交通信号协调系统及方法与流程

本申请涉及道路交通信息技术领域，尤其涉及一种交通信号协调系统及方法。

背景技术：

目前，在车辆行驶过程中，车辆驾驶员主要通过肉眼观察路口交通信号灯，了解路口的交通信号信息。如果遇到顺光、逆光、车辆排队较长或前方有大车遮挡的情况，车辆驾驶员无法准确得到路口交通信号信息，容易产生交通堵塞，并带来交通安全隐患。

同时，路口交通信号机无法做到对特勤车辆进行优先通行的智能化协调，现有方式需要路口交通警察对路口信号机进行手动控制。或者通过交通指挥中心系统的控制，进行警卫路线交通信号的调控，实现特勤车辆的优先通行。

对于有规划的特勤车辆此方案要消耗大量人力资源，当出现网络故障时，路口信号机与交通指挥中心系统无法进行通信连接。信号机接收不到交通指挥中心系统的调配指令，则无法正常执行警卫路线的交通信号协调命令。对于紧急的警情或者救护车等特勤车辆，交通信号协调的实时性较差，特勤车辆经常需要闯红灯通行，由此容易导致交通意外的发生。

技术实现要素：

本申请提供了一种交通信号协调系统及方法，以解决特勤车辆在行驶过程中，路口交通信号协调实时性较差的问题。

本申请第一方面提供一种交通信号协调系统，包括用户终端、车载装置和路侧装置；

用户终端通过蓝牙模块与车载装置建立通信连接；车载装置通过短程通信模块与路侧装置建立通信连接；路侧装置通过通信接口与信号机建立通信连接，路侧装置通过导线与信号机控制红绿灯的三条火线连接；

用户终端用于查询车辆通行线路的路口交通信号信息，以及下达交通信号协调指令和下达交通信号协调结束指令，并发送到车载装置；用户终端还用于用户终端用于查询车辆通行线路的路口交通信号信息，以及下达交通信号协调指令和下达交通信号协调结束指令，并发送到车载装置；用户终端还用于根据车辆位置坐标、车辆行驶速度和路口交通信号信息，判断车辆到达路口时，路口交通信号预计状态；所述交通信号协调指令包括车辆到达路口时，路口交通信号预计状态；

车载装置用于将信号协调指令和信号协调结束指令传输到路侧装置；

路侧装置用于根据信号协调指令和路口交通信号状态，生成路口交通信号协调方式并发送到信号机；路侧装置还用于根据信号协调结束指令、交通信号信息和路口交通信号协调方式，生成路口交通信号恢复方式并发送到信号机。

