本发明涉及一种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法。
背景技术：
：随着城市化进程的加快及人民生活水平的不断提高，我国机动车保有量呈逐年增长的趋势，越来越多的大中城市交通拥堵问题日趋严重，交通信号控制系统的布设作为交通管理手段之一显得尤为重要。我国自90年代开始相继在各大城市布设交通信号控制系统。近年来，随着交通需求的不断扩大及智能交通的发展，交通信号控制系统已能够依托前端检测设备采集的交通流数据实现路口信号配时方案的自适应控制，也能够为公交车以及警车、救护车等特勤车辆设置专用信号相位以巩固其通行的优先权。相应的，交通信号控制系统中设置的相位也不再局限于传统的直行、左转、行人通行相位，还会设置公交专用相位、辅道专用相位等特殊相位。用于显示特殊相位的信号灯组与交通信号机接线端子连接时，通常接入交通信号机任意空闲的端子；此外，当一个交通信号机同时控制两个短距离相邻的路口时，因交通信号机接线端子数量有限，会存在多个灯组并线接入同一个接线端子的现象。以上混乱的接线现象会造成交通控制系统交通相位管理的异常，如路口控制南北向公交车通行的南北向公交专用灯组接入交通信号机南北向右转端子时，交通信号控制系统会将南北向公交专用相位识别为南北向右转相位并显示，交通管理者在调整信号控制相位时就需要自行辨识，给信号控制管理工作带来不便。对于一个交通信号机同时控制两个短距离相邻的路口的状况，复杂的接线会给相位的准确设置带来更大的难度。因此急需对路口信号灯组与交通信号机的接线情况建立一套规则与标准，从而有效关联信号灯组与交通控制系统的放行相位。同时，将放行相位与放行车道关联，使得相位管理精确定位到车道，有利于准确的交通信号控制与管理。针对交通信号机接线混乱，现有专利申请cn201710437363.5提出了一种标准四相位交叉口的信号灯组序列化控制方法，但该专利申请只考虑了十字路口四相位配时方案控制时的信号灯组序列化控制方法。随着城市交通的发展，t型路口、五岔路口、畸形路口也采用了信号控制，十字路口交通信号控制方式根据流量的变化也不再局限于常规的四相位控制，部分路口还存在设置公交专用相位等特殊相位、信号灯组并线接入交通信号机等特殊情况。面对复杂的城市信号控制现状，专利cn201710437363.5具有较为明显的局限性，迫切需要针对因信号灯组与交通信号机复杂接线导致的相位设置异常现象，以及因施工、路口渠化调整等导致的路口渠化变动的状况，建立路口进口道车道、信号灯组及信号控制系统放行相位之间的映射规则，实现车道-灯组-相位之间的规模化控制管理，便于交通管理者在任何路口控制环境中均能快速、准确完成信号控制工作。技术实现要素：在此背景下，本发明提出一种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，以交通信号机控制的路口为单位，对路口渠化、信号灯组、检测设备信息进行采集，通过比对关联分析，将路口车道信息与检测区域信息进行关联，将信号灯组信息与放行相位信息进行关联，再将车道信息与放行相位信息关联，为交通管理者提供直观清晰的关联映射表，使其有效掌握路网内所有控制路口放行相位实际放行情况以及检测设备采集的数据情况，将信号控制精细至车道，提高信号控制对路网流量特征变化的快速响应能力，解决现有技术中存在的面对复杂的城市信号控制现状，具有局限性的问题。