CN101826255B - 快速公交的简易系统 - Google Patents

Abstract

快速公交的简易系统，由车载系统、信号机系统和调度系统构成：车载系统设有CPU模块，连接有GPS模块、射频模块、GPRS模块和图像采集模块；射频模块通过射频与信号机系统通讯联系；并通过GPRS网络、Internet网络与调度系统计算机通讯联系；信号机系统设有接收模块通过串口与信号控制机连接；接收模块通过射频与车载系统通讯联系；信号控制机与道路信号灯系统连接并控制道路信号灯的状态；调度系统设有Internet网络通讯功能调度计算机，计算机通过Internet网络与车载系统通讯，各个公交车的车载系统的通讯通过GPRS网络与Internet相连。本发明可实现快速公交功能，保障快速、准点运营。

Description

快速公交的简易系统

技术领域

本发明涉及公共交通和智能交通，具体涉及一种快速公交的简易系统——MiniBRT。该系统由简易的、易实现的三个子系统可实现快速公交系统的功能。该简易系统适用于国内各城市的公共交通，在现有城市道路基础设施上增加几个子系统，即公交车的车载系统、位于路口的信号机系统和位于调度中心或调度站的调度系统，将这三个子系统相互融合，实现快速公交系统的功能，实现了公交车的路权专有、路口信号优先和智能调度等快速公交系统的关键功能，保证公交车快速、准点运营。

背景技术

快速公交系统简称BRT系统，于1970年出现于巴西库里蒂巴，至今已成为世界各国提高公交运营效率的重要手段之一。美国交通运输合作研究计划组织在TCPR90报告中指出，快速公交系统是一个整合了设施、服务、快捷等因素以及由改善公交车速度、可靠性等方面的系统。

美国能源基金会致力于在世界各国推广快速公交系统。快速公交系统是利用改进型公交车，营运在公交专用道上，保持轨道交通的特性，并具备普通公交灵活性的一种便利、快速的公共交通方式。快速公交系统的出现源于国外对城市的规划和改进，不同城市的快速公交系统实现的形式和内容均有不同。

中国国内在引入BRT系统时，并未对该系统的适用性进行全面研究。BRT系统要求有专有的道路、专有的车辆、专用的站台，成本相对普通公交要高很多，即BRT系统要求有较好的基础设施和高档的车辆，极大限制了中国的推广。因此，需要研究适用于中国国情的快速公交系统。目前，快速公交系统的研究涉及许多方面，中国国内最多的研究体现在包括高档车辆技术、自动车辆定位技术、行车导向技术、自动收费系统等在内的一系列先进技术。对于快速公交系统实现的手段研究很少。快速公交系统实现复杂、平均每公里耗费可达100～2000万元不等，城市推广中存在障碍。

总的说来，快速公交系统要求较高，在中国推广受到了一定的制约，适用于中国国情的快速公交系统目前还没有。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种快速公交的简易系统，该系统是一种适用于中国城市的快速公交系统实现方法——MiniBRT。

本发明所采用的技术方案是：一种快速公交的简易系统，由公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统构成，其特征在于，

所述的公交车的车载系统中设有CPU模块，该CPU模块上连接有GPS模块、射频模块、GPRS模块和图像采集模块；其中的射频模块通过射频与信号机系统通讯联系；其中的图像采集模块包括摄像头和图像存储器；其中的GPRS模块通过GPRS网络、Internet网络与调度系统中的计算机通讯联系；

所述的信号机系统中设有接收模块，该接收模块通过串口与信号控制机连接；其中的接收模块通过射频与车载系统实现通讯联系；其中的信号控制机与道路信号灯系统连接，并控制道路信号灯的状态；

所述的调度系统中设有具备Internet网络通讯功能的调度计算机，该计算机通过Internet网络与车载系统通讯联系，各个公交车的车载系统的通讯是通过GPRS网络与Internet相连的。

