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1、(10)申请公布号 CN 102419907 A (43)申请公布日 2012.04.18 CN 102419907 A *CN102419907A* (21)申请号 201110240482.4 (22)申请日 2011.08.22 G08G 1/07(2006.01) (71)申请人 武汉理工大学 地址 430071 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122 号 (72)发明人 张存保 陈超 严新平 钟益萍 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限 公司 42102 代理人 王守仁 (54) 发明名称 考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统 (57) 摘要 本发明提供的考虑行人安全过街的智能。
2、交通 信号控制系统， 包括感应线圈检测器、 视频检测 器、 交通信号控制机和信号灯 ； 交叉口采用两相 位全感应控制， 每个进口车道均埋设两个感应线 圈检测器， 其中主线圈检测器埋设在进口道停止 线上， 用于检测路段的交通流量， 辅助线圈检测器 埋设在主线圈检测器的上游的可能的最大排队 处， 用来辅助主线圈检测器检测机动车辆 ； 每个 人行横道的两端的行人过街等待区各安装一个视 频检测器， 检测过街行人流量 ； 交通信号控制机 与主线圈检测器、 辅助线圈检测器以及视频检测 器通过数据线进行数据交换， 同时通过数据线控 制位于人行横道和交叉口处的信号灯。本发明可 实现行人过街的安全和通过效率， 。
3、并且保证了机 动车的通过率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 CN 102419919 A1/1 页 2 1. 一种考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 其特征是该系统包括感应线圈检 测器、 视频检测器、 交通信号控制机和信号灯 ； 交叉口采用两相位全感应控制， 每个进口车 道均埋设两个感应线圈检测器， 其中主线圈检测器埋设在进口道停止线上， 用于检测路段 的交通流量， 辅助线圈检测器埋设在主线圈检测器的上游的可能的最大排队处， 用来辅助 主线圈检测器检测机动车辆 ； 每个人行横道的两端的。
4、行人过街等待区各安装一个视频检测 器， 检测过街行人流量 ； 交通信号控制机与主线圈检测器、 辅助线圈检测器以及视频检测器 通过数据线进行数据交换， 同时通过数据线控制位于人行横道和交叉口处的信号灯。 2. 权利要求 1 所述智能交通信号控制系统的用途， 其特征是该系统用于城市道路交叉 口行人与的安全过街控制。 3. 根据权利要求 2 所述的用途， 其特征是该系统用于城市道路交叉口行人的安全过街 控制过程中， 至少包括以下几个步骤 ： （1） 交通信号控制机预设感应信号控制相关参数， 包括机动车相位初始绿灯时间、 单位 绿灯延长时间、 行人清空时间、 机动车清空时间、 绿灯极限延长时间 ； （。
5、2） 视频检测器和主线圈检测器分别检测等待过街行人数量和机动车数量， 计算行人 过街和机动车过街所需要的时间 ； （3） 将行人过街和机动车过街所需时间进行比较， 取两者中的较大者 ； 若小于下一相位 行人极限等待时间， 则依据该值分别计算机动车绿灯显示时间和行人绿灯显示时间 ； 若大 于下一相位行人极限等待时间， 则依据行人极限等待时间分别计算机动车绿灯显示时间和 行人绿灯显示时间 ； （4） 在行人显示绿灯结束前的单位绿灯时间内， 统计一次行人流量和机动车流量 ； 若视 频检测器检测到的行人数量小于阈值 P， 则执行步骤 （5） ， 否则执行步骤 （6） ； （5） 辅助线圈检测器在单位绿。
6、灯时间内是否检测到有车辆经过， 若是， 则行人相位和机 动车相位分别增加单位绿灯时间， 转向步骤 （4） ； 否则， 行人相位进入红灯时间， 机动车相位 转向黄灯， 继而进入转入红灯 ； （6） 视频检测器检测到单位绿灯时间内行人数量超过行人数量阈值 P 时， 若机动车类 饱和度超过设定的类饱和度阈值， 此时行人和机动车相位分别增加一段绿灯延长时间 ； 若 机动车类饱和度小于设定的阈值， 则转向步骤 （5） 。 4. 根据权利要求 3 所述的用途， 其特征是步骤 （4） 中， 行人数量阈值 P 与绿灯放行时间 有关， 该行人数量阈值 P 用下式来计算 ： 式中 ： 为行人平均到达率， 为行人绿。
