TWI624818B

TWI624818B - 用於交通號誌之切換系統與方法

Info

Publication number: TWI624818B
Application number: TW105136902A
Authority: TW
Inventors: 賴奕盛
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2018-05-21
Also published as: TW201818367A

Abstract

一種用於交通號誌之切換系統包含一壓力感測模組、一道路狀況判斷模組與號誌調整模組。壓力感測模組係設置於路口之一緩衝區中，且壓力感測模組係用以藉由壓力感測的方式得到位於緩衝區中的車輛相關參數。道路狀況判斷模組係用以當車輛相關參數大於一預設值時，判斷緩衝區是否阻塞。號誌調整模組係用以當緩衝區被判斷為阻塞時，切換交通號誌。

Description

用於交通號誌之切換系統與方法

本揭露係關於一種用於交通號誌之切換系統與方法。

近年來，隨著汽車、摩托車的普及化，塞車的現象也越來越常見。特別係在上下班的高峰期間，塞車的情況屢見不顯，用路人往往會阻塞在車陣中，從而影響後續的行程規劃。

一般而言，在交通高峰期，交通警察會指揮十字路口的車輛、或調整交通號誌的切換，以避免車輛集中於十字路口中而造成塞車現象。然而，以人力控制交通號誌之切換需要從事人員長時間的維持，且會造成額外的人力負擔。因此，如何進一步地改善交通號誌之切換，以改善交通順暢度已成為相關研究領域研發課題之一，亦係當前相關領域亟需改進的目標。

本揭露係關於一種用於交通號誌之切換系統與方法，其可即時且自動地切換交通號誌，以避免車輛阻塞於路口中，從而改善交通順暢度。

依據本揭露之部分實施方式，用於交通號誌之切換系統包含一壓力感測模組、一道路狀況判斷模組與一號誌調整模組。壓力感測模組係設置於路口之一緩衝區中，且壓力感測模組係用以藉由壓力感測的方式得到位於緩衝區中的車輛相關參數。道路狀況判斷模組係用以當車輛相關參數大於一預設值時，判斷緩衝區是否阻塞。號誌調整模組係用以當緩衝區被判斷為阻塞時，切換交通號誌。

依據本揭露之部分實施方式，用於交通號誌之切換方法包含以下步驟。判斷位於路口之緩衝區中的壓力感測模組所偵測到的車輛相關參數是否大於一預設值。當車輛相關參數被判斷為大於預設值時，判斷緩衝區是否阻塞。當緩衝區被判斷為阻塞時，切換路口之一交通號誌。

於本揭露之多個實施方式中，交通號誌之切換系統及其方法可藉由壓力感測模組與道路狀況判斷模組判斷車流量，再搭配號誌調整模組改變交通號誌，使得交通號誌可依據車流量狀況自動地切換，從而避免車輛阻塞於路口中，進而改善交通順暢度。

以上所述僅係用以闡述本揭露所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本揭露之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭露之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭露之實施例後，當可由本揭露所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭露之精神與範圍。

一般而言，交通號誌之控制系統係設置於位於交通號誌路邊的機櫃中，並且通過中央控制單元控制交通號誌的切換，以實現紅燈與綠燈的依次轉換。控制系統設有固定的參數，因此，紅燈或綠燈的切換時間往往係固定且週期性的，無法依據各個方向的車流量進行自動調節控制參數。舉例而言，沿著第一方向前進的車輛係依據第一交通號誌之綠燈指示而通行，且沿著第二方向前進的車輛係依據第二交通號誌之紅燈指示而停止。在車流量較大的狀況下，當第一交通號誌由綠燈轉變為紅燈時，沿著第一方向前進的車輛往往尚未通過路口而停留在路口中，但第二交通號誌已由紅燈轉變為綠燈，導致沿著第一方向的車輛與沿著第二方向的車輛皆無法前進，甚至造成不必要的車禍。有鑑於此，本揭露提供一種交通號誌之切換系統，其可依據車流量自動地調節交通號誌之切換。

