CN204650764U - 一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够保证车辆精确定位、并确保公交信号优先控制执行效果的公交信号优先控制系统。其中心信号控制子系统的公交信号优先控制单元包括GIS信息存储模块、定位信息校准模块以及优先控制处理模块，GIS信息存储模块用于存储城市道路网络的GIS地图与预设公交通行线路、并基于GIS地图存储实施公交优先控制的路口检测点的经纬度信息，定位信息校准模块将接收到的公交车辆经纬度坐标信息与城市道路网络的GIS地图数据进行比对，形成公交车辆的校准经纬度坐标信息，优先控制处理模块根据公交车辆的校准经纬度坐标信息判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、并实时生成执行公交信号优先控制的信号配时信息。

Description

一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能交通控制领域，具体为一种基于实时信息交互的公交车信号优先控制系统。

背景技术

随着经济社会发展和城镇化进程的加快，我国一些城市交通拥堵、群众出行不便等问题日益突出，严重影响了城市发展和民生改善。优先发展城市公共交通被认为是提高交通资源利用效率、缓解交通拥堵的重要手段和有效途径。而交叉口公交信号优先控制通过给予公交车辆优先通行信号，提高了公交通行效率，受到了国内外交通从业者的普遍认同和使用。

现有中国专利文献CN 102622902A公开了一种公交信号优先控制系统及方法，通过安装在公交车辆上的包含有车辆位置检测单元及显示单元的车载装置为公交车辆驾驶员提供车辆即将到达的路口的信号灯灯色信息及剩余时间信息，并将公交车辆所在位置的经纬度坐标信息自动发送至指挥控制中心的数据处理单元。数据处理单元在接收到公交车辆经纬度坐标信息后，通过比对车辆经纬度坐标信息和存储在数据处理单元中的各路口中心经纬度坐标信息，判断车辆是否经过路口，并向信号灯控制单元发送信号灯控制指令，优先为快速公交车辆让道，从而保证快速公交车辆优先、快速通行。采用上述技术，存在以下问题：

1）其采用车载GPS获取车辆经纬度坐标信息、并与预存路口中心经纬度坐标信息进行比对的方式获取公交车辆与路口间距离，由这一定位方法受传播延迟、通道延迟、内部噪声等外部影响较大，会导致定位误差的增大，在建筑群中无法保证较好的定位精度，大大降低了公交信号优先控制的执行效果；

2）采用针对首个公交优先请求的公交信号优先控制方法，当优先控制实施过程中忽略其他公交优先请求，或者当遇到由连续公交车辆组成的公交车队时，会存在仅为首辆公交提供信号优先，而后续公交车辆停车等待的现象，削弱了公交优先的控制效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够保证车辆精确定位、并确保公交信号优先控制执行效果的公交信号优先控制系统，同时本实用新型还能解决现有公交信号优先控制系统不能适应由连续公交车辆组所成的公交车队的优先控制要求。

一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其包括设置于公交车上的车载终端、设置于交通控制指挥中心的中心信号控制子系统以及设置于交叉路口信号机的路口信号机控制子系统，其中，

所述车载终端实时定位确定公交车辆经纬度坐标信息、并将所述公交车辆经纬度坐标信息发送至所述中心信号控制子系统，并且所述车载终端能接收所述中心信号控制子系统发送的执行公交信号优先控制的信号配时信息并将所述信号配时信息处理为视频、音频信号后显示播放；

所述中心信号控制子系统根据所述车辆经纬度坐标信息实时判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、及实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息；

所述路口信号机控制子系统从所述中心信号控制子系统接收所述执行公交信号优先控制的信号配时信息并根据该所述执行公交信号优先控制的信号配时信息控制公交专用信号灯开启/关闭、灯色转换；

