CN103065477A - 具有动态时长调节功能的全红信号设置系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统及方法，包括：交叉口控制器，用于采集信号灯信息，并向第一检测模块发送第一启动信号和第一结束信号，并当有车辆通过第一检测模块时启动全红信号，并向第二检测模块发送第二启动信号和第二结束信号，并根据第二检测结果对全红信号时长进行调整；第一检测模块，用于接收第一启动信号和第一结束信号，检测在接收到第一启动信号和第一结束信号之间是否有车辆通过；第二检测模块，用于接收第二启动信号和第二结束信号，检测闯红灯车辆速度和闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间。本发明在保证减少闯红灯相撞事故的基础上使得交叉口的通行效率得到提高。

Description

具有动态时长调节功能的全红信号设置系统及方法

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，特别涉及一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统及方法。

背景技术

目前道路交叉口处的信号灯，在一个黄灯信号时段结束后通常紧随着一个全红信号时段，即在这一时段中交叉口的所有信号灯均为红灯，在全红信号时段内交叉口任一进口道路的车辆都不允许越过停车线。交叉口处信号灯设置全红信号时段的目的在于，使黄灯信号时段期间（尤其是黄灯末尾）进入交叉口的车辆能够在冲突交通量还没释放之前通过冲突点，进而避免与冲突车辆的直角碰撞。

目前国内根据交叉口道路的宽窄将信号灯的全红信号时长设置为固定时长，一般为1至4秒。然而，闯红灯人员发生直角冲突的可能性是与其红灯进入时间存在逻辑上的一一对应关系的，相撞的可能性随着车辆在全红时段开始后进入交叉口的时间增加而增加。因而，由于机动车红灯进入时间的动态性，固定时长的全红信号的设置并不能使其减少闯红灯相撞事故的安全效益达到最优。此外，固定全红信号时段设置的不利之处还在于增加了交叉口延误时间，全红信号时段的这段时间不能被任何相位的驶出车辆利用。如果绿灯末尾没有冲突交通，全红信号时段的存在就不能提供任何安全效益反而会增加交叉口所有停车的交通延误，在一定程度上降低了交叉口的通行效率。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明解决的技术问题是提出一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统及方法，在保证减少闯红灯相撞事故的基础上使得交叉口的通行效率得到提高。

（二）技术方案

本发明提出了一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统，交叉口控制器与信号灯、第一检测模块、第二检测模块相连，所述系统包括：

交叉口控制器，用于采集信号灯信息，并当信号灯的绿灯剩余时间为预设时间时向第一检测模块发送第一启动信号，当信号灯的黄灯信号结束时向所述第一检测模块发送第一结束信号，并当所述第一检测模块的第一检测结果为有车辆通过时启动全红信号，并向第二检测模块发送第二启动信号，当全红信号结束后向所述第二检测模块发送第二结束信号，并根据所述第二检测模块发送的第二检测结果对全红信号时长进行调整；

第一检测模块，用于接收交叉口控制器发送的第一启动信号和第一结束信号，检测在接收到所述第一启动信号和所述第一结束信号之间的时间段内是否有车辆通过，并在检测结束时将第一检测结果发送给所述交叉口控制器；

第二检测模块，用于接收所述交叉口控制器发送的所述第二启动信号和所述第二结束信号，检测闯红灯车辆速度和闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间，并将第二检测结果发送给所述交叉口控制器。

优选地，所述交叉口控制器的安装位置为交叉口行驶方向上的停车线边缘。

优选地，所述第一检测模块的安装位置为远离交叉口方向距离停车线预设距离位置处。

优选地，所述第二检测模块的安装位置为交叉口行驶方向上的停车线处。

本发明还提出了一种具有动态时长调节功能的全红信号设置方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、交叉口控制器采集信号灯信息，当信号灯的绿灯剩余时间为预设时间时向第一检测模块发送第一启动信号，所述第一检测模块接收到所述第一启动信号后开始检测是否有车辆通过所述第一检测模块位于的位置；

