本发明涉及基于地面灯板的交叉口车辆引导辅助信号控制系统及方法。
背景技术：
近年来，随着城市车辆保有量的增加，交通安全问题已经非常严峻。经调查研究交叉口的事故率明显高于普通路段。其中较为突出的便是机动车闯黄灯问题，虽然有明确的法律规定但是机动车闯黄灯行为难以界定，且部分驾驶员存在侥幸心理，由此原因产生的驾驶员违法闯黄灯行为，造成了一系列交通安全问题。
当车辆在进口道内时，普通信号灯位置一般为驾驶员的斜上方，但这种方式有两种缺陷：一是前方有大型车辆阻挡时，后方车辆看不见前方信号灯，易判断失误，从而发生交通事故；二是当交通状况比较复杂时，驾驶员抬头看斜上方信号灯时易忽略前方交通状况，存在安全隐患。
专利《一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线及其实现方法》提出了一种实施动态斑马线的方式，及将埋在斑马线上led灯组与主信号灯联动，目的是使行人明白自己所处的信号灯状态。当信号变换时，其地面铺设的led灯红绿两种颜色按照固定的速度变换，因为慢行速度较为稳定，所以该方法较为适用，但是该专利不适用于交叉口车辆通行的快速引导。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于地面灯板的交叉口车辆引导辅助信号控制系统及方法，通过检测车辆速度的方式，把抽象的红绿灯时间转换成显而易见的空间，且绿灯区域移动的速度取决于车辆的行驶速度。本发明更加人性化，减轻了驾驶员的操作难度，更加智能化，与传统信号灯相比具有明显的优势。
作为本发明的第一方面，
基于地面灯板的交叉口车辆引导辅助信号控制系统，包括：
灯板控制器，分别与交叉口主信号灯和与灯板连接，所述灯板控制器还分别与第一、第二和第三线圈检测器连接；
所述灯板铺设在进口道内，以停车线为起点铺设设定长度；
第一、第二和第三线圈检测器按照直线铺设在于灯板相同的进口道内，其中，第一线圈检测器距离灯板终点最远，第三线圈检测器设置在灯板终点处；第二线圈检测器铺设在第一线圈检测器和第三线圈检测器之间；第一线圈检测器与第二线圈检测器之间的距离与第二线圈检测器到第三线圈检测器之间的距离相等；
所述灯板控制器接收交叉口主信号灯的颜色变换指令，同时，灯板控制器接收第一、第二和第三线圈检测器采集的同一辆车的行驶速度，计算绿灯时段能够通过停车线的最后一辆车穿过交叉口需要的时间，根据车辆穿过交叉口需要的时间，向灯板发出红黄绿颜色变换指令、红黄绿颜色在灯板上持续时间和持续长度指令；从而引导进口道车辆的行进。
作为本发明的第二方面，
基于地面灯板的交叉口车辆引导辅助信号控制方法，包括：
步骤(1)：交叉口主信号灯为红色时，灯板控制器向灯板发出全部变为红色的控制指令，进口道内排队车辆禁止通行；
步骤(2)：交叉口主信号灯为绿色时，灯板控制器向灯板发出全部变为绿色的控制指令，进口道内排队车辆开始通行；第一、第二和第三线圈检测器将检测到的车辆速度数据上传给灯板控制器；
步骤(3)：灯板控制器根据检测到的车辆速度数据，预测绿灯时段内能够通过停车线的最后一辆车；同时计算能够通过停车线的最后一辆车的理论行驶速度；
灯板控制器向灯板发出预测能够通过停车线最后一辆车的位置到停车线之间的灯板区域为绿色，绿色区域远离停车线一侧变为黄色区域；黄色区域远离停车线一侧为红色区域；
同时，绿色区域的长度随着最后一辆车的理论行驶速度向停车线方向移动，逐渐缩短；
黄色区域按照所述最后一辆车的理论行驶速度向停车线方向移动，直到黄色区域全部消失；
红色区域按照所述最后一辆车的理论行驶速度向停车线方向移动，直至灯板全部变为红色为止。
所述步骤(3)：
l＝l0+δl
计算得到
最后一辆车的理论行驶速度v4为
v4＝v3+a3t3
黄色区域的长度为
l1＝v3t4
其中，v1为在第一个线圈检测器得到的速度，v2为第二个线圈检测器得到的速度，v3为第三个线圈检测器得到的速度及车辆初始进入灯板上的速度；
δt1为车辆通过第一个线圈检测器与第二个线圈检测器之间的时间差，δt2为车辆通过第二个线圈检测器与第三个线圈检测器之间的时间差，t3为绿灯剩余时间，t4为黄灯时长；
l0为灯板控制器计算出的绿色区域的长度，l1为灯板上黄灯区域的长度，l为实际灯板的长度，δl为可允许的长度误差；
a1表示车辆在第一和第二线圈检测器之间的加速度，a2表示车辆在第二和三线圈检测器之间的加速度，a3表示加速度a1和a2的均值。
第一、第二和第三线圈检测器先后对同一辆车进行速度检测，在相位允许通行时间可对其他车辆进行速度检测。
