CN104851303A - 分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法，属于智能交通控制技术领域。其特征是针对利用行人过街安全岛错开设置两段独立人行横道的分体式路段人行横道，布设2组机动车信号灯、4组行人信号灯，2组机动车信号灯归属于不同的机动车相位，安全岛一侧和另一侧的各2组行人信号灯归属于不同的行人相位。采用机动车相位前置或行人相位前置的交通运行方式，前置相位独立切断绿灯时间，后置相位同时切断绿灯时间。利用环形线圈检测器和行人请求按钮，实时监测机动车和行人的通行需求。基于模块化的技术架构，以交通事件作为动态调整交通信号灯色及其显示时间的驱动机制，快速响通行需求的变化，充分利用通行空间和时间资源。

Description

分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法
技术领域
本发明属于智能交通控制技术领域，涉及一种分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法。
背景技术
人行过街设施包括平面过街设施和立体过街设施。人行横道是最为常见的平面过街设施，通常设置于交叉口和路段。
当城市干道沿线的信号控制交叉口相距较远时，应在行人过街需求相对集中的地点设置路段人行横道。为了规范交通运行秩序、减少交通事故隐患，宜对机动车或行人通行需求较大的路段人行横道实施交通信号控制。
鉴于城市干道双向机动车通行需求的随机性、时变性和不均衡性，为了更加充分地利用通行空间和时间资源，分体式路段人行横道应运而生。所谓分体式路段人行横道，就是利用行人过街安全岛错开设置两段独立的人行横道，行人通过第一段人行横道后，必须在安全岛上改变步行方向，方能通过另一段人行横道。
分体式路段人行横道可以采用预设时间式信号控制方法或交通响应式信号控制方法。与前者相比，交通响应式信号控制方法能够实时监测机动车和行人的通行需求，动态调整交通信号灯色及其显示时间，快速响应通行需求的变化，具有显著的性能优势，代表着智能交通控制技术的主要发展方向。
分体式路段人行横道的道路空间布局明显区别于传统的路段人行横道，对于交通信号灯的灵活运用给交通运行组织带来了新的变化，有必要开发一种全新的面向分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法。
发明内容
本发明提供了一种分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法。针对利用行人过街安全岛错开设置两段独立人行横道的分体式路段人行横道，布设2组机动车信号灯、4组行人信号灯，2组机动车信号灯归属于不同的机动车相位，安全岛一侧和另一侧的各2组行人信号灯归属于不同的行人相位。采用机动车相位前置或行人相位前置的交通运行方式，前置相位独立切断绿灯时间，后置相位同时切断绿灯时间。利用环形线圈检测器和行人请求按钮，实时监测机动车和行人的通行需求。基于模块化的技术架构，以交通事件作为动态调整交通信号灯色及其显示时间的驱动机制，快速响通行需求的变化，充分利用通行空间和时间资源。
本发明的技术方案如下：
符号 含义
Fi,Fj 行人相位编号，i＝1,2；j＝1,2；i≠j。
Ki,Kj 机动车相位编号，i＝1,2；j＝1,2；i≠j。
一、交通运行组织
对于分体式路段人行横道，除布设2组机动车信号灯外，还在人行横道的两端以及行人过街安全岛上布设4组行人信号灯，见图1。机动车信号灯的灯色显示顺序为“绿灯→黄灯→红灯→绿灯”；行人信号灯的灯色显示顺序为“绿灯→红灯→绿灯”。2组机动车信号灯分别归属于相位K1和K2；安全岛一侧的2组行人信号灯和另一侧的2组行人信号灯分别归属于相位F1和F2。