S2、所述交叉口控制器在信号灯的黄灯信号结束时向所述第一检测模块发送第一结束信号，所述第一检测模块停止检测，并在停止检测后将第一检测结果发送给所述交叉口控制器；

S3、若所述第一检测结果为未有车辆通过，则取消全红信号；若所述第一检测结果有车辆通过，则启动全红信号，并向第二检测模块发送第二启动信号；

S4、所述第二检测模块接收到所述第二启动信号后，检测闯红灯车辆速度及闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间，

并根据第二检测结果对全红信号时长进行调整；

S5、当全红时长结束后，所述交叉口控制器向所述第二检测模块发送第二结束信号。

优选地，步骤S1中所述第一检测模块的位置为距离停车线预设距离L位置处，且L通过以下公式确定：

L=T_RE×V

其中，T_RE为交叉口处闯红灯车辆在进入交叉口时红灯开始的时间；V为车辆速度。

优选地，T_RE通过下式确定：

$P\{X=k\}=\frac{{\mathrm{\λ}}^k{e}^{-\mathrm{\λ}}}{k!},k=\mathrm{0,1,2}\·\·\·$

当P≤0.95时k的最大值为T_RE；

其中，λ为交叉口处闯红灯车辆在进入交叉口时红灯开始的平均时间。

优选地，V通过下式确定：

$\mathrm{\Φ}\left(x\right)={\∫}_{-\∞}^x\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-t^2/2}\mathrm{dt}$

当Ф(x)≤0.99时x的最大值为Z，又：

V=Z×σ+u

其中，u为交叉口车辆速度平均值，σ为交叉口车辆速度的方差。

优选地，所述预设时间T_BY为：T_BY=L/u。

优选地，步骤S4具体包括：

若所述第二检测结果中闯红灯车辆速度小于预设速度，则保持原始全红信号时长，所述原始全红时长为交叉口处设置的固定全红信号时长；

若所述第二检测结果中闯红灯车辆速度大于所述预设速度，则根据下式调整全红信号时长：

T_DAR=(T_E-T_AS)+T_AR

其中，T_DAR为调整后的全红信号时长；T_E为闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间；T_AS为全红信号时段开始的时间；T_AR为交叉口原始全红时长。

优选地，步骤S4中所述全红信号时长不超过T_RE的长度。

（三）有益效果

本发明提供了一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统及方法，通过在绿灯信号末尾到黄灯信号结束期间，利用安装在交叉口上游的线圈感测器检测是否有通过车辆，决定全红信号是否开启；利用安装在交叉口停车线处的线圈感测器检测闯红灯车辆速度、进入交叉口时间等确定全红信号时长的设置，在保证减少闯红灯相撞事故的基础上使得交叉口的通行效率得到提高。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

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。

本发明提出了一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统，如图1所示，所述系统包括：

交叉口控制器，用于采集信号灯信息，并当信号灯的绿灯剩余时间为预设时间时向第一检测模块发送第一启动信号，当信号灯的黄灯信号结束时向所述第一检测模块发送第一结束信号，并当所述第一检测模块的第一检测结果为有车辆通过时启动全红信号，并向第二检测模块发送第二启动信号，当全红信号结束后向所述第二检测模块发送第二结束信号，并根据所述第二检测模块发送的第二检测结果对全红信号时长进行调整；

第一检测模块，用于接收交叉口控制器发送的第一启动信号和第一结束信号，检测在接收到所述第一启动信号和所述第一结束信号之间的时间段内是否有车辆通过，并在检测结束时将第一检测结果发送给所述交叉口控制器；

第二检测模块，用于接收所述交叉口控制器发送的所述第二启动信号和所述第二结束信号，检测闯红灯车辆速度和闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间，并将第二检测结果发送给所述交叉口控制器。

其中，所述交叉口控制器的安装位置为交叉口行驶方向上的停车线边缘；所述第一检测模块的安装位置为远离交叉口方向距离停车线预设距离位置处；所述第二检测模块的安装位置为交叉口行驶方向上的停车线处，交叉口控制器与信号灯、第一检测模块、第二检测模块相连。

