本发明属于交通信号技术领域，尤其涉及一种停车让行路口的智能信号标志系统及车辆通行方法。
背景技术：
我国现有的“停车让行”标志主要用于与交通流量较大的干路平交的支路路口、无人看守的铁道路口或其他路口视线较差的地方。对于道路系统，“停车让行”标志通常用于主路和支路相交路口，需要明确区分为优先通行方向和停车让行方向。然而在实际使用中，驾驶人在驾驶机动车行经“停车让行”路口时，很少有能主动停车瞭望，并确认安全后再通行，遵从率较低。现有的一些“停车让行”标志及使用方法，通常仅能够实现加强警示、记录违章等功能，针对判断、分配和提示优先通行权方面的功能考虑不足，尤其对于两条车流量均较少且等级相差不大的道路交叉口并不适用。
虽然在“停车让行”标志的使用方面，国外做的相对要好一些，但也存在一定的不足。以美国为例，当对一个路口多个方向均有停车让行的控制要求时，则在多个方向上都设有“stop”标志。如果多辆车需要从不同方向通过这个路口，那么最先停稳在“stop”标志下的车辆最先通行。在这种情况下要求司机人为做出准确判断，如果在一个路口无法判断谁先到达时，则必须通过手势沟通请对方先行。
这种无信号指挥控制而仅仅依靠驾驶员自觉行为的交叉口，目前在我国实现安全高效通行有一定的难度。且当多个车辆在停车线后停车的时间间隔较小时，驾驶员自身较难做出准确的判断。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于，针对多个方向行经同一个交叉路口的机动车进行判断优先到达顺序，继而对通行权进行分配，以此提高无信号道路交叉口的通行能力和安全性。所以本文针对以上的问题，结合我国实际情况提出一种新型的“停车让行”指示信号标志，可以智能判断并提示先到的车辆优先通过交叉口。
本发明提供一种停车让行路口的智能信号标志系统，该系统布置如下：在停车让行的各进口道设置停车让行指示牌，且埋设线圈感应检测器，在交叉口中间位置布设智能信号标志，该信号标志主要包括底座、支撑杆、正方形壳体、停车让行信号灯、视频图像检测装置；其中，正方形壳体内对每条进口道设有一个信号灯，信号灯只显示红灯或绿灯；在每个信号灯上方均设有视频图像检测装置，实时跟踪记录该进口道范围内的车辆，与辅助线圈感应检测器共同采集车辆到达停车线停车、通过停车线信息，利用采集到的车辆信息用于对车辆通行权进行判断并控制信号灯的显示状态。
本发明还提出一种基于上述系统的车辆通行方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：任意方向都没有车辆进入进口道并在停车线前停车时，信号标志对各个进口道方向均显示红灯；
步骤2：有车辆进入进口道，并在停车线前停车时，感应线圈检测器和视频图像检测装置采集到车辆信息；
步骤3：对采集到的车辆信息进行处理，利用检测数据和图像处理技术，判断是否存在多个方向的车辆同时到达停车线停车；
步骤4：若车辆不是同时到达停车线，则对第一个到达的车辆方向显示绿灯；若有车辆同时经过感应线圈检测器，则按照顺时针的顺序(北->东->南->西)对车辆通行权由高至低进行排序，并对排序第一的车辆所在进口道方向显示绿灯；
步骤5：在某一进口道方向显示绿灯时，对其他进口道方向显示红灯；
步骤6：当感应线圈检测器和视频图像检测装置，检测到绿灯方向第一辆车通过停车线后，绿灯切换为红灯，并从t＝0s开始计时。
步骤7：当计时时间t达到预设的安全阈值时，检测是否仍存在车辆在停车线等待：如果不存，则返回步骤1；如果存在，根据所有在停车线前等待车辆的记录信息，返回步骤3。
对步骤4中，有车辆同时经过感应线圈检测器时的通行权排序规则具体如下：有2辆车同时到达时，若两车进口道相邻，则右侧车辆优先权高于左侧车辆，若两车进口道相向，则北(东)进口车辆优先权高于南(西)进口车辆；有3车同时到达时，从右侧无来车的车辆开始，顺时针由高到低对通行权排序；有4车同时到达时，按照北->东->南->西的顺序，由高到低对通行权排序。
有益效果：本发明采用以上技术方法与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明通过设计一种简单的智能信号标志装置，将其设置在车流量低且不设常规信号控制的“停车让行”道路交叉口，可有效判定停车让行车辆的通行权，并控制车辆通行，有助于合理分配不同方向车辆的通行顺序，使车辆安全有序地通过交叉口，避免了在通行权判定标准模糊的情况下，因人为判断失误导致的道路安全事故
附图说明
图1是本发明的一种停车让行道路交叉口平面布设示意图；
图2是本发明使用状态的立体结构示意图；
图3是关于图2的单面(正面)主体示意图；
图4是本发明的一种停车让行道路交叉口判断机动车辆优先通行权的流程图；
图5是本发明安全阈值计算公式中参数取值的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明：
