CN102930725A - 道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法 - Google Patents

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本发明公开了一种道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法。该道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法不再仅是以车辆延误最小为优化目标，而且强调了以强行过街的行人的交通安全为优化目标，通过检测初始绿灯时间结束时是否有与当前相位相冲突的行人强行过街来确定是否延长绿灯持续时间。当初始绿灯时间结束时若有与当前相位相冲突的行人强行过街，则延长绿灯持续时间；否则正常更换红绿灯相位。由于设置了极限延长时间，从而既保障了强行过街的行人的安全，又兼顾了交叉口延误。因此，减少了行人强行过街发生事故的可能性，突出了以人为本的理念，特别适于低饱和度的城市交叉口交通控制。

Description

道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种城市交通控制系统，尤其涉及一种道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法。
背景技术
现有的单个交叉口的控制方案是根据车流量计算而定的。以交叉口车辆延误最小为优化目标，虽考虑了行人最小过街时间，但没有考虑行人过街的心理特性。在交叉口处于低饱和度状况下，车头时距大，行人发生强行过街的概率增大。尤其在绿灯快结束时，车辆加速以通过交叉口的现象明显。这时车速加快对强行过街的行人存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑行人强行过街安全的道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法。
为达到上述目的，本发明一方面提供了一种道路交叉口交通灯控制系统，包括依次相连的行人检测器、信号控制机、信号执行装置和信号灯，以及与所述信号执行装置相连的控制中心，其中：
所述行人检测器，用于在设定的初始绿灯时间结束时检测是否有与当前相位相冲突的行人强行过街；
所述信号控制机，用于获取所述行人检测器的检测结果，并根据所述检测结果生成对应的控制指令输出，若有与当前相位相冲突的行人强行过街，则输出一个包含设定的单位绿灯延长时间的延时更换红绿灯相位控制指令，否则输出更换红绿灯相位控制指令；
所述信号执行装置，用于接收所述延时更换红绿灯相位控制指令或所述更换红绿灯相位控制指令并根据接收到的控制指令控制所述信号灯执行相应动作；
所述控制中心，用于接收所述信号控制机发送的配时参数数据，根据所述配时参数数据和控制算法生成对应的控制方案反馈至所述信号控制机内保存。
再一方面，本发明还提供了一种上述道路交叉口交通灯控制系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤S1，初始绿灯时间结束时检测是否有与当前相位相冲突的行人强行过街，若未检测到有与当前相位相冲突的行人强行过街，则执行步骤S2；否则执行步骤S3及其以后步骤；
步骤S2，输出更换红绿灯相位控制指令，控制信号灯更换红绿灯相位；
步骤S3，输出延时更换红绿灯相位控制指令，控制信号灯延时单位绿灯延长时间；
步骤S4，在所述信号灯延时了所述单位绿灯延长时间后，判断与当前相位相冲突的强行过街行人流是否中断，若中断，则跳转执行步骤S2；否则执行步骤S5；
步骤S5，判断所述信号灯的绿灯累积延长时间是否达到设定的极限延长时间，若达到则跳转执行步骤S2；否则跳转执行步骤S3。
本发明的道路交叉口交通灯控制系统及其控制方法不再仅是以车辆延误最小为优化目标，而且强调了以强行过街的行人的交通安全为优化目标。通过检测初始绿灯时间结束时是否有与当前相位相冲突的行人强行过街来确定是否延长绿灯持续时间。当初始绿灯时间结束时若有与当前相位相冲突的行人强行过街，则延长绿灯持续时间；否则正常更换红绿灯相位。由于设置了极限延长时间，从而既保障了强行过街的行人的安全，又兼顾了交叉口延误。因此，减少了行人强行过街发生事故的可能性，突出了以人为本的理念，特别适于低饱和度的城市交叉口交通控制。
附图说明
图1为本发明的道路交叉口交通灯控制系统的结构示意图；
图2为本发明的道路交叉口交通灯控制系统的控制方法流程图；
