一种适用于车路协同环境下的斑马线安全警示系统的制作方法

本发明属于交通管理以及设计工程领域，涉及一种适用于车路协同环境下的斑马线安全警示系统。

背景技术：

城市道路过街斑马线作为各类交通流交汇的节点，车辆与行人、车辆与非机动车的冲突非常严重，从而导致的交通安全问题尤为突出。根据城市道路的交通安全事故调查显示，该交通流节点事故频繁发生，交通事故预警与安全警示系统的预警能力不足，不能良好满足交叉路口交通系统的顺畅安全运转，且在某种程度上限制到整个城市的绿色交通发展，为更好应对过街斑马线的交通事故频发，本领域专家学者的诸多研究成果已经成功落地，使技术得到转换并运用到过街斑马线的交通管理与控制中，虽然在预警成功率上得到提高，但仍有很大的提升余度和完善空间。

俄罗斯设计师楚古尼科夫设计的智能斑马线在天气不佳，视线不好的情况下会主动更改其颜色，使行人和过往车辆更好的看清斑马线。2016年，我国长沙市投入使用的智能斑马线可以通过对路口区域行人的智能检测控制斑马线的道钉闪烁，提示驾驶人减速慢行。国内外其他关于智能斑马线的研究与上述两例类似，整体来说斑马线警示系统功能单一，或是只从驾驶人角度进行安全警示，安全警示作用有进一步改进空间，功能不够完善，未形成一套完备体系。

而在路口路况复杂情况下，行人及驾驶人的交通意识不足，或做出反应不及时：例如，行人过马路时低头玩手机或者由于视线受阻观察不到车道内的情况，易产生事故；驾驶人疲劳驾驶、未按规定礼让行人、接打电话等因素，易造成跨越路口停车线停车，甚至闯红灯等现象。考虑驾驶人接受刺激反应至车辆制动的间隔时间远大于行人反应时间，行人不能及时获取车道内动态交通信息，本发明从行人安全警示的角度出发，设计一种车路协同环境下的斑马线安全警示系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于利用现有技术，研制开发出一种适用于车路协同环境下的斑马线安全警示系统，以解决斑马线路口安全预警能力不足的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种适用于车路协同环境下的斑马线安全警示系统，其特征在于，包括监测系统、信号控制系统、斑马线警示灯组三部分。所述的监测系统利用多目标雷达检测器，实时监测车辆、行人运行状况，通过ntcip通信协议实现数据的实时同步传输。所述的信号控制系统，包括2组信号控制单元，分别控制路口人行横道上两个方向斑马线led灯组的相位以及信号传输；所述的斑马线警示灯组，包括斑马线led灯组和位于灯组下的踩踏发电装置。

所述的监测系统，利用多目标雷达检测器布设在车流下游距离路口车辆停止线15m处，可同时检测斑马线行人状况和车流上游各车道的车辆运行状况，每条车道配置一个检测点，检测点连成一条车辆检测线，这条车辆检测线距离路口车辆停止线30m与路交叉成90度夹角，也就是垂直于路的方向。安全车速预设值为50km/h，当汽车行驶速度超过安全车速预设值，控制单元控制该车道对应斑马线led灯组变为红色频闪状态，警示行人。

所述的信号控制系统，包括2组信号控制单元，分别控制路口人行横道上两个方向斑马线led灯组的相位以及信号传输，信号控制单元采用单点感应控制方式，对安全停车视距进行计算时，除考虑车辆制动间隙消除时间、驾驶人反应时间、车辆全制动距离因素外，智能相位程序中将非机动车抢灯时间计入基本反应时间，即安全停车视距计算公式：

所述的斑马线警示灯组共有2组，分别布设在人行横道上，踩踏发电装置布设在斑马线led灯组下方，每组斑马线led灯组包括三列led指示灯，每个led指示灯直径2.7cm，间距3cm安装于每条斑马线中间，在安装过程中斑马线led灯组表面加装钢化玻璃保护套，并接入信号灯相位，采用斑马线led灯组与人行信号灯结合的方式同时引导行人通行。其中，踩踏发电装置布包括踏板、强力磁铁、多组导电线圈、储能装置、变电装置等，利用行人踩踏以及车辆荷载作用对斑马线led灯组独立供电。

