CN111862634A - 一种路段行人过街感应式信号配时计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路交通信号控制技术领域，具体公开了一种路段行人过街感应式信号配时计算方法，包括行人启动损失时间、等待区行人进入斑马线时间、行人过街时长、后续到达行人延长时间的计算等。本发明提供的路段行人过街感应式信号配时计算方法综合考虑路段过街行人等候时间以及上游车辆运行情况，触发行人绿灯请求信号；能够动态响应及实时调整路段行人过街的绿灯时间，最大程度地满足不同流量的行人过街需求，提高路段行人过街的通行效率和可靠性，确保城市道路交通时空资源的高效利用。

Description

一种路段行人过街感应式信号配时计算方法

技术领域

本发明涉及道路交通信号控制技术领域，更具体地，涉及一种路段行人过街感应式信号配时计算方法。

背景技术

目前我国城市路段行人过街信号控制方式一般有固定方案式、行人按钮触发式两种；固定方案式行人过街通常设置固定的信号配时方案，依次放行路段过街行人和主干道上的机动车流；行人按钮触发式则是通过有过街需求行人触发行人相位，从而插入固定的行人信号配时，解决了无行人过街情况下行人绿灯信号的浪费问题；此两种控制方式本质上均是预设固定的行人信号绿灯时长，无法满足不同行人过街数量对过街时长的需求以及无法结合机动车通行状态进行行人信号控制，对不同场景、不同流量、不同时段下的行人过街绿灯时间无法满足实时动态优化的需求。

目前路段行人过街信号控制大多只考虑满足最短行人过街时间，或者通过增大行人过街时长来满足行人过街数量较多的情景，这种固定式的行人过街时间与路段行人过街流量的动态变化之间形成鲜明矛盾，城市道路时空资源得不到有效利用，无法满足交通出行者对于高效、平安出行的强烈需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种路段行人过街感应式信号配时计算方法，其能动态响应及实时调整路段行人过街的绿灯时间，最大程度地满足不同流量的行人过街需求，提高行人过街的通行效率和可靠性，确保城市道路交通时空资源的高效利用。

作为本发明的第一个方面，提供一种路段行人过街感应式信号配时计算方法，包括如下步骤：

步骤1、实时采集行人等待区和机动车检测区的视频图像；

步骤2、在行人信号灯处于红灯信号状态时，根据所述行人等待区的视频图像判断行人等待区是否出现等待行人，若行人等待区出现首个等待行人时，开始计时；

步骤3、根据所述机动车检测区的视频图像判断机动车检测区是否有车辆通行，若是，则进入步骤4；若否，则发起行人过街请求并计算行人过街信号最小绿灯时长，转入步骤5；

步骤4、判断所述首个等待行人的等待时间是否超过最大等待时间，若是，则计算行人过街信号初始绿灯时长，并将行人信号灯切换为绿灯信号状态，开始计时；若否，则继续计时；

步骤5、判断后续是否有行人进入行人等待区，若是，则计算后续到达行人绿灯延长总时间；若否，则结束判断；

步骤6、根据所述行人过街信号初始绿灯时长和所述后续到达行人绿灯延长总时间计算行人过街绿灯总时长，并判断所述行人过街绿灯总时长是否大于行人过街信号最大绿灯时长，若是，结束行人绿灯信号，切换至机动车相位；否则，执行绿灯时间延长后，转入步骤5。

进一步地，所述行人等待区的视频图像为路段行人过街斑马线两端行人等待区的视频图像，所述机动车检测区的视频图像为所述路段行人过街斑马线两侧上游道路机动车检测区的视频图像，所述机动车检测区位于所述路段行人过街斑马线两侧上游道路80-100米范围内。

进一步地，所述行人过街信号最小绿灯时长g_min的计算公式为：

其中，L为人行横道长度，V_P为行人平均步速，I为行人绿灯间隔时间。

进一步地，所述行人过街信号初始绿灯时长计算如下：

当等待行人过街数量p小于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p小于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，所述行人过街初始绿灯时长为行人过街信号最小绿灯时长g_min。

