一种可变方向车道动态交通信号灯及其控制方法

1.本发明属于交通管理技术领域，具体涉及一种可变方向车道动态交通信号灯及其控制方法。


背景技术：

2.随着中国经济的不断发展和城市基础设施建设的快速增加，尤其是城市内部、城市之间的交通设施规模不断扩大和各类机动车保有量的迅速增长，许多城市交通管理部门都开始重视包括交通监控、智能执法、交通综合指挥中心等智能化交通设备或系统的建设和设计，很大程度上提高了城市管理的总体水平。
3.但基于现有路网结构进行单纯的交通诱导和信号控制优化，仅仅只是开发现有的道路资源，仍然跟不上以小时甚至分钟级别急速变化的交通需求，例如上下班高峰时间，住宅区、商务区、休闲娱乐区之间存在瓶颈路段，一旦发生交通事故或高度拥堵，将造成交通堵塞现象迅速扩散，例如时间相对固定的潮汐现象，叠加动态发生的交通事件，将造成交通拥堵的发生时间不确定、发生频率不确定、持续时间不确定、发生地点不确定、严重程度不确定，造成了道路资源始终无法被充分规划和使用，针对这些现象，如何提高现有道路在高峰时间和突发事件期间的通行能力，预防交通堵塞、尽快化解交通堵塞，已成为交通管理的一个重大难题。
4.对可变方向车道进行动态交通信号控制是解决这类问题的重要选择之一，但现有的可变方向车道、潮汐车道控制器和控制方法，设计逻辑普遍比较简单，存在诸多不足：
5.1.公开号为cn111369789a的中国专利“潮汐车道信号灯的控制方法及装置”和公开号为cn112820110a的中国专利“基于大数据的潮汐车道交通控制系统”中很多车道控制器仅有开启和关闭两种阶段，也仅有原方向和相反方向两种相位，没有考虑根据交通拥堵的程度分为多阶段开启不同数量的车道，也没有考虑对车道例如直行、左转、右转的交通规则进行动态变更；
6.2.公开号为cn104318788a的中国专利“一种提高交叉口进口道空间资源利用效率的方法”和公开号为cn111145564a的中国专利“信控交叉口的自适应可变车道控制方法及系统”中只采用交通流量作为车道控制参数，而没有考虑通行的顺畅度，可能在并未堵塞的情况下启用可变车道，反而造成其他方向车道出现拥堵现象，无法充分发挥可变方向车道对交通堵塞的化解能力；
7.3.公开号为cn103473937a的中国专利“一种潮汐车道控制系统”中仅有远程控制功能而没有动态自适应机制，不利于应对较为罕见的严重堵塞现象，在极端情况下容易失效；
8.4.公开号为cn111827157a的中国专利“一种潮汐车道路口交通信号指示装置”和公开号为cn112669635a的中国专利“一种适用于潮汐车道的移动式信号灯”中均是路口交通信号指示装置，但不具备普通信号灯和可变方向车道的指挥功能；
9.5、公开号为cn112837539a的中国专利“一种基于无线地磁检测器的可变车道智能
控制系统及方法”则是只检测路口附近的车辆，无法适用于直行道路的可变车道控制。
10.鉴于此，设计一种可变方向车道动态交通信号灯及其控制方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

11.为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种可变方向车道动态交通信号灯及其控制方法，具有逻辑设计合理、实现可变车道标志全自动调度、动态适应不同交通流量的特点。
12.本发明的另一目的是提供一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法。
13.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可变方向车道动态交通信号灯，包括：信号面板，所述信号面板正反两面中间等间距固接有三个左箭头或圆形状且分别可以发出红色光、黄色光、绿色光的中高亮度led灯珠，所述信号面板上位于三个中高亮度led灯珠一侧固接有x形状的侧高亮度led灯珠，所述信号面板上位于三个中高亮度led灯珠另一侧固接有由左箭头、直行箭头和右箭头形状组合且分别可以发出红色光、黄色光、绿色光的侧高亮度led点阵。
14.优选的，还包括与可变方向车道动态交通信号灯配套的组件，所述组件包括集成在可变方向车道动态交通信号灯信号面板上的可变方向车道程序模块、换向计时模块和交通高峰时钟模块，交通高峰时钟模块和换向计时模块与可变方向车道程序模块通讯连接，所述可变方向车道程序模块信号输入端通讯连接有多路口协同模块和交通信号相位与配时接口模块，且可变方向车道程序模块信号输出端与可变方向车道动态交通信号灯信号面板上的中高亮度led灯珠、侧高亮度led灯珠和侧高亮度led点阵通讯连接，多路口协同模块与交通信号相位与配时接口模块通讯连接，所述多路口协同模块信号输入端通讯连接有交通计算模块，所述交通计算模块信号输入端通讯连接有交通数据接口模块，换向计时模块信号输出端和交通高峰时钟模块信号输入端与交通数据接口模块通讯连接，所述交通数据接口模块信息输入输出端通讯连接有高清交通监控系统，所述交通信号相位与配时接口模块信息输入端通讯连接有交通灯控制系统。