同時參照第1圖與第2圖。第1圖為依據本揭露之部分實施方式之交通號誌之切換系統及其應用的上視圖。第2圖為依據本揭露之部分實施方式之用於交通號誌之切換系統的示意圖。於部分實施方式中，交通號誌之切換系統10包含一壓力感測模組100、一道路狀況判斷模組200與一號誌調整模組300。壓力感測模組100係設置於路口之一緩衝區A中，且壓力感測模組100係用以藉由壓力感測的方式得到位於緩衝區A中的車輛相關參數。道路狀況判斷模組200係用以當車輛相關參數大於一預設值時，判斷緩衝區A是否阻塞。號誌調整模組300係用以當緩衝區A被判斷為阻塞時，切換位於緩衝區A上的交通號誌400。如此一來，交通號誌400可依據當下的車流量自動地被切換，而無須額外的人力指揮，從而改善交通順暢度。

更詳細地說，於部分實施方式中，交通號誌400係依據一預定時間週期T轉變燈號，在交通號誌400欲轉變燈號的前第一預定時間內，壓力感測模組100會偵測緩衝區A中的車輛狀況以獲得車輛相關參數。舉例而言，於部分實施方式中，預定時間週期T可為45秒、60秒、75秒或90秒，但本揭露不以此為限。於部分實施方式中，第一預定時間可為5秒、10秒或15秒，但本揭露不以此為限。當壓力感測模組100於交通號誌400欲轉變的前第一預定時間t1內所偵測到的車輛相關參數大於一預設值V1時，交通號誌400會停止依據預定時間週期T切換燈號，且交通號誌400切換的時間週期會依據道路狀況判斷模組200所判斷的結果而改變。相反地，當壓力感測模組100於交通號誌400欲轉變的前第一預定時間t1內所偵測到的車輛相關參數小於或等於一預設值V1時，交通號誌400會依據預定時間週期T切換燈號。如此一來，交通號誌之切換系統10可依據壓力感測模組100所偵測到的車輛相關參數，調整交通號誌400的切換，亦即調整交通號誌400切換的時間週期，從而避免車輛阻塞在路口中。

於部分實施方式中，壓力感測模組100係訊號連接道路狀況判斷模組200，且號誌調整模組300係訊號連接道路狀況判斷模組200與交通號誌400。亦即，壓力感測模組100與道路狀況判斷模組200可彼此電性連接或藉由無線通訊系統等傳送訊號，且號誌調整模組300與道路狀況判斷模組200及交通號誌400可彼此電性連接或藉由無線通訊系統等傳送訊號，但本揭露不以此為限。

於部分實施方式中，如第1圖所示，緩衝區A可為第一道路510與第二道路520之交會處。位於第一道路510之車輛係沿著一第一方向D1前進，位於第二道路520之車輛係沿著一第二方向D2前進，且第一方向D1與第二方向D2相交。舉例而言，於部分實施方式中，第一方向D1係垂直於第二方向D2。於其他實施方式中，第一方向D1與第二方向D2相夾一角度，此角度可為約45度至135度，但本揭露不以此為限。

舉例而言，於其他實施方式中，如第1圖所示，另一緩衝區A可為第三道路530與第四道路540之交會處。位於第三道路530之車輛係沿著第三方向D3前進，位於第四道路540之車輛係沿著第四方向D4前進。第一方向D1與第三方向D3反向，且第二方向D2與第四方向D4反向，但本揭露不以此為限。也就是說，壓力感測模組100可設置於多個緩衝區A中，且緩衝區A可為任兩不平行且相交的道路的交會處。

