具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法、装置及系统与流程
本发明涉及道路交通领域，尤其涉及一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法、一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置及包括该具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置的具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统。
背景技术：
随着我国城市化发展迅速，机动车保有量逐年上升，城市交通问题日渐突出，尤其高峰时段，中心城区的平面交叉口多处于车流量过饱和状态，通行效率低，针对此问题交通工程师设计出了一种针对交叉口左转流量与直行流量均处于饱和状态的交通组织方式“综合待行区”，即在平面交叉口进口道设置双停车线，其中处于交叉口处的停车线为主停车线，此区域车辆受主信号控制，处于交叉口上游的停车线为预停车线，此区域车辆受预信号控制，从而形成排队车辆二次等待的候驶区域，利用车道的空间变化换取更高的车流通行效率。
综合待行区作为一种特殊的待行区，在我国上海、厦门、深圳等地已得到应用，但现有综合待行区控制方式仍存在很多技术性问题。例如，现状综合待行区多采用定时式控制，不能很好满足道路流量变化给其带来的挑战；现状综合待行区过多依靠人工力量对其进行相位时间设计，实施后更多依靠交警交叉口实地指挥车辆通行，以避免综合待行区内存在车辆滞留现象，且人工力量所统计分析的交通数据量有限，不能更好的反映出交叉口实际交通状态。
技术实现要素：
本发明提供了一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法、一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置及包括该具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置的具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统，解决相关技术中存在的综合待行区不能灵活调整相位时间的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法，其中，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法包括：
获取进入综合待行区的车辆的实时通行数据；
根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间；
根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间；
将所述预信号控制的相位时间发送至预信号灯，以及将所述主信号控制的相位时间发送至主信号灯。
进一步地，所述实时通行数据包括实时车头时距、实时车辆通过数量和实时车辆通过时间。
进一步地，所述根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间包括：
根据所述实时通行数据分别计算预信号灯允许各个左转车道与预信号灯允许各个直行车道进入综合待行区的相位时间；
根据所述预信号灯允许各个左转车道进入综合待行区的相位时间确定当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间；
根据预信号灯允许各个直行车道进入综合待行区的相位时间确定当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间。
进一步地，所述根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间还包括：
判断在预设时间段内是否存在连续车辆进入所述综合待行区，其中所述连续车辆包括每相邻两辆车之间的车头时距不大于预设的车头时距，所述预设时间段包括当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间内的绿灯闪烁之前的时间段，或者，当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间内的绿灯闪烁之前的时间段；
若存在，则计算预信号控制的延时时间。
进一步地，所述计算预信号控制的延时时间包括：
分别计算连续车辆中的每一辆车所需的左转延时时间以及直行延时时间；
将连续车辆中的每一辆车所需的左转延时时间累加得到左转车辆预信号控制的延时时间；
将连续车辆中的每一辆车所需的直行延时时间累加得到直行车辆预信号控制的延时时间。
进一步地，所述根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间包括：
根据当前信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间和左转车辆预信号控制的延时时间计算主信号控制的左转相位时间；
根据当前信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间和直行车辆预信号控制的延时时间预计算主信号控制的直行相位时间。
进一步地，所述具有综合待行区的交叉路口的预信号配时顺序包括：
预信号相位一，直行车道车辆进入综合待行区；
预信号相位二，全红；
预信号相位三，左转车道车辆进入综合待行区；
预信号相位四，全红；
所述具有综合待行区的交叉路口的主信号配时顺序包括：
主信号相位一，综合待行区及对向直行；
主信号相位二，综合待行区的垂直方向直行；
主信号相位三，综合待行区及对向左转；
主信号相位四，综合待行区的垂直方向左转；
所述预信号相位一在所述主信号相位三结束后间隔第一设定时间段开启；
所述预信号相位三在所述主信号相位一结束后间隔第二设定时间段开启。
进一步地，当所述主信号相位一结束后所述综合待行区内有车辆存在时，所述主信号控制的直行相位时间还包括在所述主信号相位二结束后且主信号相位三开始前插入的直行车辆清空时间；
