一种多维分级智能过街预警系统
阅读：145发布：2020-11-24
专利汇可以提供一种多维分级智能过街预警系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及郊区无信控道路中段行人过街的交通安全领域，特指一种多维分级智能过街预警系统，包括无信控过街路段危险等级评价系统、信息检测系统、信息评估系统以及信息预警系统。通过对路段过街行人及车辆信息的实时采集，旨在起到系统双向预警、实时反馈路段信息及降低事故发生率的功效；借助系统内相应预警设施的科学布设达到提供多维预警信息、优化行车视距视区的目的，从而有效提高无信控路段过街安全性。，下面是一种多维分级智能过街预警系统专利的具体信息内容。
1.一种多维分级智能过街预警系统，其特征在于：包括无信控过街路段危险等级评价系统、信息检测系统、信息评估系统以及信息预警系统。
2.根据权利要求1所述的一种多维分级智能过街预警系统，其特征在于：所述无信控过街路段危险等级评价系统以神经网络算法为依托对不同的道路进行分类，从交通构成、道路条件、交通设施以及交通流的时空分布4个方面选取12个影响行人过街安全的因素作为评价指标，并通过层次分析法确定权重，最后根据灰色关联分析法建立无信控过街路段危险等级评价模型，对无信控过街路段进行危险等级评价，主要将不同的无信控过街路段分为三个等级：危险等级I、危险等级I I、危险等级I I I；并对不同的危险等级且满足设置要求的城市和郊区道路的无信控过街路段安装该系统。
3.根据权利要求1所述的一种多维分级智能过街预警系统，其特征在于：所述信息检测系统包括车辆检测模块与行人检测模块，所述车辆检测模块包括设于路侧的无线车辆检测器(5)与雷达测速仪(6)，所述行人检测模块包括设于斑马线中段的红外线热成像探测仪(9)。
4.根据权利要求1所述的一种多维分级智能过街预警系统，其特征在于：所述信息评估系统主要针对当前路段行人及车辆的实时过街风险状态进行评估，通过信息检测系统采集行人及车辆信息，基于采集的信息对行人及驾驶员的通行状态进行分析，按过街风险由高到低依次划分多个风险状态等级，针对不同风险状态采取针对性的设计方案，并利用覆盖优先级控制理论对系统中的不同状态赋予不同的优先级，从而最终决定系统的实时运行模式，保障行人安全和系统的稳定。
5.根据权利要求1所述的一种多维分级智能过街预警系统，其特征在于：所述信息预警系统包括车辆预警模块与行人预警模块，所述车辆预警模块包括设于路侧的LED行人预告屏(7)与路侧警示诱导标(8)，所述行人预警模块包括设于斑马线两侧的可变色预警导向地标(10)与设置在双向路段的行人待行区的LED语音提示柱(11)。
一种多维分级智能过街预警系统
技术领域
[0001] 本发明涉及郊区无信控道路中段行人过街的交通安全领域，特指一种多维分级智能过街预警系统。
背景技术
[0002] 城市无信控人行横道常存在行人和机动车混行，路权分配不明确等问题，故一直是事故高发路段。目前针对无信控人行横道事故发生率高、危险程度大的问题，一些智能过街设施应运而生，但大多采用单向行为控制，少有从行人和驾驶员双方角度出发进行设计；且夜间或突发事件(车辆脱离控制)发生时危险性较高，安全性提升效果不显著，对于人、车信息的反馈具有滞后性，行人及驾驶员较难获取准确实时的交通信息，以人为本的交通理念未得到有效体现。
[0003] 因此，针对如何减少无信控道路中段事故这一问题，应充分兼顾行人及驾驶员双方通行需求，从提升智能过街设施采集、反馈信息的实效性、科学合理分配路权、增强预警有效性等思路入手，对于该问题的解决具有良好意义。
发明内容
