一种基于交通干线软封闭区视频检测识别实现绿波带通行控制的研究

本发明属于一种城市交通干线软封闭区视频检测识别实现“绿波带”控制交通信号灯的研究。本发明在现有点控和网络控制信号灯的基础上，将交通工程技术、人工智能技术和自动控制技术有效地结合在一起，通过雷达、红外、感应、超声波等计数和视频识别等技术实现对软封闭区驶入、驶出的通行车辆进行实时、有效的采集、统计、分析，进而调整本路口绿灯的配时，达到将进入软封闭区的所有车辆和上个路口绿灯期间通过驶来的直行车辆在本周期绿灯灯时期间完全通过，在本路口绿灯灯时通过的直行车辆进入下一个路口非软封闭区也可绿灯灯时通过，从而实现交通信号灯干线双向车流(直行)“一路绿灯”通行。本发明首次提出在路口与路口之间的路段设置软封闭区，减少了车辆在路口红灯停车等待的时间，提高了干线道路的通行能力，缓解了城市道路交通压力，节约社会运营成本，对社会管理创新具有积极的促进作用和产生深远的影响。 

随着社会生产力的不断发展和人类社会的不断进步，我国城市化水平会越来越高、机动车数量的迅速增长，城市交通问题会越来越严重，严重的堵车现象是每个人有目共睹和亲身体验的。其原因主要有：或是现行路网的通行能力不够，或是现行路网的道路定向不合理，或是由于对交通流的管理控制不力。解决城市交通问题的根本途径有两条：一是加快交通设施建设；二是加强交通管理。然而在城市内修建或扩建已有道路的可能性越来越小，因而加强对现有道路的合理利用以及对交通信号灯的有效控制和管理成为改善交通状况的重要途径。随着道 路交通信号灯的不断深入推广和发展，在一定程度上缓解了交通的压力，但很多城市因红绿灯变换等候造成车辆拥堵问题越来越突出。为了缓解和解决这一系列的问题，我国好多城市先后引进国外的交通信号灯“绿波带”管理理念和技术，但如何准确地计算出绿灯的配时成为了新的瓶颈和难点。 

为解决因红绿灯变换等候造成车辆拥堵和信号灯“绿波带”的配时的问题和瓶颈，有效缓解道路交通压力，节约社会运营成本，使道路交通信号灯“绿波带”技术应用更趋实用、便捷、人性化。本发明在现有点控和网络控制信号灯的基础上去，通过雷达、红外、感应、超声波等计数和视频识别等技术实现对软封闭区驶入、驶出的通行车辆进行实时、有效的采集、统计、分析，进而调整本路口绿灯的配时，达到将进入软封闭区的所有车辆和上个路口绿灯期间通过驶来的直行车辆在本周期绿灯灯时期间完全通过，在本路口绿灯灯时通过的直行车辆进入下一个路口非软封闭区也可绿灯灯时通过，从而实现交通信号灯干线双向车流(直行)“一路绿灯”通行。该发明：1、属于一种基于城市交通干线软封闭区视频检测识别实现“绿波带”控制交通信号灯的研究，通过雷达、红外、感应、超声波等计数和视频识别等技术实现对软封闭区驶入、驶出的通行车辆进行实时、有效的采集、统计、分析，调整本路口绿灯的配时，从而实现交通信号灯干线双向车流(直行)“一路绿灯”通行；2、在什字路口与什字路口之间的车辆排队等候路段设置软封闭区，利用该软封闭区对进入该区即将通行的车辆数量进行统计、分析、研判，进而计算出即将通过前方什字路口的车辆总数量和通行时间，利用信号灯控制系统协调干预控制前方什字路口的绿灯灯时，达到将进入软封闭区的所有车辆 和上个路口绿灯期间通过驶来的直行车辆在本周期绿灯灯时期间完全通过，在本路口绿灯灯时通过的直行车辆进入下一个路口非软封闭区也可绿灯灯时通过；3、设置软封闭区的方法是按照什字路口与什字路口之间的距离将路段分为3类：a类为＜500米、b为500米-1000米、c类为＞1000米；4、设置软封闭区长度的计算方法按照绿灯配时(最大绿灯灯时99秒)内可通行的直行车辆的数量进行计算分析设置；5、在软封闭区的所有出入路口设置安装车辆数量流量信息采集设备【包含雷达、红外、感应线圈、超声波计数和视频抓拍识别(电子警察、道路卡口、流动警察)等流量采集设备和仪器】，运用“驶入1辆车加1、驶出1辆车减1”实时统计进入软封闭区的车辆总数，系统自动计算软封闭区所有车辆通过路口需要的绿灯时间，实时通过信号灯控制机干预控制；6、设置的软封闭区车辆数量数据采集信息来源有①、软封闭区十字路口车辆停止线处驶出车辆、②、软封闭区内右侧所有非主干道道路(便道、小区、停车场等)驶入、驶出车辆、③、上一个什字路口驶入的车辆(以北向行驶为例，包括东口的右转车辆、西口的左转车辆、南口的直行车辆)。 

本发明的特点： 

1、创新思维新颖，本发明运用干线软封闭区视频检测识别实现“绿波带”控制交通信号灯，对软封闭区驶入、驶出的通行车辆进行实时、有效的采集、统计、分析，调整本路口绿灯的配时，从而实现交通信号灯干线双向车流(直行)“一路绿灯”通行，发明理念新颖、独到； 