所述的公交车车载系统还包括与CPU模块相连接的信息显示装置和语音提示装置。

所述的车载系统可以利用公交车的电源，并设置有稳压装置。

换言之，本发明的快速公交的简易系统——MiniBRT，是将快速公交系统的关键特征进行提取，形成快速公交系统的简易系统；该系统由公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统构成；以车载系统为基础，保障公交车的路权专有；以信号机系统为基础，实现公交车的路口信号优先；以调度系统为基础，实现公交车的智能调度；由公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统相互通讯，可以实现快速公交系统的功能。

具体地说，将快速公交系统的关键特征进行提取，内容是：快速公交系统的关键特征是专有的路权、专有的车辆和智能调度系统，实现快速公交系统需要实现这三个特征。

MiniBRT系统由公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统构成。车载系统包含GPS模块、射频模块、GPRS模块、图像采集模块、CPU模块等单元，GPS模块确定公交车的实时位置和速度等信息，射频模块实现与信号机系统的通信，GPRS模块与调度系统通信，图像采集模块实现路权保障功能，CPU模块负责各个模块的工作分配和通信方式，对射频模块而言，CPU将根据GPS坐标的信息对射频模块发出信息的内容做出调整。信号机系统主要包含接收模块、串口模块和信号控制机三部分，接收模块负责接收车载系统发出的信息，并将它通过串口输入信号控制机，信号控制机根据指令的变化对信号灯做出控制。调度系统可由一台具备上网功能的、装有调度软件的中高端计算机构成，该计算机通过互联网实现与车载系统GPRS模块的通信，调度软件主要有两大功能，一是存储和分析车载系统图像采集模块采集到的信息；二是分析车载系统GPS模块的信息，并对车载系统发出相应的指令。

当出现专有路权受到侵犯时，MiniBRT系统由CPU控制，图像采集模块获取包含GPS信息的路权实时的图像信息，并通过GPRS网络Internet网络，传输至服务器，交管局的管理人员将立刻获得该信息，相应的应对措施。

当公交车离平交路口还有一定距离(如：80m)时，车载系统的射频模块开始工作，发送指令到达路口信号机，信号控制机开始响应，从该指令中提取公交车的走向信息，给予该走向的车辆信号优先权。

当公交车行驶的位置与预期的位置相关一定阈值(如：±1km)时，调度计算机将发出相应的指令，指令通过Internet网络、GPRS网络传输至公交车车载系统，公交车车载系统通过信息显示装置和语音提示装置告诉公交车驾驶员，相应的信息(如：当位置延后1km时，发出指令1，驾驶员获知加速)。

所述的以车载系统为基础，保障公交车的路权专有，指的是利用车载系统图像采集模块为基础，对公交车所处的道路路权进行控制。

所述的以信号机系统为基础，实现公交车的路口信号优先，指的是信号控制机根据射频模块的不同指令对信号灯的相位和配时做出调整。

所述的以调度系统为基础，实现公交车的智能调度，指的是调度软件根据公交车的GPS坐标值等信息对公交车发出智能调度功能的相关指令，指导公交车保持车速、加速或减速等行为。

所述的由公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统相互融合，可以实现快速公交系统的功能。指的是通过公交车的车载系统，实现了对信号机系统和调度系统的通信，可实现公交车行驶道路的路权保障、路口的信号优先、简易的智能调度功能，满足快速公交系统的关键特征。

作为本发明的进一步改进，将所述的车载系统嵌入公交车的车辆设计中，将车载系统的通讯单元与车辆的通讯相结合，可实现公交车的升级。

本发明的有益效果是，提出快速公交系统的关键特征，即专有的路权、专有的车辆和智能调度系统；以公交车的车载系统、路口的信号机系统和调度中心的调度系统为基础，将公交车的路权专有、路口优先、智能调度相结合，实现快速公交系统的功能，保障公交车快速、准点运营。

附图说明

图1为系统示意图。

图2为硬件原理图。

图3为调度系统原理图。

具体实施方式

实施例1，系统整体如图1所示。

在公交车上加装车载系统，该车载系统包含GPS模块、射频模块、GPRS模块、图像采集模块、CPU模块等单元，其原理图如图2所示。以车载系统为基础，保障公交车的路权专有。图像采集模块采集到道路信息，由GPRS模块通过互联网传输至调度系统，调度系统负责分析和存储图像，输出图像以及图像的生成时间、生成地点。如图2所示，涉及串口、网口等模块，CPU选用ARM9内核的AM9261，无线射频模块可选发射功率为1mW以上的模块，图像采集模块采用工业智能相机。

