CN113421441B - 一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法及系统 - Google Patents

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    • G08G1/005—Traffic control systems for road vehicles including pedestrian guidance indicator

Abstract

本发明涉及一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，针对绿波协调场景下的行人二次过街，采用全新逻辑控制设计，综合考虑机动车流量、动车车头时距、以及路侧与道路中央安全岛上行人的情况，根据行人过街交通需求，兼顾机动车过街需求、以及减少对绿波协调的影响，动态启亮分配行人二次过街绿灯、以及绿灯时长，降低对主干道车流影响下，提高机动车通行与路段行人二次过过街的安全与效率，与之相应还设计了执行此控制方法的系统，能够快速布设于目标道路位置，并及时响应执行所设计方法，保证交通安全。

Description

一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法及系统，属于交通管理控制技术领域。
背景技术
我国城市主干道交通流量大，为提高主干道的通行效率，往往设置绿波协调路段，绿波协调路段即：车辆通过绿波协调的交叉口都会以绿灯通过，车辆不需要等待红灯。我国人口密度大，城市交通流是混合交通流，尤其是临近学校医院等商业用地区域，路段和路口会存在大量行人过街现象。当路段为绿波协调路段时，路段行人过街将影响车辆通过整个路段时间，影响绿波协调效果。
由于我国城市主干道车道数量多，行人路段过街穿越的距离较长，为减少行人过街对主干道车辆运行的影响，并且增加行人过街安全性和机动性，主干道中间隔离带设置行人过街安全岛，当机动车过街需求大，行人绿灯时间不足以完成行人穿越整个路段时，行人利用过街中间安全岛分二次完成过街。
现有路段行人二次过街控制方案是设置固定信号配时、或者行人手动按钮式感应启动过街绿灯方式，固定信号配时不能满足行人和机动车过街动态实时需求，手动按钮式感应未兼顾机动车流量需求，并且会打断路段绿波协调，
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，根据行人过街交通需求，兼顾机动车过街需求、以及减少对绿波协调的影响，动态启亮分配行人二次过街绿灯、以及绿灯时长，提高机动车通行与路段行人二次过过街的安全与效率。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，基于标识A＝1时，表示人行横道上有行人通行，以及标识A＝0 时，表示人行横道上没有行人通行，分别针对路段行人二次过街所对应的两段人行横道，初始化人行横道为红灯显示，以及初始化标识A＝0，并执行如下步骤A至步骤R：
步骤A.获取沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位当前时刻距离与其最近历史绿灯启亮时刻的时间差tΔ，并按t1＝(tb+Ls/v车)、t2＝(te+Ls/v车)，判断tΔ是否满足t1＜tΔ＜t2，是则进入步骤B，否则进入步骤F；其中，tb表示沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位绿波协调开始时刻距离与当前时刻最近历史绿灯启亮时刻的时间差；te表示沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位绿波协调结束时刻距离与当前时刻最近历史绿灯启亮时刻的时间差；v车表示与人行横道相冲突机动车路段绿波协调对应的车辆行驶速度；Ls表示人行横道停车线至其上游方向相邻交叉口直行停车线的距离；
步骤B.根据gmin＝L/vp，判断人行横道上游机动车车头时距th是否不小于人行横道最小绿灯时长gmin，是则进入步骤F，否则进入步骤C；其中，L表示人行横道的长度，vp表示行人通过人行横道的平均速度；
步骤C.根据Nsmax＝Ss/ D，判断人行横道路侧行人等待人数Ns是否超过人行横道路侧最大安全承载人数Nsmax，是则进入步骤F，否则进入步骤D；其中，Ss表示人行横道路侧用于行人站立的面积，D表示预设单个行人站立所占用的安全面积；
步骤D.判断人行横道路侧行人累计平均等待时长Ts是否大于预设最大等待时长Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤E；
步骤E.判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm是否大于 Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤G；
步骤F.判断标识A是否等于1，是则进入步骤H，否则进入步骤L；
步骤G.控制人行横道信号相位显示红灯，并设置标识A＝0，然后返回步骤A；
步骤H.判断是否有机动车等待通过人行横道，是则进入步骤I；否则进入步骤J；
步骤I.判断人行横道信号相位绿灯已显示时长g与绿灯单位延长时长Δt之和是否不大于预设最大绿灯时长gmax，是则执行步骤J，否则进入步骤Q；