於部分實施方式中，壓力感測模組100所偵測之車輛相關參數包含緩衝區A於單位時間內被車輛所佔據的面積，亦即，在每單位時間內緩衝區A中的車輛擁擠程度。更詳細地說，壓力感測模組100包含複數個壓力感測單元110，壓力感測單元110係嵌埋在緩衝區A中，壓力感測單元110可占據整個緩衝區A以偵測緩衝區A中是否具有車輛。舉例而言，位於緩衝區A中的車輛X可提供第一正向力予緩衝區A，使得位於緩衝區A中的多個壓力感測單元110被觸發。相似地，位於緩衝區A中的車輛Y可提供第二正向力予緩衝區A，使得位於緩衝區A中的多個壓力感測單元110被觸發。如此一來，藉由比對壓力感測單元110所被觸發的數量相較於整體壓力感測單元110的數量，壓力感測模組100可推算車輛占據緩衝區A的面積比例，從而獲得車輛相關參數。舉例而言，於部分實施方式中，車輛相關參數可為單位時間內車輛所佔據緩衝區A的面積比例，且預設值V1可為70%、80%或90%，但本揭露不以此為限。

於其他實施方式中，壓力感測模組100所偵測之車輛相關參數包含單位時間內緩衝區A中的負載重量，亦即，壓力感測模組100可測量壓力感測單元110被觸壓的程度，以換算車輛的重量，從而獲得緩衝區A中的整體負載重量。或者，於其他實施方式中，壓力感測模組100所偵測之車輛相關參數包含單位時間內緩衝區A中的車輛數量。或者，於其他實施方式中，壓力感測模組100更包含輔助紅外線感測裝置，以幫助壓力感測模組100更精確地獲得車輛相關參數，但本揭露不以此為限。

具體而言，車輛相關參數與緩衝區A中的車輛係相關的，且可藉由判斷車輛相關參數可推測位於緩衝區A中的車輛狀態。舉例而言，於部分實施方式中，車輛相關參數可為單位時間內緩衝區A被車輛所佔據的面積、單位時間內緩衝區A中的負載重量、單位時間內緩衝區A中的車輛數量、其他適當的車輛相關狀態、或及其任意組合，但本揭露不以此為限。

於部分實施方式中，壓力感測模組100與道路狀況判斷模組200係無中斷地運作。更詳細地說，壓力感測模組100包含一訊號傳送裝置120，且道路狀況判斷模組200亦包含對應的訊號接收裝置230。當壓力感測單元110所偵測之車輛相關參數大於預設值V1時，訊號傳送裝置120會同步地發送一觸發訊號S，此觸發訊號S會被道路狀況判斷模組200之訊號接收裝置230接收。同時或無中斷地，道路狀況判斷模組200會即時地判斷緩衝區A是否阻塞。如此一來，交通號誌之切換系統10可即時地依據車流量的狀況，快速地調整交通號誌400之切換。可瞭解到，本文所載之「無中斷地」代表兩模組(硬體、韌體或軟體)之運作時間無間隔，或者運作時間間隔約等於訊號傳遞的所需時間。也就是說，當一模組接收到一訊號時，該模組能夠立即地根據該訊號執行對應的功能，而不會在接收到該訊號後，還保持一段閒置時間。藉此，可讓交通號誌400能夠更為即時地依據車流量的狀況做切換。舉例而言，於部分實施方式中，判斷緩衝區A是否阻塞係由道路狀況判斷模組200執行，且切換交通號誌400係由號誌調整模組300所執行，且道路狀況判斷模組200的運作時間與號誌調整模組300的運作時間無間隔，或道路狀況判斷模組200與號誌調整模組300的運作時間間隔約等於道路狀況判斷模組200將一訊號傳遞至號誌調整模組300的所需時間。

於部分實施方式中，道路狀況判斷模組200更包含影像擷取模組210與影像分析模組220。影像擷取模組210係訊號連接壓力感測模組100。影像擷取模組210係用以當車輛相關參數大於預設值V1時，擷取位於緩衝區A中的車輛影像。影像分析模組220係訊號連接影像擷取模組210，且影像分析模組220係用以分析車輛影像以輸出一影像分析結果。舉例而言，於部分實施方式中，影像擷取模組210係設置於交通號誌400上、或設置於路邊/安全島之一固定架上，以拍攝位於緩衝區A中的車輛影像，但本揭露不以此為限。