15.一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，包括以下步骤：
16.s1：可变车道动态交通信号灯参数配置；
17.s2：交通数据接口模块获取高清交通监控系统的交通数据并传输至交通计算模块，交通计算模块利用获取的交通数据实时计算路段的拥堵簇比例情况，再根据计算路段的拥堵簇比例情况以及交通高峰时钟模块内置的交通高峰时钟生成信号灯控制方案并传输至多路口协同模块，多路口协同模块将信号灯控制方案分类并分别传输至相对应的可变方向车道程序模块，可变方向车道程序模块根据相应的控制方案进行信号灯动态变动；
18.s3：信号灯变动过程中，交通信号相位与配时接口模块实时监测多路口协同模块的传输任务，并在多路口协同模块未传输可变方向车道控制程序执行指令时，获取交通灯控制系统的交通数据进行交通信号的控制显示。
19.优选的，所述步骤s1的具体参数配置方法是：
20.s11：拥堵簇参数配置
21.至少2辆的多辆连续车辆间没有大于5米的空隙，即拥堵簇，拥堵簇比例定义为：
[0022][0023]
式中，l为路段总长度，m为拥堵簇总个数，ni为第i个拥堵簇长度；
[0024]
s12：交通高峰时钟配置
[0025]
通过换向计时模块获取并记录每天每个既定高峰时段的实际换向时间、时长，以过去30天的滑动平均值作为次日高峰时段的开始和结束时间调整依据，高清交通监控系统通过交通数据接口模块对交通高峰时钟模块的交通高峰时段进行远程配置；
[0026]
s13：换向计时参数配置
[0027]
高清交通监控系统通过交通数据接口模块对配置最长换向时间值。
[0028]
优选的，所述步骤s2中信号灯控制方案的生成顺序是在不造成冲突的情况下按照达到拥堵簇比例的先后次序处理的，其中，冲突情况包括方向变换后，左转道不可在直行道右侧以及潮汐车道不可在正向车道右侧。
[0029]
优选的，所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于左转变直行车道的信号灯具体控制方案是：
[0030]
s21：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示左转方向进入高峰时段前，某一方向最左侧若干原左转车道，通过交通计算模块计算出相邻路口与左转车辆同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值a，左转交通信号灯以红色光亮起，为禁止左转模式，右侧临时直行信号灯以绿色光亮起，直至相邻路口与左转车辆同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值b，左转交通信号灯恢复普通模式，临时直行信号灯熄灭；
[0031]
s22：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示左转方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止左转模式。
[0032]
优选的，所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于直行变左转车道的信号灯具体控制方案是：
[0033]
s23：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示直行方向进入高峰时段前，某一方向若干原直行车道，通过交通计算模块计算出前方相邻路口同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值c，交通信号灯以红色光亮起，为禁止直行模式，右侧的临时左转信号灯以绿色光亮起，直至前方相邻路口同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值e，交通信号灯恢复普通模式，临时左转信号灯熄灭；
[0034]
s24：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示直行方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止直行模式。
[0035]
优选的，所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于临时禁止右转的信号灯具体控制方案是：
[0036]