步骤J.保持人行横道信号相位绿灯延长显示Δt时长，更新人行横道信号相位绿灯已显示时长g，然后进入步骤K；
步骤K.设置标识A＝0，然后执行步骤O；
步骤L.控制人行横道信号相位绿灯启亮，实现行人通行人行横道，然后执行步骤M；
步骤M.判断人行横道信号相位绿灯已显示时长g是否不小于gmin，是则进入步骤O，否则进入步骤N；
步骤N.保持人行横道信号相位绿灯继续显示，并进入返回步骤M；
步骤O.根据Nmmax＝Sm/ D，判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人数量Nm是否达到道路中央安全岛上最大安全承载人数Nmmax，是则进入步骤Q，否则进入步骤P；其中，Sm表示道路中央安全岛用于行人站立的面积；
步骤P.判断人行横道上是否有行人通行，是则进入步骤R；否则进入步骤Q；
步骤Q.控制人行横道信号相位绿灯以预设间隔时长、延迟显示预设时长后，切换红灯显示，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行，然后返回步骤A；
步骤R.设置标识A＝1，然后返回步骤A。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤D中，根据
Figure BDA0003075879500000031
获得人行横道路侧行人累计平均等待时长Ts，其中，其中，
Figure BDA0003075879500000032
ts表示人行横道路侧第Ns个到达行人到达时、人行横道红灯已经显示的时长，
Figure BDA0003075879500000033
表示人行横道路侧第
Figure BDA0003075879500000034
个到达行人到达时、人行横道红灯已经显示的时长。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤E中，根据
Figure BDA0003075879500000035
获得道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm，其中，
Figure BDA0003075879500000036
Nm表示道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人数量，tm表示道路中央安全岛上第Nm个到达行人、到达安全岛时人行横道红灯已经显示的时长，
Figure BDA0003075879500000037
表示道路中央安全岛上第
Figure BDA0003075879500000038
个到达行人、到达安全岛时人行横道红灯已经显示的时长。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤G中控制人行横道信号相位显示红灯包括如下：
若人行横道信号相位显示红灯，则保持人行横道信号相位显示红灯，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行；
若人行横道信号相位显示绿灯，则控制人行横道信号相位绿灯以预设间隔时长、延迟显示预设时长后，切换红灯显示，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤I中，根据Δt＝L/vmax，获得绿灯单位延长时长Δt，其中，vmax表示行人通过人行横道的最大速度。
与上述相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法的系统，基于所设计控制方法的执行，兼顾机动车过街需求、以及减少对绿波协调的影响，动态启亮分配行人二次过街绿灯、以及绿灯时长，提高机动车通行与路段行人二次过过街的安全与效率。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法的系统，包括路段行人二次过街所对应两段人行横道分别对应的监测系统，各监测系统的结构彼此相同，各监测系统分别均包括车辆检测器(1)、行人检测器(2)、停车检测器(3)；各监测系统的结构中，车辆检测器(1)设置于沿机动车上游方向距离人行横道停车线非经过交叉口的预设距离位置，车辆检测器(1)用于检测该位置至人行横道停车线区域中机动车流量与动车车头时距；行人检测器(2)设置于人行横道的路侧位置，行人检测器(2)用于检测其所设路侧与道路中央安全岛上行人等待人数与时间、以及人行横道是否有行人通行；停车检测器(3)设置于人行横道停车线位置，停车检测器(3)用于检测机动车辆到达人行横道停车线位置。
作为本发明的一种优选技术方案：所述车辆检测器(1)与行人检测器(2)为视频检测器，停车检测器(3)为车辆地磁感应检测器。
本发明所述一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法及系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，针对绿波协调场景下的行人二次过街，采用全新逻辑控制设计，综合考虑机动车流量、动车车头时距、以及路侧与道路中央安全岛上行人的情况，根据行人过街交通需求，兼顾机动车过街需求、以及减少对绿波协调的影响，动态启亮分配行人二次过街绿灯、以及绿灯时长，降低对主干道车流影响下，提高机动车通行与路段行人二次过过街的安全与效率，与之相应还设计了执行此控制方法的系统，能够快速布设于目标道路位置，并及时响应执行所设计方法，保证交通安全。