於部分實施方式中，影像擷取模組210具有高解析度的動態攝影功能，當影像擷取模組210被觸發而啟動時，影像擷取模組210會在一固定時間內(例如：5秒或10秒)拍攝複數張車輛影像，且每張車輛影像的拍攝係相隔一固定時間，但本揭露不以此為限。同時地，影像擷取模組210可傳送複數車輛影像予影像分析模組220。

於部分實施方式中，當影像分析模組220接收來自影像擷取模組210之車輛影像時，影像分析模組220可透過車輛影像分析路口是否阻塞以輸出影像分析結果，此影像分析結果可包含路口是否阻塞、路口是否發生車禍、或是否誤判等，但本揭露不以此為限。更詳細地說，影像分析模組220可藉由分析車輛影像的變化，來獲得通過緩衝區A中的車輛速度、車輛數量、或以上兩者，進而判斷位於緩衝區A中的狀況。如此一來，交通號誌之切換系統10可更準確地判斷車流量的狀況，從而避免壓力感測模組100的誤判。

舉例而言，於部分實施方式中，當道路狀況判斷模組200所偵測之車輛的平均速度小於20km/h時，道路狀況模組200會判斷緩衝區A為阻塞。或者，當道路狀況判斷模組200所偵測之車輛速度小於30km/h時，道路狀況模組200會判斷緩衝區A為阻塞，但本揭露不以此為限。於其他實施方式中，當道路狀況判斷模組200所偵測之緩衝區A的車輛數量大於30輛，道路狀況模組200會會判斷緩衝區A為阻塞，但本揭露不以此為限。

舉例而言，於部分實施方式中，影像分析模組220可由電子裝置之電腦程式所實現且儲存於儲存裝置中。儲存裝置包含非暫態電腦可讀取記錄媒體或其他具有儲存功能的裝置。此電腦程式包括複數個程式指令，此些程式指令可由一中央處理器來執行，從而執行各模組的功能。

於其他實施方式中，道路狀況判斷模組200可包含無線射頻辨識(Radio Frequency Identification；RFID)系統，用以擷取車輛之無限射頻辨識碼，從而獲得車輛的前進速度。舉例而言，車輛可包含電子條碼(e-tag)而具有一無線射頻辨識碼，無線射頻辨識系統可藉由每單位時間內所擷取車輛之無線射頻辨識碼的數量，從而推測出緩衝區A中的車流速，但本揭露不以此為限。

於部分實施方式中，道路狀況判斷模組200與號誌調整模組300係無中斷地運作。更詳細地說，號誌調整模組300更包含一分析結果接收裝置310，分析結果接收裝置310係用以接收道路狀況判斷模組200所輸出的影像分析結果。於部分實施方式中，道路狀況判斷模組200可快速地判斷道路是否阻塞，且同步地傳送影像分析結果予號誌調整模組300。同時地，號誌調整模組300可依據分析結果接收裝置310所接收之影像分析結果決定使否切換交通號誌400。如此一來，交通號誌之切換系統10可即時地依據車流量的狀況，即時地調整交通號誌400之切換。

舉例而言，於部分實施方式中，當分析結果接收裝置310所接收之影像分析結果為阻塞時，號誌調整模組300可提早切換交通號誌400，使得後續車輛不會再前進至緩衝區A。或者，當分析結果接收裝置310所接收之車輛訊號為誤判時，號誌調整模組300會通知交通號誌400依據原時間週期T切換，但本揭露不以此為限。

