专利名称：一种提高道路通行能力的交通控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能交通控制领域，具体涉及一种可根据城市快速路实际交通流 量控制相应限速值的交通控制系统。
背景技术：
快速路是城市交通的主干道，它能够将一定规模的中长距离交通能力与短距离 交通进行有效的分离，同时让城市内部道路与城市外围的过境高速公路之间能有一个合 理的转接与衔接。快速路全程无交叉口、车辆分隔行驶，能够给道路使用者提供较高的 服务水平。快速路在整个城市道路网络中起着关键作用，是整个城市交通的主动脉，然 而随着交通出行需求的快速增长，快速路经常发生交通拥挤，如何缓解交通拥堵提高快 速路的使用率、如何更好地满足出行者的需求是需要迫切解决的问题。为了提高高速路或快速路的通行能力，中国专利CN101620786公开了一种高速 公路智能交通监测管理系统。其利用GPS对进入高速公路的车辆测速并确定其位置， 利用GPRS将其位置信息实时传回监控中心，通过监控中心的服务器实时计算和分析， 监控中心发送信息进行语音播报。该系统可以为车辆提供实时的前方路况信息，及时告 知车辆前后方的道路及车辆情况，从而可以增加道路的通行能力。但该交通监测管理系 统，利用移动终端提供路口信息，但并没有提供交通标志中的指示信息，车辆如果需要 获取交通指示信息需要对车辆进行改造，安装相应的设备。对于前方限速信息等指示信 息，没有安装相应设备的用户无法获知，易造成无意识违章和交通事故。中国专利CN101206800公开了一种汽车限速自动监管系统，包括限速信息发射 及显示设备，无线通信管理模块，存储模块，中央控制模块及车辆监控模块。限速信息 发射及显示设备安装于需要限速的道路旁，向进入限速路段的车辆发送限速信息及其它 相关管理信息。车辆监控设备安装于车辆上，根据接收到的限速信息判断车辆是否超 速，并实施作出记录。限速信息设置设备由交管部门管理人员手持，用于对限速信息发 射及显示设备的显示信息及限速信息进行远程设置。本系统可以实现车辆限速的实时监 控，并根据接收各车辆上安装的车载设备发来的违章数据，以便对违章车辆作出处罚。 但该汽车限速自动监管系统的限速信息必须由交管人员远程设置，不能根据实时车流量 的大小的变化而自动调节。这样，交通流量的控制就会受到人为因素的影响，道路上 的交通流的速度不能随着车流密度的实时变化而变化，起不到提高快速路通行能力的作 用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是城市快速路路段限速方案不能根据实际交通需求 进行相应的改变的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种提高道路通行能力的交通控制系统，包括 设置于路段上的多个交通控制站，所述多个交通控制站连接至一个上位机，每个交通控制站包括
交通流量检测单元间隔为500-2000米设置在交通流向路段的断面的至少二个交通 流量检测单元，用于采集交通流量信息，并依据采集到的交通流量信息计算得到道路占有 率数据；
本地控制单元接收所述交通流量检测单元传输的道路占有率数据，并根据交通指令 控制设置在交通流向路段的断面的可变信息板显示的限速值； 还包括数据解析判断单元，所述的数据解析判断单元包括
数据接收模块接收所述本地控制单元传输的道路占有率数据以及上位机传输的数
据；
数据解析模块将所述数据接收模块接收到的道路占有率数据解析为交通状况判断模 块能够识别的数据模式，将所述上位机的数据解析为本地控制单元够识别的数据模式；
交通状况判断模块根据所述数据解析模块解析的道路占有率数据以及所述上位机的 指令判断所述交通控制站所在道路位置的交通状况，形成所述交通指令信号；