附图说明
图1是本发明所设计路段行人二次过街动态交通信号控制方法的系统的布设示意图；
图2是本发明所设计路段行人二次过街动态交通信号控制方法的流程示意图。
其中，1.车辆检测器，2.行人检测器，3.停车检测器。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明所设计路段行人二次过街动态交通信号控制方法及系统，在实际应用当中，首先搭建执行此控制方法的系统，包括路段行人二次过街所对应两段人行横道分别对应的监测系统，各监测系统的结构彼此相同，各监测系统分别均包括车辆检测器(1)、行人检测器(2)、停车检测器(3)。
各监测系统的结构中，车辆检测器(1)设置于沿机动车上游方向距离人行横道停车线非经过交叉口的预设距离位置，车辆检测器(1)用于检测该位置至人行横道停车线区域中机动车流量与动车车头时距；行人检测器(2)设置于人行横道的路侧位置，行人检测器(2)用于检测其所设路侧与道路中央安全岛上行人等待人数与时间、以及人行横道是否有行人通行；停车检测器(3)设置于人行横道停车线位置，停车检测器(3)用于检测机动车辆到达人行横道停车线位置。
并且在具体的实际应用中，所述车辆检测器(1)与行人检测器(2)为视频检测器，停车检测器(3)为车辆地磁感应检测器。
根据行人二次过街路段车辆交通与行人过街交通冲突关系，设计路段行人二次过街相位方案。路段行人二次信号相位方案设计原理是：两段人行横道的行人过街占用不同两个行人过街相位，与两段人行横道相冲突的机动车流分别占用两个不同机动车过街相位。行人过街相位与相冲突的机动车过街相位组合成一个信号周期，由于路段行人二次过街存在两部分过街人行横道即两个行人过街相位，同理路段行人二次过街信号存在两个信号周期。
基于上述所搭建布设执行路段行人二次过街动态交通信号控制方法的系统、以及相位设计，具体在执行所设计控制方法中，具体基于标识A＝1时，表示人行横道上有行人通行，以及标识A＝0时，表示人行横道上没有行人通行，分别针对路段行人二次过街所对应的两段人行横道，初始化人行横道为红灯显示，以及初始化标识A＝0，并按图2所示，执行如下步骤A至步骤R。
步骤A.获取沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位当前时刻距离与其最近历史绿灯启亮时刻的时间差tΔ，并按t1＝(tb+Ls/v车)、t2＝(te+Ls/v车)，判断tΔ是否满足t1＜tΔ＜t2，是则进入步骤B，否则进入步骤F；其中，tb表示沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位绿波协调开始时刻距离与当前时刻最近历史绿灯启亮时刻的时间差；te表示沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位绿波协调结束时刻距离与当前时刻最近历史绿灯启亮时刻的时间差；v车表示与人行横道相冲突机动车路段绿波协调对应的车辆行驶速度；Ls表示人行横道停车线至其上游方向相邻交叉口直行停车线的距离。
步骤B.根据gmin＝L/vp，判断人行横道上游机动车车头时距th是否不小于人行横道最小绿灯时长gmin，是则进入步骤F，否则进入步骤C；其中，L表示人行横道的长度，vp表示行人通过人行横道的平均速度。
步骤C.根据Nsmax＝Ss/ D，判断人行横道路侧行人等待人数Ns是否超过人行横道路侧最大安全承载人数Nsmax，是则进入步骤F，否则进入步骤D；其中，Ss表示人行横道路侧用于行人站立的面积，D表示预设单个行人站立所占用的安全面积，实际应用之中，D 诸如设定位0.25m2。
步骤D.判断人行横道路侧行人累计平均等待时长Ts是否大于预设最大等待时长Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤E。实际应用中，关于预设最大等待时长Tmax，诸如设计选择为50s。
实际应用中，上述步骤D中，根据
Figure BDA0003075879500000061
获得人行横道路侧行人累计平均等待时长Ts，然后判断人行横道路侧行人累计平均等待时长Ts是否大于预设最大等待时长Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤E；其中，其中，
Figure BDA0003075879500000062
ts表示人行横道路侧第Ns个到达行人到达时、人行横道红灯已经显示的时长，
Figure BDA0003075879500000063
表示人行横道路侧第
Figure BDA0003075879500000064
个到达行人到达时、人行横道红灯已经显示的时长。
步骤E.判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm是否大于 Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤G。
实际应用中，上述步骤E中，根据
Figure BDA0003075879500000065