进一步地，所述行人过街信号初始绿灯时长计算如下：

当等待行人过街数量p大于等于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p大于等于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，所述行人过街初始绿灯时长包括等待行人全部进入人行横道时间、行人穿越人行横道时间以及等待行人启动损失时间；

其中，所述等待行人全部进入人行横道时间指行人在等待行列中依次进入人行横道的时间；所述行人穿越人行横道时间指行人在进入人行横道后行走出人行横道的时间；所述等待行人启动损失时间指行人信号灯绿灯启亮后，前面几列行人进入人行横道的超时。

进一步地，所述等待行人全部进入人行横道时间g_w的计算公式为：

其中，p为等待行人过街数量，d为人行横道宽度，ω为单个行人进入人行横道的行走所需宽度，t_W为等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔。

进一步地，所述行人穿越人行横道时间g_c的计算公式为：

其中，L为人行横道长度；V_P为行人平均步速，取双向行人步速平均值。

进一步地，所述等待行人启动损失时间g_l的计算公式为：

其中，t_i为等待行人第i行队列进入人行横道的超时。

进一步地，所述后续到达行人绿灯延长总时间g_e的计算公式为：

其中，n为后续到达行人的列数，g₀为后续每列到达的行人绿灯可延长时间，t_nh为后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻，t_nz为后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻，Δt为预设绿灯可延长的时间间隔。

进一步地，所述行人过街绿灯总时长G_p的计算公式为：

其中，L为人行横道长度，V_p为行人平均步速，I为行人绿灯间隔时间，Δt为预设绿灯可延长的时间间隔，t_i为等待行人第i行队列进入人行横道的超时，p为等待行人过街数量，d为人行横道宽度，ω为单个行人进入人行横道的行走所需宽度，t_W为等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔，n为后续到达行人的列数，g₀为后续每列到达的行人绿灯可延长时间，t_nh为后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻，t_nz为后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻。

本发明提供的路段行人过街感应式信号配时计算方法具有以下优点：

(1)综合考虑路段过街行人等候时间以及上游车辆运行情况，触发行人绿灯请求信号，能够快速响应平低峰交通状况下路段行人的过街需求，提高行人的过街效率和安全保障；

(2)行人过街绿灯时长的计算充分考虑行人启动损失时间、等待区行人进入斑马线时间、行人过街时长、后续到达行人延长时长等，减少了传统配时方法中行人绿灯时间不足而无法正常过街的不合理情况，使得所计算的行人过街绿灯时长更加科学、实用。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明路段行人过街感应式信号配时计算方法的流程图。

图2为本发明机动车检测区和行人等待区的示意图。

图3为本发明行人进入人行横道的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的路段行人过街感应式信号配时计算方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本实施例中提供了一种路段行人过街感应式信号配时计算方法，如图1所示，路段行人过街感应式信号配时计算方法包括：

步骤1、实时采集行人等待区和机动车检测区的视频图像；

步骤2、在行人信号灯处于红灯信号状态时，根据所述行人等待区的视频图像判断行人等待区是否出现等待行人，若行人等待区出现首个等待行人时，开始计时；

步骤3、根据所述机动车检测区的视频图像判断机动车检测区是否有车辆通行，若是，则进入步骤4；若否，则发起行人过街请求并计算行人过街信号最小绿灯时长，转入步骤5；

步骤4、判断所述首个等待行人的等待时间是否超过最大等待时间，若是，则计算行人过街信号初始绿灯时长，并将行人信号灯切换为绿灯信号状态，开始计时；若否，则继续计时；

步骤5、判断后续是否有行人进入行人等待区，若是，则计算后续到达行人绿灯延长总时间；若否，则结束判断；

步骤6、根据所述行人过街信号初始绿灯时长和所述后续到达行人绿灯延长总时间计算行人过街绿灯总时长，并判断所述行人过街绿灯总时长是否大于行人过街信号最大绿灯时长，若是，结束行人绿灯信号，切换至机动车相位；否则，执行绿灯时间延长后，转入步骤5。

