一种无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及交通控制技术领域，具体涉及一种无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法。
背景技术
目前，无信控交叉口主要有两种管制方式，一种是完全无控交叉口，另一种是让行控制交叉口。其中，让行控制交叉口又分为两种让行控制方式，分别是停车让行和减速让行。对于完全无控交叉口，采用车辆“先到先行”的交通组织方式；若相交方向两辆车同时到达，让右侧来车先行；相对方向同类车同时到达，左转车让直行车先行，右转车让左转车先行。
对于让行控制交叉口，主要采用固定交通标志牌的形式控制车辆通行方式，即“减速让行”或“停车让行”。该方式在标志牌设立初期通常是考虑到交叉口相交道路的道路等级或车流量，如支路与主路相交时，设立标志牌控制支路车辆停车或减速让行主路车辆；再如东西方向车流量大于南北方向时，设立标志牌控制南北方向车辆停车或减速让行东西方向车辆。
然而，随着路网规模和交通状况的发展变化，交叉口各流向的车流量可能发生不同程度的改变，并且一天中的不同时段、一周中的不同天诸如此类交通流量都有可能发生变化，采用一个固定的交通标志牌来控制随时间变换的各方向交通流显然存在不合理之处。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法，以解决现有技术中在无信控交叉口采用固定交通标志牌无法准确指挥交通的技术问题。
本发明提出的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供一种无信控交叉口的智能标志系统，该智能标志系统包括：智能标志设备子系统以及交通流检测子系统，所述交通流检测子系统包括交通流检测设备，所述交通流检测设备用于检测并统计预设时间周期内的车流量信息，将所述车流量信息发送至所述智能标志设备子系统；所述智能标志设备子系统包括显示模块、信息收发模块、控制决策模块，所述信息收发模块接收所述车流量信息发送至所述控制决策模块，所述控制决策模块根据所述车流量信息计算得到交叉口不同方向的通行结果，所述显示模块根据所述通行结果显示无控通行、减速让行或停车让行标志。
进一步地，该无信控交叉口的智能标志系统还包括：中心子系统，所述中心子系统用于管理所述智能标志设备子系统。
进一步地，所述信息收发模块还用于接收特殊车辆的优先通行请求，发送通行结果至智能网联汽车。
进一步地，所述预设时间周期根据无信控交叉口各进口道的设计车速以及所述交通流检测设备距离交叉口的距离计算得到。
进一步地，所述智能标志系统根据标准系统建模语言构建生成。
本发明实施例第二方面提供一种无信控交叉口的智能标志系统的运行方法，该运行方法包括：获取无信控交叉口预设时间周期内的车流量信息；根据所述车流量信息计算得到交叉口不同方向的通行结果；根据所述通行结果显示无控通行、减速让行或停车让行标志。
进一步地，根据所述车流量信息计算得到交叉口不同方向的通行结果，包括：判断预设时间周期内是否接收到特殊车辆的优先通行请求；当接收到特殊车辆的优先通行请求时，将特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行；将交叉口其余进口道的通行结果设置为停车让行。
进一步地，当接收到特殊车辆的优先通行请求时，将特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行，包括：当接收到特殊车辆的优先通行请求时，判断发出请求的特殊车辆所在进口道的个数；当所述个数为至少两个时，根据接收到优先通行请求的顺序确定第一个发出优先通行请求的特殊车辆所在的进口道；将第一个发出优先通行请求的特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行。
进一步地，该无信控交叉口的智能标志系统的运行方法还包括：当未接收到特殊车辆的优先通行请求时，根据所述车流量信息确定车流量最大的进口道方向；将车流量最大的进口道方向的通行结果设置为无控通行；将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为停车让行或减速让行。
进一步地，将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为停车让行或减速让行，包括：判断车流量最大的进口道方向的车流量是否大于预设阈值；当大于预设阈值时，将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为停车让行；当小于等于预设阈值时，将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为减速让行。