2、设计更人性化，本发明提出在城市干线道路设置软封闭区实现对绿灯灯时的配置干预和控制，便于公安交通管理部门对信号灯进行控制，较之现有点控和网络控制信号灯操作性更强； 

3、实现方式多，本发明采用雷达、红外、感应、超声波等计数和 视频识别等技术方式实现，实现方式多，计数识别精准度高； 

4、升级成本小，本发明对现有的交通信号灯和车辆流量采集设备改造实施简单、升级成本较小； 

5、安装更便捷，安装简便，操作简单，稳定性好。 

图1是基于交通干线软封闭区视频识别实现“绿波带”通行控制工作原理框图； 

图2是基于交通干线软封闭区视频识别实现“绿波带”通行控制设置示意图； 

为解决因红绿灯变换等候造成车辆拥堵和信号灯“绿波带”绿灯的配时的问题和瓶颈，有效缓解道路交通压力。本发明在现有点控和网络控制信号灯的基础上去，通过雷达、红外、感应、超声波等计数和视频识别等技术实现对软封闭区驶入、驶出的通行车辆进行实时、有效的采集、统计、分析，进而调整本路口绿灯的配时，达到将进入软封闭区的所有车辆和上个路口绿灯期间通过驶来的直行车辆在本周期绿灯灯时期间完全通过，在本路口绿灯灯时通过的直行车辆进入下一个路口非软封闭区也可绿灯灯时通过，从而实现交通信号灯干线双向车流(直行)“一路绿灯”通行，较之现有的信号灯本发明的“绿波带”技术应用更趋实用、便捷、人性化，操作性更强。具体内容是： 

1、本发明属于一种基于城市交通干线软封闭区视频检测识别实现“绿波带”控制交通信号灯的研究，通过雷达、红外、感应、超声波等计数和视频识别等技术实现对软封闭区驶入、驶出的通行车辆进行实时、有效的采集、统计、分析，调整本路口绿灯的配时， 从而实现交通信号灯干线双向车流(直行)“一路绿灯”通行，其工作原理如图1所示。 

2、本发明首次提出在什字路口与什字路口之间的车辆排队等候路段设置软封闭区，利用该软封闭区对进入该区即将通行的车辆数量进行统计、分析、研判，进而计算出即将通过前方什字路口的车辆总数量和通行时间，利用信号灯控制系统协调干预控制前方什字路口的绿灯灯时，达到将进入软封闭区的所有车辆和上个路口绿灯期间通过驶来的直行车辆在本周期绿灯灯时期间完全通过，在本路口绿灯灯时通过的直行车辆进入下一个路口非软封闭区也可绿灯灯时通过， 

3、本发明设置软封闭区的方法是： 

①首先选择需设置软封闭区的主干道路和路段，并按照什字路口与什字路口之间的距离将路段分为3类：a类为＜500米、b为500米-1000米、c类为＞1000米； 

②按照选定的道路和路段，设置虚拟软封闭区： 

当路段为a类时，软封闭区的长度取车行方向路段长度的1/2； 

当路段为b类时，软封闭区的长度取车行方向路段长度的1/2或按照绿灯配时进行比对分析计算； 

当路段为c类时，软封闭区的长度按照绿灯配时(最大绿灯灯时99秒)内可通行的直行车辆的数量进行计算分析设置。 

4、本发明设置软封闭区长度的计算方法如下，以图2中A什字和B什字之间北向行驶路段XA距离计算为例，选定路段A什字和B什字之间距离为2000米，属于C类路段，该路段设计时速40KM/H(11.1米/秒)，通过路口车辆速度折中计算20KM/H(5.5米/秒)，每辆汽车停车占用路面长度按5米计算(车辆长度按照4米计算，安全车距按1米计算)；假设软封闭区直行车队停满，汽车停车启动提速至20KM/H (5.55米/秒)需要为9秒，即粗略计算得出XA＝(99-9)*5.55米/秒＝499.5米，也就是说该软封闭区的长度约为500米。 

5、本发明在软封闭区的所有出入路口设置安装车辆数量流量信息采集设备，运用“驶入1辆车加1、驶出1辆车减1”实时统计进入软封闭区的车辆总数，系统自动计算软封闭区所有车辆通过路口需要的绿灯时间，实时通过信号灯控制机干预控制。 

6、本发明设置的软封闭区车辆数量数据采集信息来源为，以图2中A什字和B什字之间北向行驶路段为例，具体是：①、软封闭区十字路口车辆停止线处驶出车辆，具体如图2中1号摄像机抓拍采集；②、软封闭区内右侧所有非主干道道路(便道、小区、停车场等)驶入、驶出车辆，具体如图2中2号摄像机抓拍采集；③、B什字路口驶入的车辆(B什字路口东口的右转车辆、B什字路口西口的左转车辆、B什字路口南口的直行车辆)，具体如图2中3号摄像机抓拍采集； 

7、本发明前端用来采集车辆驶入、驶出数量的采集设备涵盖：雷达检测、红外检测、感应线圈检测、超声波检测计数和视频抓拍识别(电子警察、道路卡口、流动警察)等道路实时流量采集设备和仪器。