一种交通路口车道方向自适应切换控制方法、系统

技术领域

本发明涉及交通智能控制技术领域，特别涉及一种交通路口车道方向自适应切换控制方法、系统。

背景技术

随着国内城市机动车保有量的持续增长，交通拥堵现象越发频繁，特别是在早晚通勤高峰期间，常由于路口交通流向不均衡导致路口特定方向出现较严重的道路拥堵，致使车辆滞留并在道路上出现长排队，降低了相关道路和节点的通行效益，加剧了城市道路的交通拥堵程度。

早在2004年，沈阳市就率先应用了可变导向车道，随后国内很多城市都先后对存在上述问题的信号交叉口实施可变导向车道方案。虽然可变导向车道在些城市己取得了不错的成效，但其控制模式主要分：交警现场遥控、指挥中心远程控制、以及按固定时段进行切换，这些控制模式大多是根据人工经验，缺乏灵活性，不能实时准确地适应交叉口各转向车流的变换特征。

随着动态交通检测技术和计算机数据处理分析能力的突飞猛进，如何根据实时交通需求对可变导向车道的转向功能进行动态切换成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种交通路口车道方向自适应切换控制方法、系统，获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数，基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换，实时准确地适应交叉口各转向车流灵活控制可变车道，根据实时交通需求对可变导向车道的转向功能进行动态切换，提升了城市道路的通行效益，减轻了城市道路的交通拥堵程度。

本发明提供一种交通路口车道方向自适应切换控制方法，包括：

获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数；

基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换。

优选的，获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数，包括：

获取驶入车道上的直行车道内的第一车辆信息；第一车辆信息包括：车流量、车辆排队长度、车道车辆占有率、车辆平均车速、车辆平均车头时距、车辆车型分类；

基于预设的第一算法规则，根据第一车辆信息，计算直行拥堵系数；

获取驶入车道上的左转车道内的第二车辆信息；

基于预设的第二算法规则，根据第二车辆信息，计算左转拥堵系数。

优选的，基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换，包括：

当可变车道的车道方向为左转时，若目标期间内直行拥堵系数持续大于左转拥堵系数，将车道方向切换成直行；目标期间包括：交通路口的红绿灯连续运行预设数目个红绿灯周期；

当车道方向为自行时，若目标期间内直行拥堵系数持续小于左转拥堵系数，将车道方向切换成左转。

优选的，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换之前，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件，当符合时，再对可变车道进行车道方向切换；

其中，车道方向切换时机条件包括：

驶入车道内无车辆；

或，

可变车道内无车辆，且驶入车道内的多个车辆最近预设的第一时间内产生的第一行驶轨迹与可变车道对应的预设的标准行驶轨迹之间的最大匹配小于等于预设的匹配度阈值。

优选的，交通路口车道方向自适应切换控制方法，还包括：

获取城市内的紧急车辆未来预设的第二时间内的第二行驶轨迹；

确定第二行驶轨迹是否途经驶入车道；

当为是时，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件；

当符合时，控制可变车道进入临时禁行状态；

当不符合时，尝试从驶入车道内的多个子车道中确定符合第一车道条件的第一目标车道；

当尝试成功时，对第一目标车道内的车辆进行避让提示，使得第一目标车道内开始清空车辆；

确定第一目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第一目标车道的第一原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第一原先车道方向；

当尝试失败时，从多个子车道中确定符合第二车道条件的第二目标车道；

对第二目标车道内的车辆进行避让提示，使得第二目标车道内开始清空车辆；

确定第二目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第二目标车道的第二原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第二原先车道方向；

