一种匝道区智能换道系统技术方案

本发明专利技术提供一种匝道区智能换道系统，该系统由设置在匝道区道路端和车辆端的多个模块组成，匝道区道路端包括路面指示模块、路侧的交通信息采集模块、交通控制系统中央计算机，车辆端包括车载信息接收模块、车载控制器、车载导航、传感器。车辆通过其“视觉系统”、“感知系统”与道路设施之间形成信息交互，识别路网中的换道信息（如地面标志，匝道出口标志等），向驾驶员发出指令信号，提醒驾驶员换道或保持车道行驶。

【技术实现步骤摘要】
一种匝道区智能换道系统
本专利技术涉及交通工程领域，主要针对车辆在出口匝道区域的换道约束行为进行研究。
技术介绍
近年来交通研究的热点转向了更加实际和精细化的道路结构，例如城市快速路下匝道系统。研究表明，下匝道系统是交通拥堵的多发地带，这是由于从下匝道离开的车辆向下匝道一侧的车道换道会引起直行车辆减速甚至停止行驶，从而在匝道口的上游区域形成交通拥堵。但在以往的研究中，仅考虑了匝道的结构、长度、车辆出匝道速度等因素对交通流的影响，车辆在行驶过程中采用统一的直行、换道规则，对车辆换道位置并不敏感，因此转出车辆到达匝道口后停在直行车道等候换道的现象在日常的交通系统中时有发生。少量的这种交通行为却对高峰期的城市快速路影响很大，较小的系统扰动极易诱导匝道区交通拥堵。驾驶员主要依据交通指示标志、标线、智能信息板等获取下匝道位置，驾驶员在得知前方出现转出匝道后，采用一定方式择道行驶，并且距离匝口越近时，驾驶员的换道意识越强，对道路的选择、匝道口位置更敏感，换道目的也逐渐不再是追求更快的行驶速度，换道概率才会随着接近匝道口而增大。研究给定路网条件下所需的最小换道空间，通过合理的换道行为约束和引导，使出匝道和进主线的车辆能够有序的在换道区间实现换道，能够有效降低因不良换道行为诱发的交通拥堵及事故。合理的换道约束方式可以控制驾驶员在行驶过程中的换道选择、换道位置和换道规则。有效提高路网通行能力，避免交通事故发生，提高行驶速度。针对城市快速路出匝道情况开展研究，可以帮助驾驶员准确认清匝道出口位置，在经过仿真研究得出的合理范围内完成换道行为，对匝道出口区域内通行能力影响最小，防止拥堵或车辆变道引起的交通事故发生。在匝道区域，通过合理的换道行为约束方式，形成或明确推荐换道区域、必须换道区域或者禁止换道区域，约束和引导不同目的方向车辆的换道行为和换道意识，实现精细化车道管理水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了设计一种合理、可行的智能换道系统以提升道路整体通行能力，该系统能适用于不同的交通情况、辅助交通安全设施的完善。本专利技术具体采用如下技术方案：智能换道系统包括路面指示模块，其包括标志、地面标线、路面涂装，在距匝道出口a点的L1距离处设置可变信息板A，在匝道出口a和可变信息板A之间的地面标线为白实线，路面涂装为红色；可变信息板A显示前方L1距离内禁止换道，在匝道出口a和可变信息板A之间中央处设置禁止换道标志；在匝道出口a和可变信息板A连线的延长线上，距可变信息板A的L2距离内，地面标线为白色虚线，路面涂装为绿色，并在距可变信息板A的L2距离处设立可变信息板B，以及在可变信息板A和可变信息板B之间中央处设置鼓励换道标志；交通信息采集模块，其设置在道路两侧，用于采集行驶车辆的交通信息；交通控制系统中央计算机，其用于对所述交通信息采集模块采集的交通信息进行数据融合处理，并将处理结果发送到可变信息板和车辆；车载信息接收模块，其用于接收交通控制系统中央计算机发送的交通信息处理结果；车载控制器，用于根据交通信息处理结果控制车载导航的语音提示和屏幕信息显示。优选地，可变信息板A和可变信息板B还显示出口预告信息、事故信息、路网信息、天气信息。优选地，系统还包括VMS发布中央计算机、外场VMS设备、接收设备、特殊事件管理模块；交通控制系统中央计算机将交通信息处理结果还发送到VMS发布中央计算机、接收设备；接收设备具有广播、网络、车载导航等多种信息发布方式；外场VMS设备用于接收与发布交通信息处理结果；特殊事件管理模块，用于特殊天气的天气信息显示，特殊天气的天气信息包括预告信息、事故信息、路网信息，预告信息包括道路限速、道路易滑情况，事故信息包括道路事故、施工、路面灾害情况，路网信息包括道路拥堵状况。优选地，交通信息采集模块还用于车辆信息检测、环境/气象信息检测、图像监视、视频检测、巡逻车信息采集等。优选地，系统还包括多个传感器，所述多个传感器由CAN总线连接到车载信息接收模块，多个传感器分别设置在车辆后方的左侧、车辆的正左方、车辆后方的玻璃窗上；所述车载信息接收模块还用于接收所述多个传感器实时采集的道路信息，并将道路信息发送给所述车载控制器；所述车载控制器还用于根据道路信息控制车载导航的语音提示和屏幕信息显示。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提出的系统可以引导车辆在通过出口匝道区域时更早的更换车道，使车辆更加顺利的通过，减少延误或者拥堵。同时基于该系统的设计，在日后的城市快速路匝道区域的交通工程约束设施设计中，能够考虑到这类约束设施的存在，并在本专利技术中提到的位置设立，诱导车辆在本方法中提到的区间尽早完成换道行为，减少车辆延误及道路拥堵，提高匝道区域的通行能力。附图说明图1是快速路匝道交织区交通流示意图。图2是匝道区标志、标线或路面涂装设计图。图3是VMS系统的控制结构图。图4是可变信息板视认过程图。具体实施方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明，以对本
技术实现思路
作更详细的解释。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。在目标路段，从交通流分流开始，换道出现分流区域。分流区是指在道路一定长度内，行驶方向相同的若干股车流，在行至匝道口附近时，由于存在出匝道和不出匝道车辆，形成分流。如图1所示。交通量较小的情况下，驾驶员的换道比较自由，随着交通量的增加，换道的困难程度开始增加，交通量对车辆换道行为有着直接的影响从设置换道约束开始至匝道入口段出现分流区域，当有多个车道时，甚至会出现车流交织，主线平均速度降低23.3％。换道冲突开始增加；通行能力降低，从整条路段来看，越靠近匝道口出匝道车辆换道行为越频繁，且换道具有强制性。1、最佳换道空间L的确定本专利技术在基于VISSIM仿真基础上，搭建路网模型，模拟出口匝道区域的交通流运行情况。针对不同道路，在VISSIM中输入不同的车道数、单车道流量、换道比例等相关参数。在出口匝道上游及下游设置交通流检测器及旅行时间检测器,以平均速度以及旅行时间作为评价参数。通过对VISSIM的输出数据进行分析得出不同换道比例下及不同单车道流量下的最佳换道空间L。针对出口匝道为例，在最大换道空间L内是鼓励换道区间，通过一定的方式鼓励驾驶员在此区域内根据行驶目的地提前实现换道，在此区间至出口匝道断面为禁止换道空间，若在区间内换道引起违反交通规则的驾驶行为，此区间确保各车道交通车辆顺畅快速通行，避免行车犹豫及随意换道干扰各方向车道通行。本专利技术适用于各类城市快速路出口匝道区域，其最佳换道空间L可根据具体的交通调查数据，再通过上述方法可得知。因本专利技术具有普适性，所以本步骤中并没有确定具体的出口匝道区域，其最佳换道空间也以L代替。本专利技术中针对车辆换道行为的约束方式设计共需要四种装置，其中分别为交通标志、交通标线、路面涂装、可变信息板。其中，交通标线为白色实线、白色虚线,路面涂装为绿色及红色，可变信息板为门架式。2、交通标志、交通标线、路面涂装、可变信息板位置与内容设计可变信息板是近年来智能交通系统提供交通信息服务和交通流诱导的重要方式，能直接向目标路段中的驾驶员发出道路上的实时交通信息，通过信息内容约束其换道行为，利用可变信息板设计模拟仿真中城市快速路匝道出口的车道约束布设方案。传统交通标线在变换车道时的给予本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种匝道区智能换道系统，其特征在于，包括路面指示模块，其包括标志、地面标线、路面涂装、可变信息板；在距匝道出口a点的L1距离处设置可变信息板A，在匝道出口a和可变信息板A之间的地面标线为白实线，路面涂装为红色；可变信息板A显示前方L1距离内禁止换道，在匝道出口a和可变信息板A之间中央处设置禁止换道标志；在匝道出口a和可变信息板A连线的延长线上，距可变信息板A的L2距离内，地面标线为白色虚线，路面涂装为绿色，并在距可变信息板A的L2距离处设立可变信息板B，以及在可变信息板A和可变信息板B之间中央处设置鼓励换道标志；交通信息采集模块，其设置在道路两侧，用于采集行驶车辆的交通信息；交通控制系统中央计算机，其用于对所述交通信息采集模块采集的交通信息进行数据融合处理，并将处理结果发送到可变信息板和车辆；车载信息接收模块，其用于接收交通控制系统中央计算机发送的交通信息处理结果；车载控制器，用于根据交通信息处理结果控制车载导航的语音提示和屏幕信息显示。