7、灯显示时间， k 指的是当前行人绿灯时间延 长 G 的个数。 权 利 要 求 书 CN 102419907 A CN 102419919 A1/5 页 3 考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统 技术领域 0001 本发明涉及交通信号控制系统， 特别是一种考虑行人过街感应信号控制系统， 主 要针对城市道路交叉口行人的安全过街控制。 背景技术 0002 随着城市机动化的不断加快和慢行交通的逐步发展， 交叉口处人行横道作为行人 过街的基础设施， 由于行人横穿马路， 与主干道上行驶的机动车发生冲突， 严重影响了进口 道的通行能力。 目前对交叉口行人过街的主要交通管制方式有 ： 定时式信号控制、 按钮。
8、式信 号控制和无信号控制。在机动车交通流量比较大的交叉口， 为了保证道路通行效率一般对 行人过街采用定时信号控制 ； 在行人到达随机性和流量变化比较大， 而机动车流量不大的 区域如学校、 工厂等， 一般使用按钮式信号控制来实现行人与机动车在通行时间上的分离 ； 而无信号控制主要是针对路段上行人流量不多的情况， 行人和机动车利用间隙通过冲突区 域。 0003 专利文献 “行人过街按钮装置 （专利号 02132566.9） ” 介绍了一种按钮式行人过街 系统， 该系统通过行人按过街按钮向系统发送过街请求， 系统在一个计算的时间段后， 赋予 行人通行权。此系统的缺点在于， 很多行人因未看到、 或不了。
9、解、 或不习惯使用行人过街按 钮， 导致行人过街按钮的使用率很低。专利文献 “一种载荷式行人过街信号控制装置 （申请 号 200620032972） ” 介绍了一种载荷式行人过街信号控制装置， 该装置通过检测准备过街的 行人数量， 判断行人绿灯放行时刻， 以此来提高行人绿灯时间的利用率， 增加道路的通行能 力。 此装置的缺点在于， 没有考虑路段上机动车的流量以及车辆脉冲式到达的特点， 导致上 游车辆以连续车队形式通过人行横道时， 由于行人过街的请求使车队被迫停止， 从而造成 了车辆行程时间的延误。专利文献 “行人过街信号控制系统及方法 （申请号 200710130953. X） ” 通过系统优。
10、化算法将行人过街与上游交叉口协调控制， 形成绿波带， 在保证行人有足够 过街通行权的情况下充分提供道路的利用率。由于不同的数量的人群过街时间也不同， 该 系统没有考虑行人过街的需求时间， 只能在一定程度上保证行人的通行权。 0004 另外， 目前的行人过街信号控制方法还存在着一些问题 ： 1. 交叉口信号控制方案主要考虑机动车通行， 行人绿灯时间通常与本相位机动车绿 灯时间保持一致， 而无法根据行人过街需求来调整行人绿灯时间， 经常导致行人过街时间 不足或行人绿灯时间浪费， 存在交通安全隐患。 0005 2. 由于行人和机动车的速度不同， 其通过交叉口所需要的时间也不同。 在绿灯时 间末期进入。
11、交叉口的行人， 经常来不及通过交叉口， 而与下一相位绿灯时间初期进入交叉 口的机动车发生冲突。为减少这一情况， 交通管理者通常采取 “迟启” 或 “早断” 的处理方 法， 迟启是指机动车相位延长当前相位的红灯时间， 至超过原相位设定的时间长度， 早断即 行人相位绿灯提前终止而进入红灯时间。这两种方式都相对增加了行人过街的清空时间。 但这段增加的时间一般根据经验来确定， 且采用固定值， 这样就可能会出现行人清空时间 不足或者浪费。 说 明 书 CN 102419907 A CN 102419919 A2/5 页 4 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题是 ： 针对上述问题， 提供一种考虑。
12、行人安全过街的智 能交通信号控制系统， 该系统能够在保证行人安全过街的前提下， 可以让机动车相位绿灯 得到充分利用， 从而达到 “以人为本” ， 提高交叉口通行能力的目的。 0007 本发明解决其技术问题采用以下的技术方案 ： 本发明提供的考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 其包括感应线圈检测器、 视频检测器、 交通信号控制机和信号灯 ； 交叉口采用两相位全感应控制， 每个进口车道均埋 设两个感应线圈检测器， 其中主线圈检测器埋设在进口道停止线上， 用于检测路段的交通 流量， 辅助线圈检测器埋设在主线圈检测器的上游的可能的最大排队处， 用来辅助主线圈 检测器检测机动车辆 ； 每个人行横道。
13、的两端的行人过街等待区各安装一个视频检测器， 检 测过街行人流量 ； 交通信号控制机与主线圈检测器、 辅助线圈检测器以及视频检测器通过 数据线进行数据交换， 同时通过数据线控制位于人行横道和交叉口处的信号灯。 0008 本发明提供的考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 其用于城市道路交叉 口行人与的安全过街控制。 0009 本发明提供的考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 在用于城市道路交叉 口行人的安全过街控制过程中， 至少包括以下几个步骤 ： 1） 交通信号控制机预设感应信号控制相关参数， 包括机动车相位初始绿灯时间、 单位 绿灯延长时间、 黄灯时间、 行人清空时间、 机动车清空时。