其中，第一车道条件包括：

第一目标车道内的第一车辆数在目标数目序列中排列在前N位；目标数目序列为各个子车道内的车辆数目按从小到大顺序进行排列的序列；N为正整数；

第一车辆数大于第二车辆数的差值大于等于预设的差值阈值；第二车辆数为与第一目标车道相邻的子车道内的车辆数目的平均值；

第二车道条件包括：

第二目标车道内的第三车辆数在目标数目序列中排列在首位。

本发明提供一种交通路口车道方向自适应切换控制系统，包括：

拥堵系数获取模块，用于获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数；

车道方向切换模块，用于基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换。

优选的，拥堵系数获取模块获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数，包括：

获取驶入车道上的直行车道内的第一车辆信息；第一车辆信息包括：车流量、车辆排队长度、车道车辆占有率、车辆平均车速、车辆平均车头时距、车辆车型分类；

基于预设的第一算法规则，根据第一车辆信息，计算直行拥堵系数；

获取驶入车道上的左转车道内的第二车辆信息；

基于预设的第二算法规则，根据第二车辆信息，计算左转拥堵系数。

优选的，车道方向切换模块基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换，包括：

当可变车道的车道方向为左转时，若目标期间内直行拥堵系数持续大于左转拥堵系数，将车道方向切换成直行；目标期间包括：交通路口的红绿灯连续运行预设数目个红绿灯周期；

当车道方向为自行时，若目标期间内直行拥堵系数持续小于左转拥堵系数，将车道方向切换成左转。

优选的，车道方向切换模块对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换之前，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件，当符合时，再对可变车道进行车道方向切换；

其中，车道方向切换时机条件包括：

驶入车道内无车辆；

或，

可变车道内无车辆，且驶入车道内的多个车辆最近预设的第一时间内产生的第一行驶轨迹与可变车道对应的预设的标准行驶轨迹之间的最大匹配小于等于预设的匹配度阈值。

优选的，交通路口车道方向自适应切换控制方法，还包括：

控制模块，用于包括：

获取城市内的紧急车辆未来预设的第二时间内的第二行驶轨迹；

确定第二行驶轨迹是否途经驶入车道；

当为是时，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件；

当符合时，控制可变车道进入临时禁行状态；

当不符合时，尝试从驶入车道内的多个子车道中确定符合第一车道条件的第一目标车道；

当尝试成功时，对第一目标车道内的车辆进行避让提示，使得第一目标车道内开始清空车辆；

确定第一目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第一目标车道的第一原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第一原先车道方向；

当尝试失败时，从多个子车道中确定符合第二车道条件的第二目标车道；

对第二目标车道内的车辆进行避让提示，使得第二目标车道内开始清空车辆；

确定第二目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第二目标车道的第二原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第二原先车道方向；

其中，第一车道条件包括：

第一目标车道内的第一车辆数在目标数目序列中排列在前N位；目标数目序列为各个子车道内的车辆数目按从小到大顺序进行排列的序列；N为正整数；

第一车辆数大于第二车辆数的差值大于等于预设的差值阈值；第二车辆数为与第一目标车道相邻的子车道内的车辆数目的平均值；

第二车道条件包括：

第二目标车道内的第三车辆数在目标数目序列中排列在首位。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种交通路口车道方向自适应切换控制方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种交通路口车道方向自适应切换控制方法的具体应用示意图；

图3为本发明实施例中一种交通路口车道方向自适应切换控制方法的具体应用又一示意图；

图4为本发明实施例中一种交通路口车道方向自适应切换控制系统的示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种交通路口车道方向自适应切换控制方法，如图1所示，包括：

步骤S1：获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数；

步骤S2：基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换；

其中，基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换，包括：

当可变车道的车道方向为左转时，若目标期间内直行拥堵系数持续大于左转拥堵系数，将车道方向切换成直行；目标期间包括：交通路口的红绿灯连续运行预设数目个红绿灯周期；

当车道方向为自行时，若目标期间内直行拥堵系数持续小于左转拥堵系数，将车道方向切换成左转。

上述技术方案中，驶入车道为车辆通过交通路口前驶入的车道；直行拥堵系数代表驶入车道上的直行车道内的车辆拥堵程度，同理，左转拥堵系数代表驶入车道上的左转车道内的车辆拥堵程度；预设数目可以为，比如：2；一个红绿灯周期为交通路口的红绿灯依次变换成红灯、绿灯、黄灯；当目标期间内直行拥堵系数持续大于左转拥堵系数，说明需要直行的车辆较多，将车道方向切换成直行，反之，若目标期间内直行拥堵系数持续小于左转拥堵系数，说明需要左转的车辆较多，将车道方向切换成左转。