本发明提供的技术方案，具有如下效果：
本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法，通过在无信控交叉口设置交通流检测子系统统计从不同进口道驶入交叉口的车辆数，同时设置智能标志设备子系统根据交通流检测子系统统计的车辆数生成不同方向的通行结果。因此，本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法，解决了现阶段无信控交叉口智能化管理水平低、控制标志不能响应交叉口交通流实时变化的问题，在消除无信控交叉口处不同行驶方向车辆间的交通冲突、保障行车安全的同时，能够根据实际交通流对交通控制方式进行实时调整，合理分配无信控交叉口的空间资源和时间资源，提升无信控交叉口的通行效率和服务水平。
本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法，能够提供智能网联汽车与无信控交叉口交通标志之间的通信能力，增强智能网联汽车对无信控交叉口控制方式的识别能力，适应未来阶段传统车辆与智能网联汽车混行的交通状况，在此交通条件下满足智能网联汽车的车路协同需求。同时，本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统及其运行方法，能够解决特殊车辆(消防、医疗、抢险、救援等)在无信控交叉口优先通行需求的问题，为特殊车辆的通行方向提供实时的优先通行权，保障车辆通行安全的同时，提升应急事件的响应能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的无信控交叉口的智能标志系统的结构框图；
图2是根据本发明实施例的无信控交叉口的智能标志系统的结构原理图；
图3是根据本发明另一实施例的无信控交叉口的智能标志系统的结构框图；
图4是根据本发明实施例SysML模块定义图；
图5是根据本发明实施例SysML活动图；
图6是根据本发明实施例无信控交叉口的智能标志系统的运行方法的流程图；
图7是根据本发明另一实施例无信控交叉口的智能标志系统的运行方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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元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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种无信控交叉口的智能标志系统，如图1所示，该智能标志系统包括：智能标志设备子系统1以及交通流检测子系统2，交通流检测子系统2包括交通流检测设备21，交通流检测设备21用于检测并统计预设时间周期内的车流量信息，将车流量信息发送至所述智能标志设备子系统1；智能标志设备子系统1包括显示模块11、信息收发模块12、控制决策模块13，信息收发模块12接收车流量信息发送至控制决策模块13，控制决策模块13根据车流量信息计算得到交叉口不同方向的通行结果，显示模块11根据通行结果显示无控通行、减速让行或停车让行标志。
本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统，通过在无信控交叉口设置交通流检测子系统统计从不同进口道驶入交叉口的车辆数，同时设置智能标志设备子系统根据交通流检测子系统统计的车辆数生成不同方向的通行结果。因此，本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统，解决了现阶段无信控交叉口智能化管理水平低、控制标志不能响应交叉口交通流实时变化的问题，在消除无信控交叉口处不同行驶方向车辆间的交通冲突、保障行车安全的同时，能够根据实际交通流对交通控制方式进行实时调整，合理分配无信控交叉口的空间资源和时间资源，提升无信控交叉口的通行效率和服务水平。
在一实施例中，如图2所示，以交叉口为十字路口为例，交通流检测设备21可以布设在无信控交叉口进口道距离停车线一定距离处。可选地，交通流检测设备21检测时可以采用环形线圈、视频、微波雷达等检测方式实现，此外，交通流检测设备21的检测方式也可以是其他检测方式。
