公路车辆畅行与行人安全控制系统及其方法与流程

本发明涉及智慧交通，具体地，涉及一种公路车辆畅行与行人安全控制系统及其方法。

背景技术：

1、随着经济和科技的不断发展，以及国家基础设施建设的不断推进，道路交通安全问题越来越得到关注。为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，并提高道路综合使用效率，最常见的做法是在车流量较大或者容易发生交通事故的岔路口设置交通信号灯，但传统的信号灯由于采用固定的相位变换方案，难以适应所有路口的通行管理需求。

2、以一级公路为例，其主要特征是设有超长距离的中央隔离带，且路面宽敞笔直，对于车辆而言，可以实现快速行驶，减少通行时间，提高通行效率。但当一级公路沿线的被交路为农村道路、山间小道等时，受地势条件、周围环境、行人素质等因素的影响，经常容易在此类交叉口处发生交通事故。如在此类交叉口设置固定相位的信号灯，如被交路长时间没有行人通行过街，难免会影响主路车辆的通行效率，特别是夜间时段。

3、专利文献cn103198678a公开了一种人行信号灯系统，尤其是一种人行信号灯控制系统，行人信号灯的输入端、车道信号灯的输入端、语音提示模块的输入端分别与信号处理器输出端连接，信号处理器的输入端与行人检测模块的输出端连接。该专利虽然提及的语音提示模块与本发明提出的播音喇叭功能类似，但是该专利未涉及第一显示屏和发光砖等预警技术，因此该专利预警手段有限，无法完全解决目前存在的技术问题，也无法满足本发明的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种公路车辆畅行与行人安全控制系统及其方法。

2、根据本发明提供的公路车辆畅行与行人安全控制系统，其特征在于，包括：交通信号控制系统、交通信号灯和行人预警一体机，所述交通信号灯和行人预警一体机均与交通信号控制系统信号连接；

3、所述交通信号控制系统包括信号控制机及中心平台，所述信号控制机与所述中心平台信号连接，所述信号控制机用于接收并处理行人预警一体机的信号，继而控制交通信号灯做出相应的变化；所述中心平台用于在运维和预设特殊情况下对信号控制机的控制；

4、所述行人预警一体机包括控制器、目标检测系统、第一显示屏以及播音喇叭，所述目标检测系统、第一显示屏和播音喇叭均与所述控制器信号连接，所述控制器与信号控制机信号连接；所述目标检测系统用于检测位于人行横道两侧的行人等待区内是否存在预过行人，并将预过行人的信息发送给所述控制器；所述第一显示屏根据所述控制器的反馈显示预设的文字信息；所述播音喇叭根据所述控制器的反馈播放预设的语音信息；

5、所述交通信号灯包括主路信号灯、主路倒计时灯和人行横道信号灯，所述主路信号灯、主路倒计时灯和人行横道信号灯均与所述信号控制机信号连接，所述主路信号灯用于为行驶在主路上的车辆提供红绿灯信号提示，所述主路信号灯的常态为绿色通行信号；所述主路倒计时灯用于当所述主路信号灯进行信号变换时，为行驶车辆提供对应的倒计时提示；所述人行横道信号灯用于为穿行公路的行人提供红绿灯信号提示，所述人行横道信号灯的常态为红色禁行信号；

6、初始状态下，所述主路信号灯为绿灯，所述主路倒计时灯无显示，所述人行横道信号灯为红灯，所述第一显示屏显示“请勿闯红灯”的文字信息，所述播音喇叭无声；

7、当所述目标检测系统检测到所述行人等待区存在预过行人时，所述控制器将该预过行人的信息传输给信号控制机，控制所述主路倒计时灯开始倒计时，所述第一显示屏显示“请等红灯变绿后再过街”的文字信息，所述播音喇叭播放“请等红灯变绿后再过街”的语音信息；待倒计时结束后，所述人行横道信号灯变绿，所述第一显示屏显示“此时绿灯，请速过街”的文字信息，所述播音喇叭播放“此时绿灯，请速过街”的语音信息。

8、优选地，还包括铺设于人行横道两侧路口处的发光砖；

9、所述发光砖与所述信号控制机信号连接，通过所述信号控制机使所述发光砖的发光颜色与所述人行横道信号灯的灯色同步，为预过行人提供路面灯光警示；当所述目标检测系统检测到所述行人等待区存在预过行人时，所述发光砖在所述主路倒计时灯倒计时期间发出禁行红光；待倒计时结束后，所述发光砖发出通行绿光。