其特征在于：所述中心信号控制子系统包括联网协调控制单元和公交信号优先控制单元，所述联网协调控制单元用于实时接收公交车辆经纬度坐标信息、并发送所述信号配时信息至所述车载终端及路口信号机控制子系统，所述公交信号优先控制单元包括GIS信息存储模块、定位信息校准模块以及优先控制处理模块，所述GIS信息存储模块用于存储城市道路网络的GIS地图与预设公交通行线路、并基于所述GIS地图存储实施公交优先控制的路口检测点的经纬度信息，所述定位信息校准模块将接收到的公交车辆经纬度坐标信息与所述城市道路网络的GIS地图数据进行比对，将所述公交车辆经纬度坐标信息校准为GIS地图中预设的公交通行线路上与公交车辆经纬度坐标最近的点的经纬度坐标、形成公交车辆的校准经纬度坐标信息，所述优先控制处理模块根据所述公交车辆的校准经纬度坐标信息判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、并实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息。

进一步的，所述的实施公交优先控制的路口检测点设置有三个，并位于路口进道口的公交专用道上，所述三个路口检测点距离停车线分别为0米、200米、500米；

更进一步的，所述公交信号优先控制单元还包括公交车队行驶信息追踪模块，所述公交车队行驶信息追踪模块根据所述公交车辆的校准经纬度坐标信息实时追踪并更新进口道内公交车辆或由连续多辆公交车组成的公交车队的行驶信息、所述优先控制处理模块根据进口道内公交车辆或由多辆公交车组成的公交车队的行驶信息实时判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、及实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息；

所述车载终端包括车辆位置检测单元、无线通信单元、信息处理单元和配时信息显示单元，所述无线通信单元与所述中心信号控制子系统的联网协调控制单元通信连接，所述车辆位置检测单元实时定位确定车辆经纬度坐标信息，所述无线通信单元将所述车辆经纬度坐标信息发送至所述中心信号控制子系统的联网协调控制单元并接收所述中心信号控制子系统的联网协调控制单元发送的车辆即将到达路口的信号配时信息，所述信息处理单元用于将接收到的所述信号配时信息中的公交专用信号灯控制方案处理为配时信息显示单元可以播放的视频与音频信号，所述配时信息显示单元用于显示并语音提示所述车辆即将到达路口的公交专用信号灯灯色信息及剩余时间信息；

所述路口信号机控制子系统包括数据接收单元和公交专用信号灯控制单元，所述数据接收单元与所述中心信号控制子系统的联网协调控制单元电控连接，用于接收所述执行公交信号优先控制的信号配时信息，所述公交专用信号灯控制单元与公交专用信号灯电控连接，其根据该执行公交信号优先控制的信号配时信息控制公交专用信号灯开启/关闭、灯色转换。

本实用新型的基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其采用了基于GIS/GPS的精确定位方法，通过定位信息校准模块将公交车GPS定位信息校准至存储于GIS信息存储模块的GIS电子地图的预设道路上，与现有定位系统的通过车辆经纬度坐标信息与预存路口中心经纬度坐标信息进行比对的定位方式相比具有误差较小、定位精度高、车速计算准确等优势，从而保障公交信号优先控制的执行效果；另外，本实用新型系统还通过公交信号优先控制单元的公交车队行驶信息追踪模块实时追踪并更新进口道内公交车辆或由连续多辆公交车组成的公交车队的行驶信息，能有效针对由连续多辆公交车辆组成的公交车队进行信号优先控制，最大限度的保证公交运行效率，与现有系统仅针对首个公交优先请求进行信号优先的控制方法相比，能够实现对更多的公交优先请求的响应，进一步提升公交车辆的通行效率。

附图说明

图1为本实用新型一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统的拓扑结构图；

图2为本实用新型一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统的中心信号控制子系统的拓扑结构图；

图3为本实用新型一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统的控制流程图。

具体实施方式

一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，见图1，其包括设置于公交车上的车载终端100、设置于交通控制指挥中心的中心信号控制子系统200以及设置于交叉路口信号机的路口信号机控制子系统300，其中，