在一实施例中，对于交通流检测设备的检测周期即预设时间周期可以根据无信控交叉口各进口道路的设计车速以及交通流检测设备距离交叉口的距离计算得到。其中，设计车速的具体含义是：指在气候良好、交通密度低的条件下，一般驾驶员在路段上能保持安全、舒适行驶的最大车速。即：汽车运行只受道路本身条件的影响时，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度。具体可以根据表1确定不同公路等级下的设计车速。
表1
根据科研调查历史统计结果，车辆在接近无信控交叉口的过程中将减速至原行驶车速的85％。因此预设时间周期时长△T可被计算为：△T＝0.85＊V0＊L0，其中，V0表示设计车速，L0表示交通流检测设备距离交叉口的距离。可选地，预设时间周期计算公式中的0.85可以根据无信控交叉口实际情况进行调整，例如，在视距条件不良的交叉口，驾驶员可能更加谨慎驾驶，接近交叉口过程中减速程度较大，0.85可以适当降低。
在一实施例中，智能标志设备子系统1的控制决策模块13在计算得到通行结果后，显示模块11可以在预设时间周期内执行该通行结果，显示相应的控制方式。此时，交通流检测子系统2进入下一周期的车辆检测。其中，如图2所示，以交叉口为十字路口为例，显示模块11可以设置在四个路口的右边。可选地，显示模块11中可以设置LED显示屏显示相应的控制方式，也可以使用其他显示方式，如液晶屏式、半透式面板、光纤传导式等进行显示。
在一实施例中，智能标志设备子系统1的信息收发模块12还用于接收特殊车辆的优先通行请求，发送通行结果至智能网联汽车。具体地，智能标志设备子系统1中可以设置通信模块，如V2I通信(车路通信)模块。通过通信模块，智能标志设备子系统可以与智能网联汽车进行通信，例如信息收发模块可以接收智能网联汽车发送的优先通行请求，该智能网联汽车可以是120、119等紧急车辆，还可以是执行特殊任务的车辆。同时，信息收发模块还可以发送信息至通信范围内的智能网联车辆，例如可以发送当前的通行结果等内容。此外，对于智能网联汽车与智能标志系统之间的无线通信方式不仅限于V2I通信方式，还可以是5G、LTE－V2X、DSRC等车联网无线通信方式。
本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统，能够提供智能网联汽车与无信控交叉口交通标志之间的通信能力，增强智能网联汽车对无信控交叉口控制方式的识别能力，适应未来阶段传统车辆与智能网联汽车混行的交通状况，在此交通条件下满足智能网联汽车的车路协同需求。同时，本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统，能够解决特殊车辆(消防、医疗、抢险、救援等)在无信控交叉口优先通行需求的问题，为特殊车辆的通行方向提供实时的优先通行权，保障车辆通行安全的同时，提升应急事件的响应能力。
在一实施例中，如图3所示，该无信控交叉口的智能标志系统还包括：中心子系统3，中心子系统3用于管理智能标志设备子系统1。具体地，中心子系统3对管辖区域内的智能标志设备子系统1进行监控和控制，能够以远程无线通信的方式与智能标志设备子系统1进行信息交互。
可选地，中心子系统可以包括主机、网络设备等在内的信息化系统，具有用于可视化展示的显示大屏，可供运营管理人员实时在线查看、管理、调控区域内智能标志设备子系统的运行，并能获取信息收发模块接收的车流量信息，根据采集到的车流量信息绘制专题图进行展示。同时，中心子系统可以配置智能标志设备子系统的基本信息，还可以可视化展示智能标志设备子系统的工作及故障信息。此外，中心子系统还可以远程控制智能标志设备子系统中显示模块的显示，具体地，在智能标志设备子系统运行过程中如接收到来自中心子系统的远程调控指令，则根据指令显示相应的控制方式或停止运行操作。
在一实施例中，智能标志系统可以根据标准系统建模语言构建生成。SysML(Systems Modeling Language)是一种通用图形建模语言，用于指定、分析、设计和验证可能包括硬件、软件、信息、人员、程序和设施的复杂系统。特别是该语言提供了图形表示，其具有用于建模系统需求、行为、结构和参数的语义基础，用于与其他工程分析模型集成。如图4和图5所示分别是对无信控交叉口的智能标志系统建立的SysML模块定义图和活动图，用于呈现标准化的系统设计，指导工程实践。
本发明实施例还提供一种无信控交叉口的智能标志系统的运行方法，如图6所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101：获取无信控交叉口预设时间周期内的车流量信息；具体地，可以在无信控交叉口进口道距离停车线一定距离处布设交通流检测设备统计也设时间周期内从交叉口各进口道驶入交叉口的车辆数，得到相应的车流量信息。可选地，交通流检测设备检测时可以采用环形线圈、视频、微波雷达等检测方式实现，此外，交通流检测设备的检测方式也可以是其他检测方式。
