专利名称：机动车道通行状况实时检测法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种道路交通检测及控制方法，具体涉及一种机动车道状况实时检测 法，并根据检测结果控制交通指示灯进而指挥道路交通，主要是应用在快速路出入口控制 中。
背景技术：
快速路网络以“准高速公路”级别的道路条件，通过相对快速和大容量的方式为交 通出行提供方便。目前北京市快速路网络总长达300多公里如包括北京市二、三、四环等， 承担着城市中大量的交通出行，快速路的出入口由于车速慢导致阻塞，使之成为快速路的 交通瓶颈。判断交通状况的一个重要的参数为车辆的行驶速度，CN1417756A公开了一种道 路交通状况检测方法，所述的方法通过调节一组检测传感器的监测点之间的距离到合适长 度，再利用其中一个检测传感器记录车头到达其监测点的时刻，另一个检测传感器记录同 一车头到达其监测点的时刻来记录此车通过此组检测传感器的监测点之间的距离所用的 时间差，由双路时间比较处理系统算出车速并赋予其对应的号码，然后利用现有的移动通 信网络把此号码传输给交通检测中心。该方式是通过检测两个点之间车辆的通过时间并利 用不同点位的测试点，计算出车的速度，利用速度等级来推测出交通状况的拥堵情况，这种 仅仅依靠车速来推测交通状况并不十分准确，无车辆通过时，如夜间，显示车速为0，行驶畅 通，但是显示为拥堵。判断交通状况的另一个重要的参数为交通流量，交通流量实际应该理解为道路断 面的车辆通过量，不考虑车辆行驶速度。交通流量在应用中通常要与道路通行能力或饱和 流量一起使用，而通行能力是一个理论范围，应用过程中会有差异。交通流量随交通出行的 需求的增加而增加，过度的出行需求会导致路网拥堵发生，此时观测端面车数(交通流量) 反而会减少甚至为零，此时显示为畅通，但实际情况是道路拥堵。因此只采用采用车速或交 通流量均不能反映道路的实际交通情况。目前采用的控制方式主要是固定配时和方案选择。固定配时根据主路流量变化 情况，制定一个全天时间表，不同时刻采用不同方案，这种方法属于趋势性控制，没有实时 性。而方案选择采用3或5分钟流量和占有率，即V+0方式，占有率0 = t/T，t为T时段 内通过检测器的车辆通过检测器的时间的总和，采用V+0的方法制订一系列阀值，根据检 测数据调用相应固定方案。这种方法实质是检测固定时间内的占有率，如果采用三分钟流 量和占有率，第一次检测时间段是1-3分钟，检测结果是第3分钟结尾处的检测结果；第二 次检测时间段是4-6分钟，检测结果是第6分钟结尾处的检测结果。以此类推。这种方法 采用的时间段是首尾相连的方式，每次检测的占有率相差3分钟，对于交通量密集的区域， 如快速路的出入口的设置与周边道路相关，主路车辆行驶状况与周遍路口相关，工作周期 按秒计算。在这样情况下，采用3或5分钟间隔过大，主路停滞和通畅完全过滤掉，因此由 这种方式检测得到的数据指导性不强，有一定的滞后性，实时性差。如果上述方式缩短到秒级，每一检测数据的检测时间过短，检测数据的或然性太大，检测结果不准确。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是现有的机动车道状况检测法存在的实时性差、检测值反映路况滞后的问题，为此本发明提供了一种机动车道状况实时检测法。所述方法通 过对当前交通情况的检测分析判断下一时刻的交通情况，根据检测结果可以实时、准确、快 速判断路面情况并根据结果对交通指示灯实时控制，从而实现对交通的实时指挥和控制。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种机动车道状况检测法，包括a.在交通流向路段上设置车辆检测器；b.确定检测时间段T，确定检测时间单元t，其中t = T/m，m为对所述检测时间段 T的等分数；C.检测各时间单元t中的车辆通过时间t’，计算各时间单元中的单位占有率t/ T ；d.根据所测时间节点前连续的m个所述时间单元的所述单位占有率，以所述时间 单元时长为间隔，顺序计算相应时间节点之前所述时间段T内的道路占有率0T(t)
m 广=
