一种面向大型活动车队的交通信号灯控制方法和系统

摘要

本发明公开了一种面向大型活动车队的交通信号灯控制方法和系统，具体包括：采集两个道路交叉口间的路段在无车辆行驶时的数字化原始图形；根据原始图形确定路段所能容纳的最大车辆长度；采集车队到达上游交叉路口时路段的数字化瞬时图形；根据瞬时图形确定已位于所述路段中的车辆的长度与车队长度；将车队长度和路段车辆长度叠加；采集车队到达所述上游交叉口时，上游交叉口信号灯的现状；将叠加值与路段所能容纳的最大车辆长度作比较，根据比较结果以及上游交叉口信号灯的现状，选择交通信号灯的控制方式控制路段上游交叉口的交通信号灯。本发明保障了车队能够完整的通过道路交叉口，避免了车队在交叉口处的脱节。

说明书

技术领域

本发明涉及交通信号灯的控制领域领域，特别是涉及一种面向大型活动车队的交通 信号灯控制方法和系统。

背景技术

在当今社会，大型活动车队在城市道路中通行时，车队往往会在交叉口出现运行紊 乱、前后脱节的现象，严重破坏了车队运行的完整性以及道路整体运行的畅通性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够保证大型活动车队完整通过交 叉口的交叉口处的交通信号灯的控制方法及系统。

本发明采用的技术方案为：一种面向大型活动车队的交通信号灯控制方法，具体包 括：

采集两个道路交叉口间的路段在无车辆行驶时的数字化原始图形；

根据所述原始图形确定所述路段所能容纳的最大车辆长度；

采集所述大型活动车队到达所述两个道路交叉口中的上游交叉路口时所述路段 的数字化瞬时图形；

根据所述瞬时图形确定车队到达所述上游交叉路口时已位于所述路段中的车辆 的长度；

根据所述路段的数字化瞬时图形，确定所述车队的长度；

将所述车队长度和所述路段车辆长度相加，得到叠加值；

采集所述车队到达所述上游交叉口时，所述上游交叉口信号灯的现状；

将所述叠加值与所述路段所能容纳的最大车辆长度作比较，根据比较结果以及 所述上游交叉口信号灯的现状，选择交通信号灯的控制方式，所述控制方式为能够 使所述车队整体通过所述上游交叉口的控制方式。

可选的，所述采用所述控制方式控制所述路段上游交叉路口的交通信号灯，具 体包括：

当所述车队到达所述上游交叉路口时，

如果所述上游交叉路口的信号灯为红灯且所述叠加值小于所述路段所能容纳的 最大车辆长度，则保持所述上游交叉口信号灯正常运行；

如果所述上游交叉路口的信号灯为红灯且所述叠加值大于所述路段所能容纳的 最大车辆长度，则检测红灯剩余时间，根据所述红灯剩余时间与所述车辆消散时间 来控制所述上游交通信号灯，所述车辆消散时间为从所述车队到达所述上游交叉口 到所述路段未被占用的长度能够容纳下所述车队所需的时间；

如果所述上游交叉路口的信号灯为绿灯且所述叠加值大于所述路段所能容纳的 最大车辆长度，则将所述上游交叉口的信号灯转换为红灯，将所述红灯的剩余时间 设置为所述车辆消散时间；

如果所述上游交叉路口的信号灯为绿灯且所述叠加值小于所述路段所能容纳的 最大车辆长度，则检测绿灯剩余时间，计算车队的通行时间，根据所述绿灯剩余时 间与车队通行时间来控制所述上游交通信号灯，所述车队通行时间为所述车队能够 完全通过所述上游交叉口所需的时间。

可选的，所述根据所述红灯剩余时间与所述车辆消散时间来控制所述上游交通 信号灯，具体包括：

比较所述红灯剩余时间与车辆消散时间的大小，如果所述车辆消散时间大于所 述红灯剩余时间，则将红灯剩余时间设置为所述车辆的消散时间，如果所述车辆消 散时间小于所述红灯剩余时间，则保持所述上游交叉口处信号灯的正常运行；

所述根据所述绿灯剩余时间与车队通行时间来控制所述上游交通信号灯，具体 包括：

比较所述绿灯剩余时间与所述车队通行时间的大小，如果所述绿灯剩余时间大 于所述车队通行时间，则保持所述上游交叉口信号灯正常运行，如果所述绿灯剩余 时间小于所述车队通行时间，则将绿灯剩余时间设置为所述车队的通行时间。