获得道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm，然后判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm是否大于Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤G；其中，
Figure BDA0003075879500000066
Nm表示道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人数量，tm表示道路中央安全岛上第Nm个到达行人、到达安全岛时人行横道红灯已经显示的时长，
Figure BDA0003075879500000071
表示道路中央安全岛上第
Figure BDA0003075879500000072
个到达行人、到达安全岛时人行横道红灯已经显示的时长。
步骤F.判断标识A是否等于1，是则进入步骤H，否则进入步骤L。
步骤G.控制人行横道信号相位显示红灯，并设置标识A＝0，然后返回步骤A。
上述步骤G中控制人行横道信号相位显示红灯，在实际应用中，具体包括如下两种控制执行方式。
若人行横道信号相位显示红灯，则保持人行横道信号相位显示红灯，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行。
若人行横道信号相位显示绿灯，则控制人行横道信号相位绿灯以预设间隔时长、延迟显示预设时长后，切换红灯显示，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行。
步骤H.判断是否有机动车等待通过人行横道，是则进入步骤I；否则进入步骤J。
步骤I.根据Δt＝L/vmax，获得绿灯单位延长时长Δt，然后判断人行横道信号相位绿灯已显示时长g与绿灯单位延长时长Δt之和是否不大于预设最大绿灯时长gmax，是则执行步骤J，否则进入步骤Q；其中，vmax表示行人通过人行横道的最大速度。
步骤J.保持人行横道信号相位绿灯延长显示Δt时长，更新人行横道信号相位绿灯已显示时长g，然后进入步骤K。
步骤K.设置标识A＝0，然后执行步骤O。
步骤L.控制人行横道信号相位绿灯启亮，实现行人通行人行横道，然后执行步骤M。
步骤M.判断人行横道信号相位绿灯已显示时长g是否不小于gmin，是则进入步骤O，否则进入步骤N。
步骤N.保持人行横道信号相位绿灯继续显示，并进入返回步骤M。
步骤O.根据Nmmax＝Sm/ D，判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人数量Nm是否达到道路中央安全岛上最大安全承载人数Nmmax，是则进入步骤Q，否则进入步骤P；其中，Sm表示道路中央安全岛用于行人站立的面积。
步骤P.判断人行横道上是否有行人通行，是则进入步骤R；否则进入步骤Q。
步骤Q.控制人行横道信号相位绿灯以预设间隔时长、延迟显示预设时长后，切换红灯显示，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行，然后返回步骤A。
步骤R.设置标识A＝1，然后返回步骤A。
上述技术方案所设计路段行人二次过街动态交通信号控制方法，针对绿波协调场景下的行人二次过街，采用全新逻辑控制设计，综合考虑机动车流量、动车车头时距、以及路侧与道路中央安全岛上行人的情况，根据行人过街交通需求，兼顾机动车过街需求、以及减少对绿波协调的影响，动态启亮分配行人二次过街绿灯、以及绿灯时长，降低对主干道车流影响下，提高机动车通行与路段行人二次过过街的安全与效率，与之相应还设计了执行此控制方法的系统，能够快速布设于目标道路位置，并及时响应执行所设计方法，保证交通安全。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，其特征在于：基于标识A＝1时，表示人行横道上有行人通行，以及标识A＝0时，表示人行横道上没有行人通行，分别针对路段行人二次过街所对应的两段人行横道，初始化人行横道为红灯显示，以及初始化标识A＝0，并执行如下步骤A至步骤R：
步骤A.获取沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位当前时刻距离与其最近历史绿灯启亮时刻的时间差tΔ，并按t1＝(tb+Ls/v车)、t2＝(te+Ls/v车)，判断tΔ是否满足t1＜tΔ＜t2，是则进入步骤B，否则进入步骤F；其中，tb表示沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位绿波协调开始时刻距离与当前时刻最近历史绿灯启亮时刻的时间差；te表示沿人行横道上游方向相邻交叉口直行信号相位绿波协调结束时刻距离与当前时刻最近历史绿灯启亮时刻的时间差；v车表示与人行横道相冲突机动车路段绿波协调对应的车辆行驶速度；Ls表示人行横道停车线至其上游方向相邻交叉口直行停车线的距离；
步骤B.根据gmin＝L/vp，判断人行横道上游机动车车头时距th是否不小于人行横道最小绿灯时长gmin，是则进入步骤F，否则进入步骤C；其中，L表示人行横道的长度，vp表示行人通过人行横道的平均速度；
步骤C.根据Nsmax＝Ss/D，判断人行横道路侧行人等待人数Ns是否超过人行横道路侧最大安全承载人数Nsmax，是则进入步骤F，否则进入步骤D；其中，Ss表示人行横道路侧用于行人站立的面积，D表示预设单个行人站立所占用的安全面积；