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种多维分级智能过街预警系统，通过对路段过街行人及车辆信息的实时采集，旨在起到系统双向预警、实时反馈路段信息及降低事故发生率的功效；借助系统内相应预警设施的科学布设达到提供多维预警信息、优化行车视距视区的目的，从而有效提高无信控路段过街安全性。
[0005] 为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：
[0006] 一种多维分级智能过街预警系统，包括无信控过街路段危险等级评价系统、信息检测系统、信息评估系统以及信息预警系统。
[0007] 进一步而言，所述无信控过街路段危险等级评价系统以神经网络算法为依托对不同的道路进行分类，从交通构成、道路条件、交通设施以及交通流的时空分布4个方面选取12个影响行人过街安全的因素作为评价指标，并通过层次分析法确定权重，最后根据灰色关联分析法建立无信控过街路段危险等级评价模型，对无信控过街路段进行危险等级评价，主要将不同的无信控过街路段分为三个等级：危险等级I、危险等级II、危险等级III；并对不同的危险等级且满足设置要求的城市和郊区道路的无信控过街路段安装该系统。
[0009] 进一步而言，所述信息评估系统主要针对当前路段行人及车辆的实时过街风险状态进行评估，通过信息检测系统采集行人及车辆信息，基于采集的信息对行人及驾驶员的通行状态进行分析，按过街风险由高到低依次划分多个风险状态等级，针对不同风险状态采取针对性的设计方案，并利用覆盖优先级控制理论对系统中的不同状态赋予不同的优先级，从而最终决定系统的实时运行模式，保障行人安全和系统的稳定。
[0010] 进一步而言，所述信息预警系统包括车辆预警模块与行人预警模块，车辆预警模块包括设于路侧的LED行人预告屏与路侧警示诱导标，行人预警模块包括设于斑马线两侧的可变色预警导向地标与设置在双向路段的行人待行区的LED语音提示柱。
[0011] 本发明有益效果：
[0012] 1)系统设计原理以人为本：在无信控过街路段，行人属于相对弱势的交通参与者，本发明以“有无行人过街”作为初始触发条件，提供对有无车辆及车辆是否超速的多维检测，针对检测到的各种风险状态对行人及驾驶员从视听两个维度进行双向预警；
[0013] 2)多维检测与多维预警措施：从有无行人、有无车辆、车辆是否超速对过往车辆和行人进行多维检测，提升系统检测运行的精度，并通过预警导向地标、警示诱导标颜色变化，语音提示等视听信息对驾驶员及行人进行多维预警；
[0014] 3)实施分区管理模式：将路段划分为AB两个双向来车区域，根据行人所在实时位置，对不同区域实施不同信号控制，在保障行人安全的前提下充分利用道路空间，将安装此类装置对路段产生的影响降至最低，有效提高道路通行效率；
[0015] 4)建立无信控过街路段危险等级评价模型的建立：基于神经网络算法将不同的道路分类从交通构成、道路条件、交通设施以及交通流的时空分布4个方面选取12个影响行人过街安全的因素作为评价指标，通过层次分析法确定权重，最后根据灰色关联分析法建立无信控过街路段危险等级评价模型对无信控过街路段进行危险等级评价。附图说明
[0016] 图1是本发明总体设计示意图。
[0017] 5.无线车辆检测器；6.雷达测速仪；7.LED行人预告屏；8.路侧警示诱导标；9.红外线热成像探测仪；10.可变色预警导向地标；11.LED语音提示柱。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
[0019] 如图1所示，本发明所述一种多维分级智能过街预警系统，包括无信控过街路段危险等级评价系统、信息检测系统、信息评估系统以及信息预警系统。