本发明提供一种停车让行路口智能信号标志，以十字交叉口为例，在需要停车让行的各进口道设置停车让行指示牌，且埋设线圈感应检测器，在交叉口中间位置布设该智能信号标志。如图1所示，1-线圈感应检测器，2-停车让行指示牌，3-智能信号标志，4-停车线。如图2所示，该信号标志主要由5-底座，6-支撑杆、7-视频图像检测装置、8-正方形壳体、9-信号灯组成，对于十字交叉口的场景，将信号灯设计成4个方向，每个方向信号灯仅显示红灯或绿灯。图3则为每个进口道的正面示意图。相关参数的取值方法如图5所示，10-进口道停车线中点，11-出口道起点，12-进口道中心线和出口道中心线的交点，13-中心线的夹角β，14-进口道与出口道的距离l，15-进口道停车线到出口道起点的圆弧长度s。
本发明所提供一种基于优先权的车辆通行方法，如图4判断优先通行权流程图所示：
步骤1：任意方向都没有车辆进入进口道并在停车线前停车时，信号标志对各个进口道方向均显示红灯；
步骤2：有车辆进入进口道，并在停车线前停车时，感应线圈检测器和视频图像检测装置采集到车辆信息；
步骤3：对采集到的车辆信息进行处理，利用检测数据和图像处理技术，判断是否存在多个方向的车辆同时到达停车线停车；
步骤4：若车辆不是同时到达停车线，则对第一个到达的车辆方向显示绿灯；若有车辆同时经过感应线圈检测器，则按照顺时针的顺序(北->东->南->西)对车辆通行权由高至低进行排序，并对排序第一的车辆所在进口道方向显示绿灯；
步骤5：在某一进口道方向显示绿灯时，对其他进口道方向显示红灯；
步骤6：当感应线圈检测器和视频图像检测装置，检测到绿灯方向第一辆车通过停车线后，绿灯切换为红灯，并从t＝0s开始计时。
步骤7：当计时时间t达到预设的安全阈值时，检测是否仍存在车辆在停车线等待：如果不存，则返回步骤1；如果存在，根据所有在停车线前等待车辆的记录信息，返回步骤3。
在步骤7中，安全阈值计算公式如下：
其中，t表示优先通行方向机动车通过路口时，停车让行方向机动车需等待的安全时间阈值，由车辆启动损失时间和车辆从停止线到最远出口道所用的时间组成；tq为车辆启动损失时间，我国车辆启动损失时间一般为1.8～2秒；车辆在停止线后由静止以一定的加速度a驶离停车线，车辆在ⅰ、ⅱ档从静止开始加速的加速度为1.7～2.5m/s2，考虑到车辆启动不久后会提高档位，因此在此将加速度略微提高，取3.0m/s2；s表示从车辆进口道到最远出口道的圆弧长度，采用以下公式计算：
其中，θ表示圆弧对应的圆心角弧度，可通过测量进口道中心线与最远出口道的中心线所构成的夹角β计算得到，即θ＝π-β；l表示进口道停车线中点与最远距离出口道起点的直线距离。出口道的起点可由相同路口进口道停车线的延长线和出口道中心线交点确定。
显然，上述的技术方案仅选取较为复杂的十字交叉口为例，但本发明并不限于特定的细节以及上述提及的交叉口类型。对于所属领域的相关技术人员，可在该基础上依据实际情况轻易地做出形式变化，在此无需也无法对所有实施情况加以穷举。但是，由本发明而引申出的显而易见的改变和变动仍属于本发明权利要求的保护范围。
1.一种停车让行路口的智能信号标志系统，其特征在于，该系统布置如下：在停车让行的各进口道设置停车让行指示牌，且埋设线圈感应检测器，在交叉口中间位置布设智能信号标志，该信号标志包括底座、支撑杆、正方形壳体、停车让行信号灯、视频图像检测装置；其中，正方形壳体内对每条进口道设有一个信号灯，信号灯只显示红灯或绿灯；在每个信号灯上方均设有视频图像检测装置，实时跟踪记录进口道范围内的车辆，与辅助线圈感应检测器共同采集车辆到达停车线停车、通过停车线信息，利用采集到的车辆信息用于对车辆通行权进行判断并控制信号灯的显示状态。
2.根据权利要求1所述的一种停车让行路口的智能信号标志系统实现的车辆通行方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：任意方向都没有车辆进入进口道并在停车线前停车时，信号标志对各个进口道方向均显示红灯；
步骤2：有车辆进入进口道，并在停车线前停车时，感应线圈检测器和视频图像检测装置采集到车辆信息；
步骤3：对采集到的车辆信息进行处理，利用检测数据和图像处理技术，判断是否存在多个方向的车辆同时到达停车线停车；
步骤4：若车辆不是同时到达停车线，则对第一个到达的车辆方向显示绿灯；若有车辆同时经过感应线圈检测器，则按照顺时针的顺序对车辆通行权进行由高至低排序，并对排序第一的车辆所在进口道方向显示绿灯；
步骤5：在某一进口道方向显示绿灯时，对其他进口道方向显示红灯；
步骤6：当感应线圈检测器和视频图像检测装置检测到绿灯方向第一辆车通过停车线后，绿灯切换为红灯，并从t＝0s开始计时；
步骤7：当计时时间t达到预设的安全阈值时，检测是否仍存在车辆在停车线等待：如果不存，则返回步骤1；如果存在，根据所有在停车线前等待车辆的记录信息，返回步骤3。
3.根据权利要求2所述的一种车辆通行方法，其特征在于，步骤7中的安全时间阈值计算公式为：
其中，t表示优先通行方向机动车通过路口时，停车让行方向机动车需等待的安全时间阈值，tq为车辆启动损失时间，a为车辆加速度，s表示从车辆进口道到最远出口道的圆弧长度，采用以下公式计算：
其中，θ表示圆弧对应的圆心角弧度，通过测量进口道中心线与最远出口道的中心线所构成的夹角β计算得到，即θ＝π-β；l表示进口道停车线中点与最远距离出口道起点的直线距离，出口道的起点可由相同路口进口道停车线的延长线和出口道中心线交点确定。
技术总结