数据传输模块将所述交通状况判断模块生成的的交通指令信号传输至所述本地控制 单元和上位机。所述上位机接收每一个交通控制站的交通状况信息，对路面交通状况进行总体 判断后分别对每一个交通控制站发送控制指令信息。所述的数据接收模块包括
第一数据接收子模块接收所述本地控制单元传输的道路占有率数据； 第二数据接收子模块用于接收所述上位机传输的数据。所述数据解析模块包括
第一数据解析模块用于解析第一数据接收子模块收到的道路占有率数据； 第二数据解析模块用于解析第二数据接收子模块收到的上位机传输的数据。所述本地控制单元通过可变信息板驱动单元控制可变信息板显示的限速值。所述交通流量检测单元为三个，沿交通流向路段的断面依次为交通流量检测单 元I、交通流量检测单元II和交通流量检测单元III。本发明同时提供一种提高道路通行能力的方法，包括下述步骤
a、在交通流向路段的断面设置至少两个交通流量检测单元，所述交通流量检测单元 之间的间隔为500-2000米;
b、交通流量检测单元检测所在断面的交通流量信息，并计算道路占有率数据，将道 路占有率数据传输至本地控制单元；
C、所述数据接收模块接收所述本地控制单元传送的道路占有率数据以及上位机传输 的数据并将其传输至数据解析单元，由所述数据解析模块对收到的道路占有率数据解析 为交通状况判断模块能够识别的数据模式，将所述上位机的数据解析为本地控制单元够 识别的数据模式；所述交通状况判断模块根据所述数据解析模块解析的道路占有率数据 以及所述上位机的指令判断所述交通控制站所在道路位置的交通状况，形成所述交通指 令信号；并将交通指令信号通过所述数据传输模块传输至本地控制单元，本地控制单元根 据收到的所述交通指令信号控制可变信息板驱动单元，进而控制可变信息板显示的限速 值。
所述步骤a中的交通流量检测单元为三个，沿交通流向路段的断面依次为交通流 量检测单元I、交通流量检测单元II和交通流量检测单元III。本发明具有如下优点
1、提高道路使用率如果交通需求大于通行能力时，本发明所述的交通控制系统通 过降低速度上限缩小车道内和不同车道间车辆的速度分布差异，可以获得一个更加平稳 的交通流。能够最大程度地延缓拥挤的出现，在保证安全的前提下尽可能增加交通量。 当发生交通拥挤时，可变限速系统通过改进交通速度的均勻性并在高峰条件下降低行车 速度，以减少追尾事故的发生；在道路施工区及由于道路几何条件而引起的道路瓶颈路 段，可以设置递减的速度限制以保证道路交通流平稳及行车安全、提高道路施工人员安 全性。2、本发明的交通控制系统是一种开放式的控制系统，用户能够根据道路交通流 的变化合理地改变路段限速值，对交通流的变化做出实时反应。本发明是各个功能单元 的有机组合，同时包括相应的计算机软件，只需把安置在路段的各类设备物理上能提供 的输入输出连接妥当，系统各个功能单元完成各自功能，那么就可以实现该控制系统根 据输入的车流量大小实时改变可变信息板上的限速值。
图1为本发明的系统结构图。
具体实施例方式下面应用以下实施例对本发明进行进一步阐述。本发明的提高道路通行能力的交通控制系统，包括设置于路段上的多个交通控 制站，所述多个交通控制站连接至一个上位机；其中每个交通控制站包括
交通流量检测单元间隔为500-2000米设置在交通流向路段的断面的三个交通流量 检测单元，依次为交通流量检测单元I、交通流量检测单元II和交通流量检测单元III，用 于采集交通流量信息，并依据采集到的交通流量信息计算得到道路占有率数据；所述交通 流量检测单元I和所述交通流量检测单元II的间隔为500米，所述交通流量检测单元II和 所述交通流量检测单元III的间隔为500米。本地控制单元接收所述交通流量检测单元传输的道路占有率数据，并根据指令 控制设置在交通流向路段的断面的可变信息板显示的限速值，减少拥堵路段的车流量。还包括数据解析判断单元,所述的数据解析判断单元包括数据接收模块接收本 地控制单元传输的道路占有率数据以及其他本地控制单元和上位机传输的数据；数据解析 模块将数据接收模块接收到的道路占有率数据解析为交通状况判断模块能够识别的数据 模式，或其它本地控制单元和上位机的数据解析为本地控制单元够识别的数据模式；交 通状况判断模块根据数据解析模块解析的道路占有率数据与设定的道路可变限速值判断 交通流量检测单元所在道路位置的交通状况；数据传输模块将交通状况判断模块判断的 交通状况生成的数据传输至目标本地控制单元或上位机。所述的数据接收模块包括
