CN109272750A - 一种能有效提高交通流安全意识的f步伐控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，该F步伐控制方法对驾驶员、行人等交通流在通过交叉口时的行为进行自动的约束与引导，从而引导机动车司机、非机动车等根据交通信号控制灯的灯色切换而安全、平顺的通过城市道路交叉口，从而减少机动车、行人闯红灯等交通违法行为，并且从根源上减少了的因交通事故而造成的人员伤亡及财产损失，为公民的安全出行保驾护航，为民众创造了无法估量的社会价值。

Description

一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法

技术领域

本发明涉及交通技术领域，具体的说是涉及一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法。

背景技术

近几年，各大城市的机动车拥有量急剧增加。尽管城市交通建设和交通管理部门在交通路网建设和交通管理科技设施建设方面投入了大量的人力、财力和物力，但仍然避免不了城市交通拥堵现象、行车安全事故的发生，行车难、停车难成为各大城市普遍存在的问题。因为交通参与的随意性和无规律性，使交通管理者无法提前规划，也因此加剧了城市交通管理的压力。

现有的交通管理系统，以人工干预和管理为主，以路口信号控制为辅，路面信息采集点少，车路管理分离，系统独立运作，表现为不完善、不精确、不及时。

其主要缺陷为：

(1)非动态：在国内，高昂的传感设备成本限制了智能交通系统的大范围、大批量部署，少量路面信息采集集中于以路口为主的路网主节点，这种局限性导致不能全面、有效收集交通系统中的各种信息，无法动态地、准确地反映交通系统的准确状态。

(2)非全局：现有的智能交通系统项目规划和建设相互独立，各系统采集的信息不能互通，不同设备商的系统间或设备间接口不开放，导致交通状况的分析和判断无法有效利用独立系统间交通信息的潜在协调效应，并可能造成系统或者功能的重复建设、数据信息的重复采集，独立系统的判决结果不具备综合性和全局性。

(3)非自动：当前的智能交通系统信息采集手段单一，交通决策的准确度无法保障，系统的运行和决策需要大量的人工参与、人工干预和人工判别，智能化和自动化水平较低。如果能将大量交通参与者的“交通意图”纳入到交通信号灯的诱导中心系统中，做出交通车流的“智慧”最优判断并以实时交互方式“诱导”交通参与者做出最优、安全的驾驶行为，将是解决局部交通堵塞的很好的措施。

在车辆感应式控制方式中，没有固定的周期和绿信比，信号灯的灯色根据交通路口的交通流量的需要变化而变化，控制方式比较灵活。这种控制方式需要使用感应式信号控制机，通过埋设或悬挂在交叉路口的车辆检测器获得车辆信息，然后根据采集到的车辆数据，判断是否延长特定相位的绿灯间隔时间长度。通过检测器检测到交通流信息，然后将这些数据实时的通过网络传到上位机，上位机实时的产生最佳的绿灯配时方案，并付诸实施，使一段时间内车辆放行最大，或者使其它交通控制评价指标如延误、停车次数等最小。这种控制方式适合与区域管理或干线协调时使用，上位机对多个路口信号机进行协调，使其运行方案根据交通流的变化而自适应的调整，从而提高整个区域或干线上的运行效率。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种能有效提高交通流安全意识的 F步伐控制方法，该F步伐控制方法包括以下步骤：

步骤a：采集道路交叉口物理特性参数，建立交叉口物理特征参数库模块；

步骤b：采集交叉口交通流通行速度，建立速度小样模型库；

步骤c：监测交叉口各交通流的运行规律，建立起各交通流调度方案；

步骤d：根据调查取得的交叉口物理参数模型、各交通流的速度小样模型以及交通流调度方案，制订出各交通流在调度方案中F步伐配时方案；

步骤e：根据F步伐配时方案制订出信号机运行时的算法及控制流程。

进一步的，所述步骤a还包括对交叉口物理特性参数进行采集，采集方法包括：实地采集法和图上采集法；所述物理特性参数库模块包括：路口形状模块、入口车道数模块、入口车道宽度模块、出口车道数模块、出口车道宽度模块、入口左转弯车道数模块、入口右转弯车道数模块、出口右转入车道数模块、路口长宽值模块、直行车经过路口时的坡度值模块以及左转车经过路口时的坡度值模块；所述处理方法包括：图实结合模块、标准修正模块。

