一种根据车流量动态调整红绿灯时长的算法的制作方法

本发明属于交通领域，尤其是涉及一种根据车流量动态调整红绿灯时长的算法。

背景技术：

为了马路上的交通有序顺畅,十字路口的红绿灯是必不可少的。现在的红绿灯基本都是根据当前马路早高峰、晚高峰、平峰、低谷等不同时间段的车流多少大致估计时长后固定设置各方向的红绿灯时长的，这样经常出现有车的方向红灯，而没车的方向长时间绿灯，实际道路车辆状况和交通控制信号不同步，浪费现有的道路资源；这样虽然多数时间路口通行顺畅，但遇到车流量突变或是恶劣天气等突发状况时就会出现红绿灯时长和实际车流不符，造成交通拥堵的情况，加大能源消耗和废气污染。

技术实现要素：

考虑到目前这种交通信号设置的不合理性，本发明设计了一种根据车流量动态调整红绿灯时间长短的方法，保障十字路口随时都能顺利通行。

本发明的一种根据车流量动态调整红绿灯时长的算法，是在十字路口设置交通信号控制器，所述的交通信号控制器包括单片机、与单片机输入端相连接的车辆统计装置，与单片机相连接的rom存储器、与单片机输出端连接的红绿灯；

所述的车辆统计装置设置在以十字路口为中心的每个来车方向的车道内，用于统计来车方向的车道内到十字路口距离为l的范围内，每个车道内存留的来车数量c；北方来车车道内存留的来车数量记为cn，南方来车车道内存留的来车数量记为cs，东方来车车道内存留的来车数量记为ce，西方来车车道内存留的来车数量记为cw；在一个红灯或绿灯时长结束时，单片机对每个车道内车辆的存留数量进行比较，实时改变下一次红绿灯的时长，车辆存留数量较多的车道对应的绿灯时间延长，或红灯时间缩短。

进一步的，所述的一种根据车流量动态调整红绿灯时长的算法具体包括如下步骤：

步骤1，初始状态的设定，在单片机中设置，南北方向的绿灯时长tsn=60s，东西方向的绿灯时长tew=60s，南北方向的绿灯时长等于东西方向的红灯时长，南北方向的红灯时长等于东西方向的绿灯时长；

步骤2，在以十字路口为中心的每个来车方向的车道内都设置有车辆统计装置，所述的车辆统计装置用于统计来车方向的车道内到十字路口距离为l的范围内，在tsn或tew任何一时间段内，以十字路口为中心每个来车方向的车道内存留的来车数量cs、ce、cw和cn；其中，tsn和tew依次循环统计；

步骤3，比较在相应统计时间段tsn或tew内，相对的两个方向车道中，车道内存留的最多来车车辆数，东西方向车道内最多来车车辆数cew=max（ce，cw），南北方向车道内最多来车车辆数csn=max（cs，cn）；

步骤4，东西方向车道内最多来车车辆数与南北方向车道内最多来车车辆数进行比较，比较得出哪个方向的车道内先累计到了足够的数量；

如果cew≥2csn，且tew＜80s，tsn＞40s时,则调整下一次红绿灯时长，tew=tew+10s，tsn=tsn-10s；

如果cew≥2csn，且tew=80s，tsn=40s时,则下一次红绿灯时长，tew=80s，tsn=40s；

如果csn≥2cew，且tsn＜80s，tew＞40s时，则调整下一次红绿灯时长，tsn=tsn+10s，tew=tew-10s；

如果csn≥2cew，且tsn=80s，tew=40s时，则下一次红绿灯时长，tsn=80s，tew=40s；

否则下一次红绿灯时长，tsn=60s，tew=60s；

进入步骤2。

其中，步骤2中所述的tsn和tew依次循环统计是指，在算法的本次循环中，步骤2中统计的时长是tsn时，下次循环中，步骤2中的统计的时长则是tew。

进一步的，所述的车辆统计装置是指地压式磁感应线圈，以十字路口为中心，北面来车方向的车道为n车道，南面来车方向的车道为s车道，东面来车方向的车道为e车道，西面来车方向的车道为w车道，在n车道中近十字路口端埋入地压式磁感应线圈n1，在n车道中与地压式磁感应线圈n1相距l米处埋入地压式磁感应线圈n2；在s车道中近十字路口端埋入地压式磁感应线圈s1，在s车道中与地压式磁感应线圈s1相距l米处埋入地压式磁感应线圈s2；同样的方法，在w车道中埋入地压式磁感应线圈w1和w2；在e车道中埋入地压式磁感应线圈e1和e2；

统计来车方向的车道内到十字路口距离为l的范围内，在tsn或tew任何一个时间段内，每个车道内存留的来车数量c的方法如下：

以统计时间段为tsn，s车道中存留的来车数量cs为例；

步骤2.1，时间tsn开始倒计时，当s车道内由南向北的车辆驶过s2后，记录cs2=cs2+1；

步骤2.2，当汽车驶过s1后，记录cs1=cs1+1；

步骤2.3，时间tsn倒计时结束时，计算s车道内累计驶过s2且没有驶过s1的车辆数，即经过时间tsn后，s车道内存留的来车数量cs=cs2-cs1；

同样的方法，在tsn或tew任何一个时间段内，以十字路口为中心各个来车方向车道内存留的来车数量ce、cw、cn

有益效果：

四个方向车道内的地压式磁感应线圈实时向交通信号控制器发送车辆数据，单片机根据检测到的车道内存留的来车数量实时改变下一次红绿灯时长的算法，不仅使车流量多的方向通道通行顺畅，减少了挤压拥堵现象，而且能使路口的交通信号灯有条不紊地工作。

