一种红绿灯调度装置及设计方法与流程

1.本发明涉及一种应用于智慧交通路口中的智能交通灯控制方法及系统，属于智慧交通技术领域。


背景技术：

2.大型城市车辆与道路的矛盾日益突出，特别是在上下班时间，在十字路口经常会造成在一条车道方向长距离拥堵，另一条车道相对车辆较少。传统的交通信号控制方案的各车道通行时间是固定的，存在明显的不足。新型的自适应智能交通系统会检测各通行车道的排队长度，进而调整红绿灯通行时间，但是调整红绿灯的时间不够及时，出现车道已经没车，仍需按照预测时间等待的现象，降低了通行效率。另外存在人行道上有行人行走时，相应车辆绿灯已经放行，容易引起交通事故和纠纷。


技术实现要素：

3.为解决智能交通现有的上述技术问题，本发明目的：
4.设计一种红绿灯调度装置及设计方法，通过实时采集各个人行道和车行道的通行状态，及时调整红绿灯的指示状态，缩短通行路口的车辆和行人的等待时间，提高路口的通行效率，缓解城市交通拥堵难题，保障行人安全。
5.为实现上述发明目的，采用的技术方案如下：
6.一种红绿灯调度装置设计方法：
7.第一步：对路口各个车行道和人行道划分信息采集区域，对各个通行方向的车行道分别划分，优选的，左转车道和直行车道分别划分采集区域，采集区域宽度为车道宽度，长度根据此区域的长期通行状况动态调整,允许设置该车行道的最大绿灯通行时间t，此路段车行道的平均通行车速为v，t*v＝l，l为此方向采集区域的采集长度。l＝r+x,r为道路上监测长度，x为路口长度。
8.人行道按照车辆通行车道划分为两个采集区域，一个是车辆进入路口方向人行道，一个是车辆离开路口方向人行道，人行道各个采集区域长度根据路口车辆通行道的宽度决定。一般为x/2,
9.t的取值应根据当天所处时间阶段，所处季节阶段，上下班潮汐车流等不同的通行状态所定，初始设置时间根据设计经验和现场调研设定，经过一段时间监测通行状态，排除偶然因素，调整时间t,设置多个通行情况下的时间t，车辆较多的时间阶段，设置较大的通行时间，车辆较少的时间阶段，设置较小的通行时间，以适应此路口的通行情况。
10.第二步：采集相关划分信息采集区域的人员和车辆通行状态。
11.在采集区域内采集车辆的通行状态，是否有车，无车，判断是否进行红绿灯状态转换；有车，车辆的排队长度,预计通过时间。
12.在采集区域内采集人员的通行状态，是否有人，无人状态下判断是否进行红绿灯
状态转换；有人通行状态下判断人员的通行方向，预计通过时间。
13.第三步：根据每条车行道和人行道上的车辆和行人通行状态，在预通行车道满足没有人员和车辆阻碍的通行条件下，及时调整红绿灯状态。
14.当所监测车道监测区域有车时，按照正常交通通行时间变换红绿灯状态，当所监测车道监测区域没有车时，无论此车道剩余通行时间还有多少，此车道指示灯都将转变红绿灯状态，不需要等待和反向方向同时通行的指示灯同步变化，当下一个通行车道具备通行条件时，则下一个通行车道指示灯即刻变换，这样就会使下一个预通行车道提前通行，减少下一个预通行车道的车辆等待时间。
15.当人行道监测有人时，将要经过此人行道的车行道的禁止通行状态暂不变换为通行状态，从而保证了人行道上行者缓慢，误闯红灯人员的生命安全。
16.一种红绿灯调度装置，包含监控摄像头模块、传输模块、数据处理模块、红绿灯显示模块。
17.监控摄像头模块：监控摄像头包括光学监控摄像头和红外监控摄像头，通过在道路口安装监控摄像头，采集道路上车辆和行人的通行状态，将数据通过传输模块传递给数据处理模块。
18.监控摄像头可以对监测区域划分电子画框，可以对监测区域对不同的车行道、人行道划分为不同的电子画框区域。
19.传输模块：监控摄像头模块、红绿灯显示模块都通过传输模块与数据处理模块互联互通。
20.传输模块包括无线通信单元与有线通信单元，无线通信单元用于临时应急路口。有线通信单元适用于长期稳定运行的路口。
21.数据处理模块：对监控摄像头模块采集的信息进行处理，对每个车行道、人行道、监控摄像头、红绿灯分别进行标记，识别出车辆的有无及车辆排队长度，行人的有无及有行人时将对行人进行标记，并监测行人行走的方向，根据车辆和人员的通行状态，按照本文上述介绍的“一种红绿灯调度装置设计方法”步骤将交通路口相应红绿灯的状态变换控制信号传输给对应的红绿灯。
22.红绿灯显示模块：接收数据处理模块的控制信号，指示车辆和行人的通行。
23.本发明的有益效果：
24.一种红绿灯调度装置及设计方法，实时采集各个人行道和车行道的通行状态，及时调整各个红绿灯的指示状态，缩短通行路口的车辆和行人的等待时间，提高路口的通行效率，保障行人安全。
附图说明
25.图1一种交通路口通行示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离