车载终端100包括车辆位置检测单元101、无线通信单元102、信息处理单元103和配时信息显示单元104，无线通信单元102与中心信号控制子系统200的联网协调控制单元201通信连接，车辆位置检测单元101实时定位确定公交车辆经纬度坐标信息，无线通信单元102将公交车辆经纬度坐标信息发送至中心信号控制子系统200的联网协调控制单元201、并接收中心信号控制子系统200的联网协调控制单元201发送的车辆即将到达路口的信号配时信息，信息处理单元103用于将接收到的信号配时信息中的公交专用信号灯控制方案处理为配时信息显示单元104可以播放的视频与音频信号，配时信息显示单元104用于显示并语音提示车辆即将到达路口的公交专用信号灯灯色信息及剩余时间信息；

见图2，中心信号控制子系统200包括联网协调控制单元201和公交信号优先控制单元202，联网协调控制单元201用于实时接收公交车辆经纬度坐标信息、并发送信号配时信息至车载终端100及路口信号机控制子系统300，公交信号优先控制单元202包括GIS信息存储模块2021、定位信息校准模块2022、公交车队行驶信息追踪模块2023以及优先控制处理模块2024，GIS信息存储模块2021存储城市道路网络的GIS地图与预设公交通行线路数据、并基于GIS地图存储实施公交优先控制的路口的检测点的经纬度信息，实施公交优先控制的路口检测点设置有三个，并且位于路口进道口的公交专用道上，三个路口检测点距离停车线分别为0米、200米、500米；定位信息校准模块2022将接收到的公交车辆经纬度坐标信息与城市道路网络的GIS地图数据进行比对，并将公交车辆经纬度坐标信息校准为GIS地图中预设的公交通行线路上与车辆经纬度坐标最近的点的经纬度坐标，公交车队行驶信息追踪模块2023根据定位信息校准模块2022校准后的公交车行驶信息实时追踪并更新进口道内公交车辆或由连续多辆公交车组成的公交车队的行驶信息，优先控制处理模块2024根据进口道内公交车辆或由多辆公交车组成的公交车队的行驶信息实时判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、及实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息；

路口信号机控制子系统300包括数据接收单元301和公交专用信号灯控制单元302，数据接收单元301与中心信号控制子系统的联网协调控制单元201电控连接，用于接收执行公交信号优先控制的信号配时信息，公交专用信号灯控制单元302根据该执行公交信号优先控制的信号配时信息控制公交专用信号灯400开启/关闭、灯色转换。

下面结合附图，具体描述一下本实用新型系统的控制过程：

见图2和图3，其依次包括以下步骤：

S10，将城市道路网络GIS电子地图存储在公交信号优先控制单元202的GIS信息存储模块2021中，在GIS电子地图上标记公交通行线路，并在GIS地图中标识实施公交优先控制的路口的检测点的经纬度坐标，实施公交优先控制的路口检测点设置有三个，并位于路口进道口的公交专用道上，三个路口检测点距离停车线分别为0米、200米、500米；

S20，根据实施公交优先控制的路口交通特性与布局形式，确定各路口公交优先控制策略的特征参数，特征参数包括绿灯极限延长时间、插入相位最大持续时间、红灯极限缩短时间，并将上述特征参数预存入所述优先控制处理模块中；

S30，公交车在运行过程中，设置于公交车上的车载装置100通过车辆位置检测单元101实时获得公交车辆经纬度坐标信息，并通过无线通信单元102将公交车辆经纬度坐标信息传输至中心信号控制子系统200的联网协调控制单元201；

S40，中心信号控制子系统200的联网协调控制单元201接收到公交车辆经纬度坐标信息后，定位信息校准模块2022将其与预存GIS信息存储模块2021中的GIS电子地图中的公交通行线路进行比对，并将公交车辆经纬度坐标信息校准至离该坐标最近的公交线路所在城市道路上，得到公交车辆的校准经纬度坐标信息；

