自适应可变车道控制方法与流程

1.本发明涉及一种控制方法，尤其涉及一种自适应可变车道控制方法。


背景技术：

2.交叉口可变车道是交通管控的一种形式，由于其工程投资小且能有效缓解交叉口高峰时段的左转或直行的过饱和拥堵，而逐渐被认可和应用。目前可变车道的控制以人工和定时段为主，无法主动适应交通流特性多变的道路交通发展，致使可变导向车道的效益未得到充分发挥。
3.有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种自适应可变车道控制方法，使其更具有产业上的利用价值。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种自适应可变车道控制方法。
5.本发明的自适应可变车道控制方法，包括有中心平台，其中：所述中心平台上同时连接有诱导屏与路口终端，由中心平台设置间隔检测时长，向路口终端发送请求报文，路口终端将摄像头获取的图像作为实时数据回复至中心平台，中心平台根据返回的实时数据判断是否需要切换可变车道，若需要切换，则发送报文至路口终端，路口终端记录数据到数据库与添加日志，并通过诱导屏进行相应切换显示，若否，则不做处理；所述实时数据包括左转车道、直行车道、右转车道的车流统计、车流密度、排队长度、占道长度、车头时距、车头间距，可变车道的驶向数据，所述可变车道的驶向数据为诱导屏对应的当前可变车道的驶向状态。
6.进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述隔检测时长为5至15分钟。
7.更进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述判断过程的解释如下，中心平台计算每个直行车道上的车辆数，统计出每个间隔检测时长内单车道每公里车辆数，若间隔检测时长内，直行车流密度大于左转车流密度，则说明直行车道通行需求较大，给诱导屏发送数据，判断当前可变车道是否为直行状态，若不是，则把可变车道切换为直行车道类型，使得改变车道后路口车道平均密度达到最小；若是，则保持可变车道的当前状态；若每个间隔检测时长内，左转车流密度大于直行车流密度，则给诱导屏发送数据，判断当前可变车道是否为左转状态，若不是，则把可变车道切换为左转车道类型；若是，则保持可变车道的当前状态；最终把得到的可变车道需要切换的类型结果，发送到诱导屏。
8.更进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述车流统计的解释如下，中心平台通过对摄像机采集的视频，进行视觉算法分析，对经过的所有车辆进行图像识别和追踪，并以车道作为划分，分别统计出每个车道经过的车辆数。
9.更进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述车流密度的解释如下，中心平台通过对摄像机采集的视频，统计出检测区内每个车道的车辆数，再将检测到的车辆数除以检测区域的实际长度，即可得到车流密度，车流量密度计算公式如下：
10.其中，k：交通流密度，n：车辆数，l：道路路段长度。
11.更进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述排队长度的解释如下，中心平台通过对摄像机采集的视频，统计车辆数量，并通过追踪方式计算出每辆车的速度，依据其当前位置及其速度信息，确定当前是否有车辆在排队，有排队时，分析出排队已排到了多少米。
12.更进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述占道长度的解释如下，中心平台通过对摄像机采集的视频计算出各车道车辆后占车道的长度。
13.更进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述车头时距的解释如下，指通过某一横截面的前后两辆车的时间间隔，通过对一段周期内的平均车头时距分析，能得到通过该横截面的繁忙程度，所述周期为10至30分钟。
14.再进一步地，上述的自适应可变车道控制方法，其中，所述车头间距的解释如下，前后车辆之间的间距，通过对一段周期内的平均车车间距分析可以分析出车辆在行驶过程中的前后间距，根据车头时距乘以车速得到车头间距。
15.借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
16.1、可以动态的控制可变车道的直行功能和左转功能的切换，主动适应交通流特性多变的道路交通发展，使可变导向车道的效益得到充分发挥，有效缓解交叉口高峰时段的左转或直行的过饱和拥堵。
17.2、通过摄像头的画面采集与中心平台的处理，实现多数据多路况的参考对比，可提供更为精确的车道切换参考，提高通行效率。
18.3、可以利用目前现有的路口摄像头，硬件改动少，仅需要配置中心平台的处理组件及诱导屏即可，实施成本低。
19.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
20.图1是本发明实施的硬件框架示意图。
21.图中各附图标记的含义如下。
22.1 中心平台
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2 诱导屏
23.3 路口终端
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4 摄像头
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
25.如图1的自适应可变车道控制方法，包括有中心平台1，其与众不同之处在于：中心平台1上同时连接有诱导屏2与路口终端3，由中心平台1设置间隔检测时长，向路口终端3发送请求报文。之后，路口终端3将摄像头44获取的图像作为实时数据回复至中心平台1，中心平台1根据返回的实时数据判断是否需要切换可变车道。处理期间，若需要切换，则发送报文至路口终端3，路口终端3记录数据到数据库与添加日志，并诱导屏2进行相应切换显示，