可选的，所述计算车队的通行时间具体包括：

确定所述车队的行进速度；

将所述车队的长度除以所述车队的行进速度。

可选的，所述车辆消散时间的计算方法具体包括：

设置采样间隔时间t，在所述车队到达所述上游交叉口前，每隔所述间隔时间t 采集所述路段的数字化图形，得到多个所述路段的数字化图形；

根据多个所述路段的数字化图形得到多个时间点上的所述路段上车辆长度；

根据所述多个时间点上路段上车辆的长度与时间间隔t，计算出所述路段上车 辆的平均行进速度；

当所述车队到达所述上游交叉路口时，利用车辆的待消散长度除以所述车辆的 平均行进速度得到所述车辆消散时间，所述待消散长度为所述路段上为了能够容纳 下所述车队还需要消散的车辆的长度；

将所述路段上的车辆长度减去所述路段上车辆的允许长度得到待消散长度，所 述车辆的允许长度为所述路段上除去能够容纳所述车队的长度外还能容纳下的车辆 的长度；

将所述路段所能容纳的最大车辆长度减去所述车队的长度得到所述车辆允许长 度。

一种面向大型活动车队的交通信号灯控制系统，所述系统包括：

路段原始图形采集单元，用于采集所述路段无车辆行驶时所述路段的数字化原 始图形；

路段最大可容纳车辆长度确定单元，用于根据所述原始图形确定所述路段所能 容纳的最大车辆长度；

瞬时图形采集单元，用于采集所述大型活动车队到达所述两个道路交叉口中的 上游交叉路口时所述路段的数字化瞬时图形；

路段车辆长度确定单元，用于根据所述瞬时图形确定车队到达所述上游交叉路 口时已位于所述路段中的车辆的长度；

车队长度确定单元，用于根据所述路段的数字化瞬时图形，确定所述车队的长 度；

叠加值计算单元，用于将所述车队长度和所述路段车辆长度相加，得到叠加值；

信号灯现状采集单元，用于采集所述车队到达所述上游交叉口时，所述上游交 叉口信号灯的现状；

控制方式选择单元，用于将所述叠加值与所述路段所能容纳的最大车辆长度作 比较，根据比较结果以及所述上游交叉口信号灯的现状，选择交通信号灯的控制方 式，所述控制方式为能够使所述车队整体通过所述上游交叉口的控制方式；

交通信号灯控制单元，用于采用所述控制方式控制所述路段上游交叉路口的交 通信号灯。

可选的，所述交通信号控制单元，具体包括：

第一控制子单元，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交叉 路口的信号灯为红灯且所述叠加值小于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，控制所述交叉口信号灯正常运行；

第二控制子单元，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交叉 路口的信号灯为红灯且所述叠加值大于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，检测红灯剩余时间，计算车辆消散时间，根据所述红灯剩余时间与所述车辆消 散时间来控制所述上游交通信号灯，所述车辆消散时间为从所述车队到达所述上游 交叉口到所述路段未被占用的长度能够容纳下所述车队所需的时间；

第三控制子单元，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交叉 路口的信号灯为绿灯且所述叠加值大于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，将所述上游交叉口的信号灯转换为红灯，计算车辆消散时间，且将所述红灯的 剩余时间设置为所述车辆消散时间；

第四控制子单元，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交叉 路口的信号灯为绿灯且所述叠加值小于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，检测绿灯剩余时间，计算车队的通行时间，根据所述绿灯剩余时间与车队通行 时间来控制所述上游交通信号灯，所述车队通行时间为所述车队能够完全通过所述 上游交叉口所需的时间。

