一种行人过街协调绿波控制系统及方法与流程

1.本公开涉及交通控制相关技术领域，具体的说，是涉及一种行人过街协调绿波控制系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。
3.近年来，交叉口或路段上行人过街的协调控制得到了广泛应用，极大的提高了行人过街效率与道路通行能力，在一定程度上也保障了行人过街安全。根据交通流到达理论，对于行人而言，在到达过街斑马线处时有以下几种情况：
4.①
到达时为红灯。此时需要驻足等待，直到改变相位，绿灯放行，具体等待时间，为红灯相位剩余时间，记为t1；
5.②
到达时为绿灯。此时无需驻足等待，可以直接通行；
6.③
到达时为绿闪。此时需要驻足等待，不建议强行通行，如果强行通行，存在安全隐患；同时，即便绿灯结束，但行人仍没有完成过街，机动车驾驶员会等待行人通行，等待行人完成过街后，再启动车辆，导致停车延误增加。正确做法是，直到下一周期绿灯亮起，方可通行。假设人行横道周期红灯显示时间为t2，到达时剩余绿闪时间为t3，则在这种情况下的等待时间为t2 t3。
7.可以看出，当行人到达过街斑马线，处于
①③
两种情况时，都不宜强行过街，需要驻足等待，直到下一绿灯相位亮起。这就造成了行人通行时间的浪费，增加了行人的行程延误，影响过街的通行效率。
8.根据国内调查显示，国内行人过街等待时间普遍超过80s，有的甚至达到120s，加之当代生活节奏的加快，时间成本不可估量，而行人过街等候时间远远超过行人的忍受时间，容易导致行人产生焦虑，增加过街的违章率。
9.发明人发现，现有行人过街控制系统中存在的以下问题：
10.一是现有协调方案通常在交叉口或路段过街区域内进行行人过街协调控制，多针对于机动车的车头间隙或机动车道的绿波控制，较少针对行人过街进行控制。一方面造成了绿灯相位时间的浪费，另一方面也增大了交通事故发生的概率，同时延长了停止线后机动车的启动时间，增大了停车延误，造成通行能力的下降。
11.二是现有协调控制方案仅仅考虑协调斑马线处的人车矛盾，对于行人在路段上的通行效率，未得到明显的提高。红灯转变为绿灯的过程中，一般不存在倒计时提醒，使得正在赶往交叉口的行人无法判别到达时过街信号的控制情况。人行时间冲突明显，行人心理受到影响，会对道路环境容忍度产生变化。现有人行道对向冲突明显，容易出现路权不清的情况，导致对向人流相交时产生一定的延误，在行人着急出行的过程中，冲突更为明显。


技术实现要素：

12.本公开为了解决上述问题，提出了一种行人过街协调绿波控制系统及方法，在保证机动车协调控制平稳运行与过街行人安全的前提下，通过在道路两侧设置循环滚动的灯带，提高过街效率解决行人过街的通行效率和行人时间利用率低的问题，适应于快节奏的生活方式。
13.为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
14.一个或多个实施例提供了一种行人过街协调绿波控制系统，包括设置在人行道上的红色和绿色循环交替滚动的灯带，所述灯带按照设定的长度在人行道上延伸设置至人行横道处；灯带的交替滚动与行人过街信号灯的红绿灯相匹配。
15.一个或多个实施例提供了一种行人过街协调绿波控制方法，包括如下步骤：
16.获取过街信号阈值信息，确定行人过街信号的控制相位；
17.根据行人过街信号的控制相位，控制灯带的交替滚动与行人过街信号灯的红绿灯相匹配。
18.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
19.本公开在人行道上设置了红绿交替变化的灯带，在路口之前的道路两侧设置了作为提醒装置的灯带，将红灯信号倒计时长可视化处理，将行人过街信号时长倒计时转换为灯带循环推进状态，能够使得跟随灯带绿波的行人能够直接跟随绿波直接通过斑马线，从而减少了行人的等待时长，通过行人在人行道上的运行特征与行人过街信号的配合，提高了行人过街效率。