图3为本发明的道路交叉口交通灯控制系统中行人检测器的一种安装位置示意图；
图4为本发明的道路交叉口交通灯控制系统中行人检测器的另一种安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：
参考图1所示，本实施例的道路交叉口交通灯控制系统包括依次相连的行人检测器、信号控制机、信号执行装置和信号灯，以及与信号控制机相连的控制中心。其中，行人检测器用于在设定的初始绿灯时间结束时检测是否有与当前相位相冲突的行人强行过街，该行人检测器可以选用微波检测器、红外感应检测器或超声波检测器等。该行人检测器可如图3所示那样，仅在主路安装，用于增强主路上的行人过街安全，也可如图3所示那样在主路和次路均进行安装。信号控制机用于获取行人检测器的检测结果，并根据检测结果生成对应的控制指令输出。若有与当前相位相冲突的行人强行过街，则输出一个包含设定的单位绿灯延长时间的延时更换红绿灯相位控制指令；否则输出更换红绿灯相位控制指令。其中，在信号灯延时了单位绿灯延长时间后，若检测到与当前相位相冲突的强行过街行人流中断，则输出更换红绿灯相位控制指令；在信号灯延时了所述单位绿灯延长时间后，若检测到与当前相位相冲突的强行过街行人流未中断，则再次输出延时更换红绿灯相位控制指令；如此直至信号灯的绿灯累积延长时间达到设定的极限延长时间后输出更换红绿灯相位控制指令。信号执行装置用于接收延时更换红绿灯相位控制指令或更换红绿灯相位控制指令并根据接收到的控制指令控制信号灯执行相应动作。控制中心用于接收信号控制机发送的配时参数数据，根据配时参数数据和控制算法生成对应的控制方案反馈至信号控制机内保存。
其中，本实施例的初始绿灯时间为gi=max(g人、g车、g非)，
Figure BDA00002381126600031
g人为与放行路口直行交通流方向平行的人行横道上行人安全过街平均时间，t0为行人平均反应时间，l0为与放行路口直行交通流方向平行的人行横道的长度，v0为行人正常过街步行平均速度（一般取1m/s）。
Figure BDA00002381126600032
g车为排空红灯期间积累的机动车所需的平均时间，t1为绿灯亮时平均损失时间，n1为红灯期间关键进口道积累的机动车辆数量平均值，q1为关键进口道机动车辆高峰小时流率。
Figure BDA00002381126600033
g非为排空红灯期间积累的非机动车所需的平均时间，t2为绿灯亮时平均损失时间，n2为红灯期间关键进口道积累的非机动车辆数量平均值，q2为关键进口道非机动车辆高峰小时流率。本实施例的绿灯延时时间为
Figure BDA00002381126600034
g0为单位绿灯延长时间，该单位绿灯延长时间为与当前相位相冲突的行人强行过街所需时间，l1为与当前相位相冲突的人行横道的长度减去一条车道宽度，v1为行人强行过街步行平均速度（可取2m/s）。上述的极限延长时间可根据具体需要在30～60秒范围内选择。
下面结合图2来说明本实施例的道路交叉口交通灯控制系统的控制过程，具体步骤如下：
步骤S1，初始绿灯时间结束时检测是否有与当前相位相冲突的行人强行过街，若未检测到有与当前相位相冲突的行人强行过街，则执行步骤S2；否则执行步骤S3及其以后步骤；
步骤S2，输出更换红绿灯相位控制指令，控制信号灯更换红绿灯相位，即信号灯由绿灯更换为红灯；
步骤S3，输出延时更换红绿灯相位控制指令，控制信号灯延时单位绿灯延长时间；
步骤S4，在信号灯延时了单位绿灯延长时间后，判断与当前相位相冲突的强行过街行人流是否中断，若中断，则跳转执行步骤S2；否则执行步骤S5。
步骤S5，判断信号灯的绿灯累积延长时间是否达到设定的极限延长时间，若达到则跳转执行步骤S2；否则跳转执行步骤S3。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种道路交叉口交通灯控制系统，其特征在于，包括依次相连的行人检测器、信号控制机、信号执行装置和信号灯，以及与所述信号控制机相连的控制中心，其中：
所述行人检测器，用于在设定的初始绿灯时间结束时检测是否有与当前相位相冲突的行人强行过街；
所述信号控制机，用于获取所述行人检测器的检测结果，并根据所述检测结果生成对应的控制指令输出，若有与当前相位相冲突的行人强行过街，则输出一个包含设定的单位绿灯延长时间的延时更换红绿灯相位控制指令，否则输出更换红绿灯相位控制指令；
所述信号执行装置，用于接收所述延时更换红绿灯相位控制指令或所述更换红绿灯相位控制指令并根据接收到的控制指令控制所述信号灯执行相应动作；
