智能交通控制系統(tǒng)

黃耀霖 王昊陽(yáng) 張冬雪 陳明 孫佳雪 任楠楠

摘要：本系統(tǒng)公開了智能交通控制系統(tǒng)，屬于控制技術(shù)領(lǐng)域。智能交通控制系統(tǒng)，算法A與B按照規(guī)定執(zhí)行，由于現(xiàn)實(shí)中的交通燈紅綠交替致使并無(wú)絕對(duì)的A先執(zhí)行或是B先執(zhí)行，本說明中只取一個(gè)概述的形式來(lái)描述，在具體實(shí)施中會(huì)給出一個(gè)截?cái)嗟臅r(shí)間點(diǎn)詳細(xì)、有序的說明。A：車輛方向通行時(shí)間結(jié)束的3s前;執(zhí)行算法A計(jì)算接下來(lái)給行人通過馬路的預(yù)留時(shí)間。本系統(tǒng)可以有效地解決交通路口的人車擁堵現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：交通;智能管理;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）13-0004-03

目前，隨著人們生活水平提高，越來(lái)越多的人具有私家車，這樣帶來(lái)交通擁擠現(xiàn)象，尤其在交通路口，人車矛盾加劇，這已成為亟待解決的一個(gè)交通問題。為了克服上述的不足，本系統(tǒng)提供智能交通控制系統(tǒng)、此交通系統(tǒng)能夠很好地解決上述問題。

1智能交通控制系統(tǒng)

1.1工作原理

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要針對(duì)行人穿越人行橫道時(shí)的場(chǎng)景，主設(shè)計(jì)包括根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境智能更改顏色的斑馬線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的道路情況的攝像頭、緊急情況語(yǔ)音提示系統(tǒng)和行車道上斑馬線前的警示線以及人流量和車流量來(lái)控制紅綠燈的時(shí)間。

1.2算法實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采取的技術(shù)方案如下：

智能交通控制系統(tǒng)，算法A與B按照規(guī)定執(zhí)行，算法運(yùn)行時(shí)機(jī)如下：

由于現(xiàn)實(shí)中的交通燈紅綠交替致使并無(wú)絕對(duì)的A先執(zhí)行或是B先執(zhí)行，本說明中只取一個(gè)概述的形式來(lái)描述，在具體實(shí)施中會(huì)給出一個(gè)截?cái)嗟臅r(shí)間點(diǎn)詳細(xì)、有序的說明。

A：車輛方向通行時(shí)間結(jié)束的3s前;執(zhí)行算法A計(jì)算接下來(lái)給行人通過馬路的預(yù)留時(shí)間。

B：行人方向通行時(shí)間結(jié)束的3s前;執(zhí)行算法B計(jì)算接下來(lái)給車輛通行的預(yù)留時(shí)間。

①算法A：

第一步：獲取w1、W2、c2的值，其中W1、W2為道路兩旁欲通過人行橫道的人數(shù)，C2代表道路寬度，取值為車道數(shù)乘以3.5，如有小數(shù)則四舍五人;W1、W2通過的方向相反;

第二步：判斷滿足以下哪個(gè)情況

W1=W2=0;（此時(shí)道路兩旁無(wú)行人通過）

W1≤P且w2≤P;（此時(shí)道路兩旁欲通過行人數(shù)量均在某一特定行人數(shù)量級(jí)以下時(shí)）

WI>P或W2>P;（此時(shí)道路兩旁欲通過行人數(shù)量有一方多于某一特定行人數(shù)量級(jí)時(shí)）

其中，P代表行人數(shù)量級(jí)，取值為10，20，30;

第三步：

若滿足第二步的條件1則T2=0，執(zhí)行算法B;（此時(shí)道路兩旁無(wú)行人通過，執(zhí)行算法B）

若滿足第二步的條件2則T2=1.5*Pt，繼續(xù)執(zhí)行第四步;（此時(shí)道路兩旁欲通過行人數(shù)量均在某一特定行人數(shù)量級(jí)以下時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行第四步根據(jù)公式算出T2）

若滿足第二步的條件3則T2=2*Pt，繼續(xù)執(zhí)行第四步;（此時(shí)道路兩旁欲通過行人數(shù)量有一方多于某一特定行人數(shù)量級(jí)時(shí)，繼續(xù)執(zhí)行第四步根據(jù)公式算出T2）