机动车和行人的交通运行方式，见图2a和图2b。若相位K1和K2前置，独立切断相位K1和K2的绿灯时间；一旦切断相位K1或K2的绿灯时间，相位F1或F2将获得通行权；同时切断相位F1和F2的绿灯时间，相位F1将通行权传递至相位K1，相位F2将通行权传递至相位K2。若相位F1和F2前置，独立切断相位F1和F2的绿灯时间；一旦切断相位F1或F2的绿灯时间，相位K1或K2将获得通行权；同时切断相位K1和K2的绿灯时间，相位K1将通行权传递至相位F1，相位K2将通行权传递至相位F2。
二、交通数据检测器布设
利用交通数据检测器实时监测机动车和行人的通行需求。不同类型的交通数据检测器具有不同的布设位置、功能定位和数据采集要求，见表1。
表1交通数据检测器的布设方式
三、技术架构
本发明的技术架构由7个功能模块构成，包括主模块、初始化模块、通行权传承过程监控模块、机动车相位绿灯时间管理模块、行人相位绿灯时间管理模块、机动车相位绿灯同时切断模块和行人相位绿灯同时切断模块。
本发明以能够表征道路使用者的通行时间资源供给或需求状态、可定量解析或准确感知的交通事件作为动态调整交通信号灯色及其显示时间的驱动机制。
本发明每1秒执行1次，因此，交通信号灯色每1秒更新1次。
(1)主模块(Main Module，MAIN)
MAIN用以从顶层建立不同功能模块之间的数据流和控制流，对于其他功能模块实现既定的控制功能起到支撑的作用。
(2)初始化模块(Module for Initialization，MINI)
MINI用以对控制时段内具有固定取值的技术参数进行赋值操作，仅在控制时段的起始时刻被执行1次。
(3)通行权传承过程监控模块(Module for Right-of-way Transition Monitoring，MRTM)
MRTM用以监控所有通行权传承过程的持续时间。对于已经启动的通行权传承过程，每执行1次MRTM，其持续时间将增加1秒，直到持续时间达到最大持续时间加1秒，令下一绿灯相位由红灯切换至绿灯、通行权传承过程的持续时间归零。
(4)机动车相位绿灯时间管理模块(Module for Green Time Management of Phase Ki，MGTMKi)
MGTMKi用以切断相位Ki的绿灯时间或为机动车相位绿灯同时切断模块提供切断相位Ki绿灯时间的建议。
相位Ki的绿灯时间达到最小绿灯时间后，记录相位Ki的环形线圈检测器采集的车头时距以及相位Fi的行人请求按钮采集的触发持续时间。
若采用机动车相位前置的交通运行方式，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Ki的绿灯时间：
a.相位Ki的绿灯时间达到最大绿灯时间；
b.相位Ki的通行需求已经得到满足(即相位Ki的所有环形线圈检测器采集的车头时距先后或同时大于车头时距阈值)；
c.允许强制切断相位Ki的绿灯时间，同时，相位Fi的行人等待时间过长(即相位Fi的任意1个行人请求按钮采集的触发持续时间达到行人等待时间阈值)。
相位Ki的绿灯结束时刻，启动相位Ki至相位Fi的通行权传承过程，若当前信号周期内相位Ki的通行需求已经得到满足，下一信号周期内允许强制切断相位Ki的绿灯时间，反之，下一信号周期内禁止强制切断相位Ki的绿灯时间。
若采用行人相位前置的交通运行方式，当相位Ki的绿灯时间达到最大绿灯时间时，建议尽快切断相位Ki的绿灯时间；当发生下列任意1项交通事件时，建议适时切断相位Ki的绿灯时间：
a.相位Ki的通行需求已经得到满足；
b.允许强制切断相位Ki的绿灯时间，同时，相位Fi的行人等待时间过长。