可选的，所述第二控制子单元具体包括：

红灯剩余时间设置子单元，用于当所述车辆消散时间大于所述红灯剩余时间时， 将红灯剩余时间设置为所述车辆的消散时间；

第一信号灯正常运行保持单元，用于当所述车辆消散时间小于所述红灯剩余时 间时，保持所述上游交叉口交通灯的正常运行。

所述第四控制子单元，具体包括：

绿灯剩余时间设置子单元，用于当所述绿灯剩余时间小于所述车队通行时间时， 将绿灯剩余时间设置为所述车队的通行时间；

第二信号灯正常运行保持单元，用于当所述绿灯剩余时间大于所述车队通行时 间时，保持所述上游交叉口交通灯的正常运行。

可选的，所述第四控制子单元还包括：

车队行进速度设置子单元，用于设定所述车队的行进速度；

车队通行时间计算子单元，用于将所述车队的长度除以所述车队的行进速度。

可选的，所述第二控制子单元还包括：

多点路段图形采集第一子单元，用于在所述车队到达所述上游交叉口前，每隔 时间间隔t采集所述路段的数字化图形；

路段车辆长度确定第一子单元，用于根据多个所述路段的数字化图形得到多个 时间点上的所述路段上车辆长度；

车辆平均行进速度计算第一子单元，用于根据所述多个时间点上路段上车辆的 长度与时间间隔t，计算出所述路段上车辆的平均行进速度；

车辆消散时间确定第一子单元，用于当所述车队到达所述上游交叉路口时，利 用车辆的待消散长度除以所述车辆的平均行进速度得到所述车辆消散时间，所述待 消散长度为所述路段上为了能够容纳下所述车队还需要消散的车辆的长度；将所述 路段上的车辆长度减去所述路段上车辆的允许长度得到待消散长度，所述车辆的允 许长度为所述路段上除去能够容纳所述车队的长度外还能容纳下的车辆的长度；将 所述路段所能容纳的最大车辆长度减去所述车队的长度得到所述车辆允许长度。

所述第三控制子单元还包括：

多点路段图形采集第二子单元，用于在所述车队到达所述上游交叉口前，每隔 时间间隔t采集所述路段的数字化图形；

路段车辆长度确定第二子单元，用于根据多个所述路段的数字化图形得到多个 时间点上的所述路段上车辆长度；

车辆平均行进速度计算第二子单元，用于根据所述多个时间点上路段上车辆的 长度与时间间隔t，计算出所述路段上车辆的平均行进速度；

车辆消散时间确定第二子单元，用于当所述车队到达所述上游交叉路口时，利用车 辆的待消散长度除以所述车辆的平均行进速度得到所述车辆消散时间，所述待消散长度 为所述路段上为了能够容纳下所述车队还需要消散的车辆的长度；将所述路段上的车辆 长度减去所述路段上车辆的允许长度得到待消散长度，所述车辆的允许长度为所述路段 上除去能够容纳所述车队的长度外还能容纳下的车辆的长度；将所述路段所能容纳的最 大车辆长度减去所述车队的长度得到所述车辆允许长度。

本发明的有益效果：

本发明通过对道路数字化图形的实时采集和分析对比，以及路段测速设备的布设， 可以确定出路段车辆的运行状况，在明确路段车辆的运行状况的基础上，结合上游交叉 口信号灯状况(红灯或绿灯、信号灯时间)，确定当大型活动车队到达上游路段交叉口 时的交通信号灯控制方法，具体包括信号灯正常运行、信号灯转换和红灯(绿灯)时间 延长三类控制方法，有效保证车队运行的完整性以及道路整体运行的畅通性。

附图说明

图1为本发明实施例交叉路口处交通信号灯的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例交叉路口处交通信号灯的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种面向大型活动车队的交通信号灯控制方法，具体包括步骤：

S101，采集路段的原始图形：采集两个道路交叉口间的路段在无车辆行驶时的 数字化原始图形；

S102，确定路段所能容纳的最大车辆l_max：根据所述原始图形确定所述路段所能 容纳的最大车辆长度；

S103，采集路段的瞬时图形：采集所述大型活动车队到达所述两个道路交叉口 中的上游交叉路口时所述路段的数字化瞬时图形；

S104，确定已位于路段中的车辆的长度：根据所述瞬时图形确定车队到达所述 上游交叉路口时已位于所述路段中的车辆的长度；

S105，确定车队的长度：根据所述路段的数字化瞬时图形，确定所述车队的长 度；

S106，计算车队长度l₀与路段中车辆长度l_t的叠加值：将所述车队长度和所述 路段车辆长度相加，得到叠加值；

S107，采集上游交叉口信号灯的现状：采集所述车队到达所述上游交叉口时， 所述上游交叉口信号灯的现状；

S108，选择上游交叉口信号灯的控制方式：将所述叠加值与所述路段所能容纳 的最大车辆长度作比较，根据比较结果以及所述上游交叉口信号灯的现状，选择交 通信号灯的控制方式，所述控制方式为能够使所述车队整体通过所述上游交叉口的 控制方式；

S109，控制上游交叉口的交通信号灯：采用所述控制方式控制所述路段上游交 叉路口的交通信号灯。如果所述上游交叉路口的信号灯为红灯且车队长度l₀与路段 中车辆长度l_t的叠加值小于或等于所述路段所能容纳的最大车辆长度l_max，则保持 所述上游交叉口信号灯正常运行；如果车队长度l₀与路段中车辆长度l_t的叠加值大 于所述路段所能容纳的最大车辆长度l_max，则检测红灯剩余时间g_R1，如果所述车辆 消散时间t₁大于所述红灯剩余时间g_R1，则将红灯剩余时间g_R1设置为所述车辆的消 散时间t₁，如果所述车辆消散时间t₁小于或等于所述红灯剩余时间g_R1，则保持交通 灯正常运行，所述车辆消散时间t₁为从所述车队到达所述上游交叉口到所述路段未 被占用的长度能够容纳下所述车队所需的时间。