本发明还提出了一种具有动态时长调节功能的全红信号设置方法，如图2所示，所述方法包括：

S1、交叉口控制器采集信号灯信息，当信号灯的绿灯剩余时间为预设时间时向第一检测模块发送第一启动信号，所述第一检测模块接收到所述第一启动信号后开始检测是否有车辆通过所述第一检测模块位于的位置；第一检测模块为线圈#1。

其中，线圈#1安装位置为距离停车线预设距离L位置处，且L通过以下公式确定：

L=T_RE×V

其中，T_RE为交叉口处闯红灯车辆在进入交叉口时红灯开始的时间；V为车辆速度。

T_RE的确定为，根据泊松分布95%概率低于最大闯红灯时间确定，其中，最大闯红灯时间为在本信号周期内最后一个闯红灯的车辆的红灯进入时间，公式如下：

$P\{X=k\}=\frac{{\mathrm{\λ}}^k{e}^{-\mathrm{\λ}}}{k!},k=\mathrm{0,1,2}\·\·\·$

当P≤0.95时k的最大值为T_RE，即闯红灯车辆中95%的车辆在红灯开始后的T_RE时间内进入交叉口；

其中，λ为交叉口处闯红灯车辆在进入交叉口时红灯开始的平均时间，根据交叉口实地采集数据来确定。

V的确定，V取交叉口速度分布，即正态分布的第99个百分位的运行车速，公式如下：

$\mathrm{\Φ}\left(x\right)={\∫}_{-\∞}^x\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-t^2/2}\mathrm{dt}$

当Ф(x)≤0.99时x的最大值为Z，又：

V=Z×σ+u

其中，u为交叉口车辆速度平均值，σ为交叉口车辆速度的方差，u和σ根据交叉口实地采集数据来确定。

S2、所述交叉口控制器当信号灯的黄灯信号结束时向所述第一检测模块发送第一结束信号，所述第一检测模块停止检测，并在停止检测后将第一检测结果发送给所述交叉口控制器；

线圈#1检测时间T_T的确定为：

T_T=T_BY+T_Y

其中，T_BY为预设时间，即绿灯剩余时间，且T_BY=L/u；T_Y为交叉口黄灯时长；

线圈#1从黄灯开始前T_BY秒开始检测，一直持续到黄灯结束。

S3、若所述第一检测结果为未有车辆通过，则可以预测没有冲突交通，因此取消全红信号；若所述第一检测结果有车辆通过，则需在交叉口设置全红时段，即启动全红信号，并在全红时段开始时向第二检测模块发送第二启动信号；第二检测模块为线圈#2。

S4、所述第二检测模块接收到所述第二启动信号后，检测闯红灯车辆速度和闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间，并根据第二检测结果对全红信号时长进行调整；

若所述第二检测结果中闯红灯车辆速度小于预设速度，则保持原始全红信号时长，所述原始全红时长为交叉口处设置的固定全红信号时长，所述预设速度为5km/h；

若所述第二检测结果中闯红灯车辆速度大于所述预设速度，则根据下式调整全红信号时长：

T_DAR=(T_E-T_AS)+T_AR

其中，T_DAR为调整后的全红信号时长；T_E为闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间；T_AS为全红信号时段开始的时间；TAR为交叉口原始全红时长，且调整后的全红信号时长不超过T_RE的长度。

S5、当全红时长结束后，所述交叉口控制器向所述第二检测模块发送第二结束信号。

线圈#2的检测从全红信号开始一直持续到动态全红时长结束，检测时间可增至原始全红时长的2~3倍，但不能超过T_RE的长度。

值得注意的是，在交叉口某进口道安装本系统时，其对向进口道上也应同时安装，以起到保护本条道路上闯红灯车辆的安全的作用。由于该系统能够保护违法闯红灯驾驶员的安全效益，为避免部分闯红灯人员追求自身利益而滥用该系统，建议在使用该系统的交叉口同时安装电子眼，以便在对非故意闯红灯驾驶员进行保护的同时，可以对故意利用该系统闯红灯的驾驶员进行监控和做出相应处罚。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种具有动态时长调节功能的全红信号设置系统，其特征在于，交叉口控制器与信号灯、第一检测模块、第二检测模块相连，所述系统包括：

