一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，属智能交通技术领域。包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路口路面引导线上的智能信号灯、设置在路口的红绿信号灯、设置在路口和道路沿途的信息交流中转站、中央监控站；每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和三色LED灯，智能信号灯之间、智能信号灯与信息交流中转站之间通过无线方式相互连接，中央监控站通过网络与信息交流中转站连接，信息交流中转站与路口红绿信号灯相连。通过智能信号灯感知车辆运动、无线传输和处理车辆信息，将单个信号灯汇聚到适合群体而结成灯群，继而使灯群间进行交流和协商，形成流动的绿波段或红波段灯群，实现智绿波流交通诱导。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，属于智能交通控制

技术介绍
随着城市道路交通负荷的増加，车辆拥堵现象日益突出，通过交通控制技术来诱导、疏通道路车辆，已是解决城市交通问题的庇佑之路。目前，智能交通控制技术主要有基于蜂群算法的自适应路径诱导方法、动态模糊控制和神经网络智能交通信号控制技术、基于无线传感器网络的红绿灯控制技术等。 基于蜂群算法的自适应路径诱导方法，是将蜂群算法应用于智能交通，通过智能蜂群在路径选择时的交互作用实现车辆路径动态诱导，从而使交通需求合理分配在路网中，为每个车辆提供最佳行驶路径环境。该方法可根据交通路网的实际情况选择最优的实时路径，实现系统动态诱导的目的。目前的GPS导航仪已经具有选择最短程的路径，结合城市路况信息，也可以寻求到最佳路径。采用动态模糊控制和神经网络的智能交通信号控制方案，根据相邻交叉ロ交通流大小和方向的不同，通过动态模糊控制手段，采用弹性信号周期和最大隶属度原则，合理地动态分配交叉ロ信号相位。此外，还有通过神经网络对交通信号周期的自适应调节方法。基于无线传感器网络(WSN)的红绿灯控制系统，通过分析红绿灯控制现状的缺点，运用磁阻传感器实现车辆检测，搭建无线传感器网络的控制平台，分析节点的布设方法，并在此基础上采用基于时间片控制机制的算法，根据车流量的大小由控制节点完成对红绿灯的动态、实时控制。澳大利亚SCAT系统采取分层递阶式控制结构，控制中心备有一台监控计算机和一台管理计算机，通过串行数据通讯线路相连，地区级的计算机自动把各种数据送到管理计算机，监控计算机连续地监视所有路ロ的信号运行、检测器的工作状况，地区主控制器用于分析路ロ控制器送来的车流数据，确定控制策略，并对本区域各路ロ进行实时控制。英国道路研究所在TRANSYT系统的基础上，采用自适应控制方法提出SCOOT动态交通控制系统。SCOOT为方案生成的控制系统，通过安装在交叉ロ每条进ロ车道最上游的车辆检测器所采集的车辆信息，进行联机处理，从而形成控制方案，它能通过连续实时调整周期、绿信比和相位差来适应不同的交通流。意大利UTOPIA/ SPOT系统由SPOT (小型的分布式交通控制系统)和UTOPIA (面控软件)两部分组成，系统考虑了公交优先的功能，采用了“强相互作用”的概念来保证区域控制的最优性。上述方法从多个路ロー个大范围协调控制信号灯，能有效缓解流量拥塞；但从小范围来看，上述控制方案具有ー个共同的特性，信号灯依然设置在交叉路ロ，驾驶员在接近路ロ才知道是否遭遇红灯，无法实现沿途动态调整车流。这就造成道路上的交通压カ仍然集中在路ロ，“点”的压カ没有转变成“线”的压力。
技术实现思路
本技术的目的是提供ー种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，在信号灯内安装智能芯片，赋予每ー盏信号灯智能，通过信号灯之间的信息交流而产生群集智能，自动结成流动的绿波段和红波段信号灯，诱导车辆跟随绿波段运动，实现动态绿波交通控制，缓解交通拥堵，实现交通流效率的最大化。本群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路ロ路面引导线上的多个智能信号灯I、设置在路ロ的红绿信号灯4、设置在路ロ和道路沿途的信息交流中转站5、中央监控站7 ;每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和红、绿、黄三色LED灯信号17，各智能信号灯I之间、智能信号灯I与信息交流中转站5之间通过无线方式相互连接，中央监控站7通过网络、经计算机6与 信息交流中转站5连接，信息交流中转站5与路ロ的红绿信号灯4通过有线或无线方式相连。所述每盏智能信号灯I内置的智能芯片包括主控制CPU12、振动信号输入模块9、数模转换模块8、振动分析程序输入模块11、群集智能程序输入模块14、显示驱动模块10、电源管理模块15、数据存储模块16和无线数据传输模块13,振动信号输入模块9与振动传感器和数模转换模块8连接，数模转换模块8、群集智能程序输入模块14、振动分析程序输入模块11分别与主控制CPU12输入端连接，数据存储模块16与无线数据传输模块13和主控制CPU12连接，无线数据传输模块13、显示驱动模块10与主控制CPU12输出端连接，三色LED信号灯连于显示驱动模块10输出端，电源管理模块15与主控制CPU12连接。