14、间、 绿灯极限延长时间。 0010 2） 视频检测器和主线圈检测器分别检测等待过街行人数量和机动车数量， 计算行 人过街和机动车过街所需要的时间。 0011 3） 将行人过街和机动车过街所需时间进行比较， 取两者中的较大者。若小于下一 相位行人极限等待时间， 则依据该值分别计算机动车绿灯显示时间和行人绿灯显示时间 ； 若大于下一相位行人极限等待时间， 则依据行人极限等待时间分别计算机动车绿灯显示时 间和行人绿灯显示时间。 0012 4） 在行人显示绿灯结束前的单位绿灯时间内， 统计一次行人流量和机动车流量。 若视频检测器检测到的行人数量小于阈值P， 则执行步骤5） ， 否则执行步骤6） 。 行。
15、人数量阈 值 P 与绿灯放行时间有关， 可以用下式来计算 ： 上式中，： 行人平均到达率， 可以通过统计方法获得 ； ： 行人绿灯显示时间。 0013 5） 辅助线圈检测器在单位绿灯时间内是否检测到有车辆经过， 若是， 则行人相位 和机动车相位分别增加单位绿灯时间， 转向步骤 4） 否则， 行人相位进入红灯时间， 机动车相 位转向黄灯， 继而进入转入红灯。 0014 6） 视频检测器检测到单位绿灯时间内行人数量超过行人数量阈值， 则若机动车类 饱和度超过设定的类饱和度阈值， 则行人和机动车相位分别增加一段绿灯延长时间。若机 动车类饱和度小于设定的阈值， 则转向步骤 5） 。 0015 本发明与。
16、现有技术相比具有以下的主要的优点 ： 说 明 书 CN 102419907 A CN 102419919 A3/5 页 5 1. 通过视频检测器检测等待过街的行人数量、 通过主线圈检测器和辅助线圈检测器 来检测交叉口进口道机动车流量和排队长度， 通过系统优化算法， 来实现行人过街的安全 和通过效率， 同时也保证了机动车的通过率。 0016 2. 在交叉口信号控制中， 考虑了行人需求。 且设定了一个随时间增加而增加的行 人数量阈值， 这样有利于截断后续离散的到达人群， 使其在下一信号周期过街， 提高行人绿 灯利用率。 当行人数量较少时， 行人相位绿灯时间将由机动车到达规律来决定， 这样也提高 了。
17、道路的通行能力。 0017 3. 在保证行人安全过街的前提下， 可以让机动车相位绿灯得到充分利用， 从而达 到 “以人为本” ， 提高交叉口通行能力的目的。 附图说明 0018 图 1 为本发明的工作流程示意图。 0019 图 2 为本发明的结构示意图。 0020 图 3 为行人与机动车的清空时间差示意图。 具体实施方式 0021 下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明， 但并不局限于下面所述内容。 0022 本发明提供的考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 其结构如图 2 所示， 包括感应线圈检测器、 视频检测器、 交通信号控制机和信号灯。 交叉口采用两相位全感应控 制， 每个进口车道。
18、均埋设两个感应线圈检测器， 其中， 主线圈检测器 R1 埋设在进口道停止 线S附近， 用于检测路段的交通流量 ； 辅助线圈检测器R2埋设在主线圈检测器R1的上游的 可能最小流量的最大排队处， 用来辅助主线圈检测器 R2 检测机动车辆。每个人行横道的两 端的行人过街等待区各安装一个视频检测器 C， 检测过街行人流量。交通信号控制机 TC 与 主线圈检测器 R1、 辅助线圈检测器 R2 以及视频检测器 C， 通过数据线 L 进行数据交换， 同时 通过数据线 L 控制位于人行横道 P 和交叉口处的信号灯 V。 0023 所述交通信号控制机 TC 可以采用市场上通用型多相位交通信号控制机。 0024 。
19、所述主线圈检测器 R1 可以采用市场上通用型线圈检测器。 0025 所述辅助线圈检测器 R2 可以采用市场上通用型线圈检测器。 0026 所述视频检测器 C 采用能够跟踪检测行人数量的摄像头。 0027 所述信号灯 V 可以采用市场上通用型交通信号灯。 0028 本发明提供的上述考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 用于城市道路交 叉口行人的安全过街控制。 0029 该智能交通信号控制系统使用时， 参见图 1 和图 3， 具体流程如下 ： 1. 预设感应信号控制参数 ： 在交通信号控制机中预设感应信号控制参数。 该感应信号控制参数包括初始绿灯时间 ， 单位绿灯延长时间， 黄灯时间， 机动车。