进一步的，所述步骤b中：

速度采集方法包括：通过视频实时对现场拍摄的视频软件采集模块、通过在现场安装速度检测仪器来采集速度；

采集速度的对象主体包括：机动车、非机动车、行人；

所述机动车包括：中大型车、中小型车；

所述行人包括：中壮青年、老人与小孩。

进一步的，在所述步骤c中，所述运行规律包括：全天候、各时段、每股交通流的组成类型以及每股交通流的数量及密度；所述调度方案包括：每个具体时段所需要运行的相位状态、周期时长和绿信号灯比。

进一步的，在所述步骤d中，所述的F步伐配时方案包括：确定时段方案的相位状态组成模块、确定每相位所需的步伐类型模块以及确定F步伐中各信号组的警示时间模块。

进一步的，在所述步骤e中，所述的控制流程包括：渐近法、倒记时法和集散式线程事务控制法。

进一步的，所述方法还包括根据道路控制实际情况在交叉口入口处增加刹车线位。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明对驾驶员、行人等交通流在通过交叉口时的行为进行自动的约束与引导，从而引导机动车司机、非机动车等根据交通信号控制灯的灯色切换而安全、平顺的通过城市道路交叉口，从而减少机动车、行人闯红灯等交通违法行为，并且从根源上减少了的因交通事故而造成的人员伤亡及财产损失，为公民的安全出行保驾护航，为民众创造了无法估量的社会价值。

附图说明

图1为本发明交叉口物理特征的汽车行驶方向示意图；

图2为本发明信号机控制交叉口各信号灯时控制流程框图；

图3为图2的左上部框图；

图4为图2的左下部框图；

图5为图2的右部框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参照附图1-5，本发明的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，该F步伐控制方法包括以下步骤：

步骤a：采集道路交叉口物理特性参数，建立交叉口物理特征参数库模块；

步骤b：采集交叉口交通流通行速度，建立速度小样模型库；

步骤c：监测交叉口各交通流的运行规律，建立起各交通流调度方案；

步骤d：根据调查取得的交叉口物理参数模型、各交通流的速度小样模型以及交通流调度方案，制订出各交通流在调度方案中F步伐配时方案；

步骤e：根据F步伐配时方案制订出信号机运行时的算法及控制流程。

本实施例的一种优选技术方案：所述步骤a还包括对交叉口物理特性参数进行采集，采集方法包括：实地采集法和图上采集法；所述物理特性参数库模块包括：路口形状模块、入口车道数模块、入口车道宽度模块、出口车道数模块、出口车道宽度模块、入口左转弯车道数模块、入口右转弯车道数模块、出口右转入车道数模块、路口长宽值模块、直行车经过路口时的坡度值模块以及左转车经过路口时的坡度值模块；所述处理方法包括：图实结合模块、标准修正模块。

本实施例的一种优选技术方案：所述步骤b中：

速度采集方法包括：通过视频实时对现场拍摄的视频软件采集模块、通过在现场安装速度检测仪器来采集速度；

采集速度的对象主体包括：机动车、非机动车、行人；

所述机动车包括：中大型车、中小型车；

所述行人包括：中壮青年、老人与小孩。

本实施例的一种优选技术方案：在所述步骤c中，所述运行规律包括：全天候、各时段、每股交通流的组成类型以及每股交通流的数量及密度；所述调度方案包括：每个具体时段所需要运行的相位状态、周期时长和绿信号灯比。

本实施例的一种优选技术方案：在所述步骤d中，所述的F步伐配时方案包括：确定时段方案的相位状态组成模块、确定每相位所需的步伐类型模块以及确定F步伐中各信号组的警示时间模块。

本实施例的一种优选技术方案：在所述步骤e中，所述的控制流程包括：渐近法、倒记时法和集散式线程事务控制法。

本实施例的一种优选技术方案：所述方法还包括根据道路控制实际情况在交叉口入口处增加刹车线位。这样更有助于经过该交叉口的司机理解与配合。为了验证本发明所产生的效果是否属实，我们专门组织了人力对该交叉口连续3个月内每天多个时段进行30分钟抽样统计，实践证明，经过一段时间的使用，经过该路口的机动车从以下几个方面取得了显著的成效：