步骤D.根据
Figure FDA0003633741520000011
获得人行横道路侧行人累计平均等待时间Ts，判断人行横道路侧行人累计平均等待时间Ts是否大于预设最大等待时长Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤E；其中，
Figure FDA0003633741520000012
ts表示人行横道路侧第Ns个到达行人到达时、人行横道红灯已经显示的时长，
Figure FDA0003633741520000013
表示人行横道路侧第
Figure FDA0003633741520000014
个到达行人到达时、人行横道红灯已经显示的时长；
步骤E.根据
Figure FDA0003633741520000015
获得道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm，判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人平均等待时间Tm是否大于Tmax，是则进入步骤F，否则进入步骤G；其中，
Figure FDA0003633741520000021
Nm表示道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人数量，tm表示道路中央安全岛上第Nm个到达行人、到达安全岛时人行横道红灯已经显示的时长，
Figure FDA0003633741520000022
表示道路中央安全岛上第
Figure FDA0003633741520000023
个到达行人、到达安全岛时人行横道红灯已经显示的时长；
步骤F.判断标识A是否等于1，是则进入步骤H，否则进入步骤L；
步骤G.控制人行横道信号相位显示红灯，并设置标识A＝0，然后返回步骤A；
步骤H.判断是否有机动车等待通过人行横道，是则进入步骤I；否则进入步骤J；
步骤I.判断人行横道信号相位绿灯已显示时长g与绿灯单位延长时长Δt之和是否不大于预设最大绿灯时长gmax，是则执行步骤J，否则进入步骤Q；
步骤J.保持人行横道信号相位绿灯延长显示Δt时长，更新人行横道信号相位绿灯已显示时长g，然后进入步骤K；
步骤K.设置标识A＝0，然后执行步骤O；
步骤L.控制人行横道信号相位绿灯启亮，实现行人通行人行横道，然后执行步骤M；
步骤M.判断人行横道信号相位绿灯已显示时长g是否不小于gmin，是则进入步骤O，否则进入步骤N；
步骤N.保持人行横道信号相位绿灯继续显示，并进入返回步骤M；
步骤O.根据Nmmax＝Sm/D，判断道路中央安全岛上等待通过人行横道的行人数量Nm是否达到道路中央安全岛上最大安全承载人数Nmmax，是则进入步骤Q，否则进入步骤P；其中，Sm表示道路中央安全岛用于行人站立的面积；
步骤P.判断人行横道上是否有行人通行，是则进入步骤R；否则进入步骤Q；
步骤Q.控制人行横道信号相位绿灯以预设间隔时长、延迟显示预设时长后，切换红灯显示，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行，然后返回步骤A；
步骤R.设置标识A＝1，然后返回步骤A。
2.根据权利要求1所述一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，其特征在于：所述步骤G中控制人行横道信号相位显示红灯包括如下：
若人行横道信号相位显示红灯，则保持人行横道信号相位显示红灯，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行；
若人行横道信号相位显示绿灯，则控制人行横道信号相位绿灯以预设间隔时长、延迟显示预设时长后，切换红灯显示，与之相冲突的机动车道信号相位显示绿灯，实现机动车通行。
3.根据权利要求1所述一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法，其特征在于：所述步骤I中，根据Δt＝L/vmax，获得绿灯单位延长时长Δt，其中，vmax表示行人通过人行横道的最大速度。
4.一种执行权利要求1至3中任意一项所述一种路段行人二次过街动态交通信号控制方法的系统，其特征在于：包括路段行人二次过街所对应两段人行横道分别对应的监测系统，各监测系统的结构彼此相同，各监测系统分别均包括车辆检测器(1)、行人检测器(2)、停车检测器(3)；各监测系统的结构中，车辆检测器(1)设置于沿机动车上游方向距离人行横道停车线非经过交叉口的预设距离位置，车辆检测器(1)用于检测该位置至人行横道停车线区域中机动车流量与动车车头时距；行人检测器(2)设置于人行横道的路侧位置，行人检测器(2)用于检测其所设路侧与道路中央安全岛上行人等待人数与时间、以及人行横道是否有行人通行；停车检测器(3)设置于人行横道停车线位置，停车检测器(3)用于检测机动车辆到达人行横道停车线位置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述车辆检测器(1)与行人检测器(2)为视频检测器，停车检测器(3)为车辆地磁感应检测器。
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