s25：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示右转方向进入高峰时段前，某一方向最右侧若干原右转车道，通过交通计算模块计算出相邻路口与右转车辆同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值f，临时右转交通信号灯以红色光亮起，为禁止右转模式，普通交通信号灯以绿色光亮起，直至相邻路口与右转车辆同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值g，临时禁止右转交通信号灯熄灭，普通交通信号灯按原有控制方案运转；
[0037]
s26：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示右转方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止右转模式。
[0038]
优选的，所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于潮汐车道的信号灯具体控制方案是：
[0039]
s27：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示进入高峰时段前，通过交通计算模块计算出实时拥堵簇比例，当方向1的实时拥堵簇比例上升达到阈值h，方向1的交通信号灯转变为禁止通行模式，方向2的交通信号灯转变为潮汐模式，直至方向1的拥堵簇比例下降达到阈值i，方向1的交通信号灯恢复普通模式，方向2的交通信号灯转变为禁止通行模式；
[0040]
s28：若交通高峰时钟模块中内置交通高峰时钟显示进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯模式，高峰交通流方向始终设置为潮汐模式，反方向始终设置为禁止通行模式；
[0041]
s29：若上述过程中，出现累积的车道反转时间达到换向计时模块的最长换向时间值时，方向1的拥堵簇比例仍未下降到i或方向1的拥堵簇比例上升到k(k》h)任一种情况时，则方向1某条未反转车道的交通信号灯转变为潮汐模式，直到方向1的拥堵簇比例下降达到阈值i，该车道方向1的交通信号灯恢复普通模式，方向2的交通信号灯转变为禁止通行模式。
[0042]
优选的，所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于多路口动态交通信号灯协同清场的信号灯具体控制方案是：
[0043]
s210：交通计算模块根据交通数据运算得到拥堵路段的长度，对拥堵路段进行分段拥堵度分级v，其中，v分为1级-6级，1级为完全畅通，6级为完全拥堵，根据协同控制系数z，利用等式n*＝[z
×
v]-u，计算需协同控制的交通信号灯个数，其中，n*为信号灯个数，u为修正量；
[0044]
s211：黄灯亮起3秒后，将需控制的第1个动态交通信号灯置
×
，对第1段管制路段的交通数据进行循环验证，当第1段管制路段无车辆后，黄灯亮起3秒，并将动态交通信号灯置
×
，第2～n*个路段以此类推；
[0045]
s212：第n*个路段动态交通信号灯置
×
后，所有管制路段的反方向交通信号灯亮起直行黄灯3秒，随后转为反方向运行；
[0046]
s213：反转车道变回原有车道方向时，操作顺序与上述相同。
[0047]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0048]
1、本发明不仅有潮汐车道开启和关闭两种相位，也集成了左转、右转和直行的相互转化功能，可以根据交通拥堵的程度和分布，按多阶段开启或关闭不同数量和方向的车道，能够对车道例如直行、左转、右转的交通规则进行动态变更。
[0049]
2、本发明采用交通流检测参数能够较为准确地反映道路的实际拥堵程度，可以及时、充分地发挥可变方向车道对交通堵塞的化解能力。
[0050]
3、本发明具有动态自适应机制，能够根据交通高峰期出现时间的变化动态调整内置参数，有利于应对因交通路网变化、时间变化等产生的交通高峰周期性演化或非周期性演化。
[0051]
4、本发明交通信号灯同时兼具普通交通信号、可变方向车道、潮汐车道指示功能，
便于交通管理部门一次性完成部署。
[0052]
5、本发明能够通过通讯模块接收上级管理部门的手动控制，也能够配合其他普通交通信号灯进行相位设定和配时更改，易于集成在各类传统交通管理系统中。
附图说明
[0053]
图1为本发明左箭头形状可变方向车道动态交通信号灯示意图；
[0054]
图2为本发明圆形可变方向车道动态交通信号灯示意图；
[0055]
图3为本发明配套组件的系统框图；
[0056]
图4为本发明可变方向车道动态交通信号灯及其配套组件的部署示意图；
[0057]
图5为本发明可变方向车道动态交通信号灯控制方法的运作示例图；
[0058]
图6为本发明可变方向车道动态交通信号灯的控制方法流程图；
[0059]