可选的，用户终端还用于下达交通信号查询指令到车载装置，以及实时显示当前路口的交通信号信息；

车载装置还用于和路侧装置建立数据连接，并将查询指令发送到路侧装置；以及将路口交通信号信息反馈到用户终端；

路侧装置还用于检测路口交通信号状态并查询信号机当前的信号配置；以及根据路口交通信号状态与信号机当前的信号配置，生成路口交通信号信息并发送到车载装置。

可选的，车载装置还用于获取车辆当前的位置坐标和行驶速度，并根据车辆位置坐标、车辆行驶速度和路口交通信号信息，判断车辆到达路口时，路口交通信号状态。

可选的，路侧装置还用于检测路口交通信号状态；

如果火线电压为220v，火线对应的交通灯为点亮状态；如果火线电压为低于25v，火线对应的交通灯为熄灭状态。

可选的，短程通信模块为采用dsrc或v2x技术的通信模块。

可选的，路侧装置与信号机建立通信连接的通信接口为rs485、rs232或rj45接口。

本申请第二方面提供一种交通信号协调方法，其特征在于，包括：

用户终端查询车辆通行线路的路口交通信号信息；

用户终端下达交通信号协调指令到车载装置；

车载装置将信号协调指令传输到路侧装置；

路侧装置根据信号协调指令，生成路口交通信号协调方式并发送到信号机；

信号机根据交通信号协调方式控制当前路口交通信号状态；

用户终端下达交通信号协调结束指令，并发送给车载装置；

车载装置将信号协调结束指令发送到路侧装置；

路侧装置接收到信号协调结束指令后，根据交通信号信息和路口交通信号协调方式，生成路口交通信号恢复方式并发送到信号机；

信号机根据路口交通信号恢复方式，控制路口交通信号恢复正常状态。

可选的，在用户终端查询通行线路的路口交通信号信息的步骤中，还包括：

用户终端下达交通信号查询指令到车载装置；

车载装置与路侧装置建立数据连接，将信号查询指令发送到路侧装置；

路侧装置获取路口交通信号信息检测路口交通信号状态并查询信号机当前的信号配置；

路侧装置根据路口交通信号状态与信号机当前的信号配置，生成路口交通信号信息并发送到车载装置；

车载装置将路口交通信号信息反馈到用户终端；

用户终端实时显示当前路口的交通信号信息。

可选的，在路侧装置根据信号协调指令和路口交通信号状态，生成路口交通信号协调方式并发送到信号机的步骤中，还包括：路侧装置从信号协调指令提取路口交通信号预计状态，根据路口交通信号预计状态生成路口交通信号协调方式；

如果车辆到达通行路口时，交通信号预计状态为放行状态，但在通行时间内，车辆无法通过路口，则交通信号协调方式为在车辆到达路口时，延长交通信号放行状态的时间；

如果车辆到达通行路口时，交通信号预计状态为禁行状态，但禁行状态即将结束，则交通信号协调方式为在车辆到达路口时，禁行状态改为放行状态；

如果车辆到达通行路口时，交通信号预计状态为禁行状态，但禁行状态剩余时间较长，则交通信号协调方式为在车辆到达路口过程中，对交通信号进行平稳过渡协调。

可选的，在车载装置与路侧装置建立数据连接，将查询指令发送到路侧装置的步骤之前，还包括车载装置获取车辆当前位置坐标；

车辆当前位置坐标用于车载装置确定车辆通行的前方路口信息并查询路侧装置。

本申请提供一种交通信号协调系统及方法，所述协调系统包括用户终端、车载装置和路侧装置。用户终端下达路口交通信号查询指令，获取并显示路口交通信号信息。通过用户终端上显示的路口交通信号信息、车辆位置坐标和车辆行驶速度，判断是否需要对特勤车辆通行路口的交通信号进行协调。当需要进行路口交通信号协调时，用户终端下达交通信号协调指令，通过车载装置发送到路侧装置，路侧装置根据信号协调指令和路口交通信号状态，生成路口交通信号协调方式并发送到信号机根据路口交通信号协调方式进行路口交通信号的调节控制。

通过获取路口交通信号信息并显示在用户终端，减少因天气及路况因素，导致车辆驾驶员无法准确获取路口交通信号信息的情况。同时，通过对特勤车辆行驶路线的路口交通信号进行查询及协调，实现特勤车辆的快速优先通行，较少特勤车辆的通行时间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种交通信号协调系统结构示意图；

图2为本申请提供的一种交通信号协调方法信号查询流程图；

图3为本申请提供的一种交通信号协调方法信号协调流程图；

图4为生成路口交通信号协调方式的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种交通信号协调系统结构示意图。

本申请提供的一种交通信号协调系统，包括用户终端、车载装置和路侧装置。

所述用户终端通过蓝牙模块与车载装置建立通信连接；所述车载装置通过短程通信模块与路侧装置建立通信连接；所述路侧装置通过通信接口与信号机建立通信连接，所述路侧装置通过导线与信号机控制红绿灯的三条火线连接。

