[发明专利]十字路口交通信号灯智能控制系统

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及十字路口交通信号灯智能控制系统,它由装于十字路口各车道流出口处以及候车路段的候车入口处的激光对射装置，并配合行人站立或经过的等候区路面上安装红外对射装置，用于计数进入该车道候车段的车辆数，并根据各车道流出口处车流人流情况，实时改变该车道车辆放行时间。

(二)背景技术：

随着我国经济的飞速发展,城市机动车保有量和交通总量持续增长,因此提高平面交叉路口的通行能力，改善路口交通信号灯控制能力是一个紧迫的问题。

智能交通控制主要运用GPS全球定位系统等高新技术对传统的运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的复杂的新型运输系统。但是，当前国内外主要还是采取依据道路车流量测量评估和统计学原理来优化路口交通信号灯控制，车流量测量是一种路面非接触式交通信息采集装置，主要采用接收车辆反射波，通过高低电平的变化来统计通过检测区域的车流量，例如采用的微波车辆检测器它可安装在路侧的灯杆上或专门的立柱上，当车辆通过微波发生装置发射的雷达波区域时对车辆进行检测。

也有采用在路口的各个方向附近的地下埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，但感应线圈体积大约为2米×2米，安装不方便且易被压坏难于广泛使用。

(三)发明内容：

交叉路口各种车流和人流交错通行相互干扰，与独立路段相比其通行能力大大降低、交通行为更加复杂，经常造成局部交通拥堵，影响整个路网的畅通。为了提高车辆的安全通过交叉路口,相互冲突的车流向车辆是不允许同时放行的。解决办法是在一个周期内将时间分成几段并分配给不同车流向的车辆放行。一般均采用交通信号灯来指挥车辆通行,其交通信号灯控制通常凭人为预测或经过复杂算法计算得出红绿灯时间。然后分别用红、黄、绿灯的不同组合来指挥两个方向的通车与禁行，用LED数码管作为倒计时指示。

但是正在使用的十字路口交通信号灯控制系统是一种定时放行系统，当车道放行或禁止车辆通行时，其设定的车辆放行和禁止车辆通行时间都是固定不变的，由于十字路口经常会出现各车道繁忙状况不同，繁忙车道车辆很多，放行时间显得太短，车流拥堵，这时冲突的车流向车道车辆有时却很少甚至没有车辆，但是繁忙车道上的车辆也要等待冲突的车流向空闲车道的固定“放行”时间结束才被允许放行，这就大大浪费有限的道路交通资源和出行人的宝贵时间。

因此，仅凭评估或预料只能满足车流向不冲突的交通安全要求，不能解决车流拥堵问题,需要测量各车道车辆数量以便实时合理控制信号灯的配时方案。但是，当前各种车辆测量手段由于测量仪器结构复杂造价昂贵仅适用于流动测量方式的车流量测量评估。

本系统在离车道流出口50-100米路段设置成红灯时的候车路段，采用在十字路口各车道流出口处以及在候车路段的候车入口处各安装一付激光对射装置，该候车入口处激光对射装置配合车道流出口处激光对射装置，用于计数进入该车道候车段的车辆数，它是该车道车辆放行时间的依据。激光对射装置由发射装置和接收装置组成，发射装置中安装有激光二极管，它发出的是一种不可见激光信号，由于这里激光对射距离仅3.5-7米左右，并采用占空比小的激光二极管脉冲电源，额定功率取小于0.5mW，因此是安全的对人身没任何损害对车辆也不会有危险。

激光对射装置中激光二极管在单片机控制下发射的激光扫描脉冲信号，该信号每一周期由两个宽脉冲和两个窄脉冲组成，每一周期结尾发送一个宽的低电平脉冲。当用宽脉冲表示数字“1”,窄脉冲表示数字“0”则容易用4种不同的排列组合，例如1010、0110、0101、1100等，识别4条车道上的激光对射装置中激光二极管发出的激光扫描脉冲信号,单片机采用中断或查询方式接收激光扫描脉冲信号，并通过单片机对其所发送的和其所接收的激光扫描脉冲信号进行脉冲宽度比较识别，提取该频率的可信的激光扫描脉冲信号，有效排除外界干扰。

当有车辆通过时，相关激光对射装置产生遮断信号，光线接收头接收的光电信号经滤波放大整形后送单片机处理，单片机对被遮断的激光扫描脉冲信号计时获得遮断时间，同时单片机也对光线接收头接收到的激光扫描脉冲信号计数、转换获得间隔时间，其中遮断时间表达某车辆通过时间，它与车速和车辆长度有关，还与车辆停留时间有关，一次遮断时间表示一辆车通过，因此可实现对通过的车辆计数。间隔时间表示车流中前后车辆间隔时间，还与暂时有无车辆通过有关。