图中：1、侧高亮度led灯珠；2、中高亮度led灯珠；3、信号面板；4、侧高亮度led点阵；5、高清交通监控系统；6、交通计算模块；7、多路口协同模块；8、交通灯控制系统；9、交通信号相位与配时接口模块；10、可变方向车道程序模块；11、换向计时模块；12、交通高峰时钟模块；13、换向计时模块；14、交通高峰时钟模块；15、可变方向车道程序模块；16、交通数据接口模块。
具体实施方式
[0060]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0061]
请参阅图1-6，本发明提供以下技术方案：一种可变方向车道动态交通信号灯，包括：信号面板3，信号面板3正反两面中间等间距固接有三个左箭头或圆形状且分别可以发出红色光、黄色光、绿色光的中高亮度led灯珠2，信号面板3上位于三个中高亮度led灯珠2一侧固接有x形状的侧高亮度led灯珠1，信号面板3上位于三个中高亮度led灯珠2另一侧固接有由左箭头、直行箭头和右箭头形状组合且分别可以发出红色光、黄色光、绿色光的侧高亮度led点阵4。
[0062]
具体的，还包括与可变方向车道动态交通信号灯配套的组件，组件包括集成在可变方向车道动态交通信号灯信号面板3上的可变方向车道程序模块10、换向计时模块11和交通高峰时钟模块12，交通高峰时钟模块12和换向计时模块11与可变方向车道程序模块10通讯连接，可变方向车道程序模块10信号输入端通讯连接有多路口协同模块7和交通信号相位与配时接口模块9，且可变方向车道程序模块10信号输出端与可变方向车道动态交通信号灯信号面板3上的中高亮度led灯珠2、侧高亮度led灯珠1和侧高亮度led点阵4通讯连接，多路口协同模块7与交通信号相位与配时接口模块9通讯连接，多路口协同模块7信号输入端通讯连接有交通计算模块6，交通计算模块6信号输入端通讯连接有交通数据接口模块16，换向计时模块11信号输出端和交通高峰时钟模块14信号输入端与交通数据接口模块16通讯连接，交通数据接口模块16信息输入输出端通讯连接有高清交通监控系统5，交通信号相位与配时接口模块9信息输入端通讯连接有交通灯控制系统8。
[0063]
一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，包括以下步骤：
[0064]
s1：可变车道动态交通信号灯参数配置
[0065]
s11：拥堵簇参数配置
[0066]
至少2辆的多辆连续车辆间没有大于5米的空隙，即拥堵簇，拥堵簇比例定义为：
[0067][0068]
式中，l为路段总长度，m为拥堵簇总个数，ni为第i个拥堵簇长度；
[0069]
s12：交通高峰时钟配置
[0070]
通过换向计时模块11获取并记录每天每个既定高峰时段的实际换向时间、时长，以过去30天的滑动平均值作为次日高峰时段的开始和结束时间调整依据，高清交通监控系统5通过交通数据接口模块16对交通高峰时钟模块12的交通高峰时段进行远程配置；
[0071]
s13：换向计时参数配置
[0072]
高清交通监控系统5通过交通数据接口模块16对配置最长换向时间值；
[0073]
s2：交通数据接口模块16获取高清交通监控系统5的交通数据并传输至交通计算模块6，交通计算模块6利用获取的交通数据实时计算路段的拥堵簇比例情况，再根据计算路段的拥堵簇比例情况以及交通高峰时钟模块12内置的交通高峰时钟生成信号灯控制方案并传输至多路口协同模块7，其中，信号灯控制方案的生成是在包括方向变换后，左转道不可在直行道右侧以及潮汐车道不可在正向车道右侧等不造成冲突的情况下按照达到拥堵簇比例的先后次序处理的，多路口协同模块7将信号灯控制方案分类并分别传输至相对应的可变方向车道程序模块10，可变方向车道程序模块10根据相应的控制方案进行信号灯动态变动；
[0074]
关于左转变直行车道的信号灯具体控制方案是：
[0075]
s21：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示左转方向进入高峰时段前，某一方向最左侧若干原左转车道，通过交通计算模块6计算出相邻路口与左转车辆同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值a，左转交通信号灯以红色光亮起，为禁止左转模式，右侧临时直行信号灯以绿色光亮起，直至相邻路口与左转车辆同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值b，左转交通信号灯恢复普通模式，临时直行信号灯熄灭；
[0076]
s22：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示左转方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止左转模式；
[0077]