所述控制中心，用于接收所述信号控制机发送的配时参数数据，根据所述配时参数数据和控制算法生成对应的控制方案反馈至所述信号控制机内保存。
2.根据权利要求1所述的道路交叉口交通灯控制系统，其特征在于，在所述信号灯延时了所述单位绿灯延长时间后，若检测到与当前相位相冲突的强行过街行人流中断，则输出所述更换红绿灯相位控制指令；在所述信号灯延时了所述单位绿灯延长时间后，若检测到与当前相位相冲突的强行过街行人流未中断，则再次输出所述延时更换红绿灯相位控制指令；如此直至所述信号灯的绿灯累积延长时间达到设定的极限延长时间后输出所述更换红绿灯相位控制指令。
3.根据权利要求2所述的道路交叉口交通灯控制系统，其特征在于，所述初始绿灯时间为gi=max(g人、g车、g非)，其中，
g人为与放行路口直行交通流方向平行的人行横道上行人安全过街平均时间，t0为行人平均反应时间，l0为与放行路口直行交通流方向平行的人行横道的长度，v0为行人正常过街步行平均速度；
Figure FDA00002381126500012
g车为排空红灯期间积累的机动车所需的平均时间，t1为绿灯亮时平均损失时间，n1为红灯期间关键进口道积累的机动车辆数量平均值，q1为关键进口道机动车辆高峰小时流率；
g非为排空红灯期间积累的非机动车所需的平均时间，t2为绿灯亮时平均损失时间，n2为红灯期间关键进口道积累的非机动车辆数量平均值，q2为关键进口道非机动车辆高峰小时流率。
4.根据权利要求3所述的道路交叉口交通灯控制系统，其特征在于，所述单位绿灯延长时间为
Figure FDA00002381126500021
g0为单位绿灯延长时间，所述的单位绿灯延长时间为与当前相位相冲突的行人强行过街所需时间，l1为与当前相位相冲突的人行横道的长度减去一条车道宽度，v1为行人强行过街步行平均速度。
5.根据权利要求4所述的道路交叉口交通灯控制系统，其特征在于，所述极限延长时间为30～60秒。
6.根据权利要求5所述的道路交叉口交通灯控制系统，其特征在于，所述行人检测器包括微波检测器、红外感应检测器或超声波检测器。
7.一种如权1所述道路交叉口交通灯控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，初始绿灯时间结束时检测是否有与当前相位相冲突的行人强行过街，若未检测到有与当前相位相冲突的行人强行过街，则执行步骤S2；否则执行步骤S3及其以后步骤；
步骤S2，输出更换红绿灯相位控制指令，控制信号灯更换红绿灯相位；
步骤S3，输出延时更换红绿灯相位控制指令，控制信号灯延时单位绿灯延长时间；
步骤S4，在所述信号灯延时了所述单位绿灯延长时间后，判断与当前相位相冲突的强行过街行人流是否中断，若中断，则跳转执行步骤S2；否则执行步骤S5；
步骤S5，判断所述信号灯的绿灯累积延长时间是否达到设定的极限延长时间，若达到则跳转执行步骤S2；否则跳转执行步骤S3。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述初始绿灯时间为gi=max(g人、g车、g非)，其中，
Figure FDA00002381126500022
g人为与放行路口直行交通流方向平行的人行横道上行人安全过街平均时间，t0为行人平均反应时间，l0为与放行路口直行交通流方向平行的人行横道的长度，v0为行人正常过街步行平均速度；
Figure FDA00002381126500023
g车为排空红灯期间积累的机动车所需的平均时间，t1为绿灯亮时平均损失时间，n1为红灯期间关键进口道积累的机动车辆数量平均值，q1为关键进口道机动车辆高峰小时流率；
Figure FDA00002381126500024
g非为排空红灯期间积累的非机动车所需的平均时间，t2为绿灯亮时平均损失时间，n2为红灯期间关键进口道积累的非机动车辆数量平均值，q2为关键进口道非机动车辆高峰小时流率。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述单位绿灯延长时间为g0为单位绿灯延长时间，所述的单位绿灯延长时间为与当前相位相冲突的行人强行过街所需时间，l1为与当前相位相冲突的人行横道的长度减去一条车道宽度，v1为行人强行过街步行平均速度。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述极限延长时间为30～60秒。
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