其中T2為行人預(yù)留通過時(shí)間，T2的取值范圍在1.5*Pt到2*Pt之間;

pt代表行人通過四種規(guī)模道路的時(shí)間，取值在{8，15，23，30}集合中。

第四步：根據(jù)T2的值控制接下來(lái)人方向的通行時(shí)間為T2，在車輛行駛方向即將變?yōu)榧t燈時(shí)，根據(jù)算法得出T2，T2是接下來(lái)影響紅燈時(shí)間和行人方向綠燈時(shí)間的值，暫為1：1的代換關(guān)系，即若rr2值為20，則接下來(lái)紅燈時(shí)間為20s，指示行人通行的綠燈時(shí)間小于20s，由于要扣除誤差、信號(hào)損耗以及黃燈時(shí)間，故真實(shí)的行人綠燈時(shí)間約在16-18s之間;

②算法B：

第一步：獲取L1、L2、L3、L4、Cl的值;

其中L1、L3是同一方向的車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)和斑馬線另一側(cè)可通過的車輛數(shù)，即斑馬線前方空的區(qū)域可以允許多少輛車通行）;

L2、L4是另一反方向的車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)和斑馬線另一側(cè)可通過的車輛數(shù)，即斑馬線前方空的區(qū)域可以允許多少輛車通行;

cl代表斑馬線兩側(cè)行車停止線間的距離，假設(shè)該道路為東西方向同行的道路，L1是東向西方向車流量的權(quán)衡值，L3東向西方向駛過斑馬線車流到斑馬線間的距離，意義在于確定該方向道路上能容納多少輛車駛過斑馬線后能正常行駛而不會(huì)發(fā)生堵車、擁擠的情況;L2是西向東方向車流量的權(quán)衡值，L4是西向東試過斑馬線的車輛可通量、其與LJ3同理;C1代表斑馬線東西方向兩側(cè)車輛停止線之間的距離。

第二步：判斷滿足以下哪個(gè)隋況，

LI=L2=0或L3=IA=0，（正反方向車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)為0或正反方向斑馬線另一側(cè)可通過的車輛數(shù)為0）

L1≤N/2且L2≤N/2f此時(shí)正反方向車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)均小于某一特定行車數(shù)量級(jí)的一半時(shí)）

L1≤N且L2≤N，（此時(shí)正反方向車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)均小于某一特定行車數(shù)量級(jí)時(shí)）

LI>N或L2>N，（此時(shí)正反方向車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)均大于某一特定行車數(shù)量級(jí)時(shí)）

其中N為車輛數(shù)量級(jí)，取值為{10，20，30}

T1為行車預(yù)留時(shí)間

第三步：若滿足第二步的條件1，則TI=0執(zhí)行算法A;（若正反方向車道上欲駛過斑馬線的車輛數(shù)為0或正反方向斑馬線另一側(cè)可通過的車輛數(shù)為0時(shí)，行車預(yù)留時(shí)間為0，執(zhí)行算法A）

若滿足第二步的條件2則判斷滿足以下哪四種情況之一，

1）若滿足L3～≥L1 且LA≥L2則T1=N，執(zhí)行步驟四;

2）若滿足L3

3）若滿足IA

4）若滿足L3

若滿足第二步的條件3則判斷滿足以下哪四種情況之一，

1）若滿足L3≥L1且1A≥L2則Tl=max（L1，L2）*2，執(zhí)行步驟四;

2）若滿足L3

3）若滿足IA

4）若滿足L3

若滿足第二步的條件4，則判斷滿足以下哪四種情況之一：

1）若滿足條件L3≥L1H LA≥L2則T1=2N，執(zhí)行步驟四;

2）若滿足L3

3）若滿足LA

4）若滿足L3

第四步：得出L1、L2兩方向的T1值，然后根據(jù)Tl的值控制接下來(lái)車方向的通行時(shí)間為T1，在行人方向即將變?yōu)榧t燈時(shí)，根據(jù)算法得出T1，T1是接下來(lái)影響紅燈時(shí)間和車輛行駛方向綠燈時(shí)間的值，暫為1：1的代換關(guān)系，即若T1值為20，則，接下來(lái)紅燈時(shí)間為20s，指示車輛通行的綠燈時(shí)間小于20s，由于要扣除誤差、信號(hào)損耗以及黃燈時(shí)間，故真實(shí)的車輛通行綠燈時(shí)間約在16-18s。