10、优选地，在人行横道的两侧分别设置一个所述行人预警一体机，且两个所述行人预警一体机呈对角背向设置；

11、所述目标检测系统固定于所述行人预警一体机的壳体上，或者嵌设于所述行人预警一体机的内部。

12、优选地，所述目标检测系统包括摄像机、雷达检测器、红外检测器中的一种或多种。

13、优选地，所述行人预警一体机上安装有通行请求按钮，所述通行请求按钮与所述控制器信号连接，当有行人按下所述通行请求按钮时，所述控制器接收到预过行人的通行请求信息，继而通过所述控制器向所述信号控制机发送行人预过街指令，所述信号控制机控制所述主路倒计时灯按预设的时间进行倒计时。

14、优选地，所述行人预警一体机上安装有第二显示屏和爆闪灯，所述第二显示屏用于播放多媒体视频，所述爆闪灯用于以闪烁发光的形式警示行人过街注意安全，所述爆闪灯位于所述第二显示屏的上方和/或下方。

15、优选地，所述行人预警一体机上还安装有停字牌，所述停字牌位于所述第二显示屏的上方或下方，用于在白天提供“停”字样式的文字警示、在夜间提供“停”字样式的led灯光警示。

16、根据本发明提供的公路车辆畅行与行人安全控制方法，包括如下步骤：

17、步骤s1，初始化设置：主路信号灯设置为绿色通行信号，主路倒计时灯设置为无显示，人行横道信号灯设置为红色禁行信号，行人预警一体机中的第一显示屏显示“请勿闯红灯”的文字信息，播音喇叭设置为无声，在设置有发光砖时使发光砖发出红色禁行信号；

18、步骤s2，过街行为检测：目标检测系统检测到人行横道两侧的行人等待区存在预过行人和/或过街请求按钮被按下时，所述行人预警一体机的控制器接收到预过街的行人信息，并将所述行人信息生成相应的控制指令发送给信号控制机；

19、步骤s3，通行倒计时：所述信号控制机根据接收到的控制指令，控制所述主路信号灯在预设第一过渡时间内继续显示绿色通行信号，同时主路倒计时灯以所述预设第一过渡时间开始倒计时；所述第一过渡时间结束后，所述信号控制机控制所述主路信号灯切换显示黄色警示信号，黄色警示信号保持预设第二过渡时间，同时主路倒计时灯以所述预设第二过渡时间继续倒计时；在所述预设第一过渡时间和所述预设第二过渡时间内，所述人行横道信号灯仍显示红色禁行信号，所述第一显示屏显示“请等红灯变绿后再过街”的文字信息，所述播音喇叭播放“请等红灯变绿后再过街”的语音信息，在设置有发光砖时所述发光砖仍发出红色禁行信号；

20、步骤s4，行人通行提示：所述预设第二过渡时间结束后，所述信号控制机控制所述主路信号灯切换显示红色禁行信号，所述主路倒计时灯无显示，所述人行横道信号灯切换显示绿色通行信号，第一显示屏显示“此时绿灯，请速过街”的文字信息，所述播音喇叭播放“此时绿灯，请速过街”的语音信息，在设置有发光砖时所述发光砖发出通行绿光，在预设通行时间内，行人完成过街行为；

21、步骤s5，信号复位：所述预设通行时间结束后，所述信号控制机控制所述主路信号灯、所述主路倒计时灯、所述人行横道灯、所述第一显示屏、所述播音喇叭和所述发光砖恢复至步骤s1的状态，主路上的车辆允许通行经过人行横道线。

22、优选地，所述步骤s2中，所述目标检测系统采用摄像机对行人等待区进行检测，检测过程包括如下步骤：

23、步骤s21，在摄像机视野范围内标记出行人等待区的边界，作为检测区域；

24、步骤s22，采用动态模板更新法对进入所述检测区域的移动物进行检测；

25、步骤s23，采用mobilenetv2-yolov5算法对位于所述检测区域内的移动物进行目标识别；

26、步骤s24，当识别到的目标为步行或骑非机动车的行人时，采用贝叶斯网络模型预测行人的通行意图概率分布，以确定是否为预过行人。

27、优选地，所述预设第一过渡时间设置为8-10s，所述预设第二过渡时间设置为3-5s，所述预设通行时间设置为25-45s。

28、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

29、本发明提供的公路车辆畅行与行人安全控制系统及其方法，以目标行人的通行需求为前提，采用空地结合、声光结合等多种方式，实现对主路车辆及被交路行人/非机动车的有效预警提示，从而能够在确保行人安全通过人行横道的同时，最大程度地确保主路车辆的通行效率，进而有效提升路网的运输能力。