若否，则不做处理。本发明实施期间，采用的实时数据包括左转车道、直行车道、右转车道的车流统计、车流密度、排队长度、占道长度、车头时距、车头间距，可变车道的驶向数据，可变车道的驶向数据为诱导屏2对应的当前可变车道的驶向状态。为了针对不同道路的流量进行有效的可变车道管控，隔检测时长为5至15分钟，可优选为10分钟。
26.结合本发明一较佳的实施方式来看，本发明采用的判断过程的解释如下，中心平台1计算每个直行车道上的车辆数，统计出每个间隔检测时长内单车道每公里车辆数。具体来说，若间隔检测时长内，直行车流密度大于左转车流密度，则说明直行车道通行需求较大，给诱导屏2发送数据，判断当前可变车道是否为直行状态，若不是，则把可变车道切换为直行车道类型，使得改变车道后路口车道平均密度达到最小；若是，则保持可变车道的当前状态。
27.同时，若每个间隔检测时长内，左转车流密度大于直行车流密度，则给诱导屏2发送数据，判断当前可变车道是否为左转状态，若不是，则把可变车道切换为左转车道类型；若是，则保持可变车道的当前状态。如此，达到自适应的效果。最终把得到的可变车道需要切换的类型结果，发送到诱导屏2。
28.结合实际实施来看，车流统计的解释如下，中心平台1通过对摄像头4采集的视频，进行视觉算法分析，对经过的所有车辆进行图像识别和追踪，并以车道作为划分，分别统计出每个车道经过的车辆数。
29.进一步来看，本发明所涉及的车流密度的解释如下，中心平台1通过对摄像头4采集的视频，统计出检测区内每个车道的车辆数，再将检测到的车辆数除以检测区域的实际长度，即可得到车流密度，车流量密度计算公式如下：
30.其中，k：交通流密度，n：车辆数，l：道路路段长度(通常为km)。
31.考虑到实际路况的多变性，本发明所涉及的排队长度的解释如下，中心平台1通过对摄像头4采集的视频，统计车辆数量，并通过追踪方式计算出每辆车的速度，依据其当前位置及其速度信息，确定当前是否有车辆在排队，有排队时，分析出排队已排到了多少米。
32.结合可能会出现的略微拥堵的大流量路况来看，占道长度的解释如下，中心平台1通过对摄像头4采集的视频计算出各车道车辆后占车道的长度。这样，不考虑车辆是否在排队。车辆占道长度也可侧面的反应出车道的拥挤程度，特别是在没有交通信号灯的路上(例如高架路)，占道长度是排队长度的替代品。
33.为了提供更为细腻的判别，便于中心平台1获取更多的数据来实现可变车道的自主自适应，提高车道的分配效率，车头时距的解释如下，指通过某一横截面的前后两辆车的时间间隔，通过对一段周期内的平均车头时距分析，能得到通过该横截面的繁忙程度，周期为10至30分钟。同时，车头间距的解释如下，前后车辆之间的间距，通过对一段周期内的平均车车间距分析可以分析出车辆在行驶过程中的前后间距，根据车头时距乘以车速得到车头间距。这样，也可反映出交通的拥挤程度，便于调配。
34.本发明的工作原理如下：
35.中心平台1发送到路口终端3报文，以发送可变车道属性，路口终端3更改数据并保存。
36.路口终端3发送到中心平台1报文，提供实时数据，若通过判断，则说明可变车道需
要切换。例如，某报文的内容为：”left_density”:”4.18”、”mid_density”:”1.62”，此报文表示，左转车道密度大于直行车道密度，可变车道应切换，报文发送正确。之后，路口终端3发送可变车道属性到中心平台1，进行切换执行。
37.例如，若可变车道诱导屏2未接受中心平台1发送切换报文时，显示左转与直行。可变车道诱导屏2接受切换报文后，显示左转与左转。
38.当然，为了满足各种突发情况下的干预，本发明实施期间满足自适应控制有能够进行人工控制。同时，本发明采用的诱导屏2是业内常规技术，在此不再赘述。
39.结合实际实施来看，需要通过对摄像头4采集的视频进行视觉算法分析，对经过的所有车辆进行图像识别和追踪，并分车道分别统计出每个车道经过的车辆数。在实际测试中车流量的检测准确率大于97％，在白天光线比较好且相机按装角度及相机参数较高的情况下，检测的准确率甚至高达99％以上，即便在车辆大部分车身都被遮挡的情况下，目前也有很好的检测效果。出现识别误差的主要原因是，大车经过时把相邻的小型轿车完全遮挡住，导致无法发现并追踪到小轿车。
40.通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，拥有如下优点：
41.1、可以动态的控制可变车道的直行功能和左转功能的切换，主动适应交通流特性多变的道路交通发展，使可变导向车道的效益得到充分发挥，有效缓解交叉口高峰时段的左转或直行的过饱和拥堵。
42.2、通过摄像头的画面采集与中心平台的处理，实现多数据多路况的参考对比，可提供更为精确的车道切换参考，提高通行效率。
43.3、可以利用目前现有的路口摄像头，硬件改动少，仅需要配置中心平台的处理组件及诱导屏即可，实施成本低。
44.此外，本发明所描述的指示方位或位置关系，均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或构造必须具有特定的方位，或是以特定的方位构造来进行操作，因此不能理解为对本发明的限制。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。并且它可以直接在另一个组件上或者间接在该另一个组件上。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或间接连接至该另一个组件上。
46.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。