优选地，在步骤2中，还包括：判断行人信号灯是否为红灯信号状态，若是，则根据所述行人等待区的视频图像判断出行人等待区出现首个等待行人时，开始计时；若否，则返回实时采集行人等待区和机动车检测区的视频图像。

需要说明的是，在步骤3中，判断机动车检测区没有车辆通行，则发起行人过街请求，并计算行人过街信号最小绿灯时长g_min，能够快速响应平低峰交通状况下路段行人的过街需求，提高行人的过街效率和安全保障。

优选地，如图2所示，所述行人等待区的视频图像为路段行人过街斑马线两端行人等待区A、B的视频图像，所述机动车检测区的视频图像为所述路段行人过街斑马线两侧上游道路机动车检测区A、B的视频图像，所述机动车检测区位于所述路段行人过街斑马线两侧上游道路80-100米范围内。

优选地，如图3所示，所述行人过街信号最小绿灯时长g_min的计算公式为：

其中，L为人行横道长度(m)，V_P为行人平均步速(m/s)，I为行人绿灯间隔时间(s)。

优选地，所述行人过街信号初始绿灯时长g_i计算如下：

当等待行人过街数量p小于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p小于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，可认为行人过街初始绿灯时长g_i为行人过街信号最小绿灯时长g_min。

优选地，所述行人过街信号初始绿灯时长g_i计算如下：

当等待行人过街数量p大于等于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p大于等于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，即认为行人过街初始绿灯时长g_i包括等待行人全部进入人行横道时间g_w、行人穿越人行横道时间g_c以及等待行人启动损失时间g_l；

其中，所述等待行人全部进入人行横道时间指行人在等待行列中依次进入人行横道的时间；所述行人穿越人行横道时间指行人在进入人行横道后行走出人行横道的时间；所述等待行人启动损失时间指行人信号灯绿灯启亮后，前面几列行人进入人行横道的超时。

优选地，如图3所示，等待行人全部进入人行横道时间g_w指行人在等待行列中依次进入人行横道的时间，此过程与人行横道宽度d、等待过街行人数量有关，所述等待行人全部进入人行横道时间g_w的计算公式为：

其中，p为等待行人过街数量(p)，d为人行横道宽度(m)，ω为单个行人进入人行横道的行走所需宽度(m/p)，t_W为等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔(s)。

优选地，如图3所示，行人穿越人行横道时间g_c指行人在进入人行横道后行走出人行横道的时间，主要由穿越人行横道的速度决定，所述行人穿越人行横道时间g_c的计算公式为：

其中，L为人行横道长度(m)；V_P为行人平均步速(m/s)，取双向行人步速平均值。

优选地，等待行人启动损失时间g_l是指行人信号灯绿灯启亮后，前面几列行人耗时与预设进入斑马线时间的差值，所述等待行人启动损失时间g_l的计算公式为：

其中，t_i为等待行人第i行队列进入人行横道的超时。

优选地，在步骤5中，鉴于后续到达行人的离散性较大，因此在上一行人队列进入人行横道后的一定时间间隔内后续到达行人，则行人绿灯可延长时间为g₀，超过预设绿灯可延长的时间间隔Δt后到达的行人将不延长绿灯时间，所述后续到达行人绿灯延长总时间g_e的计算公式为：

其中，n为后续到达行人的列数，g₀为后续每列到达的行人绿灯可延长时间(s)，t_nh为后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻(s)，t_nz为后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻(s)，Δt为预设绿灯可延长的时间间隔(s)。