本发明的技术解决方案是：一种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，通过将路口进口车道信息与检测区域信息关联，将信号灯组信息与信号控制系统放行相位信息关联，再将车道信息与相位信息关联，建立信号控制路口车道-灯组-相位的关联规则表，实现对车道流量的检测与信号控制，具体步骤如下：s1、根据路网布设的交通信号机，对交通信号机控制路口的基础信息进行采集管理，包括路口渠化信息、前端检测设备信息及路口信号灯组信息；s2、将步骤s1中获取的前端检测设备信息与路口渠化信息进行对比，对路口、进口方向、车道及其类型进行编码，将检测设备检测车道信息进行定位，建立路口进口车道信息与检测设备信息的关联表，明确路口各进口车道的检测设备分布信息；s3、将步骤s1中获取的路口渠化信息与路口信号灯组信息进行对比分析，将路口灯组按接线类型划分为常规灯组、特殊灯组和并线灯组，进而列举、整理信号控制系统中路口可设置的信号相位，并建立信号灯组与放行相位关联表；s4、将步骤s2建立的路口进口车道信息与前端检测设备信息的关联表，与步骤s3建立的信号灯组与放行相位关联表进行比对，建立车道-灯组-相位关联映射表，实现对车道流量的检测与信号控制。进一步地，步骤s1具体为，s11、根据信号机位置确定交通信号机控制的路口区域，获取交通信号机控制的路口名称、位置、ip地址及信号灯组接线信息，若交通信号机控制多个路口，则确定主控路口；s12、获取路口渠化信息，建立路口渠化表，采集交通信号机控制的路口的渠化信息，包括路口车道、车道导向、分隔带、公交专用道信息，建立路口渠化信息表，包含路口名称、进口道、车道类型；s13、对路口布设的检测设备进行管理，获取前端检测设备信息，具体包括设备名称、设备类型、设备代码及检测车道代码；s14、获取路口各放行方向信号灯组的布设信息，同时记录与信号灯组连接的交通信号机接线端子的信息。进一步地，步骤s2具体为，s21、根据步骤s12中的渠化信息对各路口的进口道和车道类型进行编号；s22、基于步骤s13获取的路口设备检测车道代码信息，建立路口进口车道与检测设备信息关联表，具体包括路口名称、进口道、方向编号、车道编号、检测设备代码、检测车道代码，其中对于各车道分别对应具体的检测设备，并对无检测设备布置的车道进行标识。进一步地，步骤s3具体为，s31、基于步骤s14中采集的灯组类型、灯组接线信息对路口接入交通信号机的信号灯组分类管理，包括常规灯组、特殊灯组和并线灯组；s32、将步骤s31定义的常规灯组、特殊灯组和并线灯组类型进行分类汇总，整合交通信号机接线端子信息、信号灯组信息以及步骤s31的分类信息建立灯组信息表，包括灯组编号、灯组类型、灯组名称和接线端子，其中，接线端子为交通信号机的端子信息；s33、根据步骤s12中获取的路口渠化信息，确定路口在信号控制系统中可以设置的放行相位并编号，形成路口相位表，其中对于各放行相位确定其执行时的亮灯灯组；s34、基于步骤s32灯组信息表的灯组名称信息和灯组类型信息，将步骤s33中的路口相位表进行调整，删除无用相位，另增特殊灯组相位，确定路口放行相位；s35、基于步骤s34汇总信号机控制路口的放行相位信息，建立信号灯组与放行相位的关联表，包括相位编号、相位名称、放行灯组编号、非常规灯组标记。其中，放行灯组为该相位执行时绿灯启亮的灯组；非常规灯组标记是对相位内包含的特殊灯组和并线灯组进行标记。进一步地，步骤s31具体为，s311、将公交专用相位灯组、辅道专用相位灯组、非机动车灯组、未按信号机接线规范接入指定端子的灯组判定为特殊灯组并标识；s312、基于信号灯组与交通信号机的接线信息，将与同一个交通信号机接线端子连接的多个灯组判定为并线灯组并标识；s313、将剩余未被标记的灯组设为常规灯组。进一步地，步骤s311中，对于控制多个路口的交通信号机，则在以上规则的基础上，非主控路口所有信号灯组也被判定为特殊灯组。