【2016年会】复杂交通环境行人感知与管控关键技术研发与应用----田晋
2015-12-29 来源:中国智能交通协会
北方工业大学 田晋
常规的管控一般是以车辆管控为主,我们发现目前行人作为交通的主要参与者,行人违章对于我们交通效率以及交通安全的影响越来越显著,为了解决这一问题,我们在国家以及北京市科委的大力支持下,开始重点进行行人管控的技术研究。并且在相关的横向课题的支持下,开展了很多应用系统的研发以及相关的示范应用。
为什么一定要重点从事这个行人感知与管控的关键技术研究呢,首先是我国每年交通死亡人数超过十万人,其中行人和非机动车因素占到80%以上,而这里面由于行人违章导致的事故死亡人数占到总死亡人数的21.5%。正是由于行人感知与管控手段的缺失,严重影响到交通安全和通行效率。其实对于很多交叉路口还有地铁而言,现场的复杂环境,对我们的相关技术的研发产生了很大的困难,比如说路面交通的时候,场景复杂,机非混行,而且违章频发,隐患也比较严重。而对于地铁而言,地铁里面人流急剧密集,空间封闭,难以疏散,容易引发混乱和踩踏的安全事故。我们重点针对于路面交通和地铁这两个最为复杂的交通场景,来从事相关行人感知和管控的相关技术研发。对于行人感知而言,有很多常规的手段,以及红外射频的方法还有激光扫描的方法。但是在交叉路口还有地铁这种复杂的交通环境中,由于行人感知存在比较巨大的困难,缺乏有效的行人感知手段。而且行人和非机动车多以人工管理或以机带非,未形成有效的混合交通管理方法和系统。
为确保行人出行安全并且提高通行效率,我们重点要解决两大难题,一是客流的精确感知:二是实现高效的人车协同管控,我们所面临的问题是场景复杂,行人感知比较困难,而且行人交通检测也比较困难;三是系统集成应用。在相关一些项目的支持下,我们开展了基于行人感知的关键技术的研究,重点解决行人行为现场感知,混合交通流管控,智能管控平台的相关研发,主要的成果就是包括专利以及成套设备应用系统等等。
我们的技术创新点,包括以下三个方面:行人感知的关键技术,管控的关键技术,智能管控的平台的形成。对于复杂环境下的行人感知,我们采用基于深度学习和深度信息的多尺度行人精确检测,实现了复杂搅动环境下的行人目标检测。并且基于人群的时空分布特性准确跟踪行人,并计算密集程度,并且申请了相关的专利。通过这些方法有效的解决了在地铁和交叉口这种光线变化、相互遮挡、姿态多变等复杂场景下的适应性难题。
接下来为了解决现场实用的一些困难,我们通过进一步的算法优化,使其能够满足系统应用的要求,最终完成了这种视频红外激光一体化的高精度行人检测设备的研制。所研发的相关设备,解决了多场景、多视角、多变化的封闭空间适应性难题,尤其在地铁高密度场景的检查精确度达到了98%。对于交叉口行人非机动车违法行为检测与警示,采用人的头肩部特征,结合信号灯的检测结果,对闯红灯的行人进行抓拍,与此同时大屏显示,对行人进行警示。在很多城市取得了比较好的应用效果,行人闯红灯的比例下降了35%,对于提升行人非机动车通行安全的同时,降低路口交通秩序维护人力成本。
在行人感知的基础上,我们开始重点从事交通管控的一些关键技术的研究.第一,对于交叉口混合交通流的联动管控,实现了全感应式的行人过街信号控制,提升行人通行安全的同时,也有效提高控制效果。第二,对关联交叉口实现了饱和交叉口行人过街信号联动控制,申请了相关的专利。通过行人实时监测,以及机动车排队溢流检测技术,实现了交叉口放行时空综合利用,关联交叉口行人与机动车信号联动控制,最后提升了混合交通信号控制的整体效果。第三,开发了混合交通综合管控平台,根据路网机动车交通流变化及各路口、路段行人过街动态需求,自动生成分级混合交通信号控制指标和协同指令。在很多城市达到了比较好的应用效果。该系统具有核心算法灵活替换,实时准时自适应控制模式自动切换,以及多协议信号机的统一接入。在此基础上完成了多功能行人感知设备以及相关的管控平台开发,所完成的多功能行人感知设备,支持行人闯红灯记徘徊、跌倒、越界等行为和事件的监测。我们以行人感知为核心,通过混合交通信号优化控制,构件智能管控平台,实现了多项技术突破,最终形成了行人感知与管控的成套装备和系统。所研发的系统实现了在交叉口和地铁两类典型的复杂交通场景下的行人感知与交通管控的有机结合,所开发的平台在12个省市进行推广应用,有效的提升了管控精细化、智能化和综合化的程度。行人闯红灯检测技术,以及客流密集检测与告警技术,与国内同类产品相比也具有一定的优势。
我们所开发的相关的系统,在北京地铁、杭州地铁以及山东、河北等地,进行了大规模的推广应用.例如在杭州地铁二号线杭州东站,客流预测平均准确率达到92%以上,设施能力动态适应度平均提高80%。例如在北京地铁望京西站,在换乘通道、楼梯口、站厅、站台出口安装了八套系统,平均检测准确率达到98%,对提高车站信息化采集和自动化水平,为提高地铁安全运营管理水平发挥了重要作用。所研发的行人违章抓拍与管控系统示范应用已经在山东、河北、深圳等地安装了三百多套左右。路口示范点的平均停车次数减少15.3%,行人闯红灯比例下降35%,大大减少了行人的违法现象。
交叉口行人感知与混合交通流管控系统示范应用累计在北京、南京等8省市累计安装367套设备,8套平台。停车次数平均下降10.2%,停车时间降低8.36%。我们做了一个简单的计算,应用我们的系统后,每年可节省的燃油损失大概达到两千万以上,与此同时行人闯红灯比例下降35%,对于提升交通安全与通行效率意义比较重大。
奥运期间,实现了交通信号控制设备升级,安装了综合视频检测设备,开发了信号管理集成软件,信号配时调整,优化合理,满足奥运期间及日常交通需求取得了良好的效果。
我们申请了多项专利,并且发表了相关的论文。研制出多功能集成枢纽状态感知设备,新型交通状态获取传感设备、设施状态快速识别设备,并且开发了管控平台。我们所研制的系统,取得了很多成果,推动了行人及非机动车监管行业的飞速发展。