当所述主信号相位三结束后所述综合待行区内有车辆存在时，所述主信号控制的左转相位时间还包括在所述主信号相位四结束后且主信号相位一开始前插入的左转车辆清空时间。
作为本发明的另一个方面，提供一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置，其中，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取进入综合待行区的车辆的实时通行数据；
第一计算模块，所述第一计算模块用于根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间；
第二计算模块，所述第二计算模块用于根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间；
发送模块，所述发送模块用于将所述预信号控制的相位时间发送至预信号灯，以及将所述主信号控制的相位时间发送至主信号灯。
作为本发明的另一个方面，提供一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统，其中，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统包括预信号灯、主信号灯、第一线圈车检器、第二线圈车检器和前文所述的具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置，所述预信号灯、主信号灯、第一线圈车检器和第二线圈车检器均与所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置通信连接，所述第一线圈车检器和所述第二线圈车检器用于检测进入综合待行区的车辆的实时通行数据，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置能够根据所述实时通行数据计算得到预信号控制的相位时间以及主信号控制的相位时间，并分别将所述预信号控制的相位时间发送至预信号灯，以及将所述主信号控制的相位时间发送至主信号灯。
通过上述具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法、装置及系统，根据获取到的实时通行数据计算预信号控制的相位时间，然后根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间，从而实现对主信号灯和预信号灯的相位控制，本发明针对具有综合待行区的交叉路口提供的这种基于实时车辆检测的相位控制方式能够灵活调整相位时间，更好的应对道路流量的变化，且减少了人力资源，降低了成本。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法的流程图。
图2为本发明提供的具有综合待行区的交叉路口的示意图。
图3为本发明提供的线圈车辆检测器的设置示意图。
图4为本发明提供的广域雷达车检器的设置示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法，图1是根据本发明实施例提供的流程图，如图1所示，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法包括：
s110、获取进入综合待行区的车辆的实时通行数据；
s120、根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间；
s130、根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间；
s140、将所述预信号控制的相位时间发送至预信号灯，以及将所述主信号控制的相位时间发送至主信号灯。
如图2所示，为具有综合待行区的交出路口的具体示意图，由图2可知，所述综合待行区设置在交叉路口的进口道位置，包括主停止线a和预停止线b之间的区域，在预停止线b的上游位置间隔设置第一线圈车辆检测器x1-b和第二线圈车辆检测器x2-b，这两个线圈车辆检测器用于检测即将进入综合待行区的车辆的实时通行数据。具体地，所述综合待行区的长度可以根据需要进行设置，此处不限定。
在综合待行区的进口道的对向出口道位置设置主信号灯m，主信号灯具体可以包括控制直行车辆通行的直行箭头灯以及控制左转车辆通行的左转箭头灯。在综合待行区的预停止线b的下游位置设置预信号灯n，该预信号灯能够控制车辆进入综合待行区，预信号灯的图案可以包括红色“x”状信号灯和绿色箭头状信号灯，红色“x”状信号灯亮时表示车辆禁止驶入综合待行区，绿色箭头状信号灯亮时表示允许车辆进入综合待行区。
通过上述具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法，根据获取到的实时通行数据计算预信号控制的相位时间，然后根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间，从而实现对主信号灯和预信号灯的相位控制，本发明针对具有综合待行区的交叉路口提供的这种基于实时车辆检测的相位控制方法能够灵活调整相位时间，更好的应对道路流量的变化，且减少了人力资源，降低了成本。
需要说明的是，本实施例提供的所述具有综合待行区的交叉路口的预信号配时顺序包括：
预信号相位一，直行车道车辆进入综合待行区；
预信号相位二，全红；
预信号相位三，左转车道车辆进入综合待行区；
预信号相位四，全红；
所述具有综合待行区的交叉路口的主信号配时顺序包括：
主信号相位一，综合待行区及对向直行；
主信号相位二，综合待行区的垂直方向直行；
主信号相位三，综合待行区及对向左转；
主信号相位四，综合待行区的垂直方向左转；
所述预信号相位一在所述主信号相位三结束后间隔第一设定时间段开启；
所述预信号相位三在所述主信号相位一结束后间隔第二设定时间段开启。
优选地，所述第一设定时间段和所述第二设定时间段可以相同，例如可以均为15秒。
应当理解的是，所述预信号相位二和预信号相位四的“全红”表示交叉路口的所有预信号灯均显示红色“x”状信号灯，即禁止车辆驶入综合待行区。
具体地，所述实时通行数据包括实时车头时距、实时车辆通过数量和实时车辆通过时间。
作为预信号控制的相位时间的计算的具体实施方式，所述根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间包括：
