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[技术领域]

本发明涉及交通领域，尤其涉及一种交通灯的控制方法及其系统。

[背景技术]

从2000年开始，中国进入汽车时代，2012年一年汽车产销量超过2000万辆，成为全球 汽车大国。随之而来问题是城市交通道路拥堵逐年严重，北京、上海、广州、深圳尤其严重， 道路的拥堵带来以下问题：

1、出行效率降低，本来汽车是为了提高办事效率，节省时间，现在反而大量时间浪费在 路途中，降低了整个社会经济发展效率；

2、由于拥堵导致车辆行驶速度大大降低，这样同样路途距离汽车发动机运转的时间增长， 燃油大大增加，比如，香港市内车速平均在60公里，而紧邻的深圳只有30公里，这样油耗 会增加一倍，油耗的增加除带来成本增加外，带来能源消耗增加，增加了国家本来就紧张的 能源压力；

3、随着燃油的增加，汽车尾气的排放量也相应增加，尤其在低速行驶或者停车运转时燃 烧不完全，汽车尾气污染更加严重，由此导致的雾霾天气对整个城市市民健康，特别是老人 和小孩的健康带来严重威胁。

[发明内容]

为解决现有的交通灯的控制方法所造成的道路拥堵、出行效率低、车辆行驶速度低，及 其引起的燃油消耗增加、污染加重的问题。本发明提供了一种交通灯的控制方法。

具体技术方案如下：

一种交通灯的控制方法，包括：

按预先设定的多个方向实时采集路面信息；

对所采集的路面信息进行数据分析，并根据所述分析结果输出相应的控制信号给各个交 通灯，具体包括：

工作模式一：

在预定的繁忙时段，按既定的顺序输出相应的控制信号给各个交通灯；

当某个方向的交通灯显示为允许通行的状态下，在数据分析出该方向无来车或来车通行 完毕，对该方向的交通灯输出禁止通行的控制信号，并对其他至少一个方向的交通灯输出允 许通行的控制信号；

工作模式二：

在预定的非繁忙时段，在数据分析出某个方向有来车，与该方向交叉的其他方向无来车 或来车通行完毕时，向该方向的交通灯输出允许通行的控制信号，向与该方向交叉的其他至 少一个方向的交通灯输出禁止通行的控制信号；

当数据分析出该方向和与该方向交叉的其他至少一个方向均有来车时，按工作模式一输 出相应的控制信号给各个交通灯。

一种交通灯控制系统，包括：

路面信息采集模块，用于在预先设定的多个方向实时采集路面信息；

路面信息分析模块，用于对所采集的路面信息进行数据分析；

控制信号输出模块，用于根据分析结果输出相应的控制信号给各个交通灯，具体包括：

工作模式一：

在预定的繁忙时段，按既定的顺序输出相应的控制信号给各个交通灯；

当某个方向的交通灯显示为允许通行的状态下，在数据分析出该方向无来车或来车通行 完毕，对该方向的交通灯输出禁止通行的控制信号，并对其他至少一个方向的交通灯输出允 许通行的控制信号；

工作模式二：

在预定的非繁忙时段，在数据分析出某个方向有来车，与该方向交叉的其他方向无来车 或来车通行完毕时，向该方向的交通灯输出允许通行的控制信号，向与该方向交叉的其他至 少一个方向的交通灯输出禁止通行的控制信号；

当数据分析出该方向和与该方向交叉的其他至少一个方向均有来车时，按工作模式一输 出相应的控制信号给各个交通灯。

本发明的有益效果：

本发明在上、下班的繁忙时段，可以按既定的顺序输出控制信号给各个交通灯，并且可 以临时调整交通灯，让有来车的方向优先通行；在非繁忙时段，不按既定的顺序输出控制信 号，向有来车的方向的交通灯持续输出允许通行的控制信号，使其长时间处于绿灯状态，向 无来车的方向的交通灯持续输出禁止通行的控制信号，使其长时间处于红灯状态，直至交叉 方向的路面信息发生改变，避免了在传统模式下因红绿的固定切换导致的不必要的车辆等待。 在很大程度上缓解了道路拥堵的状况，提高了出行效率低、车辆行驶速度，降低了燃油消耗、 污染。

[附图说明]

图1是本发明的控制方法的工作流程图；

图2是本发明的控制系统的结构图。

[具体实施方式]

在现在道路情况和汽车数量不变的情况下，如果有办法提高汽车平均时速，比如提高 20%，这样一天下来，一个城市的汽车整体在路上的时间就少了20%，除了提高了工作效率外， 燃油消耗一天节省了20%，汽车尾气的排放量也相应减少了20%，由于车速提高，燃烧更完全， 尾气对空气的污染减少更多。按提速20%，假设中国一年7亿吨石油有70%是城市内交通消耗， 一年可以节省原油7*70%*20%=0.98亿吨，相当于一个大庆油田加上一个胜利油田的年产量， 也可以大大减少国家能源压力。