优选地，在步骤6中，所述行人过街绿灯总时长G_p的计算公式如下所示：

第一种情况，当等待行人过街数量p小于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p小于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，可认为行人过街初始绿灯时长g_i为行人过街信号最小绿灯时长g_min，所述行人过街绿灯总时长G_p计算公式为：

第二种情况，当等待行人过街数量p大于等于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p大于等于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，即认为行人过街初始绿灯时长为g_i，所述行人过街绿灯总时长G_p计算公式为：

其中，t_nh-t_nz≥Δt表示后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻与后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻的差值已经超过预设绿灯可延长的时间间隔，此时行人绿灯时间不再对第n列的行人延长；反之，则可延长。

具体地，所述行人过街绿灯总时长G_p的计算公式为：

其中，L为人行横道长度，V_p为行人平均步速，I为行人绿灯间隔时间，Δt为预设绿灯可延长的时间间隔，t_i为等待行人第i行队列进入人行横道的超时，p为等待行人过街数量，d为人行横道宽度，ω为单个行人进入人行横道的行走所需宽度，t_W为等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔，n为后续到达行人的列数，g₀为后续每列到达的行人绿灯可延长时间，t_nh为后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻，t_nz为后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻。

下面结合本发明的具体示例对本发明提供的路段行人过街感应式信号配时计算方法进行详细的描述。

假设某路段人行横道宽度d为5m，人行横道长度L为20m，行人平均步速V_p为1.2m/s，行人最大等待时间T_max为60s，行人最大绿灯时长g_max为40s，等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔t_w为1.2s，后续到达行人与最后一队列进入人行横道的时间间隔Δt为2s，行人绿灯可延长时间g₀为2s，单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω为1m，行人绿灯间隔时间I为5s，每一队列行人启动损失时间t_i平均为1.5s，行人红灯时等待区行人及后续行人如下表所示：

根据上表可知，行人过街信号最小绿灯时长g_min计算如下：

场景1：路段机动车流量较大，行人数量较少，后续无行人到达，行人过街初始绿灯时长g_i包括等待行人全部进入人行横道时间g_w、行人穿越人行横道时间g_c以及等待行人启动损失时间g_l，计算如下：

g_i＝g_w+g_c+g_l＝1.2+16.7+1.5＝19.4s

行人过街绿灯总时长G_p＝g_i＝19.4s

场景2：路段机动车流量较大，行人数量较大，后续有行人到达，行人过街初始绿灯时长g_i包括等待行人全部进入人行横道时间g_w、行人穿越人行横道时间g_c以及等待行人启动损失时间g_l，计算如下：

g_i＝g_w+g_c+g_l＝4.8+16.7+6＝27.5s

后续行人绿灯延长时间g_e计算如下：

g_e＝n.g₀＝3×2＝6s

行人过街绿灯总时长G_p计算如下：

G_p＝g_i+g_e＝27.5+6＝33.5s

场景3：路段机动车流量很小，后续无行人到达，行人过街信号最小绿灯时长g_min计算如下：

因后续无行人到达，行人过街绿灯总时长G_p计算如下：

G_p＝g_min＝18.7s

场景4：路段机动车流量很小，后续有行人到达，行人过街信号最小绿灯时长g_min计算如下：

后续行人绿灯延长时间g_c计算如下：

g_e＝n.g₀＝2×2＝4s

行人过街绿灯总时长G_p计算如下：

G_p＝g_min+g_e＝18.7+6＝25.7s。

本发明提供的路段行人过街感应式信号配时计算方法，能够动态响应及实时调整路段行人过街的绿灯时间，最大程度地满足不同流量的行人过街需求，提高路段行人过街的通行效率和可靠性，确保城市道路交通时空资源的高效利用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、实时采集行人等待区和机动车检测区的视频图像；