根据所述实时通行数据分别计算预信号灯允许各个左转车道与预信号灯允许各个直行车道进入综合待行区的相位时间；
根据所述预信号灯允许各个左转车道进入综合待行区的相位时间确定当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间；
根据预信号灯允许各个直行车道进入综合待行区的相位时间确定当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间。
具体地，第一线圈车辆检测器x1-b记录各车道通过的车辆数qb和车头时距tb，分别计算预信号灯允许左转车道与直行车道车辆进入综合待行区的相位时间cb左和cb直，具体计算模型如下。
cb左＝qb左*tb左，
cb直＝qb直*tb直，
其中，cb左表示各左转车道预信号灯允许车辆进入综合待行区的相位时间，qb左表示各左转车道通过的车辆数，tb左表示各左转车道车头时距，cb直表示各直行车道预信号灯允许车辆进入综合待行区的相位时间，qb直表示各直行车道通过的车辆数，tb直表示各直行车道车头时距。
根据计算出的各车道预信号灯允许车辆进入综合待行区的相位时间分别确定当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间c左以及当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间c直，计算模型如下：
c左＝max{cb左}，
c直＝max{cb直}。
由上述计算模型可知，对于当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间c左为各左转车道预信号灯允许车辆进入综合待行区的相位时间cb左中的最大值，对于当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间c直为各直行车道预信号灯允许车辆进入综合待行区的相位时间cb直中的最大值。
当在上述确定的当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间和/或当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间内仍然有连续车辆要进入综合待行区，即在车流量相对较大的情况下，可以延长上述已经确定好的允许左转车辆进入综合待行区的相位时间和/或允许直行车辆进入综合待行区的相位时间。具体地，所述根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间还包括：
判断在预设时间段内是否存在连续车辆进入所述综合待行区，其中所述连续车辆包括每相邻两辆车之间的车头时距不大于预设的车头时距，所述预设时间段包括当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间内的绿灯闪烁之前的时间段，或者，当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间内的绿灯闪烁之前的时间段；
若存在，则计算预信号控制的延时时间。
进一步具体地，所述计算预信号控制的延时时间包括：
分别计算连续车辆中的每一辆车所需的左转延时时间以及直行延时时间；
将连续车辆中的每一辆车所需的左转延时时间累加得到左转车辆预信号控制的延时时间；
将连续车辆中的每一辆车所需的直行延时时间累加得到直行车辆预信号控制的延时时间。
以绿灯闪烁时间为10s为例，当车辆在预信号灯允许车辆进入综合待行区相位时间即将剩余最后10s时，仍有连续车辆以预设的车头时距通过，此处预设的车头时距可以为上述的车头时距tb，则延长相位时间。具体所需延长的相位时间的计算如下。
其中，b表示每通过1辆车延长的相位时间，i表示车辆数量，
例如，如图3所示，本实施例中第一线圈车辆检测器x1-b设置在预停止线上游3米位置处，第二线圈车辆检测器x2-b设置在预停止线b上游60米位置处，则
上述速度v的计算模型具体可以为：
其中，vi表示每辆车的行驶速度。
进一步具体地，速度vi的计算模型为：
其中，
应当理解的是，本实施例中第一线圈车辆检测器x1-b设置在预停止线上游3米位置处，第二线圈车辆检测器x2-b设置在预停止线b上游60米位置处，则
根据上述计算，得到左转车辆预信号控制的延时时间b左总与直行车辆预信号控制的延时时间b直总的计算模型如下：
其中，bi左表示左转车道每通过1辆车延长的相位时间，bi直表示直行车道每通过1辆车延长的相位时间。
具体地，所述根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间包括：
根据当前信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间和左转车辆预信号控制的延时时间计算主信号控制的左转相位时间；
根据当前信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间和直行车辆预信号控制的延时时间预计算主信号控制的直行相位时间。
根据上述计算主信号控制的直行相位时间l直与主信号控制的左转相位时间l左，具体计算模型如下：
l直＝c直+b直总，
l左＝c左+b左总，
其中，c直表示当前预信号灯允许直行车辆进入综合待行区的相位时间，c左表示当前预信号灯允许左转车辆进入综合待行区的相位时间，b直总表示直行车辆预信号控制的延时时间，b左总表示左转车辆预信号控制的延时时间。
应当理解的是，当在综合待行区内的直行车辆在主信号灯为直行时进行直行通过，在主信号灯直行结束时，仍然有部分直行车辆在综合待行区内未完成直行，此时会影响下一相位的左转车辆的通行，同理，若有部分左转车辆在综合待行区内未完成左转，同样也会影响下一相位的直行车辆，因此，需要在下一相位开始时对综合待行区进行清空控制。
具体地，如图4所示，可以在主信号灯的灯杆上设置广域雷达车检器c，用于实时检测综合待行区内是否有上一相位的车辆停留。
当所述主信号相位一结束后所述综合待行区内有车辆存在时，所述主信号控制的直行相位时间还包括在所述主信号相位二结束后且主信号相位三开始前插入的直行车辆清空时间；