经研究后发现，道路的拥堵主要原因之一是交通路口红绿灯控制时间是固定的，不是按 照实时情况灵活智能调控每个方向的放行时间，这有几种不合理的情况：1、一个方向车辆很 多，绿灯放行了一部分，还有很多车辆等待，而另一个方向只有几辆车等待，红绿灯就按固 定时间进行了切换，等待的车辆越多平均车速就会越低，应该优先放行车辆多的一方，给这 个方向绿灯更长时间，放行更多车辆；2、一个方向绿灯亮后，实际上只有几辆车，几秒中就 已经全部通过，但是绿灯仍按固定的设定时间亮着，另一个方向的车辆越等越多，这就降低 了平均车速；3、一个方向车辆绿灯放行，还没有放完，变成了红灯，车辆停下来等待，而另 一个方向实际上没有一辆车，绿灯切换亮着，这种现象多出现在夜间和非繁忙时段；4、主干 道和支线道路方向红绿灯时间设置，主干道车辆多，应该更多保持一直行走，尽量避免车辆 刹车等待，刹车消耗能量，启动一个静止的车又消耗能量，可以让支线路口车辆累计到一定 数量再切换绿灯放行，一旦放行就放完为止；5、行人路口放行时间安排，可以判断人数到一 定数量再绿灯放行，提高效率，更多应该安排行人走天桥。

下列结合优选实施例进行详细的阐述。

实施例1

如图1，一种交通灯的控制方法，包括：

按预先设定的多个方向实时采集路面信息；

对所采集的路面信息进行数据分析，并根据所述分析结果输出相应的控制信号给各个交 通灯，即可以根据采集到的路面信息分析交通状况，并判断得出最优的工作模式，然后按所 述最优的工作模式输出相应的控制信号各个交通灯，使交通更加畅通，具体包括工作模式一、 二，优选的工作模式三、四、五，以及纠错工作模式，需要说明的是，根据实时的路面信息， 各种工作模式之间均可以互相切换：

工作模式一：

该工作模式适用于繁忙时段，比如上、下班高峰时段，具体时间段可以根据所在地的交 通情况区别设定，在该时段里，按既定的顺序输出相应的控制信号给各个交通灯；该“既定 的顺序”可以参照传统交通灯的切换顺序及切换间隔时间；

在上述“既定的顺序”的基本框架下包含一种特殊情况，即在“既定的顺序”下，某个 方向的交通灯显示为允许通行的状态（即绿灯），然而根据采集到的路面信息，分析出为该方 向无来车或来车通行完毕，为避免该方向无车通行而其他方向的来车又不能通行的空等现象， 对该方向的交通灯输出禁止通行的控制信号（即切换为红灯），并对其他至少一个方向的交通 灯输出允许通行的控制信号（即切换为绿灯），使其他方向的来车得以通行，提高通行效率， 直至按所述“既定的顺序”输出下一组控制信号，又恢复到“既定的顺序”的工作状态；

工作模式二：

该工作模式适用于非繁忙时段，可以理解为，繁忙时段之外的时间均为非繁忙时段，在 该时段里，经常出现某个方向有来车，而与之交叉的其他方向却长时间无车，即单一方向或 对开方向有来车而其他方向无车是一种常态，与繁忙时段的交通状况恰好相反，如果依然按 照工作模式一，显然不合适，理由有：容易出现一个方向车辆绿灯放行，还没有放完，变成 了红灯，车辆停下来等待，而另一个方向实际上没有一辆车，绿灯切换亮着。为使非繁忙时 段的车辆行驶更加通畅，可以按照工作模式二输送相应的控制信号给各个交通灯，工作模式 二具体为：

根据采集到的路面信息，分析出某个方向有来车，与该方向交叉的其他方向无来车时， 向该方向的交通灯输出允许通行的控制信号，向与该方向交叉的其他至少一个方向的交通灯 输出禁止通行的控制信号，即将有来车的方向的交通灯设定为长绿灯，其他没有来车的方向 的交通灯设定为长红灯，使该方向的来车不受阻碍的一直通行，直至多个方向的来车情况发 生改变，举例说明，通过摄像头同时获取四个方向上（即两个对开方向）来车的信息，在任 意一个对开方向发现无车时，控制该方向的交通灯继续为长红灯，另外一个方向的交通灯继 续为长绿灯。

尽管在非繁忙时段，单一方向或对开方向有来车而其他方向无车是一种常态，但也有可 能出现两交叉方向均有来车的情况，应对这种特殊情况，可以进入所述工作模式一，即按工 作模式一输出相应的控制信号给各个交通灯，直至两交叉方向均有来车的情况消失后，再恢 复到非繁忙时段的工作模式二，即按工作模式二输出相应的控制信号给各个交通灯。