[0020] 更具体而言，所述无信控过街路段危险等级评价系统以神经网络算法为依托对不同的道路进行分类，从交通构成、道路条件、交通设施以及交通流的时空分布4个方面选取12个影响行人过街安全的因素作为评价指标，并通过层次分析法确定权重，最后根据灰色关联分析法建立无信控过街路段危险等级评价模型，对无信控过街路段进行危险等级评价，主要将不同的无信控过街路段分为三个等级：危险等级I、危险等级II、危险等级III；并对不同的危险等级且满足设置要求的城市和郊区道路的无信控过街路段安装该系统。
[0021] 实际应用中，规定灰色加权关联度∈[0.7，1]为高危过街路段，规定灰色加权关联度∈[0.4，0.7]为中危过街路段，规定灰色加权关联度∈[0.2，0.4]为低危过街路段，由于灰色加权关联度低于0.2的路段由于风险程度很小，故本发明并不适用于此情况。
[0022] 实际应用中，可以结合不同危险等级道路行车环境及驾驶员和行人需求分析结果差异，将高危路段系统设计向其他危险等级方案进行简化，具体指针对中低危险等级道路的设计方案中，以能够达到对行人及驾驶员传达准确有效预警信息为目标，去掉部分多余的繁杂设施从而简化系统，实现系统对科学合理布设。
[0023] 实际应用中，系统的运行实施分区管理模式，根据车辆行驶方向划分道路为A、B两个独立区域，对不同区域实施不同信号控制。
[0024] 更具体而言，所述信息检测系统包括车辆检测模块与行人检测模块，车辆检测模块包括设于路侧的无线车辆检测器5与雷达测速仪6，行人检测模块包括设于斑马线中段的红外线热成像探测仪9。
[0025] 实际应用中，车辆检测器5布设在路侧，检测车辆的到达与否，完成系统对路段通过车辆的识别与信息采集，
[0026] 实际应用中，雷达测速仪6设置在车辆检测器5位置之后，对车辆实时车速进行检测并反馈车速信息至系统终端，协助实现系统对路段风险状态的评估。
[0027] 实际应用中，红外热成像探测仪9对双向过街行人进行检测，行人是触发系统的首要因素，系统以有无行人过街为首要触发条件，并将信息反馈至系统终端进行处理。
[0028] 更具体而言，所述信息评估系统主要针对当前路段行人及车辆的实时过街风险状态进行评估，通过信息检测系统采集行人及车辆信息，基于采集的信息对行人及驾驶员的通行状态进行分析，按过街风险由高到低依次划分多个风险状态等级，针对不同风险状态采取针对性的设计方案，并利用覆盖优先级控制理论对系统中的不同状态赋予不同的优先级，从而最终决定系统的实时运行模式，保障行人安全和系统的稳定。
[0029] 更具体而言，所述信息预警系统包括车辆预警模块与行人预警模块，车辆预警模块包括设于路侧的LED行人预告屏7与路侧警示诱导标8，行人预警模块包括设于斑马线两侧的可变色预警导向地标10与设置在双向路段的行人待行区的LED语音提示柱11。
[0030] 实际应用中，LED行人预警屏7将道路前方斑马线处行人过街信息及时提醒给驾驶员，帮助车辆及时避让行人制动减速。
[0031] 实际应用中，基于驾驶员最优视距视区布设路侧警示诱导标8，通过结合驾驶员的视觉惰性和人眼的最佳视觉警示刺激频率，进一步确定路侧警示诱导标8的闪烁频率，以达到警示驾驶员又不致使驾驶员慌乱的目的。当系统判断当前路段有行人过街且过街风险较高时，警示诱导标8呈现红色闪烁状态提醒车辆停车让行；有行人过街但过街风险较低时，警示诱导标8呈现黄色状态提醒车辆减速；无行人过街时，警示诱导标8则处于休眠状态，其闪烁频率与设置间隔根据系统布设路段的设计速度计算得出。
[0032] 实际应用中，可变色预警导向地标10根据路段不同风险状况变化颜色，给予行人过街安全信息。若系统判断当前路段行人过街风险极高时呈现红闪烁状态，风险较低时呈现黄色闪烁状态，几乎无风险时则不闪烁，以此帮助过街行人做出正确通行决策。