20.本公开的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。
附图说明
21.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。
22.图1是本公开的实施例1的系统第一结构示意图；
23.图2是本公开的实施例1的系统第二结构示意图；
24.图3是本公开的实施例2的方法流程图；
25.其中：1、led霓虹灯带，2、慢行区域，3、快行区域，4、太阳能板供电模块，5、行人聚集区，6、时间控制传感器，7、行人过街信号解析模块，8、控制芯片，9、人行横道，10、行人过街信号灯，11、行人标识。
具体实施方式：
26.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
27.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
29.实施例1
30.在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1-2所示，一种行人过街协调绿波控制系统，包括设置在人行道上的红色和绿色循环交替滚动的灯带，所述灯带按照设定的长度在人行道上延伸设置至人行横道9处；灯带的交替滚动与行人过街信号灯10的红绿灯相匹配。
31.灯带的交替滚动与行人过街信号灯10的红绿灯相匹配，具体的，可以根据对应人行横道9处的信号灯的时长控制灯带的循环，使得人行横道9处的信号灯为绿灯时，灯带为绿波，并且灯带绿波的结束点移动至人行横道9处后，延时设定的时长后人行横道9处的信号灯由绿灯变为红灯。其中，延时设定的时长为人行横道9的最短通行时长。
32.灯带的交替滚动即为灯带随着时间向前进方向循环推进。
33.本实施例中，人行道指的是道路中用路缘石或护栏及其它类似设施加以分隔的专供行人通行的部分，一般设置在道路两侧。人行横道是指在行人横过街道的斑马线。
34.本实施例通过灯带的信号诱导，进行逐步引导。将行人过街处的信号转换为人行道的可视信号灯条，过街行人可根据实际情况，调整步幅与速度，加速走到前一个绿灯带内，或者减速到后面一个周期的绿色灯条内，使得自身始终保持在绿色灯条内，这样，到达行人过街斑马线处9时，将会刚好处于绿灯状态，行人无需等待，即可过街。
35.本实施例在人行道上设置了红绿交替变化的灯带，在路口之前的道路两侧设置了提醒装置，将红灯信号倒计时长可视化处理，将行人过街信号时长倒计时转换为灯带循环推进状态，能够使得跟随灯带绿波的行人能够直接跟随绿波直接通过斑马线，从而减少了行人的等待时长，通过行人在人行道上的运行特征与行人过街信号的配合，提高了行人过街效率。
36.并且，本实施例充分考虑了行人过街心理因素，极大的减少了因绿灯时间不足仍强制过街的现象，一方面保障了行人过街安全性，另一方面减少了停止线后机动车的停车延误，提高了交叉口或路段行人过街处的通行能力。如图1和2所示，在绿波段可以形成行人聚集区5，图中表示行人采用圆点的行人标识11。
37.进一步的技术方案，灯带的红波和绿波之间可以间隔设置，也可以不间隔设置；可选的，可以不间隔设置，灯带的绿波开始点连接灯带的红波结束点，灯带的红波开始点连接灯带的绿波结束点。
38.可选的，所述灯带为led霓虹灯带1。
39.进一步地，还可以在人行道中间设置分隔线，将人行道划分为快行区域3与慢行区域2。
40.可设置的，靠近道路一侧为慢行道即为慢行区域2，背离道路一侧、靠近建筑边缘线一侧为快行道即为快行区域3。
41.具体的，灯带可以设置在路缘石边缘或者地面。
42.本实施例中，在人行道中间设置分隔线，能够引导行人按照需要自动分流，能够进一步提高通行效率。对人行道进行了物理区分，这种渠化设计，在高峰时期减少了行人对向