第一数据接收子模块接收本地控制单元传输的道路占有率数据；第二数据接收子模块用于接收上位机传输的数据。所述数据解析模块包括
第一数据解析模块用于解析第一数据接收子模块收到的道路占有率数据； 第二数据解析模块用于解析第二数据接收子模块收到的上位机传输的数据。所述本地控制单元通过可变信息板驱动单元控制可变信息板显示的限速值。该交通系统各单元采用的硬件设备如下所述
数据解析判断单元采用AMD LX700 433MHz CPU的工业计算机主板，具有2个百兆 网口，4个串行口，4个USB接口，以及MiniIDE接口和PCI扩展接口。这些接口对于 整系统的集成至关重要，本单元的2个百兆网口一个用以与指挥中心的连接，一个留作 扩展，可以做调试、建立无线网络及局域网等功能。4个串行口中，1个板载RS-485接 口，用于与本地控制单元连接。3个RS-232接口用于接入扩展模块及无网络条件下的监 控和配置。4个USB接口中，1个USB接口用于与光驱连接，1个USB接口用于与U 盘连接，完成数据解析判断单元的系统安装和备份功能；其余2个USB接口留作扩展； 所述MiniIDE接口与硬盘连接，完成建立基础存储设备的功能，可挂载DOM电子硬盘； 所述PCI扩展接口与外部扩展卡连接，完成用户指定的但是智能单元硬件不能完成的功 能，可挂载CF卡。本地控制单元本单元采用Altera Cyclone系列FPGAEP1C12作为处理器。具
有的功能包括根据接收到数据解析判断单元的指令，按需取用检测处理单元的数据，形 成信号灯控制逻辑，将驱动信号输送灯驱动单元完成灯控；接收扩展I/O输入单元上传 状态信息；接收灯故障检测单元信息。包括7个RS-485通讯接口。，其中四个分别与 数据解析判断单元、检测处理单元、信号灯驱动单元、信息板故障检测单元相连。交通流量检测单元本单元采用Altera Cyclone系列FPGA EPlC6作为处理器， 128M Nand Flash。本单元的数据处理板上具有2个RS_485接口，分别用于与检测器板 和本地控制单元连接，与检测器板的连接使之能采集到检测数据，与本地控制单元的连 接实现了本地控制单元与检测处理单元之间的数据传输。可变信息板驱动单元本单元包括1块控制板和驱动最多8块可变信息板。控 制板发送可变信息板的控制信号，可变信息板上具有霍尔元件和模数转换器件，能检测 电流值，进而控制信号转换为强电信号驱动外电路，进而执行控制命令。可变信息板实 现弱电输出对强电的控制，可变信息板驱动单元最多能驱动8块可变信息板。本单元采 用Altera Cyclone系列EP1C6 FPGA芯片作为处理器，设计支持驱动8块可变信息板。这 里除了要完成从弱电到强电的信号灯驱动外还要进行一系列的状态检测。在每个可变信 息板输出前检测电压输出有无，以此来判断实际信号控制电压是否与控制命令相符。检 测每组可变信息板的稳定电流值，以此来判断信息板是否点亮。本单元具有2个RS-485 接口。本发明交通控制系统的工作过程为
a、在交通流向路段的断面设置三个交通流量检测单元，分别为交通流量检测单元 I、交通流量检测单元II和交通流量检测单元III，所述交通流量检测单元之间的间隔为 500 米；
b、交通流量检测单元检测所在断面的交通流量信息，并计算道路占有率数据，并传输至本地控制单元；