用户终端用于查询车辆通行线路的路口交通信号信息，以及下达交通信号协调指令到车载装置；用户终端还用于下达交通信号协调结束指令，并发送给车载装置。

车载装置用于获取车辆当前的位置坐标和行驶速度，以及将信号协调指令和信号协调结束指令传输到路侧装置。

路侧装置用于将放行信号协调指令和信号协调结束指令发送到信号机；路侧装置还用于生成路口交通信号协调方式和路口交通信号恢复方式。

本申请实施例中，用户终端为手机，但不局限于手机，还可以为其他移动设备，如平板电脑。用户终端上包含有蓝牙模块，通过蓝牙模块与车载装置建立通信连接，实现用户终端与车载装置的数据传输。

本申请实施例中，用户终端上包括用户界面，在用户界面上可以登录普通账号或者登录特权账号，所述普通账号为普通用户使用，可以下达交通信号查询指令。所述特权账号为特勤车辆用户使用，可以下达交通信号查询指令、下达交通信号协调指令和下达交通信号协调结束指令。

本申请实施例中，车载装置包括蓝牙模块和短程通信模块，车载装置通过短程通信模块与路侧装置建立通信连接。车载装置通过短程通信模块将信号协调指令和信号协调结束指令传输到路侧装置，短程通信模块采用射频技术实现通信功能。可以在没有4g网络或无线网络的情况下，完成通信及数据传输。

本申请实施例中，车载装置还包括定位模块，采用gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)定位方式。通过定位模块获取车辆位置坐标，所述车辆位置坐标用于车载装置确定车辆行驶的路口，从而与路侧装置匹配并建立通信连接。

本申请实施例中，车载装置还包括速度检测模块，所述速度检测模块包括陀螺仪，用于检测车辆行驶速度。

本申请实施例中，路侧装置的通信接口连接信号机的通信接口，并通过导线与信号机控制红绿灯的三条火线连接。通过通信接口将放行信号协调指令和信号协调结束指令发送到信号机。

本申请实施例提供的一种交通信号协调系统，特勤车辆驾驶员通过用户终端查询车辆通行线路的路口交通信号信息，用户终端下达的信号协调指令通过车载装置发送到路侧装置，路车装置路侧装置接收到信号协调结束指令后，根据交通信号信息和路口交通信号协调方式，生成路口交通信号恢复方式并发送到信号机，信号机根据路口交通信号协调方式对通行路口交通信号进行协调控制，实现特勤车辆的快速优先通行，较少特勤车辆的通行时间。

本申请提供的交通信号协调系统，用户终端还用于下达交通信号查询指令到车载装置，以及实时显示当前路口的交通信号信息。

车载装置还用于和路侧装置建立数据连接，将查询指令发送到路侧装置；以及将路口交通信号信息反馈到用户终端。

路侧装置还用于检测路口交通信号状态并查询信号机当前的信号配置；以及根据路口交通信号状态与信号机当前的信号配置，生成路口交通信号信息并发送到车载装置。

本申请实施例中，用户终端查询路口交通信号信息时，需要下达交通信号查询指令到车载装置，并且可以实时显示查询到的交通信号信息。

本申请实施例中，车载装置通过短程通信模块与路侧装置建立通信连接，将交通信号查询指令传输到路侧装置，以及将路侧装置提供的路口交通信号信息反馈给用户终端。

本申请实施例中，路侧装置通过与信号机控制红绿灯的三条火线连接，检测路口交通信号状态，通过通信接口获取信号机当前的信号配置，所述信号配置为信号机控制路口信号的信号逻辑，包括交通信号顺序及各信号配时参数。

所述信号配置是一种预设规则，信号机控制系统综合考虑不同时段，各方向通行车流大小不同，对不同方向的信号配时进行适当修改，生成不同的信号配置。

本申请实施例中，路侧装置还用于根据路口交通信号状态与信号机当前的信号配置，生成路口交通信号信息，并发送到车载装置。所述路口交通信号信息包括系统时钟数据，拥有计时规则，可以根据时间变化，将路口交通状态进行实时推算，实现在用户终端实时显示路口交通信号状态。