附图说明

图1是十字路口每个来车方向的车道示意图；

图2是交通信号控制器工作框图；

图3是交通信号控制流程图。

具体实施方式

在十字路口设置交通信号控制器，如图2所示，所述的交通信号控制器包括单片机、与单片机输入端相连接的车辆统计装置，与单片机相连接的具有一定容量的rom存储器、与单片机输出端连接的红绿灯，在一个红绿灯时长结束时，单片机根据各车道内分别存留的车辆数量，对每个车道内车辆的存留数量进行比较，实时改变下一次红绿灯的时长，车辆存留数量较多的车道对应的绿灯时间延长，或红灯时间缩短。

在以十字路口为中心的每个来车方向的车道内都设置有车辆统计装置，所述的车辆统计装置用于统计来车方向的车道内到十字路口距离为l的范围内，每个车道内存留的来车数量c，北方来车车道内存留的来车数量记为cn，南方来车车道内存留的来车数量记为cs，东方来车车道内存留的来车数量记为ce，西方来车车道内存留的来车数量记为cw，十字路口的南北方向的绿灯时长tsn，东西方向的绿灯时长tew。

一种根据车流量动态调整红绿灯时长的算法具体包括如下步骤：

步骤1，初始状态的设定，在单片机中设置，南北方向的绿灯时长tsn=60s，东西方向的绿灯时长tew=60s，南北方向的绿灯时长等于东西方向的红灯时长，南北方向的红灯时长等于东西方向的绿灯时长；南北方向红绿灯交替显示，东西方向红绿灯交替显示，当南北方向为红灯时东西方向为绿灯，当东西方向为红灯时南北方向为绿灯；

步骤2，在以十字路口为中心的每个来车方向的车道内都设置有车辆统计装置，所述的车辆统计装置用于统计来车方向的车道内到十字路口距离为l的范围内，在tsn或tew任何一时间段内，以十字路口为中心每个来车方向的车道内存留的来车数量cs、ce、cw和cn；其中，tsn和tew依次循环统计。

步骤3，比较在相应统计时间段tsn或tew内，相对的两个方向车道中，车道内存留的最多来车车辆数，东西方向车道内最多来车车辆数cew=max（ce，cw），南北方向车道内最多来车车辆数csn=max（cs，cn），

步骤4，东西方向车道内最多来车车辆数与南北方向车道内最多来车车辆数进行比较，比较得出哪个方向的车道内先累计到了足够的数量；

如果cew≥2csn，且tew＜80s，tsn＞40s时,则调整下一次红绿灯时长，tew=tew+10s，tsn=tsn-10s；

如果cew≥2csn，且tew=80s，tsn=40s时,则下一次红绿灯时长，tew=80s，tsn=40s；

如果csn≥2cew，且tsn＜80s，tew＞40s时，则调整下一次红绿灯时长，tsn=tsn+10s，tew=tew-10s；

如果csn≥2cew，且tsn=80s，tew=40s时，则下一次红绿灯时长，tsn=80s，tew=40s；

否则下一次红绿灯时长，tsn=60s，tew=60s；

进入步骤2。

步骤2中所述的tsn和tew依次循环统计是指，在算法的本次循环中，步骤2中统计的时长是tsn时，下次循环中，步骤2中的统计的时长则是tew。

在步骤2中所述的车辆统计装置是指地压式磁感应线圈电路，包括地压式感应线圈和检测器，所述的检测器与单片机连接，目前红路灯路口的地面都埋有地压式磁感应线圈以检测来车是否有闯红灯行为，地压式磁感应线圈是一组闭合线圈，电感线圈与电容及其放大反馈电路组合成振荡器，振荡频率一般设计为10khz到1mhz范围内的一个固有频率，当车辆在感应线上通过时，会产生涡流，中心频率发生漂移，当检测器检测到漂移频率时，就判定有车辆通过，并输出相应逻辑信号到单片机。

如图1所示，在十字路口,以十字路口为中心，北面来车方向的车道为n车道，南面来车方向的车道为s车道，东面来车方向的车道为e车道，西面来车方向的车道为w车道，在n车道中近十字路口端埋入地压式磁感应线圈n1，在n车道中与地压式磁感应线圈n1相距l米处埋入地压式磁感应线圈n2；在s车道中近十字路口端埋入地压式磁感应线圈s1，在s车道中与地压式磁感应线圈s1相距l米处埋入地压式磁感应线圈s2；同样的方法，在w车道中埋入地压式磁感应线圈w1和w2；在e车道中埋入地压式磁感应线圈e1和e2；

统计来车方向的车道内到十字路口距离为l的范围内，在tsn或tew任何一个时间段内，每个车道内存留的来车数量c的方法如下：

以统计时间段tsn，s车道中存留的来车数量cs为例；

步骤2.1，时间tsn开始倒计时，当s车道内由南向北的车辆驶过地压式磁感应线圈s2后，地压式磁感应线圈电路的检测器发送信号到单片机，单片机记录cs2=cs2+1；

步骤2.2，当汽车驶过地压式磁感应线圈s1后，地压式磁感应线圈电路的检测器发送信号到单片机，单片机记录cs1=cs1+1；

步骤2.3，时间tsn倒计时结束时，单片机计算s车道内累计驶过地压式磁感应线圈s2且没有驶过地压式磁感应线圈s1的车辆数，即经过时间tsn后，s车道内存留的来车数量cs=cs2-cs1。

同样的方法，单片机统计在tsn或tew任何一个时间段内，以十字路口为中心各个来车方向车道内存留的来车数量ce、cw、cn。

本发明利用目前十字路口普遍使用的地压式磁感应线圈收集车道内机动车的驶过情况，并实时发送至十字路口交通信号控制器，动态调整红绿灯放行时长，即当检测器检测到当前车道内积压车辆明显多于垂直方向的车道时，下一次该方向绿灯时长增加，或红灯时长减少。