CN105513388B - 一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线及其实现方法，包括LED灯组、保护罩、信号灯信息输出模块和控制器，其中，所述LED灯组埋设于斑马线上，LED灯组外侧设置有保护罩，所述控制器连接信号灯信息输出模块，采集信号灯的信息，与交叉口信号机形成联动控制，计算行人穿越交叉口的最短绿灯时间，与交叉口信号机的绿灯时间相比较，控制所述LED灯组发出相应的灯光。本发明提高了交叉口时间和空间资源的利用率，弥补了行人绿灯信号即将结束时的损失时间，以及帮助行人在人行绿灯即将结束时判定能否安全通过交叉口，对提高人行横道的安全性有着非常重要的作用。

Description

一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线及其实现方法。
背景技术
城市道路交叉口是交通组织中重要的组成部分，分担着来自多个不同方向的车辆与人流，是行人、非机动车、机动车转换路线的枢纽，在城市道路网中居于核心地位，同时也是交通事故频发之地。主要体现在行人与机动车、非机动车与机动车的汇集，机非冲突和人车冲突十分严重。驾驶员在通过道路交叉口时需要在最短时间里完成读取指示灯、遵从交通控制、避让行人与非机动车等，如有差错就会致使交通事故的发生；此外，我国大部分交叉口未提供保护行人与非机动车驾驶员的安全措施，这些交叉口发生交通事故的频率较高。
道路斑马线是交通组织中重要的安全标志,对于车辆驾驶员来说,斑马线意味着小心驾驶,慢速通过；而对于行人来说,斑马线意味着安全穿过马路的保护带。斑马线是安全交通的一道屏障，是保护行人和非机动车安全的重要措施。然而许多交通事故都是在行人过马路时引起，现在的斑马线都是由白线条制成的，这种斑马线用了一段时间后，由于车辆的长时间通过使得白颜色就会淡下来，交通管理者来不及重新刷上白漆，而脱落来的白颜色线条就会与道路的颜色差不多，汽车驾驶员无法清晰辨识斑马线，因此白线条斑马线提醒、警示效果不强，不容易引起驾驶员警觉。为了使斑马线更加醒目，有的城市也推出了彩色斑马线，用彩色斑马线来代替原有斑马线，它相对白色斑马线具有更好的警示效果。但不管白色斑马线，还是彩色斑马线，它们都是静态的，主要存在以下两个方面的问题：
一是，行人只能通过行人信号灯色去判断能否通过交叉口，即使行人信号灯有倒计时牌也无法让行人有直观的认识，进而判断能否进入交叉口以及能否安全通过交叉口；
二是，一般情况下，人们对静态物体的注视程度没有对动态物体的注视程度深刻。静态斑马线无法有效提醒驾驶员，尤其是在能见度低的情况下。
现有的技术方案均没有充分考虑利用行人步速计算斑马线行人可通行区域，并用不同的颜色的灯组显示在斑马线上，均未考虑与交叉口信号机采用联动控制，具有一定的制约性，不能减少交通事故的发生。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线及其实现方法，本发明提高行人穿越信号控制交叉口的安全性，让更多的行人能在信息的提示下快速、安全地通过交叉口；此外，选用动态的斑马线可以提高人的感官刺激，具有更好的提醒、警示和易使人警觉的作用，做到行人、行车安全，减少交通事故的发生。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种与交叉口信号机联动控制的动态斑马线，包括LED灯组、保护罩、信号灯信息输出模块和控制器，其中，所述LED灯组埋设于斑马线上，LED灯组外侧设置有保护罩，所述控制器连接信号灯信息输出模块，采集信号灯的信息，与交叉口信号机形成联动控制，计算行人穿越交叉口的最短绿灯时间，与交叉口信号机的绿灯时间相比较，控制所述LED灯组发出相应的灯光。
所述LED灯组包括两种不同颜色的多个LED灯，两种颜色的LED灯交替设置。
所述保护罩为抗压、透明材质。优选的，可以为钢化玻璃、聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚氯乙烯塑料等。