进一步地，步骤s34具体为，s341、根据灯组信息表的灯组名称信息，将无用相位从路口相位表中删除，其中无用相位为没有单独信号灯组控制的相位；s342、根据灯组信息表的灯组类型信息，将无法同时实现的相位从路口相位表中删除；s343、根据灯组信息表的灯组类型信息，将特殊灯组相位在路口相位表顺序后另外填下并编号。进一步地，步骤s4具体为，s41、提取步骤s2中建立的路口进口车道信息与检测设备信息的关联表和步骤s3中建立的信号灯组与放行相位关联表，将每个车道按车道类型与信号灯组对应；s42、针对混合车道，优先选择流向受控制的灯组与其对应，若混合车道的放行方向均有灯组对应，则按照独立车道数量选择合适灯组对应；若独立车道数量相同，则按照直行-左转-右转的顺序依次选择合适灯组对应；s43、针对没有灯组控制的车道，将其车道信息进行剔除；s44、建立车道-灯组-相位的关联映射表，包括车道编码、检测设备编号、检测车道编号、放行灯组编号、灯组类型和相位编号，确定路口各车道的检测设备、控制灯组和放行相位。本发明的有益效果是：一、该种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，以交通信号控制机控制路口为对象，基于路口特征属性和信号灯组与交通信号机的接线对交通信号控制系统中的相位进行管理，将路口信号灯组按常规灯组、特殊灯组和并线灯组分类并标记，理清信号灯组和放行相位实际的对应关系，解决现阶段交通信号机复杂接线对信号控制系统可放行相位设置的干扰，有效纠正接线偏差，使交通管理者面对繁杂接线路口时，也能够在信号控制系统中直观的、清晰的识别、设置放行相位，有效提高交通信号控制优化效率。二、本发明对路口通行的车辆实现车道级闭环式管理，将检测设备及其检测的车道信息与路口各进口车道对应，实现精准的各车道交通数据采集，同时将信号控制系统中基于路口渠化信息和信号灯组信息设置的放行相位与路口各进口车道对应，实现精准的各车道控制，可以有效提升以车道为单位的路口动态交通事件感知与管理水平。三、该种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，利用编码的方式，将路口各进口车道、信号灯组、放行相位进行编码，同时用数字编码标记无检测设备检测车道、非常规灯组，从而直观清晰的展示出路口各进口车道、信号灯组、放行相位之间的关系。附图说明图1是本发明实施例信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法的结构示意图。图2是实施例的具体示例中某交通信号机控制的交叉路口及其附近岔路路口的信号灯组和检测设备的说明示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。实施例一种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，通过将路口进口车道信息与检测区域信息关联，将信号灯组信息与信号控制系统放行相位信息关联，再将车道信息与相位信息关联，进一步建立信号控制路口车道-灯组-相位的关联规则表，实现对车道流量的检测与信号控制，为交通信号控制系统提供准确的、规范化的相位管理。具体步骤如下：s1、根据路网布设的交通信号机，对交通信号机控制路口的基础信息进行采集管理，具体包括路口渠化信息、前端检测设备信息及路口信号灯组信息。s11、根据信号机位置确定交通信号机控制的路口区域，获取交通信号机控制的路口名称、位置、ip地址及信号灯组接线信息。若交通信号机控制多个路口，则确定主控路口，一般情况下主控路口根据交通信号机距离各路口的距离、各路口的灯组数量或信号控制系统内显示的名称确定。s12、获取路口渠化信息，建立路口渠化表。采集交通信号机控制的路口的渠化信息，包括路口车道、车道导向、分隔带、公交专用道等信息，建立路口渠化信息表，包含路口名称、进口道、车道类型。