本申请提供的交通信号协调系统，路侧装置还用于根据车辆位置坐标、车辆行驶速度和路口交通信号信息，判断车辆到达路口时，路口交通信号状态。

本申请实施例中，路侧装置根据车辆位置坐标和车辆行驶速度计算出车辆到达路口的通行时间。根据路口交通信号信息及车辆到达路口的通行时间，判断车辆到达路口时，路口交通信号状态。

本申请提供的交通信号协调系统，所述路侧装置还用于检测路口交通信号状态；如果火线电压为220v，火线对应的交通灯为点亮状态；如果火线电压为低于25v，火线对应的交通信号灯为熄灭状态。

本申请实施例中，路侧装置通过检测信号机控制红绿灯的三条火线电压来判断路口交通信号状态，信号机提供三条火线分别连接红绿灯的一极，提供一条零线连接红绿灯的另一极。当火线电压为220v，则表示火线对应的交通信号灯为点亮状态，当火线电压低于25v，火线对应的交通信号灯为熄灭状态。如红灯火线电压为220v，绿灯和黄灯火线电压低于25v，则表示路口信号灯处于红灯禁行状态。

本申请提供的交通信号协调系统，所述短程通信模块为采用dsrc或v2x技术的通信模块。

本申请实施例中，短程通信模块采用dsrc(dedicatedshortrangecommunications，专用短程通信技术)或v2x(vehicletoeverything，即车对外界的信息交换)技术。在车载装置与路侧装置之间建立通信连接，无需4g网络与无线网络的支持，保证车载装置与路侧装置可以进行高效的通信连接。

dsrc是一种高效的无线通信技术，它可以实现短程区域内对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，例如车辆的“车-路”、“车-车”双向通信，实时传输图像、语音和数据信息。

v2x通过整合全球定位系统导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术，实现车辆的“车-路”、“车-车”双向通信。

本申请提供的交通信号协调系统，所述路侧装置与信号机建立通信连接的通信接口为rs485、rs232或rj45接口。

本申请实施例中，路侧装置可以提供多种通信接口与信号机连接，如rs485、rs232和rj45通信接口，保证路侧装置可以适用于不同型号的信号机。

如图2，为本申请提供的一种交通信号协调方法信号查询流程图。

如图3，为本申请提供的一种交通信号协调方法信号协调流程图。

本申请第二方面提供一种交通信号协调方法，包括：

步骤s31，用户终端查询车辆通行线路的路口交通信号信息。

其中，用户终端查询并显示车辆通行线路的路口交通信号信息包括以下步骤。

步骤s21，用户终端下达交通信号查询指令到车载装置。

当车辆行驶过程中，需要查询前方路口交通信息时，在用户终端上下达信号查询指令，信号查询指令通过蓝牙信号传输到车载装置。

步骤s22，车载装置与路侧装置建立数据连接，将信号查询指令发送到路侧装置。

车装装置接收到信号查询指令后，通过定位模块获取车辆当前的位置坐标。通过车辆当前位置坐标确认车辆通行线路的前方路口信息，并查询路侧装置。

车载装置与查询到的路侧装置匹配后，建立通信连接，将信号查询指令发送到路侧装置。

步骤s23，路侧装置获取路口交通信号信息检测路口交通信号状态并查询信号机当前的信号配置。

路侧装置通过检测信号机控制红绿灯的三条火线电压来判断路口交通信号状态，通过与信号机连接的通信接口查询信号机当前的信号配置。

步骤s24，路侧装置根据路口交通信号状态与信号机当前的信号配置，生成路口交通信号信息并发送到车载装置。

路侧装置根据路口交通信号状态与信号机当前的信号配置，生成路口交通信号信息，并发送到车载装置。所述路口交通信号信息包括系统时钟数据，拥有计时规则，可以根据时间变化，将路口交通状态进行实时推算。