在具体应用时，如图2、图3所示，系统的硬件部分包含不限于一台雷视一体机、一个红绿灯信号检测器、一个LED车道指示牌、一台边缘计算终端、一套前后端控制软件等部分组成；软件部分包含不限于异常停车、违法停车、逆行、压线、行人事件、非机动车事件、占用应急车道、闯入事件、超高速、超低速、排队超限、排队溢出、拥堵等；应用程序包含不限于车道方向手动、自动切换、系统各组件状态监测、故障报警、交通数据实时展示等部分组成。

安装在路口的雷视一体机，通过雷视融合算法，检测目标车道的车流量、排队长度、车道占有率、平均车速、平均车头时距、车型分类等交通信息。

安装在路口的红绿灯检测器，和信号机各个相位的脉冲信号输出接口直接相连，实时获取到信号机的脉冲信号，通过模数转换模块，将脉冲信号转换为数字信号发送给边缘计算终端。

边缘计算终端通过接口对接，获取到雷视一体机的交通检测数据，获取到红绿灯检测器的红绿灯时长数据，分析各个车道的检测数据，结合红绿灯状态，完成车道方向的合理切换。

本申请中，获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数，基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换，实时准确地适应交叉口各转向车流灵活控制可变车道，根据实时交通需求对可变导向车道的转向功能进行动态切换，提升了城市道路的通行效益，减轻了城市道路的交通拥堵程度。

在一个实施例中，获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数，包括：

获取驶入车道上的直行车道内的第一车辆信息；第一车辆信息包括：车流量、车辆排队长度、车道车辆占有率、车辆平均车速、车辆平均车头时距、车辆车型分类；

基于预设的第一算法规则，根据第一车辆信息，计算直行拥堵系数；

获取驶入车道上的左转车道内的第二车辆信息；

基于预设的第二算法规则，根据第二车辆信息，计算左转拥堵系数。

上述技术方案中，第二车辆信息与第一车辆信息内容类型相同，但分别属于直行车道、左转车道，因此，以第一、第二加以区分；第二算法规则与第一算法规则也相同，但分别对第一车辆信息、第二车辆信息进行计算处理，因此，以第一、第二加以区分；为避免赘述，第一算法规则、第二算法规则用计算公式表示为：

在一个实施例中，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换之前，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件，当符合时，再对可变车道进行车道方向切换；

其中，车道方向切换时机条件包括：

条件1：驶入车道内无车辆；

或，

条件2：可变车道内无车辆，且驶入车道内的多个车辆最近预设的第一时间内产生的第一行驶轨迹与可变车道对应的预设的标准行驶轨迹之间的最大匹配小于等于预设的匹配度阈值。

上述技术方案中，可变车道在驶入车道中接近交通路口处会有车道划线，引导车辆驶入；预设的第一时间可以为，比如：3分钟；标准行驶轨迹为车辆由驶入车道内背向交通路口的方向驶入可变车道时理应产生的行驶轨迹，可由技术人员提前设置，还可以提前收集大量的历史上车辆由驶入车道内背向交通路口的方向驶入可变车道时产生的行驶轨迹作为标准行驶轨迹；一般的，可变车道的车道方向不能随便改变，可能会带来行车风险，诱发交通安全事故，比如：一车辆看见可变车道上方的提示牌提示可变车道此时可供直行，但即将驶入可变车道时，发现提示牌提示可变车道变更为可供左拐，车辆会为了变道突然打方向，可能会与旁边车辆发生碰撞；因此，本发明实施例设置车道方向切换时机条件，当驶入车道符合车道方向切换时机条件时，再对可变车道进行车道方向切换，提升交通安全性，更提升了系统的适用性；在条件1中，驶入车道内无车辆，此时可以直接对可变车道进行车道方向切换；在条件2中，代表无车辆想要驶入可变车道，此时可以对可变车道进行车道方向切换。