如果所述上游交叉路口的信号灯为绿灯且车队长度l₀与路段中车辆长度l_t的叠 加值大于所述路段所能容纳的最大车辆长度l_max，则将所述上游交叉口的信号灯转换 为红灯，将所述红灯的剩余时间g_R1设置为所述车辆消散时间t₁；如果车队长度l₀与路段中车辆长度l_t的叠加值小于或等于所述路段所能容纳的最大车辆长度l_max， 则检测绿灯剩余时间g_G1，计算车队的通行时间t₀，如果所述绿灯剩余时间g_G1大于 或等于所述车队通行时间t₀，则保持所述上游交叉口信号灯正常运行，如果所述绿 灯剩余时间g_G1小于所述车队通行时间t₀，则将绿灯剩余时间g_G1设置为所述车队的 通行时间t₀。所述车队通行时间t₀为所述车队能够完全通过所述上游交叉口所需的 时间。

车队的通行时间t₀的计算方法为将所述车队的长度除以所述车队的行进速度。

所述车辆消散时间t₁的计算方法为：设置采样间隔时间t，在所述车队到达所 述上游交叉口前，每隔所述间隔时间t采集所述路段的数字化图形，得到多个所述 路段的数字化图形；根据多个所述路段的数字化图形得到多个时间点上的所述路段 上车辆长度；根据所述多个时间点上路段上车辆的长度与时间间隔t，计算出所述 路段上车辆的平均行进速度；

当所述车队到达所述上游交叉路口时，利用车辆的待消散长度除以所述车辆的 平均行进速度得到所述车辆消散时间，所述待消散长度为所述路段上为了能够容纳 下所述车队还需要消散的车辆的长度；

将所述路段上的车辆长度减去所述路段上车辆的允许长度得到待消散长度，所 述车辆的允许长度为所述路段上除去能够容纳所述车队的长度外还能容纳下的车辆 的长度；

将所述路段所能容纳的最大车辆长度减去所述车队的长度得到所述车辆允许长 度。

本发明通过对道路数字化图形的实时采集和分析对比，以及路段测速设备的布 设，可以确定出路段车辆的运行状况，在明确路段车辆的运行状况的基础上，结合 上游交叉口信号灯状况(红灯或绿灯、信号灯时间)，确定当大型活动车队到达上游 路段交叉口时的交通信号灯控制方法，具体包括信号灯正常运行、信号灯转换和红 灯(绿灯)时间延长三类控制方法，有效保证车队运行的完整性以及道路整体运行 的畅通性。

如图2所示，本发明的控制系统包括：路段原始图形采集单元1，用于采集所 述路段无车辆行驶时所述路段的数字化原始图形；路段最大可容纳车辆长度确定单 元2，用于根据所述原始图形确定所述路段所能容纳的最大车辆长度；瞬时图形采 集单元3，用于采集所述大型活动车队到达所述两个道路交叉口中的上游交叉路口 时所述路段的数字化瞬时图形；路段车辆长度确定单元4，用于根据所述瞬时图形 确定车队到达所述上游交叉路口时已位于所述路段中的车辆的长度；车队长度确定 单元5，用于根据所述路段的数字化瞬时图形，确定所述车队的长度；叠加值计算 单元6，用于将所述车队长度和所述路段车辆长度相加，得到叠加值；信号灯现状 采集单元7，用于采集所述车队到达所述上游交叉口时，所述上游交叉口信号灯的 现状；控制方式选择单元8，用于将所述叠加值与所述路段所能容纳的最大车辆长 度作比较，根据比较结果以及所述上游交叉口信号灯的现状，选择交通信号灯的控 制方式，所述控制方式为能够使所述车队整体通过所述上游交叉口的控制方式；交 通信号灯控制单元9，用于采用所述控制方式控制所述路段上游交叉路口的交通信 号灯。

所述交通信号控制单元9，具体包括：

第一控制子单元10，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交 叉路口的信号灯为红灯且所述叠加值小于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，控制所述交叉口信号灯正常运行；