S50，公交车队行驶信息追踪模块2023根据公交车辆的校准经纬度坐标信息实时追踪并更新进口道内公交车辆的行驶信息或由连续多辆公交车组成的公交车队的行驶信息，具体步骤为：将公交车辆的校准经纬度坐标信息与所述进口道500米处检测点的经纬度坐杆进行比对检测，当所述进口道500米检测点检测到公交车辆时，计算累计500米公交优先请求数N，每一次累计500米公交优先请求数N后生成一次公交优先信号配时信息，其中N=n+1，n为最后一次形成的公交优先信号配时信息响应的公交优先请求数；若N=1，则该公交车辆为公车车队的头车或者该公交车辆仅单辆行驶，计算该公交车辆到达停车线时刻t，然后执行步骤S60，生成初始的公交优先信号配时信息；若N＞1，则该公交车辆处于公交车队之中，继续判断所述进口道200米检测点公交优先请求状态数，当实施公交信号优先的路口的所述进口道200米检测点检测到公交车辆时令200米公交请求数m=1，若判断m=0，则重置公交车队长度T，T为车队头车与该公交车辆经过所述进口道500米检测点的时间差，再执行步骤S60；若判断m=1，则所述公交信号优先控制单元将最后一次形成的公交优先信号配时信息发送至所述联网协调控制单元，执行步骤S70。；

S60，公交信号优先控制单元202的优先控制处理模块2024根据公交车辆的行驶信息或由连续多辆公交车组成的公交车队的行驶信息判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、并实时生成执行公交信号优先控制的信号配时信息，其具体步骤为：公交信号优先控制单元202的优先控制处理模块2024根据公交车辆的校准经纬度坐标信息计算公交车队头车到达停车线时刻t所在相位，

若公交车队头车到达停车线时刻t所在相位为公交相位（即公交专用信号灯为绿灯），且相位剩余时间G_l能够满足公交车队全部驶过停车线，则不执行公交优先控制；

若公交车队头车到达停车线时刻t所在相位为公交相位（即公交专用信号灯为绿灯），但相位剩余时间G_l无法满足公交车队全部驶过停车线（即相位剩余时间G_l小于公交车队长度T），则执行公交相位的绿灯延长控制，绿灯相位延长时间为满足公交车队全部驶过停车线所需的延长时间(T-G_l)与绿灯极限延长时间中的较小值；

若公交车队头车到达停车线时刻t所在相位为非公交相位（即公交专用信号灯为红灯），且下一执行相位为公交相位，则执行非公交相位的红灯缩短控制，红灯缩短时间为满足公交车队头车不停车通过停车线所需的缩短时间与红灯极限缩短时间中的较小值；

若公交车队头车到达停车线时刻t所在相位为非公交相位（即公交专用信号灯为红灯），且下一执行相位为非公交相位，则在头车到达停车线时刻所在相位结束后执行插入公交相位策略，插入相位持续时间为公交车队驶过停车线所需时间(即公交车队长度T)与插入相位最大持续时间中的较小值；

S70，公交信号优先控制单元202将执行公交信号优先控制的信号配时信息通过联网协调控制单元201发送至路口信号机控制子系统300的数据接收单元301，路口信号机控制子系统的公交专用信号灯控制单元302根据接收单元301接收到的执行公交信号优先控制的信号配时信息控制公交专用车道信号灯400开启/关闭、以及灯色转换，同时公交信号优先控制单元202将执行公交信号优先控制的信号配时信息通过联网协调控制单元201发送给公交车辆上车载终端100的无线通信单元102，信息处理单元103将接收到的信号配时信息处理为配时信息显示单元104可以播放的公交车辆即将到达路口的公交专用信号灯灯色信息及剩余时间的视频、音频信息，配时信息显示单元104将上述视频、音频信息告知公交车驾驶员；

S80，信号配时信息执行完以后，所述路口信号机控制子系统执行预设的常规背景信号配时信息，初始化所述优先控制处理模块，令500米公交优先请求数N=0，200米公交优先请求数m=0，再返回步骤S50。

Claims (5)

1.一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其包括设置于公交车上的车载终端（100）、设置于交通控制指挥中心的中心信号控制子系统（200）、设置于交叉路口信号机的路口信号机控制子系统（300）以及公交专用信号灯（400），其中，