(5)行人相位绿灯时间管理模块(Module for Green Time Management of Phase Fi，MGTMFi)
MGTMFi用以切断相位Fi的绿灯时间或为行人相位绿灯同时切断模块提供切断相位Fi绿灯时间的建议。
相位Fi的绿灯时间达到最小绿灯时间后，记录相位Ki的环形线圈检测器采集的占有时间。
若采用行人相位前置的交通运行方式，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Fi的绿灯时间：
a.相位Fi的绿灯时间达到最大绿灯时间；
b.相位Ki存在较长车辆排队(即相位Ki的任意1个环形线圈检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值)。
若采用机动车相位前置的交通运行方式，当相位Fi的绿灯时间达到最大绿灯时间时，建议尽快切断相位Fi的绿灯时间；当相位Ki存在较长车辆排队时，建议适时切断相位Fi的绿灯时间。
(6)机动车相位绿灯同时切断模块(Module for Simultaneous Green Termination of Phase Ki，MSGTKi)
MSGTKi用以同时切断相位Ki和Kj的绿灯时间。
相位Kj的绿灯时间达到最小绿灯时间后，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Ki和Kj的绿灯时间：
a.生成了尽快切断相位Ki绿灯时间的建议；
b.生成了尽快切断相位Kj绿灯时间的建议；
c.生成了适时切断相位Ki和Kj绿灯时间的建议。
相位Ki和Kj的绿灯结束时刻，启动相位Ki至相位Fi以及相位Kj至相位Fj的通行权传承过程，若当前信号周期内相位Ki或Kj的通行需求已经得到满足，下一信号周期内允许强制切断相位Ki或Kj的绿灯时间，反之，下一信号周期内禁止强制切断相位Ki或Kj的绿灯时间。
(7)行人相位绿灯同时切断模块(Module for Simultaneous Green Termination of Phase Fi，MSGTFi)
MSGTFi用以同时切断相位Fi和Fj的绿灯时间。
相位Fj的绿灯时间达到最小绿灯时间后，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Fi和Fj的绿灯时间：
a.生成了尽快切断相位Fi绿灯时间的建议；
b.生成了尽快切断相位Fj绿灯时间的建议；
c.生成了适时切断相位Fi和Fj绿灯时间的建议。
相位Fi和Fj的绿灯结束时刻，启动相位Fi至相位Ki以及相位Fj至相位Kj的通行权传承过程。
附图说明
图1是交通信号灯的安装方式示意图。
图2a是机动车相位前置的交通运行方式图。
图2b是行人相位前置的交通运行方式图。
图3是交通数据检测器的布设位置示意图。
图4是主模块(MAIN)的技术流程图。
图5是机动车相位绿灯时间管理模块(MGTMKi)的技术流程图。
图6是行人相位绿灯时间管理模块(MGTMFi)的技术流程图。
图7是机动车相位绿灯同时切断模块(MSGTKi)的技术流程图。
图8是行人相位绿灯同时切断模块(MSGTFi)的技术流程图。
具体实施方式
(1)交通数据检测器的布设位置
以双向6车道的城市干道沿线的分体式路段人行横道为例，环形线圈检测器和行人请求按钮的布设位置，见图3。
(2)主模块(MAIN)的技术流程如图4所示。
其中，“＝1”表示交通事件已经发生或正在发生。
涉及的交通事件TEMAIN-Ki(no.)和TEMAIN-Fi(no.)包括：
TEMAIN-Ki(1)：相位Ki的信号灯显示绿灯。