步骤s25，车载装置将路口交通信号信息反馈到用户终端。

车载装置将路侧装置生成的路口交通信号信息，通过蓝牙传输到用户终端。

步骤s26，用户终端实时显示当前路口的交通信号信息。

用户终端实时显示可以根据系统时钟数据，拥有计时规则，可以根据时间变化，将路口交通状态进行实时推算的交通信号信息。

步骤s32，用户终端下达交通信号协调指令到车载装置。

用户终端可以登录普通账号或者登录特权账号，普通账号为普通用户使用，只可以对路口交通信号进行查询。

特权账号为特勤车辆用户使用，可以对路口交通信号下达信号协调指令，用于路口交通信号的协调控制。用户终端根据查询的路口交通信号信息、车辆位置坐标和车辆行驶速度进行推算，生成车辆到达路口时，路口交通信号预计状态。并根据路口交通信号预计状态，判断特勤车辆在到达路口时，是否可以正常通过所述路口时。

如果车辆到达通行路口时，交通信号为放行状态，且放行时间足够车辆通过路口，则车辆正常通行。如果放行时间较短或者处于禁行状态，车辆无法通过所述路口，则下达信号协调指令，所述信号协调指令中包含所述路口交通信号预计状态。

步骤s33，车载装置将信号协调指令传输到路侧装置。

车载装置通过与路侧装置建立的短程通信连接，将信号协调指令传输到路侧装置。

步骤s34，路侧装置根据信号协调指令，生成路口交通信号协调方式并发送到信号机。

路侧装置接收到信号协调指令后，根据信号协调指令中包括的路口交通信号预计状态，生成路口交通信号协调方式，并发送到信号机。

如图4，为生成路口交通信号协调方式的流程示意图。

路口交通信号协调方式包括三种方式，分别应用于不同的路口交通信号状态。

步骤s41，如果车辆到达通行路口时交通信号预计状态为放行状态，但在通行时间内，车辆无法通过路口，则在车辆到达路口时，延长路口特勤车辆通行方向放行信号的时间，保证车辆快速通过。

如果车辆到达通行路口时，路口交通信号预计状态为禁行状态，分为两种情况。

步骤s42，禁行状态即将结束，直接改变路口交通信号状态，直接改变路口交通信号状态为放行状态。

适用于所述改变对路口交通影响不大，如禁行时间已经快结束，交通信号即将进入放行状态。

本申请实施例中，所述直接改变路口交通信号状态，并不是立刻结束当前交通信号灯禁行状态的倒计时，而是提前改变交通信号灯显示信号的总时长，使特勤车辆到达时，路口交通信号灯处于放行信号。

如正常情况下，预计特勤车辆到达时，通行方向为禁行状态，且禁行状态结束时间为3秒，黄灯过渡状态为2秒，即如果正常行驶，特勤车辆到达时需要等待五秒才可通行。此时，直接改变路口交通信号为放行状态，进行的操作是在交通信号禁行状态开始时直接缩短其5秒的持续时间，相对应的也同时缩短其他方向通行状态的交通信号。

保证特勤车辆到达路口时，特勤车辆通行方向禁行状态结束，进入通行状态。直接改变应当理解为只在预计特勤车辆到达时路口时，对交通信号灯一轮的显示状态进行调整，不需要提前对多轮交通信号进行调整。

步骤s43，禁行状态剩余时间较长，在车辆到达通行路口的过程中，对交通信号进行平稳过渡协调。

在所述过程中对路口交通信号状态进行平稳过渡协调，保证车辆到达通行路口时，车辆的行驶方向为放行状态，保证车辆快速通过路口。所述平稳过渡协调表现为对各方向交通信号灯的配时进行合理规划，适当延长或者缩短交通信号状态，保证车辆到达路口时，车辆的通行方向为放行状态。

这种方式适用于直接进行信号改为放行信号对路口交通会产生较大影响的情况，如在特勤车辆到达时，刚进入禁行状态不久，直接改变会造成交通混乱，所以采用平稳过渡协调的方式进行路口交通信号协调控制。平稳过渡协调一方面可以保证将协调控制对路口的交通状态影响降到最低，另一方面有利于提前将特勤车辆前方的行驶车辆清空，保证特勤车辆到达路口时，完全不用减速或者停车，实现特勤车辆的优先通行，较少特勤车辆的通行时间。

