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技术领域

本发明属于公路交通技术的交通通信与控制领域，具体涉及一种十字交叉路口交通控制 系统及其控制方法。

背景技术

在城市的十字路口设计红绿灯装置是缓解交通压力、避免交通事故及提高通行率的一种 重要手段。随着我国城市化进程的不断推进,城市规模逐渐扩大，城市中十字路口的数量也越 来越多，从而使路人遇到更多的红绿灯。

当前绝大多数十字路口的红绿灯管理机制是在统计车流量的基础上再加估计的车流量， 人为设定各车道上红灯与绿灯时间的长度，该设置初衷是针对最大车流量下满足最大通行量 的资源分配。但在很多时候，该十字路口并没有达到最大车流量，那这样的红绿灯时间控制 方案便显得不太合理了。国内已授权的很多可变时十字路口专利中多为智能交通系统，这些 专利能够实现对交叉路口车辆的适时监控，但都涉及到单片机及图像采集等，实施成本高， 控制复杂。国外很多已授权的专利中有的通过立柱将潮汐车道指示灯设置在空中，来调节不 同车道的指示灯颜色或图像去控制潮汐车道，其布置成本高且占用道路上层空间，不美观还 影响交通视线。

针对以上存在的问题，本发明设计适时交通灯控制方案，该方案下的红灯与绿灯时间长 度分配是基于对当前十字路口车流量的检测，通过检测当前绿灯通行车道上是否有车辆正在 通行来合理的安排通行时间，从而使资源利用趋于最大化。潮汐车道指示灯布置于车道线上， 不占用道路任何空间且完全在驾驶者视线范围内。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，而提供一种十字交叉路口交通控制系统及 其控制方法，通过各车道车流量的大小来自动调整红绿灯时间长短，使得十字路口的通行量 达到最大最优；同时通过检测道路两个方向上车辆的比例控制指示灯的开关形成潮汐车道， 来缓解交通堵塞的难题，给路人及管理者带来方便。

本发明的技术方案是：一种十字交叉路口交通控制系统，包括适时红绿灯控制模块；所 述适时红绿灯控制模块包括多个计时装置和红绿灯；所述计时装置分别安装在红绿灯路口各 车向的直行车道和左转车道上；

所述计时装置与所述红绿灯电连接；所述计时装置用于记录绿灯通行下在设定时间内是 否有汽车在通过，并控制红绿灯显示的时间长度。

上述方案中，还包括潮汐车道控制模块；所述潮汐车道控制模块包括多个计数装置和指 示灯L；所述计数装置分别安装布置于单向全车道上，所述指示灯L通过导线并联、且分别 安装于靠近车道分向实线的两侧虚线路面内；

所述计数装置与指示灯L电连接；所述计数装置记录道路两个方向上车辆的比例，当道 路两个方向上车辆达到设定的调节比例时控制所述指示灯的开闭。

上述方案中，所述计时装置为红外计时光电门S；所述红外计时光电门S包括第一红外 光电门和红外计时传感器；所述第一红外光电门和红外计时传感器电连接。

上述方案中，所述计数装置包括加法红外计数光电门C和减法红外计数光电门C；

所述加法红外计数光电门C包括第二红外光电门和第一红外计数传感器；所述第二红外 光电门和第一红外计数传感器电连接；

所述减法红外计数光电门C包括第三红外光电门和第二红外计数传感器；所述第三红外 光电门和第二红外计数传感器电连接。

上述方案中，所述指示灯L为微功率LED灯。

一种根据所述十字交叉路口交通控制系统的控制方法，包括适时红绿灯控制步骤：

S1、将与红绿灯电连接的计时装置红外计时光电门S分别安装在十字交叉路口各车向的 直行车道和左转车道上；

S2、红外计时光电门S与所述红绿灯电连接；红外计时光电门S用于记录绿灯通行下在 设定时间内是否有汽车在通过，并控制红灯绿灯显示的时间长度。

进一步的，所述步骤S1中的十字交叉路口为无人行道单向三车道十字路口。

进一步的，所述步骤S2具体为：

假设当前为左右方向车辆直行，此时该方向直行车道为绿灯，有车辆通过车道口时汽车 的左右两车轮为一组遮挡第一红外光电门后开始计时，若在5秒内再次有车轮组遮挡光电门 时重新计时，同时也要记录本次绿灯通行下的各次重新计时的总时间，且该直行方向的绿灯 不显示还剩多长时间继续亮着，当该方向各次重新计时的总时间达到80秒时绿灯显示还有5 秒并开始倒计时，结束后跳转为显示3秒的黄灯并开始倒计时，黄灯结束后变为红灯；

若第一红外光电门被车轮组遮挡后的重新计时达到5秒依然没有车辆通过，此时绿灯立 即显示还有3秒并开始倒计时，绿灯结束后跳转为3秒的黄灯并开始倒计时，黄灯结束后变 为红灯。