关于直行变左转车道的信号灯具体控制方案是：
[0078]
s23：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示直行方向进入高峰时段前，某一方向若干原直行车道，通过交通计算模块6计算出前方相邻路口同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值c，交通信号灯以红色光亮起，为禁止直行模式，右侧的临时左转信号灯以绿色光亮起，直至前方相邻路口同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值e，交通信号灯恢复普通模式，临时左转信号灯熄灭；
[0079]
s24：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示直行方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止直行模式；
[0080]
关于临时禁止右转的信号灯具体控制方案是：
[0081]
s25：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示右转方向进入高峰时段前，某一方向最右侧若干原右转车道，通过交通计算模块6计算出相邻路口与右转车辆同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值f，临时右转交通信号灯以红色光亮起，为禁止右转模式，普通交通信号灯以绿色光亮起，直至相邻路口与右转车辆同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值g，临时禁止右转交通信号灯熄灭，普通交通信号灯按原有控制方案运转；
[0082]
s26：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示右转方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止右转模式；
[0083]
关于潮汐车道的信号灯具体控制方案是：
[0084]
s27：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示进入高峰时段前，通过交通计算模块6计算出实时拥堵簇比例，当方向1的实时拥堵簇比例上升达到阈值h，方向1的交通信号灯转变为禁止通行模式，方向2的交通信号灯转变为潮汐模式，直至方向1的拥堵簇比例下降达到阈值i，方向1的交通信号灯恢复普通模式，方向2的交通信号灯转变为禁止通行模式；
[0085]
s28：若交通高峰时钟模块12中内置交通高峰时钟显示进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯模式，高峰交通流方向始终设置为潮汐模式，反方向始终设置为禁止通行模式；
[0086]
s29：若上述过程中，出现累积的车道反转时间达到换向计时模块11的最长换向时间值时，方向1的拥堵簇比例仍未下降到i或方向1的拥堵簇比例上升到k(k》h)任一种情况时，则方向1某条未反转车道的交通信号灯转变为潮汐模式，直到方向1的拥堵簇比例下降达到阈值i，该车道方向1的交通信号灯恢复普通模式，方向2的交通信号灯转变为禁止通行模式；
[0087]
关于多路口动态交通信号灯协同清场的信号灯具体控制方案是：
[0088]
s210：交通计算模块6根据交通数据运算得到拥堵路段的长度，对拥堵路段进行分段拥堵度分级v，其中，v分为1级-6级，1级为完全畅通，6级为完全拥堵，根据协同控制系数z，利用等式n*＝[z
×
v]-u，计算需协同控制的交通信号灯个数，其中，n*为信号灯个数，u为修正量；
[0089]
s211：黄灯亮起3秒后，将需控制的第1个动态交通信号灯置
×
，对第1段管制路段的交通数据进行循环验证，当第1段管制路段无车辆后，黄灯亮起3秒，并将动态交通信号灯置
×
，第2～n*个路段以此类推；
[0090]
s212：第n*个路段动态交通信号灯置
×
后，所有管制路段的反方向交通信号灯亮起直行黄灯3秒，随后转为反方向运行；
[0091]
s213：反转车道变回原有车道方向时，操作顺序与上述相同；
[0092]
s3：信号灯变动过程中，交通信号相位与配时接口模块9实时监测多路口协同模块7的传输任务，并在多路口协同模块7未传输可变方向车道控制程序执行指令时，获取交通灯控制系统8的交通数据进行交通信号的控制显示。
[0093]
参见说明书附图4和表1所列的15种情况，是应用本技术提出的可变车道信号灯的控制方法的应用场景示意图，图中各方向包括4条车道，为了描述方便，将图中的各条车道分别编号，动态交通信号灯均设置在1～32号车道的两端路口处，例如9号车道的最左端和