以信号机系统为基础，实现公交车的路口信号优先；由车载系统的GPS模块采集整段公交线路(包括路口)的GPS坐标，设置在靠近路口的前60米为阈值1，通过路口后的10米为阈值2，在阈值范围内，通过无线射频模块实现与信号控制机的通讯。在阈值1之内，发送改变信号灯相位和配时的指令；在阈值2之内，发送恢复信号灯相位和配时的指令；在阈值之外，不发送指令。这样，可以保持公交车通过路口时优先通行，同时，在通过后，影响路口的车流较小。需要说明的是无线射频模块为制式的、收发一体的，在公交线路沿线的路口可设置多个。

以调度系统为基础，实现公交车的智能调度，调度系统在发车前，会根据季节、环境、车辆条件等因素得到公交车预估的行车时间和行驶速度；调度系统在发车后，车载系统每10秒就会发出一次实时的GPS坐标值，对该坐标值进行分析，可得实际行车时间和行驶速度；智能调度的实现过程中：调度系统将预估时间和实际时间进行对比，可得一差值，通过差值判断公交车行进的速度。完成之后，调度软件将向车载系统发送指令，通知公交车驾驶员做出相应的改变，完成智能调度。调度系统的实现原理如图3所示。在实现的过程中，对于公交车的调度管理一般在公交公司的调度室内实现，而对于路权的保证一般在交通管理部门实现，它们分别于浏览器1、浏览器2相对应。客户端采用B/S架构，具备3个权限，权限1，维护数据；权限2，交通管理部门使用，可访问数据库以及数据维护；权限3，公交公司及其所属调度室，可与数据库交互，向车载系统发送调度指令。

将公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统相互融合，可以实现快速公交系统的专有路权、专有车辆、智能调度功能。

实施例1的实现方案有个前提，获取公交车运营线路的GPS坐标，并预估不同季节、不同环境、不同车辆型号的行驶速度。

快速公交的简易系统实现中，路权的保障需要通过交管部门使用专用权限通过互联网访问调度系统实现。

车载系统的GPRS模块、信号机系统的接收模块、调度系统的调度软件均需要保持畅通，并有专用的供电系统实现。车载系统供电电源为12V直流；信号机系统供电电源为5V直流；调度系统供电为220V交流。

Claims (5)

1.一种快速公交的简易系统，由公交车的车载系统、信号机系统和调度系统三个子系统构成，其特征在于，

所述的公交车的车载系统中设有CPU模块，该CPU模块上连接有GPS模块、射频模块、GPRS模块和图像采集模块；其中的射频模块通过射频与信号机系统通讯联系；其中的图像采集模块包括摄像头和图像存储器；其中的GPRS模块通过GPRS网络、Internet网络与调度系统中的计算机通讯联系；

所述的信号机系统中设有接收模块，该接收模块通过串口与信号控制机连接；其中的接收模块通过射频与车载系统实现通讯联系；其中的信号控制机与道路信号灯系统连接，并控制道路信号灯的状态；

所述的调度系统中设有具备Internet网络通讯功能的调度计算机，该计算机通过Internet网络与车载系统通讯，各个公交车的车载系统的通讯是通过GPRS网络与Internet相连的；

所述的车载系统中的射频模块是在公交线路沿线的路口设置多个。

2.根据权利要求1所述的快速公交的简易系统，其特征在于，所述的公交车车载系统还包括与CPU模块相连接的信息显示装置和语音提示装置。

3.根据权利要求1所述的快速公交的简易系统，其特征在于，所述的车载系统利用公交车的电源，并设置有稳压装置。

4.根据权利要求1所述的快速公交的简易系统，其特征在于，所述的车载系统中的CPU选用ARM9内核的AM9261；所述的无线射频模块选用发射功率为1mW以上的模块；所述的图像采集模块采用工业智能相机。

5.根据权利要求1～4之一所述的快速公交的简易系统，其特征在于，所述的车载系统中的射频模块为制式的、收发一体的射频模块。

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