作为一种总的发明构思，除上述内容外，本发明还提供其详细的工作原理，其步骤包括：

1、在行人通过斑马线因低头玩手机或者视线受阻闯红灯的情况下，系统工作步骤包括：多目标雷达检测器，布设在车流下游距离路口车辆停止线15m处，在红绿灯切换、人行信号灯为红色时，当行人违反交通信号指示通过斑马线时，监测系统对道路路口内的交通状况进行实时监测，判断行人的交通行为为异常状态，并同步传输到控制系统；控制系统对接收到的行人交通信息进行分析及处理，动态控制行人所在人行横道的斑马线led灯组的显示，当确认行人的交通行为为异常状态，有闯红灯通过人行横道的危险可能性，控制单元控制该行人所在人行横道的斑马线led灯组变为红色频闪状态，警示行人避让车辆。

2、驾驶人由于疲劳驾驶、礼让斑马线意识不足等因素，造成车辆不能够在路口停车线前停车甚至闯红灯的情况，系统工作步骤包括：多目标雷达检测器，布设在车流下游距离路口车辆停止线15m处，可同时检测斑马线行人状况和车流上游各车道的车辆运行状况，每条车道配置一个检测点，检测点连成一条车辆检测线，这条车辆检测线距离路口车辆停止线30m与路交叉成90度夹角，也就是垂直于路的方向。安全车速预设值为50km/h，在红绿灯切换、人行信号灯为绿色时，当汽车行驶速度超过安全车速预设值时，即车速超过50km/h，监测系统对车辆检测线的车辆速度进行实时监测，判断车辆的交通行为为异常状态，并同步传输到控制系统；控制系统对接收到的车辆信息进行分析及处理，动态控制车道所对应路面灯组的显示，当确认车辆的交通行为为异常状态，有不能够在路口停车线前停车甚至闯红灯的危险可能性，控制单元控制该超速车辆所在车道对应的斑马线led灯组变为红色频闪状态，警示行人，避免行人与车辆发生冲突。

3、在红绿灯切换，仍有交通弱势群体(妇孺，老人)滞留于斑马线的情况下，系统工作步骤包括：多目标雷达检测器，布设在车流下游距离路口车辆停止线15m处，在红绿灯切换时，当有行人滞留于斑马线继续通过路口，监测系统对道路路口内的交通状况进行实时监测，判断行人的交通行为为异常状态，并同步传输到控制系统；控制系统对接收到的行人交通信息进行分析及处理，动态控制行人所在人行横道的斑马线led灯组的显示，当确认行人的交通行为为异常状态，有保持其交通状态不变继续通过人行横道的危险可能性，控制单元控制该行人所在人行横道的斑马线led灯组变为红色频闪状态，提醒行人等候车辆通行。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种车路协同环境下的斑马线安全警示系统，从行人角度出发，以建立车速检测与行人警示系统为核心，减少机动车与行人间存在冲突所带来的安全隐患。

本发明提供的监测系统，考虑到以警示行人为核心的三种不利情况，即行人通过斑马线因低头玩手机或者视线受阻闯红灯的情况；驾驶人由于疲劳驾驶、礼让斑马线意识不足等因素，造成车辆不能够在路口停车线前停车甚至闯红灯的情况；在红绿灯切换，仍有交通弱势群体(妇孺，老人)滞留于斑马线的情况。因驾驶人接受刺激反应至车辆制动的间隔时间远大于行人反应时间，采用多目标检测雷达实时监测车道内车辆的交通数据，不仅能实现常态下宏观交通参数检测，例如交通流量、占有率、交通密度等，同时也能检测到静态实体，更好的识别交通冲突、预防交通事故。相比较传统的交通控制系统中的检测装置，反馈的交通控制信息更加准确，交通参数算法更加精确，交通数据收集上更加全面。