最右端，其中最右端的信号灯仅在潮汐车道生效时启用，交通数据接口与视频系统或线圈系统连接，交通计算模块、多路口协同功能模块设置在每个路口或多个路口一个，可变方向车道程序模块、交通高峰时钟模块、换向计时模块集成在交通信号灯上，交通信号相位与配时接口则接入交通灯控制系统；
[0094]
(1)以车道1为例，当车道6、7达到设定的拥堵簇比例0.37时，左转交通信号灯以红色光亮起，为禁止左转模式，右侧的临时直行信号灯以绿色光亮起，当车道6、7的实时拥堵簇比例下降达到阈值0.22，车道1左转交通信号灯恢复普通模式，临时直行信号灯熄灭，如果内置交通高峰时钟显示左转方向进入晚高峰时段(如18:00-19:00)后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止左转模式；
[0095]
(2)以车道2为例，当车道18、19的实时拥堵簇比例上升达到阈值0.37，车道2交通信号灯以红色光亮起，为禁止直行模式，右侧的临时左转信号灯以绿色光亮起，当车道18、19的实时拥堵簇比例下降达到阈值0.22，车道2交通信号灯恢复普通模式，临时左转信号灯熄灭，内置交通高峰时钟显示直行方向进入晚高峰时段(如18:00-19:00)后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止直行模式；
[0096]
(3)以车道4为例，当车道14、15的实时拥堵簇比例上升达到阈值0.37，临时右转交通信号灯以红色光亮起，为禁止右转模式，车道4普通交通信号灯以绿色光亮起，当车道14、15的实时拥堵簇比例下降达到阈值0.22，车道4临时禁止右转交通信号灯熄灭，普通交通信号灯按原有控制方案运转，内置交通高峰时钟显示右转方向进入晚高峰时段(如18:00-19:00)后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止右转模式；
[0097]
(4)以车道1为例，当车道10、11的实时拥堵簇比例上升达到阈值0.37，车道1右端的交通信号灯转变为禁止通行模式，车道1左端、车道17左端的备用交通信号灯转变为潮汐模式，当车道10、11的拥堵簇比例下降达到阈值0.22，车道1右端的交通信号灯恢复普通模式，车道1左端、车道17左端的交通信号灯转变为禁止通行模式，内置交通高峰时钟进入晚高峰时段(如18:00-19:00)后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯模式，高峰交通流方向始终设置为潮汐模式，反方向始终设置为禁止通行模式；
[0098]
(5)当出现以下情况中的一种：当(4)中的车道1潮汐计时模块累积的车道反转时间达到30分钟后，车道10、11的拥堵簇比例仍未下降到0.22，或当车道10、11的拥堵簇比例上升到0.5，则车道18左端、车道2左端的交通信号灯转变为潮汐模式，车道2右端的交通信号灯转变为禁止通行模式，直到车道10、11的拥堵簇比例下降达到阈值0.22，车道2右端的交通信号灯恢复普通模式，车道18左端、车道2左端的交通信号灯转变为禁止通行模式；
[0099]
(6)交通计算模块根据交通数据运算，得到车道26、27出现长200米的拥堵路段，对拥堵路段进行分段拥堵度分级为3级，根据协同控制系数1，利用等式n*＝[3
×
1]-1，计算得到需协同控制的路口(交通信号灯)个数为2个，其中1为修正量，黄灯亮起3秒后，将车道1的右侧动态交通信号灯置
×
，对车道17的交通数据进行循环验证，当车道17路段无车辆后，车道17右端的黄灯亮起3秒，并将动态交通信号灯置
×
，车道33路段以此类推，动态交通信号灯置
×
后，车道1左侧、车道17左侧、车道33左侧交通信号灯亮起直行黄灯3秒，随后转入正常运行，反转车道变回原有车道方向时，操作顺序与上述相同。
[0100]
表1：可变方向车道动态信号交通灯控制逻辑
[0101]
[0102]
[0103][0104]
参见说明书附图5，展示了不同交通场景下，可变方向车道指示和信号控制的情况，具体包括：(1)左转变直行模式；(2)直行变左转模式；(3)禁止右转模式；(4)潮汐车道模式和追加潮汐车道模式。