具体使用中，主控制CPU12可采用MSP430F2234单片机，无线数据传输模块13可采用nRF24L01芯片。本技术中，道路沿线相邻智能信号灯之间的间距为I 2米，可根据实际道路情况具体确定。本系统使用时，通过各智能信号灯感知周围车辆的运动、无线传输和分析处理车辆信息；利用绿波段信号灯智能群集预编程序，通过各智能信号灯之间的信息交流，将单个信号灯汇聚到某ー适合群体而结成信号灯群，继而使信号灯群之间进行信息交流和相互协商，形成流动的绿波段或红波段灯群，实现道路沿线智能信号灯的结群流动和绿波流交通诱导；同吋，路ロ设置的信息交流中转站，与交叉路ロ的红绿信号灯实现信息交流，根据道路沿线智能信号灯的分析結果，控制协调交叉路ロ的红绿信号灯，配合道路沿线智能信号灯的交通诱导绿波流，引导车流顺利通过交叉ロ。本系统使用时，车流信息的分析处理和智能信号灯的群集，是将智能信号灯感知的车辆运动信息经振动分析模块进行分析后，输入群集智能程序模块，由CPU根据车流信息判断信号灯周围车辆的相对距离和车流量，将单个信号灯汇聚到某ー适合群体而结成信号灯群，继而通过对各信号灯群传输信号的分析，找到各信号灯群中信号感应叠加最強的信号灯，以该信号灯代表本信号灯群与其它灯群进行信息交流和相互协商，协调信号灯群之间的间距和运动速度，形成流动的绿波段或红波段信号灯群，诱导道路上的车辆分段运动，实现群集智能绿波交通诱导。本系统使用吋，智能信号灯处于本群中车流非信号感应叠加最強位置时与相邻信号灯进行信息交流，并接收交流中转站发布的路况信息，实现群集智能；智能信号灯处于本群中信号感应叠加最強位置时被激活，代表本群与外界进行信息交流，将本群的平均速度、车辆总数、实时位置数据传输给信息交流中转站，通过网络将数据回传给中央监控站，由中央监控站监控该信号灯群的位置和移动速度；智能信号灯群之间通过信息交流中转站进行信息交流，通过群集智能程序输入模块的群协商绿波智能程序与其它信号灯群进行交流，由路ロ最前端的信号灯代表整条道路的信号灯，负责协调如何顺利通过前方路ロ而不与交叉道路信号灯群发生冲突，并将协商的结果通知信息交流中转站，控制红绿灯，确保过路ロ不发生冲突，实现动态绿波交通控制。本系统使用时，通过中央监控站向智能信号灯发布的信息包括道路摩擦系数、道路坡度、弯道路况、历史车流、事故统计状况、天气状况等路况信息，由智能信号灯接收这些信息后，根据路况实时调整信号灯群流动速度，保证车流群处于安全运行状态。本系统的基本原理是在智能交通流中，驾驶员驾驶车辆使得车辆个体具有高度的智能，但这种智能只存在于独立的个体中，无法从更宽的视野看待自己在交通流中所处的位置，导致无法协调自身与其他车辆群之间的关系，也无法实现群与群之间的协调，这样的智能缺陷常常导致交通混乱。然而，通过群集智能信号灯引导，可将混乱连续交通流变为有序的波动交通流，这是因为群本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，其特征在于：包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路口路面引导线上的多个智能信号灯（1）、设置在路口的红绿信号灯（4）、设置在路口和道路沿途的信息交流中转站（5）、中央监控站（7）；每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和红、绿、黄三色LED信号灯（17），各智能信号灯（1）之间、智能信号灯（1）与信息交流中转站（5）之间通过无线方式相互连接，中央监控站（7）通过网络、经计算机（6）与信息交流中转站（5）连接，信息交流中转站（5）与路口的红绿信号灯（4）通过有线或无线方式相连。

【技术特征摘要】
1.一种群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，其特征在于包括间断设置在道路沿线车道隔离栏及交叉路口路面引导线上的多个智能信号灯(I)、设置在路口的红绿信号灯(4)、设置在路口和道路沿途的信息交流中转站(5)、中央监控站(7);每盏智能信号灯内置智能芯片、振动传感器、无线数据传输器、电源和红、绿、黄三色LED信号灯(17)，各智能信号灯(I)之间、智能信号灯(I)与信息交流中转站(5)之间通过无线方式相互连接，中央监控站(7)通过网络、经计算机(6)与信息交流中转站(5)连接，信息交流中转站(5)与路口的红绿信号灯(4)通过有线或无线方式相连。2.根据权利要求I所述的群集智能信号灯绿波诱导交通流控制系统，其特征在于 每盏智能信号灯(I)内置的智能芯片包括主控制CPU (12)、振动信号输入模块(9)、数模转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蜀乔，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：实用新型
国别省市：