shí)間距數(shù)據(jù)序列，圖3的橫座標(biāo)為經(jīng)過測試點(diǎn)的車輛數(shù)，縱座標(biāo)為時(shí)間距。從圖3中看出發(fā)現(xiàn)時(shí)間距的變化在一段時(shí)間內(nèi)是周期性的，而在另外的時(shí)間范圍內(nèi)是隨機(jī)的或是保持為1(保持為1對應(yīng)著交通阻塞的狀態(tài))。這種周期性的變化對應(yīng)著綠燈時(shí)交叉口前的時(shí)間距變化，它表明了在控制信號的作用下，交叉口前車輛的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)從無序變?yōu)榱擞行?。也可以在某一時(shí)刻測量路面上車輛空間距的分布。圖4所示為t＝1000時(shí)，在交叉口前主干道上測得的車間距序列，圖4的橫座標(biāo)這經(jīng)過測試點(diǎn)的車輛數(shù)，縱座標(biāo)為空間距。圖4的結(jié)果表明路面上車輛的空間距變化在一段范圍內(nèi)是周期性的，它對應(yīng)著綠燈時(shí)交叉口前控制區(qū)內(nèi)的車輛分布，而在另外的時(shí)間范圍內(nèi)是隨機(jī)或是保持為1。這種周期性的變化說明輔助控制信號改變了路面上車輛的分布，使得交叉口前車輛的分布由無序變?yōu)榱擞行颉?br>
權(quán)利要求
1.一種城市平面交叉路口輔助信號控制系統(tǒng)，其特征是在道路的各交叉路口前大于20米的位置處，設(shè)信號點(diǎn)(1)，在信號點(diǎn)前大于50米的位置處，設(shè)控制線(4)，控制線(4)與信號點(diǎn)(1)之間的區(qū)域?yàn)榭刂茀^(qū)，在信號點(diǎn)位置處安裝控制裝置，該裝置由測距儀(5)、單片機(jī)(6)和輔助信號燈(7)組成。根據(jù)測距儀(5)測得經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛(2)和它后面車輛(3)之間的距離，由輔助信號燈對車輛(3)發(fā)出控制輔助信號。
全文摘要
一種城市平面交叉路口輔助信號控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在道路的各交叉路口前大于20米的位置處，設(shè)信號點(diǎn)(1)，在信號點(diǎn)前大于50米的位置處，設(shè)控制線(4)，控制線(4)與信號點(diǎn)(1)之間的區(qū)域?yàn)榭刂茀^(qū)，在信號點(diǎn)位置處安裝控制裝置，該裝置由測距儀(5)、單片機(jī)(6)和輔助信號燈(7)組成。根據(jù)測距儀(5)測得經(jīng)過信號點(diǎn)的車輛(2)和它后面車輛(3)之間的距離，由輔助信號燈對車輛(3)發(fā)出控制輔助信號。在輔助信號的控制下，使處于控制區(qū)內(nèi)的車輛行使?fàn)顟B(tài)由無序變?yōu)橛行?，保證交叉口前的行車安全，提高交叉口車輛的通行能力。尤其是當(dāng)車輛密度較大時(shí)，處在交叉路口的左右彎道前，這種控制技術(shù)更加有效。
文檔編號G08G1/07GK1560812SQ200410006109
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者高自友, 李克平 申請人:北京交通大學(xué)