所述降檔計(jì)算：將值重新代人算法A或是B中，并根據(jù)當(dāng)前算法選定的道路規(guī)模寬度參數(shù)R）（將其下調(diào)一個(gè)級(jí)別。降檔計(jì)算：將值重新代人算法A或是B中，并根據(jù)當(dāng)前算法選定的道路規(guī)模[寬度]參數(shù)R）（將其下調(diào)一個(gè)級(jí)別（Rx取值（8，15，23，30）;例如：Rx當(dāng)前取值為30，則在降檔計(jì)算中其值取23，若在此情況下仍需再次降檔計(jì)算則取15，若為最低值8則不會(huì)再降至更低而是直接根據(jù)Rx取8為參數(shù)計(jì)算最終值。其目的是應(yīng)對(duì)一些參數(shù)低于預(yù)期的情況，故而在算法層中進(jìn)行調(diào)整，以得出一個(gè)更為合理的結(jié)果。

盡管已經(jīng)示出和描述了本系統(tǒng)的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本系統(tǒng)的原理和精神的情況下對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本系統(tǒng)的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

本系統(tǒng)的有益效果是：節(jié)省行人與行車的時(shí)間、減緩城市擁堵。

1.3附圖說明

圖1為算法A的流程圖：

2具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本系統(tǒng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本系統(tǒng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒鞠到y(tǒng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例都屬于本系統(tǒng)保護(hù)的范圍。

智能交通控制系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)施在道口中，則開始正常通車后，車輛方向首次要變紅燈時(shí)，觸發(fā)算法A程序，得出A程序的結(jié)果后，車輛方向紅燈，行人方向綠燈，切狀態(tài)持續(xù)時(shí)間由A程序得出的結(jié)果確定;當(dāng)行人方向即將變成紅燈時(shí)，觸發(fā)算法B程序，得出B程序的結(jié)果后，行人方向紅燈，車輛方向綠燈;之后如此交替。

算法運(yùn)行時(shí)機(jī)：

由于現(xiàn)實(shí)中的交通燈紅綠交替致使并無(wú)絕對(duì)的A先執(zhí)行或是B先執(zhí)行，本說明中只取一個(gè)概述的形式來(lái)描述，在具體實(shí)施中會(huì)給出一個(gè)截?cái)嗟臅r(shí)間點(diǎn)詳細(xì)、有序的說明。

A：車輛方向通行時(shí)間結(jié)束的3s前，執(zhí)行算法A計(jì)算接下來(lái)給行人通過馬路的預(yù)留時(shí)間。

B：行人方向通行時(shí)間結(jié)束的3s前，執(zhí)行算法B計(jì)算接下來(lái)給車輛通行的預(yù)留時(shí)間。

3創(chuàng)新點(diǎn)與特色

1）隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市迅速膨脹，城市交通、空間、人口、能源和環(huán)境的矛盾也日益尖銳。尤其是隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，市民出行次數(shù)增加、私人汽車增加、出行范圍擴(kuò)大等原因，城市交通問題變得十分尖銳。智能斑馬線通過合理算法實(shí)現(xiàn)智能分配交通能力，節(jié)省大量人力物力，有效解決這些城市交通發(fā)展的陣痛，對(duì)于城市進(jìn)一步的發(fā)展也有著深刻的作用。

2）把“以人為本，綠色通行”作為核心理念應(yīng)用于智能斑馬線，避免人們由于缺乏安全意識(shí)而發(fā)生交通事故，也降低傳統(tǒng)斑馬線易磨損，警示效果不明顯的特點(diǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的AI交通管理系統(tǒng)的核心理念為“以人為本，綠色通行”，智能斑馬線通過語(yǔ)音對(duì)行人和車輛的及時(shí)引導(dǎo)和警示，而本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能斑馬線時(shí)嵌在地表，整個(gè)斑馬線是和地面水平的，這樣極大地降低了斑馬線的磨損程度;并且采用太陽(yáng)能供電，大幅度地節(jié)約了能源。本文結(jié)合語(yǔ)音提示、智能更改斑馬線顏色等措施，在不需要人工介入的前提下實(shí)現(xiàn)行人過街的規(guī)范管理，減少行人闖紅燈現(xiàn)象，降低交通事故發(fā)生概率，由此提升國(guó)民素質(zhì)和形象，構(gòu)建安全和諧的城市交通出行環(huán)境?？梢?，本系統(tǒng)的研發(fā)和實(shí)現(xiàn)具有重大現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值，也將為我國(guó)智能化的交通做出巨大貢獻(xiàn)。