冲突，大大提高了行人在人行道上的效率及安全。
43.为实现灯带的控制，还包括控制芯片8和行人过街信号解析模块7，行人过街信号解析模块7和灯带分别与控制芯片8通信连接。
44.具体的，控制芯片8可以为单片机芯片。单片机芯片可采用stc89c52单片机，预设在行人过街信号控制箱中，主要用于控制led霓虹灯带的显示情况以及循环推进速度。
45.可选的，过街信号解析模块7，用于对过街处的控制信号进行解析，获得行人过街处的相位控制参数，可以安装在交叉口信号控制箱内。
46.相位控制参数具体包括信号交叉口的周期时长、相位、绿灯时间、绿信比、全红时间。霓虹灯带各颜色长度、周期、循环推进速度要与该信号交叉口的相位控制参数相匹配对应。
47.对过街处的控制信号进行解析的方法，具体为：
48.步骤s1：根据获取的正常情况下行人在人行道上的不同地点到达斑马线所需时间t；
49.步骤s2：根据得到的所需时间t，以及灯带的长度计算获得灯带的循环推进速度。
50.将相位控制参数数据导入到所设控制芯片8中，再根据所预设算法，将时间信号转换为速度信号，以确定led霓虹灯带的循环推进速度。
51.进一步地，还包括时间控制传感器6，时间控制传感器6与控制芯片8通信连接，可实现的，可以设置于过街斑马线灯带起点处，用于控制工作时间，具体可根据当地上下班高峰期、人流集聚时间、交叉口附近大型集聚点发生时间确定本实施例系统的工作时间。
52.可选的，供电电源可以采用太阳能供电，可以按照要求安装好以路灯上太阳能为太阳能板供电模块4，并依次接通电源。
53.进一步地，还包括显示器，所述显示器与控制芯片8通信连接。
54.可选的，显示器可以为led或lcd显示屏。显示器用于显示实时时间以及定时开关的定时时间；
55.进一步地，还包括按键、继电器和受控电器插座，按键、继电器和受控电器插座分别与控制芯片8通信连接。
56.继电器、受控电器插座及led霓虹灯带1组成一个执行机构，当定时时间到时，单片机向继电器输出一个高电平使继电器工作，继电器常开触点闭合接通受控电器插座，使led霓虹灯带通电加以工作。从而完成定时开关电器的功能。
57.具体的，所述按键包括时间设置按键、灯带控制按键和电源按键。时间设置按键是用来设置定时开关的定时时间。
58.可选的，灯带长度可以根据行人过街的步行速度以及过街的信号周期确定。
59.本实施例中，具体的，led霓虹灯带总长度的确定方法，具体为：
60.(1)确定行人过街设计速度v1：将1.22m/s作为行人过街步速的设计速度v1，单位：m/s。
61.(2)确定行人在着急情形下的步行速度v2：根据研究发现，行人步行速度变化范围为0.50～2.25m/s，85％的行人速度为1.80m/s，行人在着急情况下，速度值更高，为兼顾老年儿童的步行速度，取1.80m/s作为行人在着急情形下的步行速度v2，单位：m/s，即行人最大平均速度为1.8m/s。
62.(3)确定行人过街绿灯时间t1：假设过街距离为s，根据时间公式，易知行人过街最短绿灯时间为：单位：秒(s)，考虑过街安全，增设设定时长的安全时间，如5s，即行人过街绿灯时间为单位：s。
63.(4)确定行人过街控制信号的红灯时间为t2，单位：s。
64.(5)确定led霓虹灯带总长度l：以行人过街信号控制的设定周期数n为总时长，以行人最大平均速度v2为灯带的推动速度，确定灯带的总长度。
65.本实施例中，以行人过街信号控制的两个周期为总时长，即led霓虹灯带循环推动运行l长距离所需要的时间刚好为过街信号的两个周期时长。即：
[0066][0067]
其中，n为灯带滚动l长距离行人过街信号变化的周期数，v2为行人最大平均速度，s为人行横道9的长度，v1行人过街步行速度，t设定的过街信号的安全时间，t2为过街信号的红灯时长。
[0068]