[0033] 实际应用中，LED语音提示柱11利用语音、文字及红绿两色颜色变化，提示行人前方路段车辆信息，帮助行人尽快做出正确过街决策。若前方道路无车辆通过则显示并语音播报“允许通行”；若前方道路有车辆但未超速，则显示并语音播报“注意车辆谨慎通行”；若前方道路有车辆且处于超速状态，则显示并语音播报“车辆超速，禁止通行”。
[0034] 本发明工作原理：首先，针对无信控过街路段，通过危险等级评价系统将不同路段划分为高中低危三个危险等级，进而根据道路危险等级确定本发明具体布设情况；其次，信息检测系统包括车辆检测模块与行人检测模块两部分，其中行人检测模块借助红外热成像探测仪9检测斑马线处行人信息，车辆检测模块借助车辆检测器5与雷达测速仪6采集路段车辆信息；再次，信息评估系统基于采集的信息对车辆和行人的风险状态进行评估；最后，通过信息预警系统中的可变色预警导向地标10、警示诱导标8、LED语音提示柱11、LED行人预警屏7等预警装置进一步以色彩、文字、语音等多种形式为驾驶员及行人提供实时的多维分级预警信息。本发明弥补了行人与驾驶员二者间的信息不对称，有利于实现车辆控速、双向预警、智能防护一体化发展，有效提高行人过街安全性及路段通行效率。
[0035] 下表1为本发明运行状态说明：
[0036]
[0037] 下表2为本发明各设施状态说明：
[0038]
[0039] 一种多维双向预警智能过街系统六种基本状态及设施运行状态如附表1、2所示(系统两侧设施、检测点均为对称设置，A、B区设施运行及显示状态相互独立)，本发明以“有无行人过街”作为触发系统的第一要素。现以A区为例阐述系统工作状态。
[0040] 更具体而言，红外热成像探测仪9未检测到有行人过街状态下，系统处于休眠，AB区车道各设施均不工作，车辆可自由通过该路段。
[0041] 更具体而言，若红外热成像探测仪9检测到A区有行人过街，无线车辆检测器5未检测到车辆状态下，A区斑马线两侧可变色预警导向地标10及路侧警示诱导标8不发光，LED行人预告屏7提示有行人通过，行人等候区处LED语音提示柱11提示行人允许通行。
[0042] 更具体而言，若红外热成像探测仪9检测到A区有行人过街，无线车辆检测器5检测到有车辆通过，雷达测速仪6测定车辆未超速状态下，A区路侧警示诱导标8呈红色闪烁，LED行人预告屏7显示有行人通过，提示驾驶员注意前方过街行人，及时减速；行人等候区LED语音提示柱11提示行人谨慎通行，斑马线两侧可变色预警导向地标10呈黄色。
[0043] 更具体而言，若红外热成像探测仪9检测到A区有行人过街，无线车辆检测器5检测到有车辆通过，雷达测速仪6测定车辆处于超速状态下，A区路侧警示诱导标8呈红色闪烁，LED行人预告屏7提示车辆减速,必要时停车让行；行人等候区LED语音提示柱11提示行人注意来车、谨慎通行，斑马线两侧可变色预警导向地标10呈红色。
[0044] 本发明中，状态优先级：状态A＞状态B＞状态C即A状态出现时，采用A方案；当系统为B状态，无A状态，不管是否出现C状态，均为B方案；仅当C状态出现，采用C方案。
[0045] 本发明提出的一种多维分级智能过街预警系统，可灵活运用于各类无信控路段，具有普遍意义。其次，相较于以往单一预警控制行人或驾驶员的过街安全改善设置，本发明通过设置对称性信息，包括信息时间(将信息同时传递给两者)、信息渠道(两侧均有颜色预警信息)、信息内容(同一颜色指令代表相同信息)的一致性，帮助行人及驾驶员依据提示信息判别过街的危险程度，安全系数整体大幅度提升，有效避免单一预警控制下突发状况的高安全隐患，充分考虑影响行人及驾驶员的自身过街因素，设计更为人性化。
[0046] 本发明方法的技术方案为一种多维分级智能过街预警方法，具体包括以下步骤：
