人行橫道安全警示系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

文圖｜費(fèi)春風(fēng)

現(xiàn)代城市交通中，人行橫道設(shè)置很多，而相應(yīng)的安全警示系統(tǒng)較少。雖然近年來不少城市也設(shè)置了抓拍系統(tǒng)，用于規(guī)范人行橫道區(qū)域的機(jī)動車和行人交通秩序，并對不禮讓行人的車輛進(jìn)行違法取證，但仍然存在違法取證不規(guī)范、交通信號控制不精細(xì)、道路資源利用率不高等問題。為此，本文提出一種人行橫道安全警示系統(tǒng)設(shè)計，通過采取更加智能的方式，對人行橫道區(qū)域的行人、車輛狀態(tài)進(jìn)行綜合感知和分析，在抓拍不禮讓行人車輛交通違法行為功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)更加精細(xì)的分車道放行車輛交通管控，從而提高道路通行效率，規(guī)范人行橫道區(qū)域的交通秩序，減少交通事故的發(fā)生。

一、人行橫道區(qū)域通行存在的主要問題

目前，大部分城市里非信號燈控制路口的人行橫道普遍缺少完備的安全警示系統(tǒng)，行人和車輛爭搶過路。特別是在某些具備機(jī)動車不禮讓行人抓拍的人行橫道區(qū)域，駕駛?cè)艘驗椴磺宄唧w違法邏輯和交通處罰要求，仍有隨意搶行斑馬線或者在人行橫道區(qū)域不敢通行等行為，甚至由此引發(fā)交通事故和違法申訴。

在有交通信號燈控制的人行橫道區(qū)域，信號控制主要還是以定時輪詢的方式進(jìn)行，定時分配通行時間給車輛和行人，控制是基于整個路口，沒有精細(xì)到車道。交通信號對于行人和車輛駕駛?cè)瞬荒苊鞔_區(qū)分，對于道路的利用率沒有達(dá)到最佳狀態(tài)。而且，人行橫道區(qū)域周邊的車輛和行人在每個時間段的狀態(tài)都不一樣，有的時候行人很少，車輛較多，如果還是定時燈控，就會出現(xiàn)車輛通行效率很低；有的時候行人很多，車輛較少，就會出現(xiàn)大量行人積壓，甚至出現(xiàn)搶過馬路，造成交通事故。

二、系統(tǒng)設(shè)計理念

人行橫道安全警示系統(tǒng)以加強(qiáng)行人和各種車輛的通行安全警示、通行信號指引等服務(wù)為主旨，輔以交通違法取證抓拍，旨在優(yōu)化人行橫道區(qū)域的交通管理，提升道路整體通行效率。

系統(tǒng)利用高清視頻深度學(xué)習(xí)理論及分析技術(shù)，實時檢測人行橫道區(qū)域機(jī)動車輛、行人及各交通元素的狀態(tài)，綜合分析交通態(tài)勢，在安全的時段，逐個車道地合理放行機(jī)動車，提高道路的整體利用效率。一旦檢測到機(jī)動車不禮讓行人的交通違法行為，系統(tǒng)即通過高清攝像機(jī)記錄機(jī)動車違法前后的圖像和短視頻作為違法證據(jù)。此外，系統(tǒng)還能基于對人行橫道區(qū)域機(jī)動車輛狀態(tài)、行人走向狀態(tài)的實時監(jiān)測，對采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，依據(jù)分析結(jié)果對實際交通狀況作出判斷，智能控制交通信號燈的實時切換。具體應(yīng)用的技術(shù)內(nèi)容如下：

車輛、行人監(jiān)測技術(shù)。利用高清攝像頭采集車輛、行人視頻信息，并借助視頻深度學(xué)習(xí)理論及模式識別技術(shù)，對各個車道內(nèi)車輛行進(jìn)方向、速度、數(shù)量等狀態(tài)，以及各個車道上行人的行進(jìn)方向、數(shù)量等狀態(tài)，進(jìn)行實時判斷，并傳送到控制模塊統(tǒng)一處理。

智能燈控技術(shù)。實時接收單路口車輛、行人的數(shù)據(jù)，并快速判斷路面情況，實現(xiàn)按車道進(jìn)行燈控。同時，也可利用5G或有線方式通道，與上級控制模塊進(jìn)行通信，實現(xiàn)多路口統(tǒng)一調(diào)度。

違法取證技術(shù)。根據(jù)智能燈控的結(jié)果，利用高清攝像頭采集實時信息，在有行人經(jīng)過時，對不禮讓行人的違法車輛分車道進(jìn)行抓拍，并留存執(zhí)法證據(jù)。