s13、对路口布设的检测设备进行管理，获取前端检测设备信息，具体包括设备名称、设备类型、设备代码及检测车道代码，一般情况下前端检测设备包含路口布设的电子警察、智能卡口和车辆检测器。s14、获取路口各放行方向信号灯组的布设信息，如灯组类型、布设方向等，同时记录与信号灯组连接的交通信号机接线端子的信息。s2、将步骤s1中获取的前端检测设备信息与路口渠化信息进行对比，对路口、进口方向、车道及其类型进行编码，将检测设备检测车道信息进行定位，建立路口进口车道信息与检测设备信息的关联表，明确路口各进口车道的检测设备分布信息。s21、根据步骤s12中的渠化信息对各路口的进口道和车道类型进行编号。如北、西、南、东四个方向分别为0、1、2、3；车道类型及其编码分别为左转道(1)、直行车道(2)、右转车道(3)、直行+左转混合车道(4)、直行+右转混合车道(5)、左转+右转混合车道(6)、直行+左转+右转混合车道(7)，则东向直行车道即为32编码。同时对于控制多个路口的交通信号机，一般情况下主控路口进口道编码时序号靠前，则主控路口的北、西、南、东进口道为0、1、2、3，其他非主控路口进口道从4开始编码。s22、基于步骤s13获取的路口设备检测车道代码信息，建立路口进口车道与检测设备信息关联表，具体包括路口名称、进口道、方向编号、车道编号、检测设备代码、检测车道代码，其中对于各车道分别对应具体的检测设备，并对无检测设备布置的车道进行标识。如路口东进口设置的5个车道中，第2和第3车道被检测设备a覆盖，第4和第5车道被检测设备b覆盖，则第1车道未被检测设备检测到，检测设备代码和检测车道代码均用“-1”标识。s3、将步骤s1中获取的路口渠化信息与路口信号灯组信息进行对比分析，将路口灯组按接线类型划分为常规灯组、特殊灯组和并线灯组，进而列举、整理信号控制系统中路口可设置的信号相位，并建立信号灯组与放行相位关联表。s31、基于步骤s14中采集的灯组类型、灯组接线信息对路口接入交通信号机的信号灯组分类管理，具体包括常规灯组、特殊灯组和并线灯组。s311、将公交专用相位灯组、辅道专用相位灯组、非机动车灯组、未按信号机接线规范接入指定端子的灯组判定为特殊灯组并标识。其中对于控制多个路口的交通信号机，则在以上规则的基础上，非主控路口所有信号灯组也被判定为特殊灯组。s312、基于信号灯组与交通信号机的接线信息，将与同一个交通信号机接线端子连接的多个灯组判定为并线灯组并标识。由于接线问题，存在既是特殊灯组又是并线灯组的灯组。s313、将剩余未被标记的灯组设为常规灯组。一般情况下，常规灯组为主控路口代表左转、直行及右转通行的圆盘灯、左转箭头灯、直行箭头灯和右转箭头灯，与交通信号机的接线端子按信号机接线规范连接，无需另外标记。s32、将上一步骤定义的常规灯组、特殊灯组和并线灯组类型进行分类汇总，整合交通信号机接线端子信息、信号灯组信息以及上一步骤的分类信息建立灯组信息表，包括灯组编号、灯组类型、灯组名称和接线端子，其中，接线端子为交通信号机的端子信息。一般情况下，一个交通信号机通常设有东、南、西、北四个方向的左转、直行、右转、行人过街16个常规的接线端子以及若干备用端子。s33、根据步骤s12中获取的路口渠化信息，确定路口在信号控制系统中可以设置的放行相位并编号，形成路口相位表，其中对于各放行相位确定其执行时的亮灯灯组。一般十字路口常见的放行相位包括：南北左转、北向通行、南向通行、南北通行、东西左转、东向通行、西向通行、东西通行、南北直行、东西直行、南北直右、东西直右等。s34、基于步骤s32的灯组信息表的灯组名称信息和灯组类型信息，将步骤s33中的路口相位表进行调整，删除无用相位，另增特殊灯组相位，确定路口放行相位。