如遇压车以及该相位空放，线圈检测器检测不到车辆速度的问题，灯板控制器则按预先设置好的速度控制灯板进行红绿黄颜色的更替。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
以停车线为起点在进口道内铺设一定长度的led灯板，且在led灯板上游间隔，每一定距离设置一组线圈检测器，共设置三组线圈检测器，以检测车辆行驶的速度，线圈检测器将检测到的数据传输给灯板控制器，灯板控制器通过计算，确定本相位绿灯时段内可以通过停车线的最后一辆车，并且预测最后一辆车在进口道内应该行驶的速度。
led灯板上绿色区域按照灯板控制器预测出的车辆行驶速度逐渐变短，灯板控制器按照车辆初始进入led灯板的速度计算出的三秒黄灯区域的长度，黄灯区域则按照绿色区域缩短的速度向停车线方向移动。本发明把抽象的时间转换成显而易见的空间，减轻了驾驶员的操作难度；为操作不熟练的驾驶员提供了安全保障；解决了机动车闯黄灯且无法抓拍的一系列问题；解决了前方大型车辆阻挡，后车无法看见信号灯的问题。为减少城市交通事故又提供了又一有力的保障措施。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的电气连接关系示意图；
图2为装置安装简图；
图3为系统数据简介图；
图4为本发明的方法流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，基于地面灯板的交叉口车辆引导辅助信号控制系统，包括：
灯板控制器，分别与交叉口主信号灯和与灯板连接，所述灯板控制器还分别与第一、第二和第三线圈检测器连接；
所述灯板铺设在进口道内，以停车线为起点铺设设定长度；
如图2所示，第一、第二和第三线圈检测器按照直线铺设在于灯板相同的进口道内，其中，第一线圈检测器距离灯板终点最远，第三线圈检测器设置在灯板终点处；第二线圈检测器铺设在第一线圈检测器和第三线圈检测器之间；第一线圈检测器与第二线圈检测器之间的距离与第二线圈检测器到第三线圈检测器之间的距离相等；
所述灯板控制器接收交叉口主信号灯的颜色变换指令，同时，灯板控制器接收第一、第二和第三线圈检测器采集的同一辆车的行驶速度，计算绿灯时段能够通过停车线的最后一辆车穿过交叉口需要的时间，根据车辆穿过交叉口需要的时间，向灯板发出红黄绿颜色变换指令、红黄绿颜色在灯板上持续时间和持续长度指令；从而引导进口道车辆的行进；如图3所示。
如图4所示，基于地面灯板的交叉口车辆引导辅助信号控制方法，包括：
步骤(1)：交叉口主信号灯为红色时，灯板控制器向灯板发出全部变为红色的控制指令，进口道内排队车辆禁止通行；
步骤(2)：交叉口主信号灯为绿色时，灯板控制器向灯板发出全部变为绿色的控制指令，进口道内排队车辆开始通行；第一、第二和第三线圈检测器将检测到的车辆速度数据上传给灯板控制器；
步骤(3)：灯板控制器根据检测到的车辆速度数据，计算每一辆车到达停车线所需要的时间，预测绿灯时段内能够通过停车线的最后一辆车；同时计算能够通过停车线的最后一辆车的理论行驶速度；
灯板控制器向灯板发出预测能够通过停车线最后一辆车的位置到停车线之间的灯板区域为绿色，绿色区域远离停车线一侧变为黄色区域；黄色区域远离停车线一侧为红色区域；
同时，绿色区域的长度随着所述最后一辆车的移动，逐渐缩短；
黄色区域按照所述最后一辆车的理论行驶速度向停车线方向移动，直到黄色区域全部消失；
红色区域按照所述最后一辆车的理论行驶速度向停车线方向移动，直至灯板全部变为红色为止。
所述步骤(3)：
l＝l0+δl
计算得到
绿色区域长度缩短的速度v4为
v4＝v3+a3t3
黄色区域的长度为
l1＝v3t4
其中，v1为在第一个线圈检测器得到的速度，v2为第二个线圈检测器得到的速度，v3为第三个线圈检测器得到的速度及车辆初始进入灯板上的速度；
δt1为车辆通过第一个线圈检测器与第二个线圈检测器之间的时间差，δt2为车辆通过第二个线圈检测器与第三个线圈检测器之间的时间差，t3为绿灯剩余时间，t4为黄灯时长；
l0为灯板控制器计算出的绿色区域的长度，l1为灯板上黄灯区域的长度，l为实际灯板的长度，δl为可允许的长度误差；
a1表示车辆在第一和第二线圈检测器之间的加速度，a2表示车辆在第二和三线圈检测器之间的加速度，a3表示加速度a1和a2的均值。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。