当所述主信号相位三结束后所述综合待行区内有车辆存在时，所述主信号控制的左转相位时间还包括在所述主信号相位四结束后且主信号相位一开始前插入的左转车辆清空时间。
进一步具体地，直行车辆清空时间的计算模型如下：
其中，y表示综合待行区的长度，t直表示直行车辆清空时间，v直表示直行车辆行驶速度；
左转车辆清空时间的计算模型如下：
其中，y表示综合待行区的长度，t左表示左转车辆清空时间，v左表示左转车辆行驶速度。
根据前文所述，所述预信号相位一在所述主信号相位三结束后间隔第一设定时间段开启；所述预信号相位三在所述主信号相位一结束后间隔第二设定时间段开启，本实施例以第一设定时间段和第二设定时间段均为15秒为例进行说明。
当主信号相位一结束后15s内广域雷达车检器开始检测综合待行区内是否存在车辆，若存在车辆，则在预信号相位二执行结束后插入直行清空相位，清空相位为综合待行区直行左转同时放行，直行清空相位结束后继续执行预信号相位三，预信号控制保持不变；若不存在车辆，则在预信号相位二结束后继续执行预信号相位三，预信号控制保持不变。
进一步地，直行清空相位时间t直清的计算模型为：
t直清＝q直滞留*t直，
其中，t直清表示主信号相位一结束后综合待行区内滞留的车辆数，表示直行车辆的车头时距。
当主信号相位三结束后15s内广域雷达车检器开始检测综合待行区内是否存在车辆，若存在车辆，则在预信号相位四执行结束后插入左转清空相位，清空相位为综合待行区直行左转同时放行，左转清空相位结束后继续执行预信号相位一，预信号控制保持不变；若不存在车辆，则在预信号相位四结束后继续执行相位一，预信号控制保持不变。
进一步地，t左清左转清空相位时间的计算模型如下：
t直清＝q左滞留*t左，
其中，q左滞留表示主信号相位三结束后综合待行区内滞留的车辆数，t左表示左转车辆的车头时距。
对于上述计算过程需要说明的是，若预信号控制的相位时间计算得到的值为0，则相应主信号控制的相位时间也为0，此时执行跳相控制，即此时转为定时控制。关于定时控制为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
本发明提供的具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法，具体是通过预信号区域车辆检测采集的数据计算并实时调整预信号控制的相位时间，根据预信号相位时间计算得到主信号控制相位时间，并根据综合待行区处车辆检测器数据判别是否存在车辆滞留现象，若存在滞留现象在主信号控制相位中插入车辆清空相位，从而减少综合待行区在前期设计与后期实施所需投入的人工资源。
作为本发明的另一实施例，提供一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置，其中，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置包括：
获取模块，所述获取模块用于获取进入综合待行区的车辆的实时通行数据；
第一计算模块，所述第一计算模块用于根据所述实时通行数据计算预信号控制的相位时间；
第二计算模块，所述第二计算模块用于根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间；
发送模块，所述发送模块用于将所述预信号控制的相位时间发送至预信号灯，以及将所述主信号控制的相位时间发送至主信号灯。
本实施例提供的具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置，根据获取到的实时通行数据计算预信号控制的相位时间，然后根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间，从而实现对主信号灯和预信号灯的相位控制，本发明针对具有综合待行区的交叉路口提供的这种基于实时车辆检测的相位控制装置能够灵活调整相位时间，更好的应对道路流量的变化，且减少了人力资源，降低了成本。
关于本发明提供的具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置的具体工作过程可以参照前文的具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的另一实施例，提供一种具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统，其中，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统包括预信号灯、主信号灯、第一线圈车检器、第二线圈车检器和前文所述的具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置，所述预信号灯、主信号灯、第一线圈车检器和第二线圈车检器均与所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置通信连接，所述第一线圈车检器和所述第二线圈车检器用于检测进入综合待行区的车辆的实时通行数据，所述具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置能够根据所述实时通行数据计算得到预信号控制的相位时间以及主信号控制的相位时间，并分别将所述预信号控制的相位时间发送至预信号灯，以及将所述主信号控制的相位时间发送至主信号灯。
本实施例提供的具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统，通过采用前文的具有综合待行区的交叉路口的相位控制装置，根据获取到的实时通行数据计算预信号控制的相位时间，然后根据预信号控制的相位时间计算主信号控制的相位时间，从而实现对主信号灯和预信号灯的相位控制，本发明针对具有综合待行区的交叉路口提供的这种基于实时车辆检测的相位控制装置能够灵活调整相位时间，更好的应对道路流量的变化，且减少了人力资源，降低了成本。
关于本发明提供的具有综合待行区的交叉路口的相位控制系统的具体工作过程可以参照前文的具有综合待行区的交叉路口的相位控制方法的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
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