在一个实施例中，交通路口车道方向自适应切换控制方法，还包括：

获取城市内的紧急车辆未来预设的第二时间内的第二行驶轨迹；其中，紧急车辆包括：消防车、救护车、警用车、工程救援车、救援装备运输车等；预设的第二时间可以为，比如：3分钟；紧急车辆在出发时，会根据所在位置、目的地规划导航路线，因此，第二行驶轨迹可基于导航路线进行获取；

确定第二行驶轨迹是否途经驶入车道；

当为是时，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件；

当符合时，控制可变车道进入临时禁行状态；其中，当第二行驶轨迹途经驶入车道时，说明紧急车辆即将由驶入车道通过交通路口，当驶入车道符合车道方向切换时机条件时，说明可变车道的车道方向可以安全切换，直接控制可变车道进入临时禁行状态，使得除紧急车辆的其他车辆都不会进入可变车道，仅供紧急车辆使用可变车道，使得紧急车辆快速由驶入车道通过交通路口；控制可变车道进入临时禁行状态时，可在可变车道上方的提示牌内显示“车道关闭”字样信息；

当不符合时，尝试从驶入车道内的多个子车道中确定符合第一车道条件的第一目标车道；其中，当驶入车道不符合车道方向切换时机条件时，说明驶入车道内的多个子车道中均有车辆占用，尝试选取最适宜清空车辆的第一目标车道；子车道为驶入车道内的左转车道、可变车道、直行车道、右转车道；

当尝试成功时，对第一目标车道内的车辆进行避让提示，使得第一目标车道内开始清空车辆；其中，当尝试确定到最适宜清空车辆的第一目标车道时，清空第一目标车道内的车辆；对第一目标车道内的车辆进行避让提示时，可以在交通路口的交通大屏上进行提示，还可以在交通路口进行喇叭广播提示；此时，第一目标车道内开始清空车辆，供紧急车辆通过交通路口；

确定第一目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第一目标车道的第一原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第一原先车道方向；其中，当第一目标车道不是可变车道时，供紧急车辆通过交通路口，一定程度上会影响原本需要走第一目标车道的其他车辆的通行，特别是一些运输救援装备的货车，通行速度较慢，影响程度更大；因此，将可变车道的车道方向切换至第一目标车道的第一原先车道方向，比如：原先车道方向为右转，则将可变车道的车道方向切换至右转，极大程度上提升了系统的合理性、适用性；此时，可变车道的车道方向临时改变，在此之前进入可变车道的车辆会产生不按导向车道行驶的违章，可与交通违章系统对接，免除其违章行为；

当尝试失败时，从多个子车道中确定符合第二车道条件的第二目标车道；当无法确定到最适宜清空车辆的第一目标车道时，确定次适宜的第二目标车道；

对第二目标车道内的车辆进行避让提示，使得第二目标车道内开始清空车辆；同样，开始清空第二目标车道内的车辆，供紧急车辆通过交通路口；

确定第二目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第二目标车道的第二原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第二原先车道方向；同样，当第二目标车道不是可变车道时，将可变车道的车道方向切换至第二目标车道的第二原先车道方向；

其中，第一车道条件包括：

第一目标车道内的第一车辆数在目标数目序列中排列在前N位；目标数目序列为各个子车道内的车辆数目按从小到大顺序进行排列的序列；N为正整数；N可由技术人员提前设置，比如：为2；满足这一第一车道条件时，说明第一目标车道内的车辆数目在各子车道中较少，清空车辆的时间也会较短；

第一车辆数大于第二车辆数的差值大于等于预设的差值阈值；第二车辆数为与第一目标车道相邻的子车道内的车辆数目的平均值；差值阈值可以为，比如：3；满足这一第一车道条件时，说明第一目标车道内的车辆可以向与第一目标车道相邻的子车道内变道的可能性程度越大，清空车辆的时间也会较短；