基于上述动态斑马线的实现方法，包括以下步骤：
(1)控制器通过信号灯信息输出模块采集信号灯的状态，如果对向机动车灯为绿色，则LED灯组发出灯光，禁止行人通行，如果为绿色转红色，进入步骤(2)；
(2)控制器根据对向机动车灯红色启亮时间，实时计算斑马线区域内行人通过交叉口的最短绿灯时间，判断行人能否安全穿越路口，如果能则控制LED灯组发出提示行人通行的灯光；
(3)将信号机中的交通信号灯的相位信息输出与控制器协同联动，使LED灯组的闪烁受到信号灯的控制。
所述步骤(2)中，交叉口的最短绿灯时间为LED灯组铺设位置与斑马线尽头的距离与行人步速的比值加上行人流安全清尾时间(一般取7-10秒)。
所述步骤(2)中，如果交叉口的最短绿灯时间小于行人信号灯绿灯显示时间，则该区域LED灯闪烁，由提示行人通信的颜色转换为禁止行人通行的颜色；如果交叉口的最短绿灯时间大于行人信号灯绿灯显示时间，则该区域LED灯为提示行人通信的颜色。
所述步骤(2)中，动态斑马线的禁止行人通行的时间与交通信号灯绿灯时间相同，最短绿灯时间作为动态斑马线由全部为提示行人通信的颜色渐变显示为全部为禁止行人通行的时间，剩余时间即为提示行人通信的LED灯动态工作时间。
所述步骤(3)中，信号机与单片机的协同时，同时使用红灯、黄灯以及绿灯信号输出口，红灯信号输出口与禁止行人通行的LED灯全亮状态相配合；绿灯信号输出口与提示行人通行的LED灯全亮状态相配；黄灯信号输出口与LED灯进行两种颜色相互转化的过程相配合。
本发明的有益效果为：
(1)提高了交叉口时间和空间资源的利用率，弥补了行人绿灯信号即将结束时的损失时间，以及帮助行人在人行绿灯即将结束时判定能否安全通过交叉口，对提高人行横道的安全性有着非常重要的作用；
(2)动态斑马线(LED)在夜间反光性极强，由于夜晚行人和驾驶员的警惕性下降，易导致交通事故的发生；
(3)动态斑马线在白天、夜间都以光的形式醒目的表现出来，不仅保证了交通安全，而且使城市夜间更为美观；在特殊环境(雾霾、沙尘等)下作为信号灯来引导行人、行车安全通过交叉口；
(4)可以有效提高司机的注意力，降低汽车通过速度，督促司机礼让行人，降低人车冲突比例，动态斑马线系统设计不仅能够保障行人通过人行道的安全，而且能够提高行人通过的效率；
(5)更好的引导行人走斑马线；降低车辆接近行人速度，延长车辆接近行人制动距离；提高汽车礼让行人的概率，降低人车冲突，降低交通事故率。
附图说明
图1为本发明的动态斑马线的工作原理图；
图2为本发明的工作流程示意图。
其中：1、LED灯，2、单片机，3、信号灯，4、斑马线。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，动态斑马线的实现包括以下步骤：LED灯的选择、铺设，LED灯的闪烁控制，信号机与单片机的协同。
步骤1：LED等的选择与铺设。
选择红、绿两种颜色的LED灯，将LED灯按照红、绿(可颠倒)一排排的铺设在斑马线上，在LED灯上铺设抗压、耐磨、透明的材料。
步骤2：设计LED灯的闪烁方式。充分考虑行人过街步速、过街时间、机动车信号控制等方面的因素，设计一个颜色可变的动态斑马线，并用红色或者绿色表征行人所在区域是否可以安全通过交叉口。
具体方案为：
(1)当对向机动车灯为绿色时，整个动态斑马线红色LED灯亮，绿色LED灯灭，行人禁止通行；
(2)当对向机动车灯刚由绿色转变为红色时，整个动态斑马线绿色LED灯亮，红色LED灯灭；并且根据对向机动车灯红色启亮时间，实时计算斑马线区域内行人通过交叉口的时间，并对行人能否安全穿越路口做出判断。判断原理如下：
首先，利用公式1计算行人穿越交叉口的最短绿灯时间，
式中，Gmin——行人穿越交叉口的最短绿灯时间；
LP——LED灯铺设位置与斑马线尽头的之间的距离；
Vp——行人步速，拟选择中位步速作为设计步速。
如果Gmin小于行人信号灯绿灯显示时间，则该区域LED灯闪烁，由绿色转换为红色；如果Gmin大于行人信号灯绿灯显示时间，则该区域LED灯为绿色。