C、所述数据接收模块接收所述本地控制单元传送的道路占有率数据以及上位机传输 的数据并将其传输至数据解析单元，由所述数据解析模块对收到的道路占有率数据解析 为交通状况判断模块能够识别的数据模式，将所述上位机的数据解析为本地控制单元够 识别的数据模式；所述交通状况判断模块根据所述数据解析模块解析的道路占有率数据 以及所述上位机的指令判断所述交通控制站所在道路位置的交通状况，形成所述交通指 令信号；并将交通指令信号通过所述数据传输模块传输至本地控制单元，本地控制单元根 据收到的所述交通指令信号控制可变信息板驱动单元，进而控制可变信息板显示的限速 值。以下为本发明所述的交通控制系统中的其中一个交通控制站在上位机发出保持 该交通控制站限速值的情况下，该交通控制站的三个路段的交通流量检测单元检测的八 种状况的道路占有率数据，以及交通状况判断模块分别根据不同状况做出的逻辑判断。车辆行驶方向为从交通流量检测单元I向交通流量检测单元III。可变限速标志 1设置于所述交通流量检测单元II处，可变限速标志2设置于所述交通流量检测单元III 处。1.交通流量检测单元I/II/III均为通畅状态时 保持快速路路段原始限速值。2.交通流量检测单元I/II/III均为堵塞状态时
同时改变可变限速标志1和2的限速值，可变限速标志2为低于路段原始限速值的 25%(比例可动态调节)，可变限速标志1为低于路段原始限速值的40%(比例可动态调 节)。3.交通流量检测单元I/II为堵塞状态，交通流量检测单元III为通畅状态时
将可变限速标志2的路段限速值设为低于路段原始限速值的25%(比例可动态调 节)，可变限速标志1不做设置。4.交通流量检测单元I/III为堵塞状态，交通流量检测单元II为通畅状态时
将距离拥堵区域较远的可变限速标志1的路段限速值设为低于路段原始限速值的 25% (比例可动态调节)，可变限速标志2不做设置。5.交通流量检测单元I为堵塞状态，交通流量检测单元II/III均为通畅状态时 将距离拥堵区域较近的可变限速标志1的路段限速值设为低于路段原始限速值的
15% (比例可动态调节)，可变限速标志2不做设置。6.交通流量检测单元I为通畅状态时，交通流量检测单元II/III均为堵塞状态时 同时改变可变限速标志1和2的限速值，可变限速标志1为低于路段原始限速值的
30% (比例可动态调节)，可变限速标志2为低于路段原始限速值的15% (比例可动态调 节)。7.交通流量检测单元I/II为通畅状态时，交通流量检测单元III为堵塞状态时
同时改变可变限速标志1和2的限速值，可变限速标志1为低于路段原始限速值的 15%(比例可动态调节)，可变限速标志2为低于路段原始限速值的5%(比例可动态调 节)。8.交通流量检测单元I/III为通畅状态时，交通流量检测单元II为堵塞状态时同时改变可变限速标志1和2的限速值，可变限速标志1为低于路段原始限速值的 25%(比例可动态调节)，可变限速标志2为低于路段原始限速值的15%(比例可动态调 节)。 虽然本发明已经通过具体实施方式
对其进行了详细阐述，但是，本专业普通 技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的 变化，均属于本发明所要保护的范围。
权利要求