TEMAIN-Ki(2)：相位Ki的绿灯时间达到最小绿灯时间。
TEMAIN-Fi(1)：相位Fi的信号灯显示绿灯。
TEMAIN-Fi(2)：相位Fi的绿灯时间达到最小绿灯时间。
(3)在初始化模块(MINI)中进行赋值的技术参数包括：交通运行方式；机动车相位的黄灯时间；所有通行权传承过程的最大持续时间；机动车相位的最小绿灯时间和最大绿灯 时间；行人相位的最小绿灯时间和最大绿灯时间；环形线圈检测器的车头时距阈值和占有时间阈值；行人等待时间阈值。
(4)机动车相位绿灯时间管理模块(MGTMKi)的技术流程如图5所示。
其中，“＝1”表示交通事件已经发生或正在发生，“:＝1”表示令交通事件在下1秒发生。
涉及的交通事件TEGTM-Ki(no.)包括：
TEGTM-Ki(1)：已经决定切断相位Ki的绿灯时间。
TEGTM-Ki(2)：记录相位Ki的环形线圈检测器采集的车头时距。
TEGTM-Ki(3)：记录相位Fi的行人请求按钮采集的触发持续时间。
TEGTM-Ki(4)：采用机动车相位前置的交通运行方式。
TEGTM-Ki(5)：相位Ki的绿灯时间达到最大绿灯时间。
TEGTM-Ki(6)：相位Ki的所有环形线圈检测器采集的车头时距先后或同时大于车头时距阈值。
TEGTM-Ki(7)：允许强制切断相位Ki的绿灯时间。
TEGTM-Ki(8)：相位Fi的任意1个行人请求按钮采集的触发持续时间达到行人等待时间阈值。
TEGTM-Ki(9)：切断相位Ki的绿灯时间。
TEGTM-Ki(10)：令相位Ki至相位Fi的通行权传承过程的持续时间等于1秒。
TEGTM-Ki(11.1)：下一信号周期内允许强制切断相位Ki的绿灯时间。
TEGTM-Ki(11.2)：下一信号周期内禁止强制切断相位Ki的绿灯时间。
TEGTM-Ki(12.1)：生成了尽快切断相位Ki绿灯时间的建议。
TEGTM-Ki(12.2)：生成了适时切断相位Ki绿灯时间的建议。
TEGTM-Ki(13.1)：建议尽快切断相位Ki的绿灯时间。
TEGTM-Ki(13.2)：建议适时切断相位Ki的绿灯时间。
(5)行人相位绿灯时间管理模块(MGTMFi)的技术流程如图6所示。
其中，“＝1”表示交通事件已经发生或正在发生，“:＝1”表示令交通事件在下1秒发生。
涉及的交通事件TEGTM-Fi(no.)包括：
TEGTM-Fi(1)：已经决定切断相位Fi的绿灯时间。
TEGTM-Fi(2)：记录相位Ki的环形线圈检测器采集的占有时间。
TEGTM-Fi(3)：采用行人相位前置的交通运行方式。
TEGTM-Fi(4)：相位Fi的绿灯时间达到最大绿灯时间。
TEGTM-Fi(5)：相位Ki的任意1个环形线圈检测器采集的占有时间大于等于占有时间阈值。
TEGTM-Fi(6)：切断相位Fi的绿灯时间。
TEGTM-Fi(7)：令相位Fi至相位Ki的通行权传承过程的持续时间等于1秒。
TEGTM-Fi(8.1)：生成了尽快切断相位Fi绿灯时间的建议。
TEGTM-Fi(8.2)：生成了适时切断相位Fi绿灯时间的建议。
TEGTM-Fi(9.1)：建议尽快切断相位Fi的绿灯时间。
TEGTM-Fi(9.2)：建议适时切断相位Fi的绿灯时间。
(6)机动车相位绿灯同时切断模块(MSGTKi)的技术流程如图7所示。
其中，“＝1”表示交通事件已经发生或正在发生，“:＝1”表示令交通事件在下1秒发生。
涉及的交通事件TESGT-Ki(no.)包括：
TESGT-Ki(1)：记录相位Kj的环形线圈检测器采集的车头时距。
TESGT-Ki(2)：相位Kj的绿灯时间未达到最小绿灯时间。
TESGT-Ki(3.1)：生成了尽快切断相位Ki绿灯时间的建议。
TESGT-Ki(3.2)：生成了尽快切断相位Kj绿灯时间的建议。