n为灯带滚动l长距离行人过街信号变化的周期数，同时也是灯带中绿波和红波变换的周期数。
[0069]
本实施例的系统不仅仅用于路段行人过街情况，针对于主路-次路交叉口仍然可适用，如图2所示。可以随时调整工作时间和运行速度，可根据城市地区具体情况进一步调整，该系统更为灵活，极大保障了本发明的适用性。适应当今社会快节奏的生活方式，减少过街等候时间，节约了居民的工作生活时间，为生活所需，满足居民的生活要求，减少了行人过街的等待时间，逐渐消除行人过街的道路环境容忍度，减少过街行人焦虑和违章率。并且系统设置充分利用道路现有空间与资源，不涉及大规模道路基础设施以及道路的变更，投资少，施工易，见效快，造价低，有利于节省资金，可以在人流量大、早晚高峰期、转角过街、大型活动等场所或场景应用。
[0070]
实施例2
[0071]
基于实施例1，本实施例提供一种行人过街协调绿波控制方法，可以在控制芯片8中实现，如图3所示，包括如下步骤；
[0072]
步骤1、获取过街信号阈值信息，确定行人过街信号的控制相位；
[0073]
步骤2、根据行人过街信号的控制相位，控制灯带的交替滚动与行人过街信号灯10的红绿灯相匹配。
[0074]
步骤1中，获取行人过街系统中，机动车绿灯有效时长、行人过街距离、行人过街速度等，由此计算出行人过街绿灯时间，根据相位控制参数，计算出行人过街信号的控制相位。
[0075]
过街信号的控制相位即为红灯或绿灯的变换时间点，根据行人过街信号的控制相位，控制实现以下过程：以信号交叉口控制周期的红灯起始时间为霓虹灯带起始点，当交叉口机动车信号为红灯时，人行信号为绿灯，同时靠近交叉口一端的霓虹灯带也正处于绿波状态；当交叉口机动车信号为绿灯时，人行信号为红灯，此时靠近交叉口一端的霓虹灯带处于红波状态。
[0076]
步骤2中，灯带的交替滚动与行人过街信号灯10的红绿灯相匹配，具体为：
[0077]
根据对应人行横道9处的信号灯时长控制灯带的循环，使得人行横道9处的信号灯为绿灯时，灯带为绿波，并且灯带绿波的结束点移动至人行横道9处后，延时设定的时长后人行横道9处的信号灯由绿灯变为红灯。
[0078]
进一步的技术方案，灯带的红波和绿波之间可以间隔设置，也可以不间隔设置；可选的，可以不间隔设置，灯带的绿波开始点连接灯带的红波结束点，灯带的红波开始点连接灯带的绿波结束点。
[0079]
可选的，led霓虹灯带的控制方法为：
[0080]
步骤21、根据灯带的长度，过街信号的控制相位，设定灯带的运行速度；
[0081]
步骤22、根据过街信号的控制相位，判断过街信号系统中的倒计时速度，更新灯带的运行速度；使得灯带的红波和绿波的交替与信号灯的变化相匹配。
[0082]
具体的，本实施例中，led霓虹灯带的控制流程为：
[0083]
①
定时器闭合电路，灯带程序开始运行；
[0084]
②
根据获取的行人过街信号阈值信息，设置行人过街信号为显示变量初始值，定义循环控制变量；
[0085]
③
将所定义的显示变量送至端口；
[0086]
④
根据需要，设置延时循环控制变量，延时循环速度即灯带运行速度，和行人过街信号系统中的倒计时速度相匹配；
[0087]
⑤
显示变量前移一位，即灯带中的各led晶体管显示颜色依次向前推进一位，形成跑马灯效果；
[0088]
⑥
判断经过运行修改后的控制变量是否为0，若为零，即表示程序运行未结束，持续循环运行，重复
③④⑤
步骤，灯带颜色持续往前推进；
[0089]
⑦
直到判定修改后的控制变量不为零，即表示循环程序不再进行，定时器中断发生，程序运行结束，灯带下一时间段，定时器闭合电路，程序循环运行。
[0090]
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
[0091]
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。