更詳細地說，於部分實施方式中，如第1圖所示，交通號誌400可包含第一交通號誌410與第二交通號誌420。第一道路510係對應第一交通號誌410，亦即，位於第一道路510之車輛係依據第一交通號誌410之燈號行進。相似地，第二道路520係對應第二交通號誌420，亦即，位於第二道路520之車輛係依據第二交通號誌420之燈號行進。當第一交通號誌410係綠燈(可通行)時，壓力感測模組100與道路狀況判斷模組200會判斷沿著第一方向D1前進的車流量，同時地，號誌調整模組300會依據車流量自動地調整第一交通號誌410。如此一來，交通號誌之切換系統10可避免沿著第一方向D1與第二方向D2的車輛皆無法前進的狀況，從而改善交通順暢度。

舉例而言，於部分實施方式中，當沿著第一方向D1前進的車流量被判斷為阻塞時，號誌調整模組300會提早切換第一交通號誌410，使得後續的車輛不會在進入緩衝區A。也就是說，延長第一交通號誌410係紅燈且第二交通號誌420亦係紅燈的狀況。因此，在第二交通號誌420切換為綠燈前，沿著第一方向D1前進的車輛可順利地通過緩衝區A。或者，於部分實施方式中，當沿著第一方向D1前進的車流量被判斷為阻塞時，號誌調整模組300會延緩切換第一交通號誌410，且延緩切換第二交通號誌420，使得沿著第一方向D1前進的車輛可順利地通過緩衝區A之後，在切換第二交通號誌420為綠燈，但本揭露不以此為限。應了解到，在此僅以十字路口中的一個緩衝區A作為說明，但在實際應用上，交通號誌之切換系統10可應用於十字路口中的多個緩衝區中(例如：2、3或4個緩衝區)，不應以此限制本揭露。

參照第3圖。第3圖為依據本揭露之部分實施方式之用於交通號誌之切換方法的步驟流程圖。於部分實施方式中，交通號誌之切換方法包含以下步驟。於步驟S10中，在交通號誌400切換前的第一預定時間內，判斷位於路口之緩衝區A中的壓力感測模組100所偵測到的車輛相關參數是否大於一預設值。若車輛相關參數被判斷為大於預設值時，則執行步驟S20；若車輛相關參數被判斷為小於或等於預設值時，則回到步驟S15，維持交通號誌400之切換時間週期T。於步驟S20中，當車輛相關參數被判斷為大於預設值時，判斷緩衝區A是否阻塞。若緩衝區A被判斷為阻塞時，則即時地執行步驟S30；若緩衝區A被判斷為不阻塞時，則回到步驟S15，維持交通號誌400之切換時間週期T。在步驟S30中，當緩衝區A被判斷為阻塞時，切換路口之一交通號誌400。

於部分實施方式中，判斷緩衝區A是否阻塞之步驟S20與切換交通號誌之步驟S30係無中斷地運作。亦即，當緩衝區A被判斷為阻塞時，交通號誌400會被快速地切換，步驟S20與步驟S30之間實質上不存在時間差。如此一來，交通號誌之切換系統10可即時地依據車流量的狀況，快速地調整交通號誌之切換。

參照第4圖。第4圖為依據本揭露之部分實施方式之用於交通號誌之切換方法之步驟S20的流程圖，步驟S20更包含以下步驟。在步驟S202中，當車輛相關參數被判斷為大於預設值時，擷取緩衝區A中的車輛影像。在步驟S204中，分析車輛影像以輸出影像分析結果，且影像分析結果與緩衝區A是否阻塞相關。舉例而言，當影像分析結果為阻塞時，緩衝區A被判斷為阻塞。

於本揭露之多個實施方式中，交通號誌之切換系統及其方法可藉由壓力感測模組、道路狀況判斷模組判斷車流量，再搭配號誌調整模組改變交通號誌，使得交通號誌可依據車流量狀況即時且自動地切換，亦即，調整交通號誌的切換時間週期，從而避免車輛阻塞於路口中，進而改善交通順暢度。