TESGT-Ki(4.1)：未生成适时切断相位Ki绿灯时间的建议。
TESGT-Ki(4.2)：生成了适时切断相位Kj绿灯时间的建议。
TESGT-Ki(5)：切断相位Ki和Kj的绿灯时间。
TESGT-Ki(6)：令相位Ki至相位Fi的通行权传承过程的持续时间等于1秒，令相位Kj至相位Fj的通行权传承过程的持续时间等于1秒。
TESGT-Ki(7)：相位Ki的所有环形线圈检测器采集的车头时距先后或同时大于车头时距阈值。
TESGT-Ki(8.1)：下一信号周期内允许强制切断相位Ki的绿灯时间。
TESGT-Ki(8.2)：下一信号周期内禁止强制切断相位Ki的绿灯时间。
TESGT-Ki(9)：相位Kj的所有环形线圈检测器采集的车头时距先后或同时大于车头时距阈值。
TESGT-Ki(10.1)：下一信号周期内允许强制切断相位Kj的绿灯时间。
TESGT-Ki(10.2)：下一信号周期内禁止强制切断相位Kj的绿灯时间。
(7)行人相位绿灯同时切断模块(MSGTFi)的技术流程，如图8所示。
其中，“＝1”表示交通事件已经发生或正在发生，“:＝1”表示令交通事件在下1秒发生。
涉及的交通事件TESGT-Fi(no.)如下所示：
TESGT-Fi(1)：相位Fj的绿灯时间未达到最小绿灯时间。
TESGT-Fi(2.1)：生成了尽快切断相位Fi绿灯时间的建议。
TESGT-Fi(2.2)：生成了尽快切断相位Fj绿灯时间的建议。
TESGT-Fi(3.1)：未生成适时切断相位Fi绿灯时间的建议。
TESGT-Fi(3.2)：生成了适时切断相位Fj绿灯时间的建议。
TESGT-Fi(4)：切断相位Fi和Fj的绿灯时间。
TESGT-Fi(5)：令相位Fi至相位Ki的通行权传承过程的持续时间等于1秒，令相位Fj至相位Kj的通行权传承过程的持续时间等于1秒。

Claims (1)

1.一种分体式路段人行横道的交通响应式信号控制方法，包括交通运行组织、交通数据检测器布设、技术架构3个方面；其特征在于：
符号 含义 Fi,Fj 行人相位编号，i＝1,2；j＝1,2；i≠j； Ki,Kj 机动车相位编号，i＝1,2；j＝1,2；i≠j；
(一)交通运行组织
对于分体式路段人行横道，除布设2组机动车信号灯外，还在人行横道的两端以及行人过街安全岛上布设4组行人信号灯；机动车信号灯的灯色显示顺序为“绿灯→黄灯→红灯→绿灯”；行人信号灯的灯色显示顺序为“绿灯→红灯→绿灯”；2组机动车信号灯分别归属于相位K1和K2；安全岛一侧的2组行人信号灯和另一侧的2组行人信号灯分别归属于相位F1和F2；
机动车和行人的交通运行方式描述如下：若相位K1和K2前置，独立切断相位K1和K2的绿灯时间；一旦切断相位K1或K2的绿灯时间，相位F1或F2将获得通行权；同时切断相位F1和F2的绿灯时间，相位F1将通行权传递至相位K1，相位F2将通行权传递至相位K2；若相位F1和F2前置，独立切断相位F1和F2的绿灯时间；一旦切断相位F1或F2的绿灯时间，相位K1或K2将获得通行权；同时切断相位K1和K2的绿灯时间，相位K1将通行权传递至相位F1，相位K2将通行权传递至相位F2；
(二)交通数据检测器的布设方式，见表1：
表1 交通数据检测器的布设方式
(三)技术架构
由7个功能模块构成，包括主模块、初始化模块、通行权传承过程监控模块、机动车相位绿灯时间管理模块、行人相位绿灯时间管理模块、机动车相位绿灯同时切断模块和行人相位绿灯同时切断模块；每1秒执行1次，交通信号灯色每1秒更新1次；
(1)主模块：用以从顶层建立不同功能模块之间的数据流和控制流，对于其他功能模块实现既定的控制功能起到支撑的作用；
