行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统与方法技术方案

本发明专利技术是一种行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统，属智能交通的道路交通信号控制领域。本发明专利技术系统包括中心交通信号控制系统、若干路口现场设备及传输网络，单个路口的现场设备包括交通信号控制机、交通信号灯、车辆检测器、行人过街请求按钮、行人过街语音提示柱。本发明专利技术还提供了一种实时检测的行人与机动车信息实现道路均衡协调控制方法。本发明专利技术系统和方法将绿波协调控制、延误协调控制、行人过街请求控制较好地相结合，实现了机动车与行人的均衡协调控制，能够明显地改善交通参与者的出行体验。

【技术实现步骤摘要】
行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统与方法
本专利技术涉及智能交通的道路交通信号控制领域，尤其涉及城市道路网中多个交叉口行人与机动车交通信号的均衡协调控制系统，本专利技术还涉及一种行人与机动车实时感知的均衡协调控制方法。
技术介绍
近年来，随着我国经济的不断增长，机动车保有量不断增加，城市人口数量也不断上涨，城市交通运行压力越来越大，道路上的交通拥堵、车祸在各大城市频繁发生，给我们的生活带来了诸多不便。随着智慧城市建设的不断推进，智能交通建设的需求不断扩展，尤其是多个交叉口的交通信号联动协调控制、行人与机动车的均衡控制等得到了广泛的关注。现有技术中，交通信号控制范围大部分是单个交叉口，并且是以机动车作为主要的控制对象，行人过街需求及安全往往没能够得到重视与保障，机动车在通过多个交叉口时会出现多次停车、等待红灯时间过长等现象。现有技术中，交通信号控制缺乏实时交通数据的支持，多数仍然以历史经验来设计信号的配时，不能够及时反映道路的实际情况，造成交叉口信号配时不合理，部分方向绿灯损失严重，且无法适应交通流的动态变化过程。可见，如何同时“照顾”机动车与行人的通行，避免交叉口绿灯时间的损失、提高机动车的通行效率、确保行人的过街安全是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种行人与机动车实时感知的道路交通信号均衡协调控制系统，实现主干道绿波协调与行人过街均衡控制，改善道路交通运行环境，提高机动车通行效率及行人过街的安全。本专利技术所要解决的另一个技术问题在于提供了一种采用前述系统进行人与机动车实时感知的道路交通信号均衡协调控制的方法。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本专利技术是一种行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统，其特点是，所述系统由中心交通信号控制系统、若干路口现场设备及传输网络构成，单个路口的现场设备包括路口信号控制机、视频车辆检测器、交通信号灯、行人过街请求按钮和行人过街语音提示柱；中心交通信号控制系统和若干路口信号控制机之间基于互联网协议地址的宽带总线连接，中心交通信号控制系统同步路口信号控制机的运行参数及行人与机动车的实时请求数据，进行计算、分析与综合处理，同时发送相关控制指令给路口信号控制机，包括时间同步命令、运行参数；单个路口各方向的视频车辆检测器、行人过街请求按钮与路口信号控制机连接，将实时检测的车辆信息及行人请求信息通过路口信号控制机发送至中心交通信号控制系统；单个路口各方向的交通信号灯、行人过街语音提示柱与路口信号控制机连接，接收路口信号控制机发送的控制指令，输出相应的信号灯色及语音信息，指示、提醒机动车与行人的安全通行。本专利技术所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。本专利技术是一种行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其特点是，该方法使用以上技术方案所述的行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统，且该方法步骤包括：（1）依据路网结构，按关联性将多个交叉口划分为一个控制子区，对控制子区内的交通信息进行调查分析；（2）依据调查的交通数据，进行分析，利用网络绿波协调控制方法设计出信号配时方案；（3）将信号配时方案下发至各路口信号控制机并运行，观察并分析运行情况，对绿波带宽、绿信比、相位差进行微调优化；（4）将实时检测的机动车信号和行人过街请求信号通过路口信号控制机传输至中心交通信号控制系统，中心交通信号控制系统分析当前路口的运行状态，判断机动车信号与行人过街请求信号的优先级，在不影响行人过街的情况下延长主干道机动车绿灯时间，在不影响主干道绿波效果的情况下放行行人过街及延长过街时间；（5）中心交通信号控制系统将多个路口的信号周期、绿信比进行动态调整，以适应动态变化的车流量与行人过街请求。本专利技术所述的行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其进一步优选的技术方案是：行人过街语音提示柱在人行信号灯为红灯且检测到行人越过斑马线时输出“现在是红灯，请按钮”，在行人按下按钮后输出“按钮已响应，请等待”，在人行信号灯为绿灯时输出“现在是绿灯，请安全通行”。本专利技术所述的行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其进一步优选的技术方案是：控制子区内的交通信息调查，至少包括路口之间的距离、车辆排队长度、车辆行驶速度、各路口各方向的交通流量、行人过街需求。本专利技术所述的行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其进一步优选的技术方案是：所述的网络绿波协调控制方法是基于改进的绿波协调控制模型用来优化网络信号周期、相序和相位差，采用一种基于延误最小的Q学习算法用来优化绿信比的方法，将绿波协调控制与延误协调控制相结合。本专利技术所述的行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其进一步优选的技术方案是：机动车绿波协调与行人请求过街的处理逻辑如下：（1）在行人过街路口两个信号周期的放行时序中，cycle对应的时间区间表示路口信号周期，offset对应的时间区间表示主干道协调相位差，bandwidth对应的时间区间表示协调绿波带宽，表示行人过街请求时刻在周期内的分布点；（2）首先判定当前时刻放行的是行人相位还是机动车相位，其次计算行人请求时刻在周期内的分布，即：①、②、③对应的位置，用requesttime表示；其中：①是指处于cycle周期开始至offset所对应的时间区间内的某一时刻点；②是指bandwidth对应的时间区间内的某一时刻点；③是指bandwidth结束至cycle结束之间的时间区间内的某一时刻点；（3）若当前放行的是行人相位，requesttime只可能分布于①和③所在区间，针对时刻①可供延长行人过街时间为offset-requesttime，时刻③可供延长行人过街时间为offset+cycle-requesttime;（4）若当前放行的是机动车相位，requesttime可能分布与①、②、③所在区间，针对时刻①判断在主干道绿灯下次点亮的时刻与时刻①之间是否足够一次行人过街的时间，如果时间足够则响应行人请求，否则不响应请求，直到主干道绿波带放行结束后再响应行人请求；针对时刻②不响应行人请求，主干道绿波带放行结束后再响应行人请求；针对时刻③判断下个周期主干道绿灯点亮的时刻与时刻③之间是否足够一次行人过街的时间，如果时间足够则响应行人请求，否则不响应行人请求；（5）同时需要判断机动车相位放行的时间是否已满足其最小的绿灯时间，若未满足最小绿灯时间即使有行人请求也不响应该请求，保证机动车的放行时间与主干道的协调效果；（6）同时需要判断机动车相位放行的时间是否已满足其最大的绿灯时间，若机动车已运行最大绿灯时间而行人请求按钮仍然没有信号，放行一次行人过街，保证特殊人群没请求或者按钮损坏后也能享有过街时间；（7）放行行人过街时，若行人一直按按钮，即一直产生行人过街请求信号，需要判断行人过街是否满足最大的绿灯放行时间，达到最大的绿灯放行时间，即时仍然有行人过街请求信号，也不在放行行人过街。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术可以实现城市道路网多个交叉口行人与机动车交通信号的均衡协调控制，能提高机动车通行效率及行人过街的安全，进一步改善道路交通运行环境。2、本专利技术方法将绿波协调控制、延误协调控制、行人过街请求控制较好地相结合，实现了机动车与行人的均衡协调控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统，其特征在于，所述系统由中心交通信号控制系统、若干路口现场设备及传输网络构成，单个路口的现场设备包括路口信号控制机、视频车辆检测器、交通信号灯、行人过街请求按钮和行人过街语音提示柱；中心交通信号控制系统和若干路口信号控制机之间基于互联网协议地址的宽带总线连接，中心交通信号控制系统同步路口信号控制机的运行参数及行人与机动车的实时请求数据，进行计算、分析与综合处理，同时发送相关控制指令给路口信号控制机，包括时间同步命令、运行参数；单个路口各方向的视频车辆检测器、行人过街请求按钮与路口信号控制机连接，将实时检测的车辆信息及行人请求信息通过路口信号控制机发送至中心交通信号控制系统；单个路口各方向的交通信号灯、行人过街语音提示柱与路口信号控制机连接，接收路口信号控制机发送的控制指令，输出相应的信号灯色及语音信息，指示、提醒机动车与行人的安全通行。