本发明的保护范围。因此，虽然通过以下实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以下实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
27.一种红绿灯调度装置设计方法：
28.第一步：对路口各个车行道和人行道划分信息采集区域，对各个通行方向的车行道分别划分，优选的，左转车道和直行车道分别划分采集区域，采集区域宽度为车道宽度，长度根据此区域的长期通行状况动态调整,允许设置该车行道的最大绿灯通行时间t，此路段车行道的平均通行车速为v，t*v＝l，l为此方向采集区域的采集长度。l＝r+x,r为道路上监测长度，x为路口长度。
29.人行道按照车辆通行车道划分为两个采集区域，一个是车辆进入路口方向人行道，一个是车辆离开路口方向人行道，人行道各个采集区域长度根据路口车辆通行道的宽度决定。一般为x/2,
30.t的取值应根据当天所处时间阶段，所处季节阶段，上下班潮汐车流等不同的通行状态所定，初始设置时间根据设计经验和现场调研设定，经过一段时间监测通行状态，排除偶然因素，调整时间t,设置多个通行情况下的时间t，车辆较多的时间阶段，设置较大的通行时间，车辆较少的时间阶段，设置较小的通行时间，以适应此路口的通行情况。
31.上下班潮汐车流可能是路口的常见现象，上班时间可能去向车道车较多，下班时间，来向车道车辆较多；有些区域，就是东西向和南北向车辆通行不均，需要设置不同的策略来优化交通指挥。
32.当上班时间，去向车辆较多时，可以增大去向车道的通行时间t，反向车辆较少，减少反向车道的通行时间t。
33.第二步：采集相关划分信息采集区域的人员和车辆通行状态。
34.在采集区域内采集车辆的通行状态，是否有车，无车，判断是否进行红绿灯状态转换；有车，车辆的排队长度,预计通过时间。
35.在采集区域内采集人员的通行状态，是否有人，无人状态下判断是否进行红绿灯状态转换；有人通行状态下判断人员的通行方向，预计通过时间。
36.第三步：根据每条车行道和人行道上的车辆和行人通行状态，在预通行车道满足没有人员和车辆阻碍的通行条件下，及时调整红绿灯状态。
37.当所监测车道监测区域有车时，按照正常交通通行时间变换红绿灯状态，当所监测车道监测区域没有车时，无论此车道剩余通行时间还有多少，此车道指示灯都将转变红绿灯状态，不需要等待和反向方向同时通行的指示灯同步变化，当下一个通行车道具备通行条件时，则下一个通行车道指示灯即刻变换，这样就会使下一个预通行车道提前通行，减少下一个预通行车道的车辆等待时间。
38.当人行道监测有人时，将要经过此人行道的车行道的禁止通行状态暂不变换为通行状态，从而保证了人行道上行者缓慢，误闯红灯人员的生命安全。
39.统计分析过往的行人和车辆，不断调整监测区域各个车道的最大时间t,适应不同时期不同阶段的潮汐车流。
40.优选的，如图1，在一个典型的十字路口，我们只需关注车行道2、车行道3、车行道
4、车行道5通行方向，初始状态下，车行道21和车行道41车道设置为绿灯通行t时间，车行道21、车行道41、人行道151、人行道152、人行道131、人行道132正常通行，车行道22和车行道42准备通行，在0到t时间内，若车行道21直行道车辆通行完毕，则车行道21指示灯将提前进入绿灯转红灯程序；此时若人行道152没有行人和人行道151没有向人行道152方向行进的行人，则车行道42指示方向灯转变为通行状态；可能此时车行道41车道仍有车辆通行，但是车行道42待转车辆不用等待车行道41车道指示灯和车行道21指示灯同步变换，可提前进行通行，节约了等待时间。
41.在0到t时间内，若车行道41直行道车辆通行完毕，则车行道41指示灯将提前进入绿灯转红灯程序；此时若人行道132没有行人和人行道131没有向人行道132方向行进的行人，则车行道22指示方向灯转变为通行状态；
42.当车行道42通行时间内在通行方向上没有车辆通行时，人行道151行人道没有行人时，车行道51车道指示灯转变为通行状态，车行道52车道指示灯转变为待转状态，人行道141、人行道142为通行状态。
43.当车行道22通行时间内在通行方向上没有车辆通行时，人行道131没有行人时，车行道31车道指示灯转变为通行状态，车行道32车道指示灯转变为待转状态，人行道122、人行道121为通行状态。
44.当车行道51在通行时间内在通行方向上没有车辆通行时，则车行道51指示灯将提前进入绿灯转红灯程序，当人行道142没有行人和人行道141没有向人行道142方向行进的行人时，车行道32车道指示灯转变为通行状态。