(1)、减少机动车骑行人行横道停车的几率。由于本发明对机动车司机的刹车时机、位置都作了明确的提示，因此熟悉本发明控制信号灯的机动车司机再也不用为是否刹车、何时刹车伤脑筋，从而大大减少了交通信号控制相位切换时机动车因制动不及时或制动不给力而导致机动车停止在人行横道上的情形。经实际抽样统计，发现该路口机动车骑行人行横道停车的几率由原来的0.3/100车减少到现在的0.002/100车，控制效果提升150倍之多。

(2)、减少了机动车在交叉口制动时的急刹车几率。本发明在使用前，很多机动车司机在看到绿闪提示后，不知它要闪到什么时候，因此仍按原来的车速前行，当看到黄灯后再开始制动汽车，又担心因制动不力而导致闯红灯违章，因此就容易产生急刹车现象。而使用本发明后，机动车司机在看到绿闪时，如果已达刹车线，则仍按原有车速通过交叉；如果未达刹车线，则需要进行刹车制动动作，而且司机根据刹车线离停车线或前车距离只需进行平缓制动，即可保证车辆及时制动，同时也能保证司乘人员很好的乘车体验。经实际抽样统计计算，发现该路口机动车因当前信号控制相位切换时所带来的急刹车机率由原来的5/100车减少到0.08/100车，控制效果提升超过62倍。

(3)、减少了机动车因抢绿灯而闯红灯的几率。很多机动车在绿闪时按原有车速行驶，当看到黄灯时要么急刹车，要么加速通过交叉口，对那些抱侥幸心理加速通过交叉口的机动车来说，存在冲红灯而违章的可能性非常大。使用本发明后，机动车司机只需按上述规则(绿闪开始时，已到达刹车线处的机动车原速通过交叉口，未到达刹车线处的机动车减速，并在停车线或前车后面及时制动停车)即可避免闯红灯违章现象。经实际抽样统计，使用本发明后因当前交通信号控制相位切换而导致闯红灯的几率由原来的0.6/100车减少到0.003/100 车，控制效果提升达200倍。

2、对行人通行效率的提升。通过交叉口的交通流，除了机动车外，还有行人与非机动车，这两类交通流在通过交叉口时具有类似的特性，因此在对这两类交通进行分析时一般都按行人的规则处理。对于行人这股交通流来说，其构成包括青壮年、老年、儿童等三类主要成员，每类均有各自的特点，其中主要考虑老年人与儿童过马路的习惯。我们现有的交叉口如果过大，一般情况下均设有中间安全岛，因此过街时可分两次；如果交叉口为4级或以上等级的可能不设中间安全岛，则行人过街只有一次灯控过程。经我们对交叉口行人过街情况历时3 个月并且每天分时段跟踪30分钟抽样统计，实践证明使用本专利后行人过街安全情况在以下几个方面得到了显著的提升：

(1)、行人被卡人行横道上的几率大大减少。使用本发明前，我们对该路口进行长时间充分的调查，将三类人通过交叉口的特征进行综合处理，并根据通行人群数量计算队伍的长度，在保证行人安全通过交叉口的基础上计算出本次过街所需时间，再拟合行人队伍长度带来的时间差，即可得出行人通过本交叉口各方向的安全时间，在安全时间外，行人均可自由的进入交叉口，当行人绿灯闪烁时，已进入交叉口的行人按正常速度行进，在相位切换前均可到达安全区域；未进入交叉口的行人，当行人绿灯开始闪烁时应立刻停止进入交叉口。所以使用本发明后行人绿闪开始时刻给予了行人很明确的指示，当行人熟悉这些灯光指示的真实意义后会去忠实的去履行，如果不这么做，则可能出现在行进过程中出现红灯而卡在马路中间的情况。当然这还需要经过有效的交通规则宣传才能达到预计中的效果。事实证明，在使用本发明后，行人在人行横道被卡位的几率逐天减少，经过3个月的试运行及交通法规的宣传活动，行人被卡行人行横道的几率由原来的3/100人下降到0.05/100人，控制效果提升 60倍以上。