上述方案中，还包括潮汐车道控制步骤：

S3、将计数装置红外计数光电门C分别安装布置于单向全车道上，其中，减法红外计数 光电门C分别安装在车道出口；加法红外计数光电门C分别安装在车道入口；

指示灯L通过导线并联，且分别安装于靠近车道分向实线的两侧虚线路面内，所述外计 数光电门C与指示灯L电连接；

S4、有车辆驶出车道出口时左右两车轮为一组遮挡第二红外光电门一次便从该驶出段道 路的车辆总轴数中减去一，有车辆驶入某车道入口时左右两车轮为一组遮挡第三红外光电门 一次便给该驶入段道路的车辆总轴数加上一；

S5、当道路左右两个方向车道上记录的车辆总数和两个方向的车辆数之比达到设定值时 红外计数光电门C点亮指示灯L。

进一步的，所述步骤S5具体为：

当其中的左方向的路段车辆总数未达到该段道路额定车流量的三分之二且右方向的路段 车辆总数达到该段道路额定车流量时，控制左方向路段指示灯为红色，右方向路段指示灯为 绿色，便开辟出一个两车道和四车道的潮汐车道。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：与现有技术相比本发明通过所述适时红绿灯 控制模块检测各车道车流量的大小来自动调整红绿灯时间长短，使得十字路口的通行量达到 最大最优；同时通过潮汐车道控制模块检测道路两个方向上车辆的比例控制指示灯的开关形 成潮汐车道，来缓解交通堵塞的难题，给路人及管理者带来方便。本发明所用的传感器简单、 布置方便、成本低，没有用到任何智能仪器及图像采集设备，能够稳定可靠的实现对红绿灯 时间合理分配；潮汐车道指示灯L为微功率LED灯，能耗低，布置简单方便，能够按需要合 理地对道路的车道进行分配，红外计数光电门可以记录每天城市各道路行驶的车辆数，其记 录的数据可以作为城市未来规划的参考。

附图说明

图1是本发明一实施例的十字路口设备布置图。

图2是本发明一实施例的适时红绿灯控制流程图。

图3是本发明一实施例的指示灯关闭状态时道路行车图。

图4是本发明一实施例的潮汐车道行车图。

图5是本发明一实施例的单向应急车道行车图。

图6是本发明一实施例的双向应急车道行车图。

图7是本发明一实施例的红外光电门示意图。

图8是本发明一实施例的指示灯安装图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于 此。

图1所示为本发明所述十字交叉路口交通控制系统的一种实施方式，本实施例中采用典 型的十字交叉路口为无人行道单向三车道十字路口，图1中无人行道单向三车道十字路口包 括A、B、C、D、E、F、G和H车道，a1、a2、b1和b2表示车流，带圆点的箭头其原点表示 车辆换道前所在的位置。所述十字交叉路口交通控制系统，包括适时红绿灯控制模块和潮汐 车道控制模块。

所述适时红绿灯控制模块包括多个计时装置和红绿灯；所述计时装置分别安装在红绿灯 路口各车向的直行车道和左转车道上；所述计时装置与所述红绿灯电连接；所述红绿灯为具 有红、绿、黄三色的红绿灯；所述计时装置用于记录绿灯通行下在设定时间内是否有汽车在 通过，并控制红绿灯显示的时间长度。

所述计时装置为红外计时光电门S；针对无人行道单向三车道十字路口，所述红外计时 光电门S的数量为8个，分别为红外计时光电门S1、红外计时光电门S2、红外计时光电门 S3、红外计时光电门S4、红外计时光电门S5、红外计时光电门S6、红外计时光电门S7和红 外计时光电门S8；

每个所述红外计时光电门S包括第一红外光电门和红外计时传感器；所述第一红外光电 门和红外计时传感器电连接。

所述潮汐车道控制模块包括多个计数装置和指示灯L；所述计数装置分别安装布置于单 向全车道上，所述指示灯L通过导线并联、且分别安装于靠近车道分向实线的两侧虚线路面 内，指示灯L灯面与路面平齐，如图8所示；所述计数装置与指示灯L电连接；指示灯L点 亮后可显示红色和绿色两种颜色；所述计数装置记录道路两个方向上车辆的比例，当道路两 个方向上车辆达到设定的调节比例时控制所述指示灯的开闭以及显示的颜色。

所述计数装置包括加法红外计数光电门C和减法红外计数光电门C；针对无人行道单向 三车道十字路口，所述减法红外计数光电门C的数量为4个，分别为减法红外计数光电门C1、 减法红外计数光电门C3、减法红外计数光电门C5和减法红外计数光电门C7。所述加法红外 计数光电门C包括第二红外光电门和第一红外计数传感器；所述第二红外光电门和第一红外 计数传感器电连接；