45.当车行道31在通行时间内在通行方向上没有车辆通行时，则车行道31指示灯将提前进入绿灯转红灯程序，当人行道122人行道没有行人和人行道121人行道没有向人行道122方向行进的行人时，车行道52车道指示灯转变为通行状态。
46.当车行道32通行时间内在通行方向上没有车辆通行时，人行道141没有行人时，车行道41车道指示灯转变为通行状态，车行道42车道指示灯转变为待转状态，人行道132、人行道131为通行状态。
47.当车行道52通行时间内在通行方向上没有车辆通行时，人行道121没有行人时，车行道21指示灯转变为通行状态，车行道22车道指示灯转变为待转状态，人行道152、人行道151为通行状态。至此一个十字路口的各个通行方向车辆和行人调度完成，按照此调度方法持续运行。
48.一种红绿灯调度装置，包含监控摄像头模块、传输模块、数据处理模块、红绿灯显示模块。
49.监控摄像头模块：监控摄像头包括光学监控摄像头和红外监控摄像头，通过在道路口安装监控摄像头，采集道路上车辆和行人的通行状态，将数据通过传输模块传递给数据处理模块。
50.监控摄像头可以对监测区域划分电子画框，可以对监测区域对不同的车行道、人行道划分为不同的电子画框区域。
51.传输模块：监控摄像头模块、红绿灯显示模块都通过传输模块与数据处理模块互联互通。
52.传输模块包括无线通信单元与有线通信单元，无线通信单元用于临时应急路口。
有线通信单元适用于长期稳定运行的路口。
53.数据处理模块：对监控摄像头模块采集的信息进行处理，对每个车行道、人行道、监控摄像头、红绿灯分别进行标记，识别出车辆的有无及车辆排队长度，行人的有无及有行人时将对行人进行标记，并监测行人行走的方向，根据车辆和人员的通行状态，按照本文上述介绍的“一种红绿灯调度装置设计方法”步骤将交通路口相应红绿灯的状态变换控制信号传输给对应的红绿灯。统计分析此路口的过往数据，计算相应时间阶段的通行时间和车辆排队长度，求得平均速度，为系统优化做出数据支持。
54.监控摄像头采集到行人信息，给每个行人一个唯一标记，通过不断采集行人图像，得到标记在不同时间的不同的位置，结合路口现场情况，分析出行人行走方向。
55.红绿灯显示模块：接收数据处理模块的控制信号，指示车辆和行人的通行。
56.交通路口指挥灯包括红灯、绿灯、黄灯三种类型。红灯、黄灯、绿灯三者之间按照一定的逻辑和顺序及时间设置状态变化，它们相互关联，相互制约，所以只需要考虑一种类型灯的变换状态，其他类型的指挥灯按照红绿灯的变换规则跟着变换，所以本文采用绿灯的状态说明交通指挥灯的转换原理，其他文件以红灯或者黄灯状态来说明同样思路的发明创造，均视为等同替换。
57.正在通行的某车道为绿灯，当监测到通行状态下的车道没有车辆通行时，该车道的绿灯状态发生变换，或者变为黄灯，或者直接变为红灯。
58.优选一，车行道21是绿灯，当车行道21在监测区域内无车时，绿灯变为黄灯，黄灯设置亮一段时间后，变为红灯，红灯设置亮一段时间后，转变为黄灯，黄灯设置一段时间后，转变为绿灯。
59.优选二，车行道21是绿灯，当车行道21在监测区域内无车时，变为红灯，红灯设置亮一段时间后，转变为绿灯。
60.黄灯的设置，是当车行道有很多车辆不能一次性通过绿灯时，为了给车道上的车一定的缓冲时间，起到安全的作用，给即将通行的车辆一个提醒；但是当通行车道上在绿灯时已经没有车辆通行时，绿灯转变为黄灯就没有意义，反而增加了其他路口车辆的等待时间，所以监测到通行车道没有车时，绿灯直接转变为红灯，节约了黄灯的等待时间；同时因为监测到没车，不需要等待，所以车行道同样也是安全的状态。
61.优选三，人行道151往人行道152行走方向和人行道152往人行道151行走方向的红路灯相互关联又相互独立。当人行道151区域没有往人行道152行走方向的人员时，且人行道152区域没有人员时，人行道151往人行道152行走方向红绿灯的指示状态变为红灯。
62.当人行道152区域没有往人行道151行走方向的人员时，且人行道151区域没有人员时，人行道152往人行道151行走方向红绿灯的指示状态变为红灯。
63.优选的，车行道21变为红灯时，人行道151往人行道152行走方向的人行指挥灯变为红灯后，监测人行道152没有行人和没有人行道151往人行道152行走方向的人，车行道42交通指挥灯变为绿灯，开始放行，其他路口交通灯变换原理同样如此。
64.优选的：车行道通行顺序为：车行道21通行完成后，预通行车行道42通行，下一个预通行车道为车行道51，然后车行道32通行；车行道41通行完成后，预通行车行道22通行，下一个预通行车道为车行道31，然后车行道52通行，一个通行循环完成。人行道通行状态根据车行道通行状态通行。