s341、根据灯组信息表的灯组名称信息，将无用相位从路口相位表中删除，其中无用相位为没有单独信号灯组控制的相位，如路口南北向均未设置单独控制的右转信号灯，则删除南北直右相位。s342、根据灯组信息表的灯组类型信息，将无法同时实现的相位从路口相位表中删除，如某路口南向直行灯组与北向直行灯组同时接入交通信号机北向直行端子，则南向通行和北向通行相位因无法实现而删除。s343、根据灯组信息表的灯组类型信息，将特殊灯组相位在路口相位表顺序后另外填下并编号，如安装了南北向公交专用灯组的某路口若设置一个公交专用放行相位，则在该路口相位表中顺序添加一个南北向公交相位并编号。s35、基于上述步骤汇总信号机控制路口的放行相位信息，建立信号灯组与放行相位的关联表，具体包括相位编号、相位名称、放行灯组编号、非常规灯组标记。其中，放行灯组为该相位执行时绿灯启亮的灯组，如南北直行的放行灯组为南直行(圆饼)灯、北直行(圆饼)灯、东侧行人灯、西侧行人灯；非常规灯组标记是对相位内包含的特殊灯组和并线灯组进行标记，如均为常规灯组的标记为0，只含特殊灯组的标记为1，只含并线灯组的标记为2，既含特殊灯组又含并线灯组的标记为3，其它非常规灯组组合的标记为4。s4、将步骤s2建立的路口进口车道信息与检测设备信息关联表，与步骤s3建立的信号灯组与放行相位关联表进行比对，建立车道-灯组-相位关联映射表，实现对车道流量的检测与信号控制。s41、提取步骤s2中建立的路口进口车道信息与检测设备信息关联表和步骤s3中建立的信号灯组与放行相位关联表，将每个车道按车道类型与信号灯组对应，如车道类型为直行的南口第2车道与编号为8的南口直行信号灯组对应。s42、针对混合车道，优先选择流向受控制的灯组与其对应，若混合车道的放行方向均有灯组对应，则按照独立车道数量选择合适灯组对应；若独立车道数量相同，则按照直行-左转-右转的顺序依次选择合适灯组对应。如路口进口道布置了2个左转车道，1个直行+左转混合车道，1个直行车道和1个直行+右转车道，并由直行、左转和右转灯组进行控制，则直行+右转混合车道优先与直行灯组对应，直行+左转混合车道与左转灯组对应。s43、针对没有灯组控制的车道，将其车道信息进行剔除。如路口进口道布置了1个左转车道，1个直行车道和1个右转车道，并由左转箭头灯组和圆饼灯组控制，则将右转车道信息删除，不再进行映射管理。s44、建立车道-灯组-相位的关联映射表，包括车道编码、检测设备编号、检测车道编号、放行灯组编号、灯组类型和相位编号，确定路口各车道的检测设备、控制灯组和放行相位。实施例的一种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，通过获取交通信号机控制路口的渠化信息、检测设备信息和信号灯组信息；将渠化信息与检测设备信息比对，确认各设备检测的车道，建立车道与检测设备关联表；根据灯组类型及其接线情况将信号灯组按常规灯组、特殊灯组和并线灯组分类，同时基于灯组信息确定路口放行相位，建立信号灯组与通行相位关联表；对比分析车道与相位的关系，建立车道-灯组-相位关联映射表。实施例方法对路口的车道、信号灯组、放行相位进行有效管理，使交通管理者在操作交通控制系统时，准确掌握各路口现阶段能够设置的放行相位，高效完成后续的交通信号控制优化工作。该种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，以交通信号控制机控制路口为对象，基于路口特征属性和信号灯组与交通信号机的接线对交通信号控制系统中的相位进行管理，将路口信号灯组按常规灯组、特殊灯组和并线灯组分类并标记，理清信号灯组和放行相位实际的对应关系，解决现阶段交通信号机复杂接线对信号控制系统可放行相位设置的干扰，有效纠正接线偏差，使交通管理者面对繁杂接线路口时，也能够在信号控制系统中直观的、清晰的识别、设置放行相位，有效提高交通信号控制优化效率。