於本發明之部分實施方式中，雖然本發明已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100 壓力感測模組 110 壓力感測單元 120 訊號傳送裝置 200 道路狀況判斷模組 210 影像擷取模組 220 影像分析模組 230 訊號接收裝置 300 號誌調整模組 310 分析結果接收裝置 400 交通號誌 410 第一交通號誌 420 第二交通號誌 510 第一道路 520 第二道路 530 第三道路 540 第四道路 A 緩衝區 D1 第一方向 D2 第二方向 D3 第三方向 D4 第四方向

閱讀以下詳細敘述並搭配對應之圖式，可了解本揭露之多個樣態。需留意的是，圖式中的多個特徵並未依照該業界領域之標準作法繪製實際比例。事實上，所述之特徵的尺寸可以任意的增加或減少以利於討論的清晰性。第1圖為依據本揭露之部分實施方式之交通號誌之切換系統及其應用的上視圖。第2圖為依據本揭露之部分實施方式之用於交通號誌之切換系統的示意圖。第3圖為依據本揭露之部分實施方式之用於交通號誌之切換方法的步驟流程圖。第4圖為依據本揭露之部分實施方式之用於交通號誌之切換方法之步驟S20的流程圖。

Claims

一種用於交通號誌之切換系統，包含：一壓力感測模組，設置於路口之一緩衝區中，該壓力感測模組係用以藉由壓力感測的方式得到位於該緩衝區中的一車輛相關參數；一道路狀況判斷模組，用以當該車輛相關參數大於一預設值時，判斷該緩衝區是否阻塞；以及一號誌調整模組，用以當該緩衝區被判斷為阻塞時，切換該路口之一交通號誌，其中該壓力感測模組所偵測之該車輛相關參數包含該緩衝區於單位時間內被車輛所佔據的面積。
如請求項1所述之用於交通號誌之切換系統，其中該道路狀況判斷模組更包含：一影像擷取模組，用以當該車輛相關參數大於該預設值時，擷取位於該緩衝區中的一車輛影像；以及一影像分析模組，用以分析該車輛影像以輸出一影像分析結果，其中該號誌調整模組係用以根據該影像分析結果切換該交通號誌。
如請求項1所述之用於交通號誌之切換系統，其中該道路狀況判斷模組與該號誌調整模組係無中斷地運作。
如請求項1所述之用於交通號誌之切換系統，其中該壓力感測模組與該道路狀況判斷模組係無中斷地運作。
一種用於交通號誌之切換方法，包含：判斷位於路口之一緩衝區中的一壓力感測模組所偵測到的一車輛相關參數是否大於一預設值；當該車輛相關參數被判斷為大於該預設值時，判斷該緩衝區是否阻塞；以及當該緩衝區被判斷為阻塞時，切換該路口之一交通號誌，其中該判斷該車輛相關參數是否大於該預設值包含：判斷該緩衝區於單位時間內被車輛所佔據的面積是否大於一預設面積。
如請求項5所述之用於交通號誌之切換方法，其中該判斷該緩衝區是否阻塞包含：當該車輛相關參數被判斷為大於該預設值時，擷取位於該緩衝區中的一車輛影像；分析該車輛影像以輸出一影像分析結果，其中該影像分析結果與該緩衝區是否阻塞相關。
如請求項5所述之用於交通號誌之切換方法，其中該判斷該緩衝區是否阻塞係由一道路狀況判斷模組執行，且該切換該交通號誌係由一號誌調整模組所執行，其中該道路狀況判斷模組的運作時間與該號誌調整模組的運作時間無間隔，或該道路狀況判斷模組與該號誌調整模組的運作時間間隔約等於該道路狀況判斷模組將一訊號傳遞至該號誌調整模組的所需時間。
如請求項5所述之用於交通號誌之切換方法，其中該壓力感測模組與該道路狀況判斷模組係無中斷地運作。