三、應(yīng)用實踐

（一）邏輯架構(gòu)

如圖1所示，整個系統(tǒng)分為路口系統(tǒng)和智能協(xié)同管理中心兩部分，使用4G/5G網(wǎng)絡(luò)相互通信。智能協(xié)同管理中心服務(wù)器群組搜集各個路口的信息，進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析及聯(lián)動控制。路口系統(tǒng)對人行橫道區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控、信號燈管理。

圖1 邏輯架構(gòu)

（二）路口系統(tǒng)

路口系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的最前端部分，擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)采集、實時控制、智能分析等核心工作，如圖2所示，其架構(gòu)設(shè)計如下：

圖2 路口系統(tǒng)

高清攝像頭用于實時采集人行橫道及周邊范圍內(nèi)的車輛、行人等狀態(tài)。地面車輛信號燈、行人信號燈以及相應(yīng)的智能燈控系統(tǒng)，可針對每個車道進(jìn)行不同的燈控。控制系統(tǒng)是整個路口系統(tǒng)的大腦，為各個其他模塊提供控制信號及邏輯判斷。

（三）業(yè)務(wù)流程

如圖3所示，業(yè)務(wù)流程設(shè)計如下：

圖3 業(yè)務(wù)流程

1.高清攝像頭采集數(shù)據(jù)。高清攝像頭采集人行橫道及周邊區(qū)域的行人、車輛等信息，輔以一定的雷達(dá)等信號，傳遞給控制系統(tǒng)。

2.控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)并給出控制信號。控制系統(tǒng)對接收到的信號進(jìn)行識別、判斷后，把指令傳遞給智能燈控系統(tǒng)實現(xiàn)信號燈的狀態(tài)變化；同時控制系統(tǒng)會把最終的信號燈狀態(tài)傳遞給攝像頭，對交通違法進(jìn)行抓拍。

3.控制系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)到智能協(xié)同管理中心。控制系統(tǒng)將處理過的行人、車輛狀態(tài)信息及抓拍數(shù)據(jù)上傳到智能協(xié)同管理中心，智能協(xié)同管理中心為管理部門提供查詢、統(tǒng)計的后臺，同時也可以跟上一級的交通管理中心進(jìn)行通信。另外，智能協(xié)同管理中心也具備對多個節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析并分別給出區(qū)域性聯(lián)動的控制信號的控制系統(tǒng)。

（四）業(yè)務(wù)邏輯

系統(tǒng)將人行橫道路面的交通狀態(tài)分為兩種：交通繁忙狀態(tài)和非交通繁忙狀態(tài)。在交通繁忙狀態(tài)，信號控制按照行人和車輛交替通行的方式，保證路面的有序通行；在非交通繁忙狀態(tài)，智能分析系統(tǒng)介入，對交通進(jìn)行精細(xì)化管控。以圖4中路面情況為例，系統(tǒng)將路面分為一、二、三共三個車道，人行橫道也對應(yīng)三個區(qū)域，另外，系統(tǒng)還監(jiān)測路邊行人等待區(qū)1和行人等待區(qū)2，能夠?qū)Φ却ㄐ械男腥诉M(jìn)行全方位的實時監(jiān)控。

圖4 業(yè)務(wù)邏輯

1.交通繁忙狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)測路面上的車輛和行人數(shù)量，當(dāng)?shù)却ㄐ械能囕v和行人數(shù)量達(dá)到一定的設(shè)定值，比如等待的車輛達(dá)到6輛以上、等待的行人達(dá)到8人以上，系統(tǒng)進(jìn)入交通繁忙狀態(tài)。系統(tǒng)先放行行人預(yù)設(shè)定的時間（比如60秒），然后放行車輛預(yù)設(shè)定的時間（比如60秒）。行人和車輛交替通行，可以保證在交通繁忙時段路口通行有序。

2.非交通繁忙狀態(tài)。系統(tǒng)監(jiān)測路面上的車輛和行人數(shù)量，當(dāng)?shù)却ㄐ械能囕v和行人數(shù)量低于一定的設(shè)定值，比如等待的車輛數(shù)量小于3輛、等待的行人數(shù)量小于5人，系統(tǒng)進(jìn)入非交通繁忙狀態(tài)。此時，行人信號燈常綠，車輛信號燈按照表1規(guī)則，分車道對通行車輛實行精細(xì)化控制。

表1 非交通繁忙狀態(tài)下信號燈控規(guī)則