步骤S102：根据车流量信息计算得到交叉口不同方向的通行结果。
在一实施例中，在对车流量信息计算之前，可以首先判断预设时间周期内是否接收到特殊车辆的优先通行请求；当接收到特殊车辆的优先通行请求时，将特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行；将交叉口其余进口道的通行结果设置为停车让行。可选地，当预设时间周期内有多个进口道都有特殊车辆抵达且都发出优先通行请求时，根据接收到优先通行请求的顺序确定第一个发出优先通行请求的特殊车辆所在的进口道；将第一个发出优先通行请求的特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行。
在一实施例中，当未接收到特殊车辆的优先通行请求时，根据车流量信息确定车流量最大的进口道方向；将车流量最大的进口道方向的通行结果设置为无控通行；将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为停车让行或减速让行。
可选地，对交叉口其余进口道方向的通行结果进行设置时，可以通过判断车流量最大的进口道方向的车流量是否大于预设阈值；当大于预设阈值时，将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为停车让行；当小于等于预设阈值时，将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为减速让行。
步骤S103：根据通行结果显示无控通行、减速让行或停车让行标志。具体地，当智能标志设备子系统根据车流量信息计算得到交叉口不同方向的通行结果之后，智能标志设备子系统的显示模块可以根据通行结果显示不同的交通标志。
本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统的运行方法，通过在无信控交叉口设置交通流检测子系统统计从不同进口道驶入交叉口的车辆数，同时设置智能标志设备子系统根据交通流检测子系统统计的车辆数生成不同方向的通行结果。因此，本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统的运行方法，解决了现阶段无信控交叉口智能化管理水平低、控制标志不能响应交叉口交通流实时变化的问题，在消除无信控交叉口处不同行驶方向车辆间的交通冲突、保障行车安全的同时，能够根据实际交通流对交通控制方式进行实时调整，合理分配无信控交叉口的空间资源和时间资源，提升无信控交叉口的通行效率和服务水平。
在一实施例中，本发明实施例提供的无信控交叉口的智能标志系统的运行方法可以按照如图7所示的流程实现：首先启动智能标志系统，各进口道的交通流检测子系统开始检测，假设交叉口为十字交叉口，交叉口的各个方向分别记为D1、D2、D3、D4，各进口道检测设备统计△T时间段内检测到的车辆数并记为N1、N2、N3、N4；同时智能标志设备子系统中的信息收发模块判断是否接收到特殊车辆优先通行请求，当接收到特殊车辆的优先通行请求时，将特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行；将交叉口其余进口道的通行结果设置为停车让行，并且智能标志设备子系统中的显示模块按照该通行结果进行显示。当预设时间周期内有多个进口道都有特殊车辆抵达且都发出优先通行请求时，根据接收到优先通行请求的顺序确定第一个发出优先通行请求的特殊车辆所在的进口道；将第一个发出优先通行请求的特殊车辆所在的进口道的通行结果设置为无控通行，将交叉口其余进口道的通行结果设置为停车让行。
当未接收到特殊车辆的优先通行请求时，根据车流量信息确定车流量最大的进口道方向；将车流量最大的进口道方向的通行结果设置为无控通行；将交叉口其余进口道方向的通行结果设置为停车让行或减速让行。例如，当车流量最大的进口道方向为D1，即N1为车辆数中的最大值，此时，可以判断N1和预设阈值N0的大小，当N1大于N0时，则D1方向显示模块或标志牌显示无控通行，其余方向显示停车让行，当N1小于等于N0时，则D1方向显示不变，其余方向显示减速让行。此外，当车流量最大的进口道方向为D2、D3或D4时，可以按照和最大值为N1时相同的方式对各个方向的显示模块进行设置。
此外，在显示模块或标志牌在显示相应通行结果的过程中，智能标志设备子系统可以实时监测是否收到中心子系统的暂停运行指令，当收到暂停运行指令时，则控制显示模块停止显示；当未收到暂停运行指令时，则按照上述流程继续显示或进行下一周期的检测。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