第二车道条件包括：

第二目标车道内的第三车辆数在目标数目序列中排列在首位。满足这一第二车道条件时，说明第二目标车道内的车辆数目在各子车道中最少。

一般的，紧急车辆由于执行任务的紧急性，需要快速通过交通路口。本发明实施例首先考虑驶入车道符合车道方向切换时机条件的情形，直接基于可变车道供紧急车辆一车通过，再考虑驶入车道不符合车道方向切换时机条件的情形，引入第一车道条件、第二在驶入车道的，阶梯式选取最适宜清空车辆的通道，供紧急车辆一车通过，并配合可变车道尽可能减小最适宜清空车辆的通道供紧急车辆一车通过时对交通路口车辆通行的影响，极大程度上提升了系统的合理性，特别适用于城市内的交通路口，同时，也更加智能化。

本发明提供一种交通路口车道方向自适应切换控制系统，如图4所示，包括：

拥堵系数获取模块1，用于获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数；

车道方向切换模块2，用于基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换。

拥堵系数获取模块1获取交通路口的一个驶入车道的直行拥堵系数、左转拥堵系数，包括：

获取驶入车道上的直行车道内的第一车辆信息；第一车辆信息包括：车流量、车辆排队长度、车道车辆占有率、车辆平均车速、车辆平均车头时距、车辆车型分类；

基于预设的第一算法规则，根据第一车辆信息，计算直行拥堵系数；

获取驶入车道上的左转车道内的第二车辆信息；

基于预设的第二算法规则，根据第二车辆信息，计算左转拥堵系数。

车道方向切换模块2基于直行拥堵系数、左转拥堵系数，对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换，包括：

当可变车道的车道方向为左转时，若目标期间内直行拥堵系数持续大于左转拥堵系数，将车道方向切换成直行；目标期间包括：交通路口的红绿灯连续运行预设数目个红绿灯周期；

当车道方向为自行时，若目标期间内直行拥堵系数持续小于左转拥堵系数，将车道方向切换成左转。

车道方向切换模块2对驶入车道上的可变车道进行车道方向切换之前，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件，当符合时，再对可变车道进行车道方向切换；

其中，车道方向切换时机条件包括：

驶入车道内无车辆；

或，

可变车道内无车辆，且驶入车道内的多个车辆最近预设的第一时间内产生的第一行驶轨迹与可变车道对应的预设的标准行驶轨迹之间的最大匹配小于等于预设的匹配度阈值。

交通路口车道方向自适应切换控制方法，还包括：

控制模块，用于包括：

获取城市内的紧急车辆未来预设的第二时间内的第二行驶轨迹；

确定第二行驶轨迹是否途经驶入车道；

当为是时，确定驶入车道是否符合车道方向切换时机条件；

当符合时，控制可变车道进入临时禁行状态；

当不符合时，尝试从驶入车道内的多个子车道中确定符合第一车道条件的第一目标车道；

当尝试成功时，对第一目标车道内的车辆进行避让提示，使得第一目标车道内开始清空车辆；

确定第一目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第一目标车道的第一原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第一原先车道方向；

当尝试失败时，从多个子车道中确定符合第二车道条件的第二目标车道；

对第二目标车道内的车辆进行避让提示，使得第二目标车道内开始清空车辆；

确定第二目标车道是否为可变车道；

当为否时，获取第二目标车道的第二原先车道方向；

将可变车道的车道方向切换至第二原先车道方向；

其中，第一车道条件包括：

第一目标车道内的第一车辆数在目标数目序列中排列在前N位；目标数目序列为各个子车道内的车辆数目按从小到大顺序进行排列的序列；N为正整数；

第一车辆数大于第二车辆数的差值大于等于预设的差值阈值；第二车辆数为与第一目标车道相邻的子车道内的车辆数目的平均值；

第二车道条件包括：

第二目标车道内的第三车辆数在目标数目序列中排列在首位。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。