1.一种提高道路通行能力的交通控制系统，包括设置于路段上的多个交通控制站， 所述多个交通控制站连接至一个上位机，每个交通控制站包括交通流量检测单元间隔为500-2000米设置在交通流向路段的断面的至少二个交通 流量检测单元，用于采集交通流量信息，并依据采集到的交通流量信息计算得到道路占有 率数据；本地控制单元接收所述交通流量检测单元传输的道路占有率数据，并根据交通指令 控制设置在交通流向路段的断面的可变信息板显示的限速值； 其特征在于还包括数据解析判断单元，所述的数据解析判断单元包括数据接收模块接收所述本地控制单元传输的道路占有率数据以及上位机传输的数据；数据解析模块将所述数据接收模块接收到的道路占有率数据解析为交通状况判断模 块能够识别的数据模式，将所述上位机的数据解析为本地控制单元够识别的数据模式；交通状况判断模块根据所述数据解析模块解析的道路占有率数据以及所述上位机的 指令判断所述交通控制站所在道路位置的交通状况，形成所述交通指令信号；数据传输模块将所述交通状况判断模块生成的的交通指令信号传输至所述本地控制 单元。
2.根据权利要求1所述的提高道路通行能力的交通控制系统，其特征在于所述上位机接收每一个交通控制站的交通状况信息，对路面交通状况进行总体判断 后分别对每一个交通控制站发送控制指令信息。
3.根据权利要求2所述的提高道路通行能力的交通控制系统，其特征在于 所述的数据接收模块包括第一数据接收子模块接收所述本地控制单元传输的道路占有率数据； 第二数据接收子模块用于接收所述上位机传输的数据。
4.根据权利要求3所述的提高道路通行能力的交通控制系统，其特征在于 所述数据解析模块包括第一数据解析模块用于解析第一数据接收子模块收到的道路占有率数据； 第二数据解析模块用于解析第二数据接收子模块收到的上位机传输的数据。
5.根据权利要求4所述的提高道路通行能力的交通控制系统，其特征在于 所述本地控制单元通过可变信息板驱动单元控制可变信息板显示的限速值。
6.根据权利要求5所述的提高道路通行能力的交通控制系统，其特征在于所述交通流量检测单元为三个，沿交通流向路段的断面依次为交通流量检测单元I、 交通流量检测单元II和交通流量检测单元III。
7.一种提高道路通行能力的方法，其特征在于，包括下述步骤a、在交通流向路段的断面设置至少两个交通流量检测单元，所述交通流量检测单元 之间的间隔为500-2000米;b、交通流量检测单元检测所在断面的交通流量信息，并计算道路占有率数据，将道 路占有率数据传输至本地控制单元；C、所述数据接收模块接收所述本地控制单元传送的道路占有率数据以及上位机传输的数据并将其传输至数据解析单元，由所述数据解析模块对收到的道路占有率数据解析 为交通状况判断模块能够识别的数据模式，将所述上位机的数据解析为本地控制单元够 识别的数据模式；所述交通状况判断模块根据所述数据解析模块解析的道路占有率数据 以及所述上位机的指令判断所述交通控制站所在道路位置的交通状况，形成所述交通指 令信号；并将交通指令信号通过所述数据传输模块传输至本地控制单元，本地控制单元根 据收到的所述交通指令信号控制可变信息板驱动单元，进而控制可变信息板显示的限速 值。
8.根据权利要求7所述的提高道路通行能力的方法，其特征在于所述步骤a中的交通流量检测单元为三个，沿交通流向路段的断面依次为交通流量检 测单元I、交通流量检测单元II和交通流量检测单元III。
全文摘要
本发明公开一种提高道路通行能力的交通控制系统，包括交通流量检测单元、数据解析判断单元、本地控制单元和可变信息板驱动单元；所述数据解析判断单元与指挥中心的上位机和本地控制单元连接并可实现数据交换；所述本地控制单元分别与交通流量检测单元和可变信息板驱动单元连接，并可以分别与交通流量检测单元和可变信息板驱动单元实现数据交换。本发明改变了传统快速路路段设定固定限速标准的方式，使得路段信息板上限速值能够根据实时交通流量的变化而变化从而保证交通流的稳定，这样可以提高车辆平均行驶速度、减少停车次数，降低污染物排放、减少能源消耗。
文档编号G08G1/09GK102013171SQ20101060592
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月10日
发明者尹胜超, 李力, 李志恒, 苏岳龙, 隋亚刚 申请人:尹胜超, 李力, 李志恒, 苏岳龙, 隋亚刚