步骤s35，信号机根据交通信号协调方式控制当前路口交通信号状态。

信号机根据交通信号协调方式对路口交通信号的状态进行控制调整，所述协调方式包括延长放行信号时间、将交通信号禁行状态改为放行状态和对路口交通信号状态进行平稳过渡协调。

步骤s36，用户终端下达交通信号协调结束指令，并发送给车载装置。

由于对路口交通信号进行了协调控制，在特勤车辆通过交通路口后，需要将路口交通信号状态恢复到正常模式，用户终端下达交通信号协调结束指令，并通过蓝牙通信发送给车载装置。

步骤s37，车载装置将信号协调结束指令发送到路侧装置。

车载装置通过短程通信模块将信号协调结束指令发送到路侧装置。

步骤s38，路侧装置根据信号协调结束指令、交通信号状态和路口交通信号协调方式，生成路口交通信号恢复方式并发送到信号机。

路侧装置接收到信号协调结束指令后，根据交通信号状态及路口交通信号协调方式，综合考虑路口交通信号的协调控制在特勤车辆通行过程中，给路口车辆通行带来的影响，生成路口交通信号恢复方式并发送到信号机。

所述路口交通信号恢复方式通过平稳过渡，将路口交通信号恢复正常状态，恢复过程综合考虑了特勤车辆行驶过程中，路口各方向通行时间的增加或者缩短，对增加了通行时间的方向进行适当缩减，对所缩短了通行时间的方向进行适当增加。通过路口交通信号恢复方式的协调控制，使路口交通信号在一定时间为恢复正常，所述时间根据具体情况而定，一般为3-5分钟。

本申请实施例中，特勤车辆通过路口进行的信号协调指令的路口交通信号进行了改变，其中平稳过渡协调的方式对路口交通通行较大。一般路口交通信号是考虑路口各方向车流状态进行合理分配的，其保证了各方向的通行顺畅。如果路口通行处于欠饱和状态，其对路口车辆通行影响较小。但是，如果路口处于饱和状态，平稳过渡协调方式很有可能造成路口交融拥挤。所以在特勤车辆通行好，需要对路口交通信号进行协调恢复，对因特勤车辆通行造成各方向通行时间减少或增加的情况，进行通行或禁行补偿，使路口在一定时间内，恢复其正常状态。恢复间根据具体情况而定，一般为3-5分钟。

步骤s39，信号机根据路口交通信号恢复方式，控制路口交通信号恢复正常状态。

信号机根据将信号协议结束指令协调控制路口交通信号恢复正常状态，所述恢复正常状态需要根据特勤车辆通过路口过程中对路口信号协调的协调方式及协调时间，考虑路口信号协调控制对路口车辆通行产生的整体影响，将路口交通信号平稳过渡回正常状态，以防路口车辆等待过长造成拥堵。

本申请提供一种交通信号协调系统及方法，所述协调系统包括用户终端、车载装置和路侧装置，通过用户终端下达路口交通信号查询指令，获取并显示路口交通信号信息。通过用户终端上显示的路口交通信号信息、车辆位置坐标和车辆行驶速度，判断是否需要对特勤车辆通行路口的交通信号进行协调。当需要进行路口交通信号协调时，用户终端下达交通信号协调指令，通过车载装置发送到路侧装置，路侧装置接收到信号协调结束指令后，根据交通信号信息和路口交通信号协调方式，生成路口交通信号恢复方式并发送到信号机，信号机根据路口交通信号协调方式进行路口交通信号的调节控制。

通过获取路口交通信号信息并显示在用户终端，减少因天气及路况因素，导致车辆驾驶员无法准确获取路口交通信号信息的情况。同时，通过对特勤车辆行驶路线的路口交通信号进行查询及协调，实现特勤车辆的快速优先通行，较少特勤车辆的通行时间。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。