(2)、行人退回人行横道外或行人抢红灯的几率也大大减少。使用本专利后，只要遵循“行人灯绿闪开始时，已进入路口的按原有速度通过，未进入路口的停止进入路口”即可避免各种交通违章的情形发生。在以往的信号控制过程中，有的一开始就行人绿闪，绿闪前段，行人因绿闪而加架紧过街，等到达了安全区域后行人绿灯还在闪，容易给他造成绿闪时过街，也不用急的心理意识，那他下次过街时可能出现被卡在人行横道上的情况；绿闪后段，因行人不知道还剩多少，他仍可能进入路口，这时被卡在人行横道上的几率非常大。遇到这种情况，青壮年人群一般选择跑几步赶到安全区，中老年人一般选择退回到安全区域，儿童则无法预料，各种情况均有。经过长时间的的适应及宣传，行人在横过马路时选择退回或抢红灯的几率下降非常明显，经数理统计，由原来的8/100人降到0.02/100人，控制效果提升达 400倍。

3、对广大民众产生的社会效益的提升。

(1)、人们出行的满意度得到提升。对机动车驾驶人员来说，在他们驾驶车辆通过交叉口时再也不用特别紧张，也不用担心闯红灯而产生违章事件，只要注意“一闪两线”，在简单的逻辑思维下驾驶车辆，也就能够顺顺利利的通过交叉口；对行人而言，只需要注意“一闪一线”，在克服侥幸的前提下按正常速度通过交叉口也能顺利的完成过街动作。通过对通过路口的机动车司机、行人的调查发现，机动车司机对使用本发明后通过交叉口所带来的满意度达到了95％，比原来的62％提高了33个百分点，行人对使用本发明后通过交叉口所带来的满意度达到了83％，比原来的52％提升了32个百分点，提升力度前所未有。

(2)、交叉口因红绿灯指示不明而产生的交通事故明显降低。使用本发明后，机动车司机在明确的信号灯的指示下，并且在明显的地面标志标线的提醒下安全驾驶车辆，既不用急刹车而导致追尾事件，也不用抢红灯而导致碰撞事件，同时也因行人过街行为的规范，也大大减少了人机相撞的恶性交通事故。经过实地统计，在使用本发明后路口因交通信号灯指示不明而导致的交通事故由原来的5起/10000车下降为0.2起/10000车，控制效果提升25倍左右。

4、对信号机系统资源要求的降低。采用步伐控制的好处就是控制系统主线程对系统CPU 资源的要求比其它控制方式大大降低，特别是在步伐的执行过程中，CPU只需分出一点资源做事件点的监控，其余时间均响应其它外部设备或接口的请求，而不用象其它控制方法那样采用多线程的方式来为每个灯控程序分配资源，同时也不同于传统的步伐控制模式因相位过多而产生大量的资源碎片。因此在使用本发明后，系统综合资源需求比原来下降了20％左右，对于当前硬件水平来说，这节约出来的20％系统资源是非常保贵的，我们利用这些节约出来的系统资源开拓出新的功能。

请参照附图1，图1为本发明交叉口物理特征参数采集的数据示意图1。

1.东方向左转第1车道1S-1，转至南方向对向2车道T112，如果转至第1车道，则车辆在转弯通过南方向行人安全岛时转弯半径过小，可能产生碰撞事故，因此转至外侧车道。同道理的有西方向左转车2S-1转至北方向对向的2道T212.

2.南方向左转车，如果一开始作转弯动作，则转弯弧度过小可能驶入西方向的入口车道导致逆行，因此在引导车辆转弯时应先直行一段，然后以小半径转弯才可保证车辆转弯耗时过长。

各交通流通过交叉口最短时间分析：

1.经对通过交叉口的各交通流车速进行测量(包括频测量、实地仪器测量)，拟合出机动车法定直行平均车速≤13.5米/秒；机动车法定左转弯平均车速≤5.5米/秒；行人平均速度≤1.0米/秒。再与1图中交叉口物理特征参数进行运算，得出下表中各交通量通过交叉口时的平均最小时间。对交叉口的其它物理特殊参数比如路面平整度、入口路面纵坡度、出口路面纵坡度、转弯路面横坡度等已作拟合，并将其影响因素溶入到相应的参数之中：

各交通流能行时间的计算，所得的结果是各交通流最小安全过街时间，但是机动车还要考虑起步损耗、车间耗损、车队长度，即对上表中机动车各组数据增加3+1+3＝7(秒)时长，但该时长不在本专利的讨论范围内，为方便计算与直观就将这部分时间经拟合后溶入到相应的配时方案之中。