技术特征：
1.一种红绿灯调度装置设计方法，其特征在于第一步：对路口各个车行道和人行道划分信息采集区域，对各个通行方向的车行道分别划分，采集区域宽度为车道宽度，长度根据此区域的长期通行状况动态调整，允许设置该车行道的最大绿灯通行时间t，此路段车行道的平均通行车速为v，t*v＝l，l为此方向采集区域的采集长度。l＝r+x，r为道路上监测长度，x为路口长度，第二步：采集相关划分信息采集区域的人员和车辆通行状态，在采集区域内采集车辆的通行状态，是否有车，无车情况下判断是否进行红绿灯状态转换；有车情况下车辆的排队长度，预计通过时间；在采集区域内采集人员的通行状态，是否有人，无人状态下判断是否进行红绿灯状态转换；有人通行状态下判断人员的通行方向，预计通过时间；第三步：根据每条车行道和人行道上的车辆和行人通行状态，在预通行车道满足没有人员和车辆阻碍的通行条件下，及时调整红绿灯状态。2.根据权利要求1所述的一种红绿灯调度装置设计方法，其特征在于人行道按照车辆通行车道划分为两个采集区域，一个是车辆进入路口方向人行道，一个是车辆离开路口方向人行道，人行道各个采集区域长度根据路口车辆通行道的宽度决定。一般为x/2，t的取值应根据当天所处时间阶段，所处季节阶段，上下班潮汐车流等不同的通行状态所定。3.根据权利要求1所述的一种红绿灯调度装置设计方法，其特征在于当所监测车道监测区域有车时，按照正常交通通行时间变换红绿灯状态，当所监测车道监测区域没有车时，无论此车道剩余通行时间还有多少，此车道指示灯都将转变红绿灯状态，不需要等待和反向方向同时通行的指示灯同步变化，当下一个通行车道具备通行条件时，则下一个通行车道指示灯即刻变换，这样就会使下一个预通行车道提前通行，减少下一个预通行车道的车辆等待时间。4.根据权利要求1所述的一种红绿灯调度装置设计方法，其特征在于当人行道监测有人时，将要经过此人行道的车行道的禁止通行状态暂不变换为通行状态，从而保证了人行道上行者缓慢，误闯红灯人员的生命安全。5.一种红绿灯调度装置，其特征在于包含监控摄像头模块、传输模块、数据处理模块、红绿灯显示模块。6.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于监控摄像头模块包括光学监控摄像头和红外监控摄像头，通过在道路口安装监控摄像头，采集道路上车辆和行人的通行状态，将数据通过传输模块传递给数据处理模块。7.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于监控摄像头可以对监测区域划分电子画框，可以对监测区域对不同的车行道、人行道划分为不同的电子画框区域。8.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于传输模块与监控摄像头模块、红绿灯显示模块、数据处理模块电连接。9.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于传输模块包括无线通信单元与有线通信单元，无线通信单元用于临时应急路口，有线通信单元适用于长期稳定运行的路口。10.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于数据处理模块对监控摄像头模块采集的信息进行处理，对每个车行道、人行道、监控摄像头、红绿灯分别进行标记，识别出车辆的有无及车辆排队长度，行人的有无及有行人时将对行人进行标记，并监测行人
行走的方向，根据车辆和人员的通行状态，将交通路口相应红绿灯的状态变换控制信号传输至对应的红绿灯。11.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于红绿灯显示模块接收数据处理模块的控制信号，指示车辆和行人的通行。12.根据权利要求5所述的一种红绿灯调度装置，其特征在于红绿灯显示模块，绿灯状态发生变换，可以跳过黄灯直接变为红灯。

技术总结
设计一种红绿灯调度装置及设计方法，通过实时采集各个人行道和车行道的通行状态，及时调整红绿灯的指示状态，缩短通行路口的车辆和行人的等待时间，提高路口的通行效率，缓解城市交通拥堵难题，保障行人安全。保障行人安全。保障行人安全。


技术研发人员：盖征 甘立涛 常铮 陈志夺
受保护的技术使用者：盖征
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2023/7/12