步骤2、在行人信号灯处于红灯信号状态时，根据所述行人等待区的视频图像判断行人等待区是否出现等待行人，若行人等待区出现首个等待行人时，开始计时；

步骤3、根据所述机动车检测区的视频图像判断机动车检测区是否有车辆通行，若是，则进入步骤4；若否，则发起行人过街请求并计算行人过街信号最小绿灯时长，转入步骤5；

步骤4、判断所述首个等待行人的等待时间是否超过最大等待时间，若是，则计算行人过街信号初始绿灯时长，并将行人信号灯切换为绿灯信号状态，开始计时；若否，则继续计时；

步骤5、判断后续是否有行人进入行人等待区，若是，则计算后续到达行人绿灯延长总时间；若否，则结束判断；

步骤6、根据所述行人过街信号初始绿灯时长和所述后续到达行人绿灯延长总时间计算行人过街绿灯总时长，并判断所述行人过街绿灯总时长是否大于行人过街信号最大绿灯时长，若是，结束行人绿灯信号，切换至机动车相位；否则，执行绿灯时间延长后，转入步骤5。

2.根据权利要求1所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述行人等待区的视频图像为路段行人过街斑马线两端行人等待区的视频图像，所述机动车检测区的视频图像为所述路段行人过街斑马线两侧上游道路机动车检测区的视频图像，所述机动车检测区位于所述路段行人过街斑马线两侧上游道路80-100米范围内。

3.根据权利要求1所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述行人过街信号最小绿灯时长g_min的计算公式为：

其中，L为人行横道长度，V_P为行人平均步速，I为行人绿灯间隔时间。

4.根据权利要求3所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述行人过街信号初始绿灯时长计算如下：

当等待行人过街数量p小于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p小于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，所述行人过街初始绿灯时长为所述行人过街信号最小绿灯时长g_min。

5.根据权利要求1所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述行人过街信号初始绿灯时长计算如下：

当等待行人过街数量p大于等于人行横道每行队列最大人数，即等待行人过街数量p大于等于人行横道宽度d与单个行人进入人行横道的行走所需宽度ω的比值时，所述行人过街初始绿灯时长包括等待行人全部进入人行横道时间、行人穿越人行横道时间以及等待行人启动损失时间；

其中，所述等待行人全部进入人行横道时间指行人在等待行列中依次进入人行横道的时间；所述行人穿越人行横道时间指行人在进入人行横道后行走出人行横道的时间；所述等待行人启动损失时间指行人信号灯绿灯启亮后，前面几列行人进入人行横道的超时。

6.根据权利要求5所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述等待行人全部进入人行横道时间g_w的计算公式为：

其中，p为等待行人过街数量，d为人行横道宽度，ω为单个行人进入人行横道的行走所需宽度，t_W为等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔。

7.根据权利要求5所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述行人穿越人行横道时间g_c的计算公式为：

其中，L为人行横道长度；V_P为行人平均步速，取双向行人步速平均值。

8.根据权利要求5所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述等待行人启动损失时间g_l的计算公式为：

其中，t_i为等待行人第i行队列进入人行横道的超时。

9.根据权利要求1所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述后续到达行人绿灯延长总时间g_e的计算公式为：

其中，n为后续到达行人的列数，g₀为后续每列到达的行人绿灯可延长时间，t_nh为后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻，t_nz为后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻，Δt为预设绿灯可延长的时间间隔。

10.根据权利要求1所述的路段行人过街感应式信号配时计算方法，其特征在于，所述行人过街绿灯总时长G_p的计算公式为：

其中，L为人行横道长度，V_p为行人平均步速，I为行人绿灯间隔时间，Δt为预设绿灯可延长的时间间隔，t_i为等待行人第i行队列进入人行横道的超时，p为等待行人过街数量，d为人行横道宽度，ω为单个行人进入人行横道的行走所需宽度，t_W为等待队列中每行行人进入人行横道的时间间隔，n为后续到达行人的列数，g₀为后续每列到达的行人绿灯可延长时间，t_nh为后续第n列到达的行人进入行人等待区的时刻，t_nz为后续第n列行人到达时上一个行人绿灯延长结束时刻。

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