实施例对路口通行的车辆实现车道级闭环式管理，将检测设备及其检测的车道信息与路口各进口车道对应，实现精准的各车道交通数据采集，同时将信号控制系统中基于路口渠化信息和信号灯组信息设置的放行相位与路口各进口车道对应，实现精准的各车道控制，可以有效提升以车道为单位的路口动态交通事件感知与管理水平。该种信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法，利用编码的方式，将路口各进口车道、信号灯组、放行相位进行编码，同时用数字编码标记无检测设备检测车道、非常规灯组，从而直观清晰的展示出路口各进口车道、信号灯组、放行相位之间的关系。基于本发明提出的相应交通信号控制系统，具体包括基础信息录入模块及映射展示模块。基础信息录入模块以交通信号机控制路口为单位，对路口渠化信息、检测设备信息、信号灯组信息、现阶段信号灯组与交通信号机接线信息进行录入。映射展示模块基于本发明提出的车道-灯组-相位关联映射方法对车道、灯组、相位进行关联分析，通过筛选信号机编号、关联规则，列表展现出车道、相位、灯组之间的关系，包括路口进口车道信息与检测设备信息关联表、信号灯组与放行相位关联表和车道-灯组-相位关联映射表。实施例的一个具体示例如下：设某交通信号机控制的交叉路口及其附近岔路路口的信号灯组和检测设备如图2所示。假设设备a检测东口第1、2、3车道，设备d检测西口第2、3、4车道，根据信号控制路口的车道-灯组-相位关联映射方法对路口基础信息进行提取。依照步骤s2建立路口进口车道信息与检测设备信息关联表，如表1所示。表1路口进口车道信息与检测设备信息关联表根据渠化信息可确定该交通信号机控制路口a和b，其中a为主控路口。进一步依照步骤s31和s32对路口a及b相位灯组进行综合管理，其中路口a和路口b的灯组信息及连接信号机端子信息如表2。表2路口a和路口b的灯组信息及连接信号机端子信息灯组编号路口代码路口灯组类型灯组名称放行方向接线端子1101101a常规灯组东左转东口左转东口左转2101101a常规灯组东圆饼东口直行东口直行3101101a特殊灯组东公交东口公交直行东口右转4101101a常规灯组南左转南口左转南口左转5101101a并线灯组南圆饼南口直行南口直行6101101a常规灯组西左转西口左转西口左转7101101a常规灯组西圆饼西口直行西口直行8101101a特殊灯组西公交西口公交直行西口右转9101101a常规灯组北左转北口左转北口左转10101101a并线灯组北圆饼北口直行南口直行11101101b特殊灯组北圆饼b路口b北口左转北口直行进一步依照步骤s3对在交通信号控制系统内列举路口代码为101101的常用放行相位，根据灯组名称和灯组类型信息，调整通行相位，包括因南直行灯组和北直行灯组并线导致无法设置南向通行和北向通行相位，路口b北口通行可以与南北直行和南北通行合并，因东西向设置公交专用信号灯而新增东西公交相位等。随后建立信号灯组与放行相位关联表，表格信息如表3。表3信号灯组与放行相位关联表进一步基于步骤s4将路口进口车道信息与放行灯组信息对应，明确混合车道灯组对应方法，如101101035北口第3车道为直右混合车道，其放行灯组编号应为10北直行；忽略无灯组控制的车道，如从表中剔除101101233南口右转车道，建立车道-灯组-相位映射表，表格内容如表4。表4车道-灯组-相位映射表通过多个映射表格，明晰车道的检测设备信息，整理信号灯组信息，筛选可放行相位信息，直观清晰呈现出交通控制系统路口进口车道、放行相位、信号灯组情况，为后续交通信号控制优化工作提供有力支撑。当前第1页12