n=\ 1e.根据所得到的所述时间节点的道路占有率0T(t)，判断以所述时间单元时长为 间隔的所测机动车道的道路状况。所述检测时间单元t为0. 1-5秒，优选为0. 5-3秒，最优选为1秒。所述检测时间段T的等分数m为5-20的整数，优选为10_15的整数。一种机动车道状况实时控制法，包括在交通信号控制系统中，依据道路占有率0T(t)设定判断阈值；将采用上述所述机动车道状况实时检测法获得道路占有率0T(t)值逐个与所述 判断阈值进行比较；当所述道路占有率0T(t)值大于所述判断阈值时，为道路拥堵状态，所述交通信 号控制系统控制相应的交通信号设施限制相应道路的流量；当所述道路占有率OT (t)值小 于所述判断阈值时，为道路畅通状态，所述交通信号控制系统控制相应的交通信号设施放 行相应道路的流量。所述判断阈值包括禁行措施阀值Qh和通行措施阀值Ql ；其中所述禁行措施阀值 Qh大于所述通行措施阀值Ql ；当所述道路占有率OT (t)值大于所述禁行措施阀值Qh时，说 明道路为拥堵状态，所述交通信号设施启动禁行措施；当所述道路占有率OT(t)小于所述 通行措施阀值Ql时，说明道路为畅通状态，所述交通信号设施启动通行措施；当所述道路 占有率OT (t)值小于所述禁行措施阀值Qh，而大于所述通行措施阀值Ql时，所述交通信号 设施保持前一状态。所述交通信号设施为道路信号灯。本申请的发明创造与现有技术相比具有一下的积极效果首先，由于采用固定的检测时间段T，检测时间间隔为检测时间段T中等分的检测时间单元t，这样既保证了在所确定的检测时间段T中具有足够的检测时间，又保证了检测 间隔能够尽可能地短。由此提高了检测的实时性，又保证了检测的准确性。其次，采用这种检测方式，由于检测单元时间t和间隔的等分数m可以根据检测的 需要进行调整，因此可以满足不同的检测的实时性的需要。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步描述图1交通情况与占有率的关系图；图2为本发明实例控制原理示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明的一个实施方式为在快速路出入口路段的车辆进行车流检 测，并将检测结果反馈至快速路出入口交通信号灯，以对交通出入口进行有效的控制。其对 道路进行实时检测控制的方法包括在交通流向路段上设置车辆检测器；确定检测时间段 T = 10秒，将所述检测时间段等分为10等分，即m = 10 ；这样由t = T/m确定的检测时间 单元t = 1秒；由所设置的所述车辆检测器检测各时间单元t中的有车辆通过的时间t’，由 此计算出各时间单元中的单位占有率t’/T ；根据所测时间节点前连续的m个所述时间单元 的所述单位占有率，以所述时间单元时长为间隔，顺序计算相应时间节点之前所述时间段T 内的道路占有率OT⑴
m 广O7X0 = Σν
η=] i即以第 ο秒为检测时间节点，计算式如下OT(t)=-^ + ^ +......+
wTTTT其中t’工为第一检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；t’ 2为第二检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；......t’ 9为第九检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；t’ 10为第十检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；由此得出第10秒时的道路占有率OT⑴。然后，以第11秒为检测时间节点，计算式如下OT(t)=^! + ^-...··· + +
‘“-、，rj-irj^rj-<rj· 其中t’ 2为第一检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；t’ 3为第二检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；......t’ 10为第9检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；t’ n为第10检测时间单元t内所有车辆通过检测器的时间；
由此得出第11秒时的道路占有率OT⑴。之后，继续以第12秒为检测时间节点，得出第12秒时的道路占有率0T(t)。以此 类推，得出每间隔1秒所述时间单元时长的道路占有率0T(t)值。根据每一时间节点的道路占有率0T(t)，将其逐个与所设定的判断阈值进行比较， 判断以所述时间单元时长为间隔的所测机动车道的道路状况的连续变化情况。图1显示了按照上述实施方式的方法记录的道路占有率OT(t)值的，1秒钟间隔时 长的记录曲线图。其中道路占有率0T(t)值为1时，表示道路堵死，车辆不能行走。道路占 有率0T(t)值为0时，表示道路上没有车辆通过。从0到1之间的数值表示从畅通到拥堵 的状态。如在第30秒时道路占有率OT (t)接近0.8，此时机动车道上车流较多，从画面情况 来看也可以证实；第91秒时道路占有率0T(t)0. 