交叉口控制器，用于采集信号灯信息，并当信号灯的绿灯剩余时间为预设时间时向第一检测模块发送第一启动信号，当信号灯的黄灯信号结束时向所述第一检测模块发送第一结束信号，并当所述第一检测模块的第一检测结果为有车辆通过时启动全红信号，并向第二检测模块发送第二启动信号，当全红信号结束后向所述第二检测模块发送第二结束信号，并根据所述第二检测模块发送的第二检测结果对全红信号时长进行调整；

第一检测模块，用于接收交叉口控制器发送的第一启动信号和第一结束信号，检测在接收到所述第一启动信号和所述第一结束信号之间的时间段内是否有车辆通过，并在检测结束时将第一检测结果发送给所述交叉口控制器；

第二检测模块，用于接收所述交叉口控制器发送的所述第二启动信号和所述第二结束信号，检测闯红灯车辆速度和闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间，并将第二检测结果发送给所述交叉口控制器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交叉口控制器的安装位置为交叉口行驶方向上的停车线边缘。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一检测模块的安装位置为远离交叉口方向距离停车线预设距离位置处。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二检测模块的安装位置为交叉口行驶方向上的停车线处。

5.一种具有动态时长调节功能的全红信号设置方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、交叉口控制器采集信号灯信息，当信号灯的绿灯剩余时间为预设时间时向第一检测模块发送第一启动信号，所述第一检测模块接收到所述第一启动信号后开始检测是否有车辆通过所述第一检测模块位于的位置；

S2、所述交叉口控制器在信号灯的黄灯信号结束时向所述第一检测模块发送第一结束信号，所述第一检测模块停止检测，并在停止检测后将第一检测结果发送给所述交叉口控制器；

S3、若所述第一检测结果为未有车辆通过，则取消全红信号；若所述第一检测结果有车辆通过，则启动全红信号，并向第二检测模块发送第二启动信号；

S4、所述第二检测模块接收到所述第二启动信号后，检测闯红灯车辆速度及闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间，并根据第二检测结果对全红信号时长进行调整；

S5、当全红时长结束后，所述交叉口控制器向所述第二检测模块发送第二结束信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述第一检测模块的位置为距离停车线预设距离L位置处，且L通过以下公式确定：

L=T_RE×V

其中，T_RE为交叉口处闯红灯车辆在进入交叉口时红灯开始的时间；V为车辆速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，T_RE通过下式确定：

$P\{X=k\}=\frac{{\mathrm{\λ}}^k{e}^{-\mathrm{\λ}}}{k!},k=\mathrm{0,1,2}\·\·\·$

当P≤0.95时k的最大值为T_RE；

其中，λ为交叉口处闯红灯车辆在进入交叉口时红灯开始的平均时间。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，V通过下式确定：

$\mathrm{\Φ}\left(x\right)={\∫}_{-\∞}^x\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}{e}^{-t^2/2}\mathrm{dt}$

当Ф(x)≤0.99时x的最大值为Z，又：

V=Z×σ+u

其中，u为交叉口车辆速度平均值，σ为交叉口车辆速度的方差。

9.根据权利要求5、6或8任一项所述的方法，其特征在于，所述预设时间T_BY为：T_BY=L/u。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

若所述第二检测结果中闯红灯车辆速度小于预设速度，则保持原始全红信号时长，所述原始全红时长为交叉口处设置的固定全红信号时长；

若所述第二检测结果中闯红灯车辆速度大于所述预设速度，则根据下式调整全红信号时长：

T_DAR=(T_E-T_AS)+T_AR

其中，T_DAR为调整后的全红信号时长；T_E为闯红灯车辆在到达停车线时全红信号时段开始后的时间；T_AS为全红信号时段开始的时间；T_AR为交叉口原始全红时长。

11.根据权利要求5或6任一项所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述调整后的全红信号时长不超过T_RE的长度。

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