【技术特征摘要】
1.一种匝道区智能换道系统，其特征在于，包括路面指示模块，其包括标志、地面标线、路面涂装、可变信息板；在距匝道出口a点的L1距离处设置可变信息板A，在匝道出口a和可变信息板A之间的地面标线为白实线，路面涂装为红色；可变信息板A显示前方L1距离内禁止换道，在匝道出口a和可变信息板A之间中央处设置禁止换道标志；在匝道出口a和可变信息板A连线的延长线上，距可变信息板A的L2距离内，地面标线为白色虚线，路面涂装为绿色，并在距可变信息板A的L2距离处设立可变信息板B，以及在可变信息板A和可变信息板B之间中央处设置鼓励换道标志；交通信息采集模块，其设置在道路两侧，用于采集行驶车辆的交通信息；交通控制系统中央计算机，其用于对所述交通信息采集模块采集的交通信息进行数据融合处理，并将处理结果发送到可变信息板和车辆；车载信息接收模块，其用于接收交通控制系统中央计算机发送的交通信息处理结果；车载控制器，用于根据交通信息处理结果控制车载导航的语音提示和屏幕信息显示。2.如权利要求1所述的一种匝道区智能换道系统，其特征在于，可变信息板A和可变信息板B还显示出口预告信息、事故信息、路网信息、天气信息。3.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海舰，常鑫，荣建，张子涵，黄珠妃，刘笑诚，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11