动态斑马线的红灯时间与交通信号灯绿灯时间相同，最短绿灯时间可作为斑马线系统由全绿渐变显示为全红的时间，剩余时间即为绿灯动态工作时间。
步骤3：信号机与动态斑马线协同控制。
将信号机中的交通信号灯的相位信息输出与控制LED灯的单片机协同，使LED灯的闪烁受到信号灯的控制。行人信号机具有红灯、绿灯以及黄灯三个信号输出口的，目前行人信号机只用到了红灯以及绿灯信号输出口，信号配时一般将黄灯时间设为零。本发明在信号机与单片机的协同时，同时使用红灯、黄灯以及绿灯信号输出口，红灯信号输出口与LED红灯全亮状态相配合；绿灯信号输出口与LED绿灯全亮状态相配；黄灯信号输出口与LED等由全绿渐变显示为红色相配合，因为在一个路口行人安全通行时间是固定的，我们就把黄灯时间设为行人安全通行时间，所以行人信号灯的绿灯时间加上黄灯时间等于对向机动车信号灯的红灯时间加黄闪时间。
如图2所示，信号机与单片机的协同：信号机的行人灯一般只有红和绿两种灯，但是大多数的信号机的行人灯是有黄灯信号输出口的，只是没有应用上，信号配时时黄灯时间为零。所以我们在信号机与单片机的协同时用上了这时的黄灯时间，因为在一个路口行人安全通行时间是固定的，我们就把黄灯时间设为行人安全通行时间，所以行人灯的绿灯时间加上黄灯时间等于红绿灯的绿灯时间加黄闪时间。
单片机能够读取信号机信号输出时的电压信号，所以应用单片机来控制铺设的LED灯
当人行横道信号灯为绿灯时，铺设的LED灯将显示动态的绿色，此时行人可安全通过；
当人行横道信号灯为红灯时，铺设的LED灯也将显示红色，此时行人禁止通行；
当人行横道信号灯为黄灯时间时，铺设的LED灯由全绿渐变显示为全红(绿灯区域即为安全区域)，动态斑马线为警示快速通过。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种交叉口信号机联动控制的动态斑马线的实现方法，其中，所述动态斑马线包括LED灯组、保护罩、信号灯信息输出模块和控制器，所述LED灯组埋设于斑马线上，LED灯组外侧设置有保护罩，所述控制器连接信号灯信息输出模块，采集信号灯的信息，与交叉口信号机形成联动控制，计算行人穿越交叉口的最短绿灯时间，与交叉口信号灯的绿灯时间相比较，控制所述LED灯组发出相应的灯光；
所述交叉口的最短绿灯时间为LED灯组铺设位置与斑马线尽头的距离与行人步速的比值加上行人流安全清尾时间；
所述LED灯组包括两种不同颜色的多个LED灯，两种颜色的LED灯交替设置；
其特征是，所述实现方法包括以下步骤：
(1)控制器通过信号灯信息输出模块采集信号灯的状态，如果对向机动车灯为绿色，则LED灯发出灯光，禁止行人通行，如果为绿色转红色，进入步骤(2)；
(2)控制器根据对向机动车灯红色启亮时间，实时计算斑马线区域内行人通过交叉口的最短绿灯时间，判断行人能否安全穿越路口，如果能则控制LED灯组发出提示行人通行的灯光；
(3)将信号机中的交通信号灯的相位信息输出与控制器协同联动，使LED灯组的闪烁收到信号灯的控制；
所述步骤(3)中，信号机与单片机的协同时，同时使用红灯、黄灯以及绿灯信号输出口，红灯信号输出口与禁止行人通行的LED灯全亮状态相配合；绿灯信号输出口与提示行人通行的LED灯全亮状态相配；黄灯信号输出口与LED灯进行两种颜色相互转化的过程相配合。
2.如权利要求1所述的一种交叉口信号机联动控制的动态斑马线的实现方法，其特征是：所述保护罩为透明。
3.如权利要求1所述的实现方法，其特征是，所述步骤(2)中，如果交叉口的最短绿灯时间小于行人信号灯绿灯显示时间，则该区域LED灯闪烁，由提示行人通信的颜色转换为禁止行人通行的颜色；如果交叉口的最短绿灯时间大于行人信号灯绿灯显示时间，则该区域LED灯为提示行人通信的颜色。
4.如权利要求1所述的实现方法，其特征是，所述步骤(2)中，动态斑马线的禁止行人通行的时间与交通信号灯绿灯时间相同，最短绿灯时间作为动态斑马线由全部为提示行人通信的颜色渐变显示为全部为禁止行人通行的时间，剩余时间即为提示行人通行的LED灯动态工作时间。
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