[0047] 步骤1)本发明利用MATLAB软件通过神经网络算法对800例无信控路段发生的交通事故进行学习，从交通构成、道路条件、交通设施以及交通流的时空分布4个方面21个影响行人过街安全的因素中提取了日平均车流量、车辆平均通过速度、小车型占比、日平均人流量、未成年及老年人占比、年事故数量、天气因素全年能见度小于1km天数、障碍物占据视野面积、路宽、有无固定安全保障设施以及夜晚或恶劣天气下照明条件12个影响指标，接着利用层次分析法确定各指标权重，最后通过灰色关联度分析法对无信控过街路段进行危险等级评价。根据灰色关联分析评价模型将不同的无信控过街路段分为三个等级：危险等级I、危险等级II、危险等级III。并对不同的危险等级且满足设置要求的城市和郊区道路的无信控过街路段安装该系统。规定灰色加权关联度∈[0.7,1]为高危过街路段，与灰色加权关联度∈[0.4,0.7]为中危过街路段，与灰色加权关联度∈[0.2,0.4]为低危过街路段。灰色加权关联度低于0.2的路段由于风险程度很小，不必安装本系统。
[0048] 步骤2)本发明通过车辆检测和行人检测采集行人及车辆信息，基于采集的信息对行人及驾驶员之间的状态进行分析，采用针对性的设计方案，并利用覆盖优先级控制理论对系统中的不同状态赋予不同的优先级，保障行人安全和系统的稳定。
[0049] 下表3为系统控制理论说明：
[0050]
[0051] 步骤3)将所述警示诱导标平行于道路中心线方向铺设，沿每条车道线边侧铺设总长为M米。
[0052] 更具体而言，步骤1)中铺设间隔m与铺设总长L需根据路段的设计速度计算得出，铺设总长L＝刹车距离S，计算公式如下：
[0053] 刹车距离S包括反应距离L反应和制动距离L制动
[0054]
[0055] 下表4为不同设计速度条件下的刹车距离说明：
[0056] 设计速度V(km/h) 40 60 80 90 100 110 120刹车距离S(m) 27.94 54.81 90.27 111.21 134.30 159.54 186.92
[0057] 步骤4)所述斑马线两侧预警导向地标与路侧警示诱导标的铺设间隔为M米，闪烁时间间隔为N秒。
[0058] 更具体而言，步骤1)中铺设间隔M与闪烁时间间隔N需结合驾驶员的视觉惰性和人眼的最佳视觉警示刺激频率，根据路段的设计速度计算得出。
[0059] 已知正常人眼的视觉暂留时间约为0.15s，人眼的舒适刺激频率为0.33s～0.4s，而驾驶员视觉舒适性的最佳范围是2.5Hz～3Hz。假定最舒适的时间间隔为0.35s，结合不同车速进行求解可变色警示诱导标设置间隔，具体公式如下：
[0060]
[0061] t＝t1+t2+t闪
[0062] 式中：S—突起路标设置间隔，m；
[0063] V—设计速度，km/h；
[0064] t1—视觉反应时间；
[0065] t2—视觉暂留时间
[0066] t闪—闪频时间
[0067] 取t1+t2＝0.255s，则t＝0.605s，已知速度阈值为40km/h，可求得不同限速条件下的舒适可变色警示诱导标设置间隔参考如下表5：
[0068] 闪现间隔时间t(S) 速度V(km/h 突起路标间隔S(m)0.605 40 6.5
0.605 50 8.5
0.605 60 10.0
0.605 70 11.5
0.605 80 13.5
0.605 90 15.0
0.605 100 17.0
0.605 50 8.5
0.605 60 10.0
0.605 70 11.5
0.605 80 13.5
0.605 90 15.0
0.605 100 17.0
[0069] 以上对本发明实施例中的技术方案进行了描述，但本发明并不局限于的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
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