20、清空时间， 行人清空时间， 行人极限等 待时间。 0030 2. 机动车和行人的清空时间计算 ： 说 明 书 CN 102419907 A CN 102419919 A4/5 页 6 机动车和行人清空时间差如图 3 所示， 其中 ： 机动车清空时间， 行人清空时间可 以用下式来计算 ： D= 这里， 表示从停止线到冲突点 s 的距离，表示机动车的消散速度， d 表示人行横道 长度，表示行人过街平均速度， D 表示行人与机动车清空时间差。 0031 3. 计算初始排队行人绿灯过街需求时间和机动车过街需求时间 ： 用线圈检测器 R1 和视频检测器 C 分别检测行人数量 Q 和机动车流量 q， 行人。
21、通行需求 时间包括行人消散时间和行人过街时间， 因此行人绿灯时间和机动车绿灯时间， 可 以用下式来计算 ： 这里，为行人过街饱和流率， w 为人行横道宽度， h 为平均车头时距， 为启动损失 时间， 其余同上。 0032 4计算行人相位与机动车相位绿灯显示时间 ： 取行人需求通行时间和机动车需求通行时间两者中的较大者与行人极限等待时间进 行比较， 取， 记 T=maxt， 则 ： 行人相位计算绿灯显示时间为 ：， 机动车相位显示绿灯时间为 ：。 0033 5. 后续到达机动车与行人均较多时， 机动车与行人的通行安排 ： 在行人相位计算绿灯显示时间结束前 t 时间内， 视频检测器和机动车主线圈检。
22、测器 分别检测到达的行人流量和机动车类饱和度 DS。考虑到让前次检测到的有过街需求的 行人基本到达街对向。 t 取行人过街需求时间 G， 即 t =G。设定一个行人流量阈值 P 和机动车类饱和度阈值 N （类饱和度阈值一般为经验值， 根据实际情况取 0.7-0.9 之间。 ） ， 若P, 且 DSN， 则表明后续到达的行人数量和机动车数量均较多， 此时应该增加可以让 后续到达的行人安全过街的一段相位绿灯时间 G。因为此时行人处于行走状态， 不计进入 行人进入车道的时间， 所以 G 用下式来计算 ： 符号意义同上。 说 明 书 CN 102419907 A CN 102419919 A5/5 页。
23、 7 0034 类饱和度 DS 是指被车流有效利用的绿灯时间与绿灯显示时间 g 之间的比值， DS 和分别如下式 ： 式中 ： DS 是指类饱和度， g 是指可供车辆通行的显示绿灯时间， m 指绿灯期间主检测器 （R1） 上无车通过的时间， 指车流正常试过停车线断面时， 前后两车之间必不可少的一个 空挡时间， h 指连续车流之间的空档数。类饱和度直接反应了信号方案中绿灯的利用效率。 0035 行人流量阈值 P 是一个与行人相位放行时间有关的变量。用下式来计算 ： 这里是指行人过街的平均流率， k 指的是当前行人绿灯时间延长 G 的个数。可以 通过交通调查获得 ； 其他符合意义同上。 阈值P是随。
24、行人相位时间的增加而增加的， 这样保 证了行人相位的始终能够保持很高的绿灯利用率， 且能够截断后续稀疏的人流。若P， 但 DSN， 则表示行人数量较多， 而机动车数量较少， 转向步骤 6。 0036 6. 后续到达机动车较少、 行人较多时， 行人与机动车通行安排 ： 辅线圈检测器 （R2） 在行人绿灯结束前的单位时间 g0内检测是否有车辆经过， 如果有， 则机动车相位和行人相位均增加单位绿灯时间， 如果没有， 则行人相位早断， 机动车相位结 束后切换下一相位。 可以看到， 尽管后续到达的行人数量较多， 但是路段上机动车流量却很 少， 而最初的计算绿灯显示时间已经保证了初始排队的行人安全过街， 。
25、所以这个时候我们 以机动车为主来决定绿灯是否继续延长， 这样就保证机动车相位的绿灯利用率。 0037 总之， 本发明提供的考虑行人安全过街的智能交通信号控制系统， 可根据行人和 机动车过街需求时间不同的特点， 通过视频检测器和线圈检测器分别检测行人流量和机动 车流量， 保证初始等待过街的机动车和行人有充分的时间过街， 避免出现二次等待。 对后续 到达的行人和机动车， 当行人数量较多且机动车流量也多时， 给予一个绿灯延长时间以保 证行人安全过街 ； 当行人数量较多， 而机动车数量较少时， 由于初始排队的行人已经完全过 街， 这时以机动车来车情况来决定是否继续延长绿灯时间。 这样即保证了行人过街安全， 避 免了机动车发生二次等待的情况， 同时也保证了机动车相位和行人相位均有较高的绿灯利 用率。 说 明 书 CN 102419907 A CN 102419919 A1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102419907 A CN 102419919 A2/2 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102419907 A 。