所述车载终端（100）实时定位确定公交车辆经纬度坐标信息、并将所述公交车辆经纬度坐标信息发送至所述中心信号控制子系统（200），并且所述车载终端（100）能接收所述中心信号控制子系统（200）发送的执行公交信号优先控制的信号配时信息并将所述信号配时信息处理为视频、音频信号后显示播放；

所述中心信号控制子系统（200）根据所述公交车辆经纬度坐标信息实时判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、及实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息；

所述路口信号机控制子系统（300）从所述中心信号控制子系统（200）接收所述执行公交信号优先控制的信号配时信息并根据该所述执行公交信号优先控制的信号配时信息控制公交专用信号灯开启/关闭、灯色转换；

其特征在于：所述中心信号控制子系统（200）包括联网协调控制单元（201）和公交信号优先控制单元（202），所述联网协调控制单元（201）用于实时接收公交车辆经纬度坐标信息、并发送所述信号配时信息至所述车载终端（100）及路口信号机控制子系统（300），所述公交信号优先控制单元包括GIS信息存储模块（2021）、定位信息校准模块（2022）以及优先控制处理模块（2024），所述GIS信息存储模块（2021）用于存储城市道路网络的GIS地图与预设公交通行线路、并基于所述GIS地图存储实施公交优先控制的路口检测点的经纬度信息，所述定位信息校准模块（2022）将接收到的公交车辆经纬度坐标信息与所述城市道路网络的GIS地图数据进行比对，将所述公交车辆经纬度坐标信息校准为GIS地图中预设的公交通行线路上与公交车辆经纬度坐标最近的点的经纬度坐标、形成公交车辆的校准经纬度坐标信息，所述优先控制处理模块（2024）根据所述公交车辆的校准经纬度坐标信息判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、并实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其特征在于：所述的实施公交优先控制的路口检测点设置有三个，并位于路口进道口的公交专用道上，所述三个路口检测点距离停车线分别为0米、200米、500米。

3.根据权利要求1所述的一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其特征在于：所述公交信号优先控制单元（202）还包括公交车队行驶信息追踪模块（2023），所述公交车队行驶信息追踪模块（2023）根据所述公交车辆的校准经纬度坐标信息实时追踪并更新进口道内公交车辆或由连续多辆公交车组成的公交车队的行驶信息、所述优先控制处理模块（2024）根据所述进口道内公交车辆或由多辆公交车组成的公交车队的行驶信息判断该路口进道口是否执行公交信号优先控制、并实时生成所述执行公交信号优先控制的信号配时信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其特征在于：所述车载终端（100）包括车辆位置检测单元（101）、无线通信单元（102）、信息处理单元（103）和配时信息显示单元（104），所述无线通信单元（102）与所述中心信号控制子系统（200）的联网协调控制单元（201）通信连接，所述车辆位置检测单元（101）实时定位确定公交车辆经纬度坐标信息，所述无线通信单元（102）将所述公交车辆经纬度坐标信息发送至所述中心信号控制子系统（200）的联网协调控制单元（201）并接收所述中心信号控制子系统（200）的联网协调控制单元（201）发送的公交车辆即将到达路口的信号配时信息，所述信息处理单元（103）用于将接收到的所述信号配时信息中的公交专用信号灯控制方案处理为所述配时信息显示单元（104）可以播放的视频与音频信号，所述配时信息显示单元（104）用于显示并语音提示所述车辆即将到达路口的公交专用信号灯灯色信息及剩余时间信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于实时信息交互的公交信号优先控制系统，其特征在于：所述路口信号机控制子系统（300）包括数据接收单元（301）和公交专用信号灯控制单元（302），所述数据接收单元（301）与所述中心信号控制子系统（200）的联网协调控制单元（201）电控连接，用于接收所述执行公交信号优先控制的信号配时信息，所述公交专用信号灯控制单元（302）与公交专用信号灯（400）电控连接，其根据该执行公交信号优先控制的信号配时信息控制公交专用信号灯开启/关闭、灯色转换。