(2)初始化模块：用以对控制时段内具有固定取值的技术参数进行赋值操作，仅在控制时段的起始时刻被执行1次；
(3)通行权传承过程监控模块：用以监控所有通行权传承过程的持续时间；
对于已经启动的通行权传承过程，每执行1次该模块，其持续时间将增加1秒，直到持续时间达到最大持续时间加1秒，令下一绿灯相位由红灯切换至绿灯、通行权传承过程的持续时间归零；
(4)机动车相位绿灯时间管理模块：用以切断相位Ki的绿灯时间或为机动车相位绿灯同时切断模块提供切断相位Ki绿灯时间的建议；
相位Ki的绿灯时间达到最小绿灯时间后，记录相位Ki的环形线圈检测器采集的车头时距以及相位Fi的行人请求按钮采集的触发持续时间；
若采用机动车相位前置的交通运行方式，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Ki的绿灯时间：
a.相位Ki的绿灯时间达到最大绿灯时间；
b.相位Ki的通行需求已经得到满足；
c.允许强制切断相位Ki的绿灯时间，同时，相位Fi的行人等待时间过长；
相位Ki的绿灯结束时刻，启动相位Ki至相位Fi的通行权传承过程，若当前信号周期内相位Ki的通行需求已经得到满足，下一信号周期内允许强制切断相位Ki的绿灯时间，反之，下一信号周期内禁止强制切断相位Ki的绿灯时间；
若采用行人相位前置的交通运行方式，当相位Ki的绿灯时间达到最大绿灯时间时，建议尽快切断相位Ki的绿灯时间；当发生下列任意1项交通事件时，建议适时切断相位Ki的绿灯时间：
a.相位Ki的通行需求已经得到满足；
b.允许强制切断相位Ki的绿灯时间，同时，相位Fi的行人等待时间过长；
(5)行人相位绿灯时间管理模块：用以切断相位Fi的绿灯时间或为行人相位绿灯同时切断模块提供切断相位Fi绿灯时间的建议；
相位Fi的绿灯时间达到最小绿灯时间后，记录相位Ki的环形线圈检测器采集的占有时间；
若采用行人相位前置的交通运行方式，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Fi的绿灯时间：
a.相位Fi的绿灯时间达到最大绿灯时间；
b.相位Ki存在较长车辆排队；
若采用机动车相位前置的交通运行方式，当相位Fi的绿灯时间达到最大绿灯时间时，建议尽快切断相位Fi的绿灯时间；当相位Ki存在较长车辆排队时，建议适时切断相位Fi的绿灯时间；
(6)机动车相位绿灯同时切断模块：用以同时切断相位Ki和Kj的绿灯时间；
相位Kj的绿灯时间达到最小绿灯时间后，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Ki和Kj的绿灯时间：
a.生成了尽快切断相位Ki绿灯时间的建议；
b.生成了尽快切断相位Kj绿灯时间的建议；
c.生成了适时切断相位Ki和Kj绿灯时间的建议；
相位Ki和Kj的绿灯结束时刻，启动相位Ki至相位Fi以及相位Kj至相位Fj的通行权传承过程，若当前信号周期内相位Ki或Kj的通行需求已经得到满足，下一信号周期内允许强制切断相位Ki或Kj的绿灯时间，反之，下一信号周期内禁止强制切断相位Ki或Kj的绿灯时间；
(7)行人相位绿灯同时切断模块：用以同时切断相位Fi和Fj的绿灯时间；
相位Fj的绿灯时间达到最小绿灯时间后，当发生下列任意1项交通事件时，立即切断相位Fi和Fj的绿灯时间：
a.生成了尽快切断相位Fi绿灯时间的建议；
b.生成了尽快切断相位Fj绿灯时间的建议；
c.生成了适时切断相位Fi和Fj绿灯时间的建议；
相位Fi和Fj的绿灯结束时刻，启动相位Fi至相位Ki以及相位Fj至相位Kj的通行权传承过程。
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