工作模式三：

该工作模式适用于主干路及支路交叉的情况，尤其在非繁忙时段里。

如果两个对开方向的道路分别为主干路和支路，根据采集到的路面信息，分析出两个对 开方向均无车时，则向主干路方向的交通灯输出允许通行的控制信号，向支路方向的交通灯 输出禁止通行的控制信号；这样做的原因有：主干路车辆多，应该更多保持一直行走，尽量 避免车辆刹车等待。

但是，如果根据采集到的路面信息，分析出支路有来车，而主干路仍然无来车或来车通 行完毕，则向主干路方向的交通灯输出禁止通行的控制信号，向支路方向的交通灯输出允许 通行的控制信号，直至该支路方向的来车通行完毕；

如果采集到主干路和支路均有来车时，在繁忙时段，按工作模式一输出相应的控制信号 给各个交通灯；在非繁忙时段，按工作模式二输出相应的控制信号给各个交通灯；当然，也 可以根据实时的路面信息，按其他的工作模式输出相应的控制信号给各个交通灯。

工作模式四：

该工作模式适用于有人行道的情况。

当设有人行道时，在工作模式二中，当某个方向的交通灯显示为允许通行的状态持续时 间到达设定值时，优选为5分钟，按工作模式四输出相应的控制信号给各个交通灯，所述工 作模式四：

如果根据采集到的路面信息，分析出行人方向有行人，向行人方向的交通灯输出允许通 行的控制信号，等待设定时间后，优选为20秒，再按工作模式一或工作模式二输出相应的控 制信号给各个交通灯；如果根据采集到的路面信息，分析出行人方向无行人，继续按工作模 式二输出相应的控制信号给各个交通灯。当然，也可以根据实时的路面信息，按其他的工作 模式输出相应的控制信号给给个交通灯。

工作模式五：

该工作模式用于应对紧急情况下。

当根据采集到的路面信息，分析出从某个方向来的来车为救护车、消防车或启动警灯的 警车等应急车辆时，将该方向设定为优先放行的方向，向该方向的交通灯输出允许通行的控 制信号，直至所述救护车、消防车或启动警灯的警车通行完毕后，再恢复到原来的工作模式 中，即按原来的工作模式输出控制信号给各个交通灯。保证这些应急车辆的顺利行驶。进一 步的，还包括向其他路口发送该方向有救护车、消防车或启动警灯的警车的通知消息。通知 其他路口提前做好应对措施。需要说明的是，发送通知消息，可以采用有线或无线发送装置， 下一个路口通过相应的接收装置接收所述通知消息，并将接收到的通知消息传递到输出控制 信号的装置中，输出控制信号的装置可以是现有的C51、ARM等常规处理器，也可以是其他具 有具有输出控制信号的功能模块，当输出控制信号的装置接收到该通知消息后，输出相应的 控制信号给其控制的各个交通灯，保证应急车辆的顺利通行。

纠错工作模式：

当检测到某个方向的交通灯显示为禁止通行的状态持续时间到达设定值时，优选为10 分钟，进入工作模式一，即自动按工作模式一输出相应的控制信号给各个交通灯；并向控制 中心发送请求维修的请求信号，即通知远端的控制中心，通知工作人员及时采取维修措施。 需要说明的是，进入工作模式一和发出请求信号可以是两个互相独立的进程。

优选的，所述路面信息包括车辆行驶方向、每个方向的车辆数量、车辆速度及汽车类别， 还可以包括其他信息。

实施例2

如图2所示，一种交通灯控制系统，包括：

路面信息采集模块，用于在预先设定的多个方向实时采集路面信息；具体的，所述路面 信息采集模块可以采用摄像机、压力传感器等，在此不做限定；

路面信息分析模块，用于对所采集的路面信息进行数据分析；该路面信息分析模块可以 采用现有的图像处理模块或传感器数据处理模块；

控制信号输出模块，用于根据分析结果输出相应的控制信号给各个交通灯，具体包括：

工作模式一：

在预定的繁忙时段，按既定的顺序输出相应的控制信号给各个交通灯；

当某个方向的交通灯显示为允许通行的状态下，根据采集到的路面信息，分析出该方向 无来车或来车通行完毕，对该方向的交通灯输出禁止通行的控制信号，并对其他至少一个方 向的交通灯输出允许通行的控制信号；

工作模式二：

在预定的非繁忙时段，根据采集到的路面信息，分析出某个方向有来车，与该方向交叉 的其他方向无来车或来车通行完毕时，向该方向的交通灯输出允许通行的控制信号，向与该 方向交叉的其他至少一个方向的交通灯输出禁止通行的控制信号；

当根据采集到的路面信息，分析出该方向和与该方向交叉的其他至少一个方向均有来车 时，按工作模式一输出相应的控制信号给各个交通灯。

路面信息包括车辆行驶方向、每个方向的车辆数量、车辆速度和/或汽车类别，还可以包 括其他信息。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神 和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。