[0105]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种可变方向车道动态交通信号灯，其特征在于，包括：信号面板(3)，所述信号面板(3)正反两面中间等间距固接有三个左箭头或圆形状且分别可以发出红色光、黄色光、绿色光的中高亮度led灯珠(2)，所述信号面板(3)上位于三个中高亮度led灯珠(2)一侧固接有x形状的侧高亮度led灯珠(1)，所述信号面板(3)上位于三个中高亮度led灯珠(2)另一侧固接有由左箭头、直行箭头和右箭头形状组合且分别可以发出红色光、黄色光、绿色光的侧高亮度led点阵(4)。2.根据权利要求1所述的一种可变方向车道动态交通信号灯，其特征在于：还包括与可变方向车道动态交通信号灯配套的组件，所述组件包括集成在可变方向车道动态交通信号灯信号面板(3)上的可变方向车道程序模块(10)、换向计时模块(11)和交通高峰时钟模块(12)，交通高峰时钟模块(12)和换向计时模块(11)与可变方向车道程序模块(10)通讯连接，所述可变方向车道程序模块(10)信号输入端通讯连接有多路口协同模块(7)和交通信号相位与配时接口模块(9)，且可变方向车道程序模块(10)信号输出端与可变方向车道动态交通信号灯信号面板(3)上的中高亮度led灯珠(2)、侧高亮度led灯珠(1)和侧高亮度led点阵(4)通讯连接，多路口协同模块(7)与交通信号相位与配时接口模块(9)通讯连接，所述多路口协同模块(7)信号输入端通讯连接有交通计算模块(6)，所述交通计算模块(6)信号输入端通讯连接有交通数据接口模块(16)，换向计时模块(11)信号输出端和交通高峰时钟模块(14)信号输入端与交通数据接口模块(16)通讯连接，所述交通数据接口模块(16)信息输入输出端通讯连接有高清交通监控系统(5)，所述交通信号相位与配时接口模块(9)信息输入端通讯连接有交通灯控制系统(8)。3.一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：可变车道动态交通信号灯参数配置；s2：交通数据接口模块(16)获取高清交通监控系统(5)的交通数据并传输至交通计算模块(6)，交通计算模块(6)利用获取的交通数据实时计算路段的拥堵簇比例情况，再根据计算路段的拥堵簇比例情况以及交通高峰时钟模块(12)内置的交通高峰时钟生成信号灯控制方案并传输至多路口协同模块(7)，多路口协同模块(7)将信号灯控制方案分类并分别传输至相对应的可变方向车道程序模块(10)，可变方向车道程序模块(10)根据相应的控制方案进行信号灯动态变动；s3：信号灯变动过程中，交通信号相位与配时接口模块(9)实时监测多路口协同模块(7)的传输任务，并在多路口协同模块(7)未传输可变方向车道控制程序执行指令时，获取交通灯控制系统(8)的交通数据进行交通信号的控制显示。4.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s1的具体参数配置方法是：s11：拥堵簇参数配置至少2辆的多辆连续车辆间没有大于5米的空隙，即拥堵簇，拥堵簇比例定义为：式中，l为路段总长度，m为拥堵簇总个数，n
i
为第i个拥堵簇长度；
s12：交通高峰时钟配置通过换向计时模块(11)获取并记录每天每个既定高峰时段的实际换向时间、时长，以过去30天的滑动平均值作为次日高峰时段的开始和结束时间调整依据，高清交通监控系统(5)通过交通数据接口模块(16)对交通高峰时钟模块(12)的交通高峰时段进行远程配置；s13：换向计时参数配置高清交通监控系统(5)通过交通数据接口模块(16)对配置最长换向时间值。5.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中信号灯控制方案的生成顺序是在不造成冲突的情况下按照达到拥堵簇比例的先后次序处理的，其中，冲突情况包括方向变换后，左转道不可在直行道右侧以及潮汐车道不可在正向车道右侧。6.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于左转变直行车道的信号灯具体控制方案是：s21：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示左转方向进入高峰时段前，某一方向最左侧若干原左转车道，通过交通计算模块(6)计算出相邻路口与左转车辆同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值a，左转交通信号灯以红色光亮起，为禁止左转模式，右侧临时直行信号灯以绿色光亮起，直至相邻路口与左转车辆同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值b，左转交通信号灯恢复普通模式，临时直行信号灯熄灭；s22：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示左转方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止左转模式。7.