2左右，此时机动车道上车流较少；第161 秒时道路占有率0T(t)为1，此时车辆停止。由于本实施例的检测间隔时长为1秒，对于城 市道路的通行速度和指挥周期来说，所检测出的道路占有率0T(t)曲线基本上可以较好的 反应实时的交通状况。在上述实施例中，没有给出具体的比较阈值，这是因为比较阈值的设定是根据不 同的道路交通状态进行相应的设置的。在优先级差别较大的路口，比如在快速路的出入口， 与设置在快速路的与出入口相邻的行车道上的车辆检测器的检测值对应的比较阈值应当 设置得较低，而与设置在辅路上的车辆检测器的检测值对应的比较阈值应当设置得较高。 这样可以使得快速路上达到较低的拥堵状态时，就发出阻止辅路车辆进入快速路的指令； 而辅路只有达到较高的拥堵状态时，才发出允许辅路车辆进入快速路的指令。这样可以保 证快速路的通行要求。而对于优先级差别不大，各个方向通行量相当的路口，则与设置在各 道路上的车辆检测器的检测值对应的比较阈值应当设置得相当或相等，如都设置为0. 5，这 样可以保证各个方向的车辆通行的均衡。在优先级差别不大，各个方向通行量相当的路口，与设置在各道路上的车辆检测 器的检测值对应的比较阈值可以包括禁行措施阀值Qh和通行措施阀值Ql ；其中所述禁行 措施阀值Qh大于所述通行措施阀值Ql ；当所述道路占有率OT (t)值大于所述禁行措施阀 值Qh时，说明道路为拥堵状态，所述交通信号设施启动禁行措施；当所述道路占有率OT (t) 小于所述通行措施阀值Q 1时，说明道路为畅通状态，所述交通信号设施启动通行措施；当 所述道路占有率0T(t)值小于所述禁行措施阀值Qh，而大于所述通行措施阀值Ql时，所述 交通信号设施保持前一状态。这样避免频繁更换指令信号，比如红绿灯频繁变换，在保证各 个方向的车辆通行的均衡的同时，来提高车辆通行的效率。在本发明创造中，所述检测时间单元t时长的选择取决于对数据实时性的要求、受车辆检测器检测精度的限制和所测道路通行速度的限制。通常由于受车辆检测器检测精 度的限制和所测道路通行速度的限制，所述检测时间单元t低于0. 1秒时，检测所得到的单 位占有率t’ /T将出现明显的变形，不能得出反映客观状态的数值；而所述检测时间单元t 大于5秒时，检测的结果就会明显滞后，实时性降低。所述检测时间单元t选择为0. 5秒或 大于0. 5秒得出的数值的客观状态更为稳定，而等于或小于3秒数值的实时性的特点则更 为明显，对于目前的车辆检测器检测精度和所测道路通行速度状态来说，所述检测时间单 元t选择为1秒能够更好地得出反映客观状态的数值，又能在保证检测数值最佳的实时性。对于所述检测时间段T的等分数m的选择。当所述等分数m为小于5的整数时，则意味着检测单元时间t过大，导致采用本发明的法方检测到的道路状态值的实时性降低； 或者检测时间段τ过短，导致检测数据的或然性太大，检测结果不准确。如果等分数m选择 大于20的整数时，则又会使得所述检测单元时间t太小影响检测结果的客观性和准确性， 或者使得所述检测时间段T太长，数据处理量太大，影响数据处理的效率。综合考虑及实验 阶段的摸索的结果来看，所述等分数m优选为10-15的整数是最为合理的。上面对本申请的发明创造的方法中的各种参数的选取原则和所选择的参数对检 测结果的影响趋势进行了说明，所属领域的技术人员在上述说明的启示下，就能够结合其 所具有的相关知识及道路的实际状况，选择适当的参数值来实施本发明创造的方法。下面结合图1的具体实例，来进行详细的说明。参照图1，图1的下部为检测时间与占有率的关系图，上部为对应的车流画面，针对左行方向最内侧的车道进线检测，在左行方向最内侧的车道设置车辆检测器，设定检测 时间单元t为1秒，连续检测10个检测时间单元共10秒，Qh = 0. 6，Ql = 0. 35检测结果第1秒内检测器的占有时间t’ i为0. 5秒；第2秒内检测器的占有时间t’ 2为1秒；第3秒内检测器的占有时间t’ 3为0秒；第4秒内检测器的占有时间t ’ 4为0. 5秒；第5秒内检测器的占有时间t’ 5为0. 5秒；第6秒内检测器的占有时间t’ 6为0. 5秒；第7秒内检测器的占有时间t’ 7为0秒；第8秒内检测器的占有时间t’ 8为0. 5秒；第9秒内检测器的占有时间t ’ 9为0. 5秒；第10秒内检测器的占有时间t’ 1Q为0秒；则所述时间节点的道路占有率OT(IO)OT(IO) + ^ +......+ l± + lll = 0.45OT (t)小于Qh，说明道路为畅通状态，此时对应的画面显示交通状况良好；继续检测，如果第29秒内的所述时间节点的道路占有率OT (29) = 0. 75，则 OT (0. 