【技术特征摘要】
1.一种行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统，其特征在于，所述系统由中心交通信号控制系统、若干路口现场设备及传输网络构成，单个路口的现场设备包括路口信号控制机、视频车辆检测器、交通信号灯、行人过街请求按钮和行人过街语音提示柱；中心交通信号控制系统和若干路口信号控制机之间基于互联网协议地址的宽带总线连接，中心交通信号控制系统同步路口信号控制机的运行参数及行人与机动车的实时请求数据，进行计算、分析与综合处理，同时发送相关控制指令给路口信号控制机，包括时间同步命令、运行参数；单个路口各方向的视频车辆检测器、行人过街请求按钮与路口信号控制机连接，将实时检测的车辆信息及行人请求信息通过路口信号控制机发送至中心交通信号控制系统；单个路口各方向的交通信号灯、行人过街语音提示柱与路口信号控制机连接，接收路口信号控制机发送的控制指令，输出相应的信号灯色及语音信息，指示、提醒机动车与行人的安全通行。2.一种行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其特征在于，该方法使用权利要求1所述的行人与机动车实时感知的均衡协调控制系统，且该方法步骤包括：（1）依据路网结构，按关联性将多个交叉口划分为一个控制子区，对控制子区内的交通信息进行调查分析；（2）依据调查的交通数据，进行分析，利用网络绿波协调控制方法设计出信号配时方案；（3）将信号配时方案下发至各路口信号控制机并运行，观察并分析运行情况，对绿波带宽、绿信比、相位差进行微调优化；（4）将实时检测的机动车信号和行人过街请求信号通过路口信号控制机传输至中心交通信号控制系统，中心交通信号控制系统分析当前路口的运行状态，判断机动车信号与行人过街请求信号的优先级，在不影响行人过街的情况下延长主干道机动车绿灯时间，在不影响主干道绿波效果的情况下放行行人过街及延长过街时间；（5）中心交通信号控制系统将多个路口的信号周期、绿信比进行动态调整，以适应动态变化的车流量与行人过街请求。3.根据权利要求2所述的行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其特征在于：行人过街语音提示柱在人行信号灯为红灯且检测到行人越过斑马线时输出“现在是红灯，请按钮”，在行人按下按钮后输出“按钮已响应，请等待”，在人行信号灯为绿灯时输出“现在是绿灯，请安全通行”。4.根据权利要求2所述的行人与机动车信息实现道路协调控制方法，其特征在于：控制子区内的交通信息调查，至少包括路口之间的距离、车辆排队长度、车辆行驶速度、各路口各方向的交通流量、行人过街需求。5.根据权利要求2所述的行人与机动车信息实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱梁，丁海龙，黄瑞，曾晓强，章涛涛，魏雨晨，
申请(专利权)人：连云港杰瑞电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32