第二控制子单元11，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交 叉路口的信号灯为红灯且所述叠加值大于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，检测红灯剩余时间，计算车辆消散时间，根据所述红灯剩余时间与所述车辆消 散时间来控制所述上游交通信号灯，所述车辆消散时间为从所述车队到达所述上游 交叉口到所述路段未被占用的长度能够容纳下所述车队所需的时间；

第三控制子单元12，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交 叉路口的信号灯为绿灯且所述叠加值大于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，将所述上游交叉口的信号灯转换为红灯，计算车辆消散时间，且将所述红灯的 剩余时间设置为所述车辆消散时间；

第四控制子单元13，用于在所述车队到达所述上游交叉路口时，在所述上游交 叉路口的信号灯为绿灯且所述叠加值小于所述路段所能容纳的最大车辆长度的情况 下，检测绿灯剩余时间，计算车队的通行时间，根据所述绿灯剩余时间与车队通行 时间来控制所述上游交通信号灯，所述车队通行时间为所述车队能够完全通过所述 上游交叉口所需的时间。

所述第二控制子单元11具体包括：

红灯剩余时间设置子单元14，用于当所述车辆消散时间大于所述红灯剩余时间 时，将红灯剩余时间设置为所述车辆的消散时间；

第一信号灯正常运行保持子单元15，用于当所述车辆消散时间小于所述红灯剩 余时间时，保持所述上游交叉口交通灯的正常运行。

所述第四控制子单元13，具体包括：

绿灯剩余时间设置子单元24，用于当所述绿灯剩余时间小于所述车队通行时间 时，将绿灯剩余时间设置为所述车队的通行时间；

第二信号灯正常运行保持子单元25，用于当所述绿灯剩余时间大于所述车队通 行时间时，保持所述上游交叉口交通灯的正常运行。

所述第四控制子单元13还包括：

车队行进速度设置子单元26，用于设定所述车队的行进速度；

车队通行时间计算子单元27，用于将所述车队的长度除以所述车队的行进速 度。

所述第二控制子单元11还包括：

多点路段图形采集第一子单元16，用于在所述车队到达所述上游交叉口前，每 隔时间间隔t采集所述路段的数字化图形；

路段车辆长度确定第一子单元17，用于根据多个所述路段的数字化图形得到多 个时间点上的所述路段上车辆长度；

车辆平均行进速度计算第一子单元18，用于根据所述多个时间点上路段上车辆 的长度与时间间隔t，计算出所述路段上车辆的平均行进速度；

车辆消散时间确定第一子单元19，用于当所述车队到达所述上游交叉路口时， 利用车辆的待消散长度除以所述车辆的平均行进速度得到所述车辆消散时间，所述 待消散长度为所述路段上为了能够容纳下所述车队还需要消散的车辆的长度；将所 述路段上的车辆长度减去所述路段上车辆的允许长度得到待消散长度，所述车辆的 允许长度为所述路段上除去能够容纳所述车队的长度外还能容纳下的车辆的长度； 将所述路段所能容纳的最大车辆长度减去所述车队的长度得到所述车辆允许长度。

所述第三控制子单元12还可以包括：

多点路段图形采集第二子单元20，用于在所述车队到达所述上游交叉口前，每 隔时间间隔t采集所述路段的数字化图形；

路段车辆长度确定第二子单元21，用于根据多个所述路段的数字化图形得到多 个时间点上的所述路段上车辆长度；

车辆平均行进速度计算第二子单元22，用于根据所述多个时间点上路段上车辆 的长度与时间间隔t，计算出所述路段上车辆的平均行进速度；

车辆消散时间确定第二子单元23，用于当所述车队到达所述上游交叉路口时， 利用车辆的待消散长度除以所述车辆的平均行进速度得到所述车辆消散时间，所述 待消散长度为所述路段上为了能够容纳下所述车队还需要消散的车辆的长度；将所 述路段上的车辆长度减去所述路段上车辆的允许长度得到待消散长度，所述车辆的 允许长度为所述路段上除去能够容纳所述车队的长度外还能容纳下的车辆的长度； 将所述路段所能容纳的最大车辆长度减去所述车队的长度得到所述车辆允许长度。

本发明通过对道路数字化图形的实时采集和分析对比，以及路段测速设备的布设， 可以确定出路段车辆的运行状况，在明确路段车辆的运行状况的基础上，结合上游交叉 口信号灯状况(红灯或绿灯、信号灯时间)，确定当大型活动车队到达上游路段交叉口 时的交通信号灯控制方法，具体包括信号灯正常运行、信号灯转换和红灯(绿灯)时间 延长三类控制方法，有效保证车队运行的完整性以及道路整体运行的畅通性。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中 未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。