75)大于Qh，说明道路为拥堵状态，此时对应的画面显示车流量大；…第161秒内的所述时间节点的道路占有率OT (161) = 1OT (t)大于Qh，说明道路为拥堵状态，车辆已经停止运动，此时对应的画面显示车 辆处于停滞状态。第180秒内的所述时间节点的道路占有率OT(ISO) = 0. 3OT(t)小于Q1，说明道路恢复畅通，此时对应的画面显示交通状况良好。第212秒内的所述时间节点的道路占有率OT (221) = 0. 25OT(221)小于Qh，说明道路为畅通，车辆行驶正常，此时对应的画面显示交通状况良好。显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化 或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
一种机动车道状况检测法，其特征在于a.在交通流向路段上设置车辆检测器；b.确定检测时间段T，确定检测时间单元t，其中t＝T/m，m为对所述检测时间段T的等分数；c.检测各时间单元t中的车辆通过时间t’，计算各时间单元中的单位占有率t’/T；d.根据所测时间节点前连续的m个所述时间单元的所述单位占有率，以所述时间单元时长为间隔，顺序计算相应时间节点之前所述时间段T内的道路占有率OT(t) <mrow><mi>OT</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi></munderover><mfrac> <msub><msup> <mi>t</mi> <mo>′</mo></msup><mi>n</mi> </msub> <mi>T</mi></mfrac> </mrow>e.根据所得到的所述时间节点的道路占有率OT(t)，判断以所述时间单元时长为间隔的所测机动车道的道路状况。
2.根据权利要求1所述的机动车道状况实时检测法，其特征在于所述检测时间单元t 为0. 1-5秒。
3.根据权利要求2所述的机动车道状况实时检测法，其特征在于所述检测时间单元t 为0. 5-3秒。
4.根据权利要求3所述的机动车道状况实时检测法，其特征在于所述检测时间单元t 为1秒。
5.根据权利要求1-4任一所述的机动车道状况实时检测法，其特征在于所述检测时间 段T的等分数m为5-20的整数。
6.根据权利要求5所述的机动车道状况实时检测法，其特征在于所述检测时间段T的 等分数m为10-15的整数。
7.一种机动车道状况控制法，其特征在于在交通信号控制系统中，依据道路占有率OT (t)设定判断阈值；将采用权利要求1-6任意一项所述机动车道状况实时检测法获得道路占有率OT (t)值 逐个与所述判断阈值进行比较；当所述道路占有率0T(t)值大于所述判断阈值时，为道路拥堵状态，所述交通信号控 制系统控制相应的交通信号设施限制相应道路的流量；当所述道路占有率OT (t)值小于所 述判断阈值时，为道路畅通状态，所述交通信号控制系统控制相应的交通信号设施放行相 应道路的流量。
8.根据权利要求7所述的机动车道状况实时控制法，其特征在于所述判断阈值包括 禁行措施阀值Qh和通行措施阀值Ql ；其中所述禁行措施阀值Qh大于所述通行措施阀值 Ql ；当所述道路占有率OT(t)值大于所述禁行措施阀值Qh时，说明道路为拥堵状态，所述交 通信号设施启动禁行措施；当所述道路占有率OT(t)小于所述通行措施阀值Ql时，说明道 路为畅通状态，所述交通信号设施启动通行措施；当所述道路占有率OT(t)值小于所述禁 行措施阀值Qh，而大于所述通行措施阀值Ql时，所述交通信号设施保持前一状态。
9.根据权利要求7或8所述的机动车道状况实时控制法，其特征在于所述交通信号 设施为道路信号灯。
全文摘要
本发明公开了一种机动车道状况检测法，包括在交通流向路段上设置车辆检测器；确定检测时间段T，确定检测时间单元t，其中t＝T/m，m为对所述检测时间段T的等分数；检测各时间单元t中的车辆通过时间t’，计算各时间单元中的单位占有率t’/T；根据所测时间节点前连续的m个所述时间单元的所述单位占有率，以所述时间单元时长为间隔，顺序计算相应时间节点之前所述时间段T内的道路占有率OT(t)；根据所得到的所述时间节点的道路占有率OT(t)，判断以所述时间单元时长为间隔的所测机动车道的道路状况。该方法可以实时、准确、快速判断路面情况并根据结果对交通指示灯实时控制，从而实现对交通的实时指挥和控制。
文档编号G08G1/08GK101826257SQ20101013432
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者尹胜超, 戴远辉, 李志恒, 林莘, 赵欣, 陈大农 申请人:北京市公安局公安交通管理局;清华大学