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于直行变左转车道的信号灯具体控制方案是：s23：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示直行方向进入高峰时段前，某一方向若干原直行车道，通过交通计算模块(6)计算出前方相邻路口同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值c，交通信号灯以红色光亮起，为禁止直行模式，右侧的临时左转信号灯以绿色光亮起，直至前方相邻路口同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值e，交通信号灯恢复普通模式，临时左转信号灯熄灭；s24：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示直行方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止直行模式。8.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于临时禁止右转的信号灯具体控制方案是：s25：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示右转方向进入高峰时段前，某一方向最右侧若干原右转车道，通过交通计算模块(6)计算出相邻路口与右转车辆同向的实时拥堵簇比例上升达到阈值f，临时右转交通信号灯以红色光亮起，为禁止右转模式，普通交通信号灯以绿色光亮起，直至相邻路口与右转车辆同向的实时拥堵簇比例下降达到阈值g，临时禁止右转交通信号灯熄灭，普通交通信号灯按原有控制方案运转；s26：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示右转方向进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯控制方案，始终设置为禁止右转模式。9.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于潮汐车道的信号灯具体控制方案是：
s27：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示进入高峰时段前，通过交通计算模块(6)计算出实时拥堵簇比例，当方向1的实时拥堵簇比例上升达到阈值h，方向1的交通信号灯转变为禁止通行模式，方向2的交通信号灯转变为潮汐模式，直至方向1的拥堵簇比例下降达到阈值i，方向1的交通信号灯恢复普通模式，方向2的交通信号灯转变为禁止通行模式；s28：若交通高峰时钟模块(12)中内置交通高峰时钟显示进入高峰时段后，不再根据拥堵簇比例触发信号灯模式，高峰交通流方向始终设置为潮汐模式，反方向始终设置为禁止通行模式；s29：若上述过程中，出现累积的车道反转时间达到换向计时模块(11)的最长换向时间值时，方向1的拥堵簇比例仍未下降到i或方向1的拥堵簇比例上升到k(k>h)任一种情况时，则方向1某条未反转车道的交通信号灯转变为潮汐模式，直到方向1的拥堵簇比例下降达到阈值i，该车道方向1的交通信号灯恢复普通模式，方向2的交通信号灯转变为禁止通行模式。10.根据权利要求3所述的一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中信号灯控制方案生成中关于多路口动态交通信号灯协同清场的信号灯具体控制方案是：s210：交通计算模块(6)根据交通数据运算得到拥堵路段的长度，对拥堵路段进行分段拥堵度分级v，其中，v分为1级-6级，1级为完全畅通，6级为完全拥堵，根据协同控制系数z，利用等式n*＝[z
×
v]-u，计算需协同控制的交通信号灯个数，其中，n*为信号灯个数，u为修正量；s211：黄灯亮起3秒后，将需控制的第1个动态交通信号灯置
×
，对第1段管制路段的交通数据进行循环验证，当第1段管制路段无车辆后，黄灯亮起3秒，并将动态交通信号灯置
×
，第2～n*个路段以此类推；s212：第n*个路段动态交通信号灯置
×
后，所有管制路段的反方向交通信号灯亮起直行黄灯3秒，随后转为反方向运行；s213：反转车道变回原有车道方向时，操作顺序与上述相同。

技术总结
本发明公开了一种可变方向车道动态交通信号灯，属于交通管理技术领域，包括：信号面板，所述信号面板正反两面中间等间距固接有三个中高亮度LED灯珠，所述信号面板上位于三个中高亮度LED灯珠一侧固接有X形状的侧高亮度LED灯珠，所述信号面板上位于三个中高亮度LED灯珠另一侧固接有侧高亮度LED点阵；本发明还公开了一种可变方向车道动态交通信号灯的控制方法，本发明不仅有潮汐车道开启和关闭两种相位，也集成了左转、右转和直行的相互转化功能，可以根据交通拥堵的程度和分布，按多阶段开启或关闭不同数量和方向的车道，能够对车道例如直行、左转、右转的交通规则进行动态变更。右转的交通规则进行动态变更。右转的交通规则进行动态变更。


技术研发人员：陈耀晖 曹阳
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/5/31