本发明提供的信号控制系统，与监测系统二者共同受到ntcip通信协议约束，实现设备之间的对接，达到该交通控制的系统实现。所述的控制单元，对安全停车视距进行计算时，除考虑车辆制动间隙消除时间、驾驶人反应时间、车辆全制动距离因素外，将非机动车抢灯时间计入基本反应时间，即安全停车视距计算公式：根据实时传输的基础数据，信号控制系统自动分析目标区域内的交通通行状态以及路口为异常状态的交通个体，针对其实时运动特征进行异常状态最终判定和实时持续的交通预测，并及时控制路口的人行横道上斑马线led灯组的相位以及信号传输。因此，本发明考虑了最不利条件下的道路路口行人及非机动车通行状态，控制更加科学。

本发明提供的斑马线警示灯组，踩踏发电装置布设在斑马线led灯组下方，供电原理是通过踏板来推动地下的强力磁铁，使磁铁在线圈中来回运动，线圈通过切割磁力线进行发电。在行人踩踏以及车辆碾压作用下，地面产生微小形变，踩踏装置将微小的形变收集积累，可将斑马线上行人以及车辆产生的机械能转化为电能，综合效益较高。比较传统的单一利用道路沿线电网，对交通控制设备进行供电的方式，本发明提供的能源系统以减少能源的消耗为目的，具有较为理想的推广前景。

本发明提供的一种车路协同环境下的斑马线安全警示系统，方法科学、结果稳定，在科研和实际工程应用中有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明系统工作流程示意图；

图3为斑马线警示灯组示意图；

附图标记说明：1、多目标雷达检测器1；2、斑马线led灯组1；3、车辆检测线1；4、多目标雷达检测器2；5、斑马线led灯组2；6、车辆检测线2。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例对行人通过斑马线因低头玩手机或者视线受阻闯红灯的情况为例，对本发明系统的工作流程进行说明，其他情况以此类推。具体步骤如下：

(1)斑马线警示灯组布置：斑马线警示灯组的布置包括斑马线led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)的布置，根据2015年起实施的《道路交通标志和标线设置规范gb51038-2015》对人行横道线作的规定，如图1所示，以机动车道宽度为14.0m的双向四车道，非机动车道宽度为7.0m为例，道路总宽度为：14.0m+7.0m＝21.0m，布置的斑马线条数：21.0/(0.45+0.6)＝20条，(其中，斑马线线宽0.45m，间距0.6m)。道路每个行车方向车道上布设的所有led灯组成一个斑马线led灯组，led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)的布置分别由2组控制单元控制。

(2)斑马线警示灯组安装：踩踏发电装置布设在led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)下方，led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)均包括三列led指示灯，如图3所示，每个led指示灯直径2.7cm，间距3cm安装于每条斑马线中间，斑马线长度3m，每列可布置的指示灯数目：(300-6)/5.7＝51个，故每条斑马线大约共布置3*51＝154个led指示灯。在安装过程中led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)表面加装钢化玻璃保护套，并接入信号灯相位，采用斑马线led灯组与人行信号灯结合的方式同时引导行人通行。(3)在行人通过斑马线因低头玩手机或者视线受阻闯红灯的情况下的工作步骤：如图1和图2所示，多目标雷达检测器1(1)和多目标雷达检测器2(4)，布设在车流下游距离路口车辆停止线15m处，可同时检测斑马线行人状况和车流上游各车道的车辆运行状况，每条车道分别配置一个检测点，检测点连成车辆检测线1(3)和车辆检测线2(6)，这条车辆检测线距离路口车辆停止线30m与路交叉成90度夹角，也就是垂直于路的方向。安全车速预设值为50km/h。在红绿灯切换、人行信号灯为红色时，当行人违反交通信号指示通过斑马线时，监测系统对道路路口内的交通状况进行实时监测，判断行人的交通行为为异常状态，并同步传输到控制系统；控制系统对接收到的行人交通信息进行分析及处理，动态控制行人所在人行横道的led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)的显示，当确认行人的交通行为为异常状态，有闯红灯通过人行横道的危险可能性，控制单元控制该行人所在人行横道的斑马线led灯组。行人所在人行横道的led灯组1(2)和斑马线led灯组2(5)变为红色频闪状态，警示行人避让车辆。