所述加法红外计数光电门C的数量为4个，分别为加法红外计数光电门C2、加法红外计 数光电门C4、加法红外计数光电门C6和加法红外计数光电门C8。所述减法红外计数光电门 C包括第三红外光电门和第二红外计数传感器；所述第三红外光电门和第二红外计数传感器 电连接。

所述第一红外光电门、第二红外光电门和第三红外光电门均包括红外发射器和光电门， 如图7所示，所述第一红外光电门的红外发射器和光电门分别安装在单车道路口的两侧，所 述第二红外光电门和第三红外光电门的红外发射器和光电门分别安装在全车道路口的两侧。

所述指示灯L为微功率LED灯。

一种所述十字交叉路口交通控制系统的控制方法，包括适时红绿灯控制步骤和潮汐车道 控制步骤。

如图2所示，所述适时红绿灯控制步骤具体为：

S1、根据本实施例中无人行道单向三车道十字路口的特点，将与红绿灯电连接的计时装 置红外计时光电门S1至S8分别安装在十字交叉路口各车向的直行车道和左转车道上；

S2、红外计时光电门S与所述红绿灯电连接；红外计时光电门S用于记录绿灯通行下在 设定时间内是否有汽车在通过，并控制红灯绿灯显示的时间长度；

假设当前为左右方向车辆直行，此时该方向直行车道为绿灯，有车辆通过车道口时汽车 的左右两车轮为一组遮挡第一红外光电门(例如S1或S5)后开始计时，若在5秒内再次有 车轮组遮挡光电门(S1或S5)时重新计时，同时红外计时光电门S也要记录本次绿灯通行下 的各次重新计时的总时间T＝max{∑t1，∑t5}，且该直行方向的绿灯不显示还剩多长时间继 续亮着，当该方向各次重新计时的总时间T达到80秒时绿灯显示还有5秒并开始倒计时，结 束后跳转为显示3秒的黄灯并开始倒计时，黄灯结束后变为红灯，此时该方向的左转车道通 行。

若某次第一红外光电门被车轮组遮挡后的重新计时达到5秒依然没有车辆通过，此时绿 灯立即显示还有3秒并开始倒计时，绿灯结束后跳转为3秒的黄灯并开始倒计时，黄灯结束 后变为红灯，此时该方向左转车道通行。

左右车道的左转通行的控制方法与上述方法相同；其通行结束后为上下方向车流按如上 控制方法完成直行通行与左转通行，如此循环往复的工作。其中右转车道通行不受红绿灯限 制。

所述潮汐车道控制步骤具体为：

S3、根据本实施例中无人行道单向三车道十字路口的特点，将计数装置红外计数光电门 C1至C8分别安装布置于单向全车道上，其中，减法红外计数光电门C1、C3、C5和C7分别 安装在车道出口；加法红外计数光电门C2、C4、C6和C8分别安装在车道入口；

指示灯L通过导线并联，且分别安装于靠近车道分向实线的两侧虚线路面内，所述外计 数光电门C与指示灯L电连接；

S4、假设当前为左右方向直行车道通行，有车辆驶出B路段车道出口时，左右两车轮为 一组遮挡第二红外光电门一次便从B路段车道的车辆总轴数中减去一；当有车辆驶入E路段 车道入口时，左右两车轮为一组遮挡第三红外光电门一次便给E路段车道的车辆总轴数加上 一；以此类推，各路段的车辆的驶入与驶出皆按如上所述的方法计数；

S5、当道路左右两个方向车道上记录的车辆总数和两个方向的车辆数之比达到设定值时 红外计数光电门C点亮指示灯L，

图3所示为指示灯处于关闭状态时双向六车道的交通图，其中粗箭头指向表示该车道车 辆的行驶方向；

图4所示为潮汐车道行车图，当其中的左方向的A路段车辆总数未达到该段道路额定车 流量的三分之二且右方向的B路段车辆总数达到该段道路额定车流量时，控制左方向A路段 指示灯为红色，右方向B路段指示灯为绿色，便开辟出一个两车道和四车道的潮汐车道。

图5所示为单向应急车道行车图，其中带圆点的箭头中原点表示车辆换道前所在的位置， 箭头表示车辆换到后的位置；点亮A路段的指示灯L显示红色，B路段的指示灯L不点亮， 便开辟出一个单向应急车道。图6所示为双向应急车道行车图，控制A路段和B路段的指示 灯L都为红色，便开辟出双向应急车道。应急车道是在特殊情况下人为手动控制开辟。

本发明同样适用于带有人行道的单向两车道乃至多车道的十字路口及丁字路口等交通路 口。计时传感器和计数传感器不局限于红外光电门，其同样适用于相同布置的其他计时、计 数传感器。潮汐车道上的指示灯L布置同样适用于单向三车道以外的车道。

本发明可单独用于一个十字交叉路口，也可以与城市的整个交通系统连接进行推广利用， 同时实现自动控制和数据的连接利用。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本 发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均 属于本发明的保护范围。