(1)对附图1中所采集的数据分类分析如下：

a出入口特征参数：

b左转车道特征参数：

说明：为方便本文的说明与计算，附图1中的路口以深圳市“布龙-环城”路口为实际作为测量对象，同时为绘图方便，将各方向的车道宽、安全岛宽度进行抽象，以1倍或2倍车道宽度代替，但不影响本专利使用后对交通流的作用。

(2)、再次抽取数据进行抽取列表如下：

说明：表中如有两条左转弯车道，由在实际控制过程中以耗时最长的那条车道作为该股交通流的安全通行时间。

说明：

i.对于任一个相位，三种类型的步伐V、F、S并不都是必须的，但也需要遵循如下规则，

即“S是必须的；V、F非必须；有V不一定有F；有F必定有V；VF无间隔”；

ii.步伐类型可通过相应的右键菜单进行选择；

iii.各步伐时长均可通过步伐交接处的小滑块进行拖动设置；

iv.各绿灯信号组F步伐步频也可通过上面对应滑块滑动设置；

v.在配置F步伐时，通过开关量选择是否显示后半频的闪灯时间；

请参照附图2-5，信号机控制交叉口各信号灯时控制流程：

i.图中标示“倒计时法”处，系统采用倒计时定时器进行控制，或者采用渐近控制器进行控制，两种方法均可产生相同的效果，只是后者的控制流程略有不同，在此处不赘述。

ii.图中标示“F步伐执行控制器”处，采用的是分时触发独立伺服控制方法，该方法一个优点是，当条件不满足时，控制权由主线程掌控；当条件满足时，主线程唤醒对应事件的线程去执行各自的任务，主线程提供监职责。

iii.根据各信号组的交通意义不同，有的信号组在F步伐结束后即进入下一个灯色控制步伐，有的信号组在F步伐结束后仍要继续当前灯色并进入下一个步伐，最终各信号组的灯色在最后一个S步伐开始处作一阶段性总结，即主控线程收回各分控伺服器的控制权，此时主控线程又回归到灯控任务正常秩序上来。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于，该F步伐控制方法包括以下步骤：

步骤 a：采集道路交叉口物理特性参数，建立交叉口物理特征参数库模块；

步骤 b：采集交叉口交通流通行速度，建立速度小样模型库；

步骤 c：监测交叉口各交通流的运行规律，建立起各交通流调度方案；

步骤 d：根据调查取得的交叉口物理参数模型、各交通流的速度小样模型以及交通流调度方案，制订出各交通流在调度方案中F步伐配时方案；

步骤 e：根据F步伐配时方案制订出信号机运行时的算法及控制流程。

2.根据权利要求1所述的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于：所述步骤a还包括对交叉口物理特性参数进行采集，采集方法包括：实地采集法和图上采集法；所述物理特性参数库模块包括：路口形状模块、入口车道数模块、入口车道宽度模块、出口车道数模块、出口车道宽度模块、入口左转弯车道数模块、入口右转弯车道数模块、出口右转入车道数模块、路口长宽值模块、直行车经过路口时的坡度值模块以及左转车经过路口时的坡度值模块；所述处理方法包括：图实结合模块、标准修正模块。

3.根据权利要求1所述的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于，所述步骤b中：

速度采集方法包括：通过视频实时对现场拍摄的视频软件采集模块、通过在现场安装速度检测仪器来采集速度；

采集速度的对象主体包括：机动车、非机动车、行人；

所述机动车包括：中大型车、中小型车；

所述行人包括：中壮青年、老人与小孩。

4.根据权利要求1所述的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于：在所述步骤c中，所述运行规律包括：全天候、各时段、每股交通流的组成类型以及每股交通流的数量及密度；所述调度方案包括：每个具体时段所需要运行的相位状态、周期时长和绿信号灯比。

5.根据权利要求1所述的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于：在所述步骤d中，所述的F步伐配时方案包括：确定时段方案的相位状态组成模块、确定每相位所需的步伐类型模块以及确定F步伐中各信号组的警示时间模块。

6.根据权利要求1所述的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于：在所述步骤e中，所述的控制流程包括：渐近法、倒记时法和集散式线程事务控制法。

7.根据权利要求1所述的一种能有效提高交通流安全意识的F步伐控制方法，其特征在于：所述方法还包括根据道路控制实际情况在交叉口入口处增加刹车线位。