專利名稱：面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市公共交通管理與控制技術(shù)，具體涉及一種面向快速公 交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口越來越密集，城市道路交通的擁堵問 題日益突出，而這也成為影響人們生活水平的主要因素。以地鐵、輕軌為主的 城市快速軌道交通不僅建設(shè)費(fèi)用高昂，而且建設(shè)一條軌道交通線并不能發(fā)揮較 大的作用，而必須要有多條線路構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，并與常規(guī)公交、出租車、對外交通 場站樞紐、私人交通等組合成一個客運(yùn)交通有機(jī)整體才可能發(fā)揮出重大作用， 因此一旦投入就需要耗巨資；而快速公交有容量大、快速、低費(fèi)用、又具有常 規(guī)公交靈活等優(yōu)點(diǎn)，備受許多大、中城市的關(guān)注與倡導(dǎo)。目前提出的快速公交 優(yōu)先機(jī)制從形式上分為道路優(yōu)先和信號優(yōu)先，其中，道路優(yōu)先是指為快速公交 車輛規(guī)劃專用的道路，供其優(yōu)先通行，但由于目前道路已經(jīng)比較擁擠，特別是 市中心和一些老城區(qū)，如果規(guī)劃專用道對整個道路的影響非常大。針對這種情 況，提出了信號優(yōu)先，信號優(yōu)先是通過交通信號的控制，對快速公交車輛進(jìn)行 傾斜性的信號分配，提高快速公交在路口的通信效率。
現(xiàn)有的快速公交優(yōu)先系統(tǒng)，功能普遍比較簡單，且存在許多的不足第一， 許多優(yōu)先系統(tǒng)缺少中心管理平臺，不能對整個系統(tǒng)進(jìn)行很好的管理和維護(hù)，靈 活性較差；第二，系統(tǒng)很少生成與快速公交運(yùn)行相關(guān)的統(tǒng)計報表，不便于對快 速公交的運(yùn)行進(jìn)行評估和調(diào)整；第三，快速公交不僅要求快速，還要求準(zhǔn)點(diǎn)， 但目前市場上的系統(tǒng)很少考慮到快速公交的準(zhǔn)點(diǎn)。如公開號為CN101145279的 中國專利"實(shí)現(xiàn)公交信號優(yōu)先申請的方法、系統(tǒng)及信號融^^裝置"，該系統(tǒng)就沒 有中心管理平臺，不便于對整個系統(tǒng)的管理和維護(hù)，且不具有生成相關(guān)的統(tǒng)計 報表的功能，無法對整個系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行評估，無法知道這個優(yōu)先系統(tǒng)到底將快速公交的運(yùn)行速度提高了多少，也沒有體現(xiàn)出快速公交準(zhǔn)點(diǎn)的理念。 發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，'本發(fā)明的主要目的在于提供一種面向快速公交的優(yōu)先信號 控制系統(tǒng)和方法，能對整個系統(tǒng)進(jìn)行很好的管理和維護(hù)，提高對公交優(yōu)先信號 的處理效率和快速公交的準(zhǔn)點(diǎn)性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公幵了一種面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括中心管理平臺、優(yōu)先信號控制器、車輛身份識別設(shè)備和信號機(jī)，其中，中心管理平臺通過以太網(wǎng)和GPRS與路口的優(yōu)先信號控制器相連，用于對 整個系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、維護(hù)及對快速公交運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)管，并生成一系列的 統(tǒng)計報表，以便于公交公司根據(jù)這些報表對快速公交的運(yùn)行進(jìn)行評估、管理及 調(diào)整；優(yōu)先信號控制器，用于接收快速公交到達(dá)信息，經(jīng)過相應(yīng)的優(yōu)先算法處 理，將優(yōu)先信號輸出給信號機(jī)，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺； 車輛身份識別設(shè)備，包括車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo)簽，車輛身份閱讀器安 裝在路口，車輛電子標(biāo)簽安裝在快速公交車上，車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo) 簽通過無線射頻進(jìn)行通訊，該設(shè)備用于采集快速公交到達(dá)信息及車輛ID信息， 并將該信息輸出給優(yōu)先信號控制器；信號機(jī)，根據(jù)當(dāng)前正在運(yùn)行的相位.響應(yīng)優(yōu) 先信號的請求，使快速公交快速通過路口。進(jìn)一步的，所述中心管理平臺包括用戶權(quán)限管理模塊、快速公交運(yùn)行監(jiān)管 模塊、快速公交運(yùn)行歷史記錄回放模塊、統(tǒng)計報表生成模塊和優(yōu)先信號控制器 工作參數(shù)配置模塊，其中用戶權(quán)限管理模塊，對用戶劃分了操作權(quán)限級別，有普通用戶、高級用戶 和超級用戶；快速公交運(yùn)行監(jiān)管模塊，用于實(shí)時監(jiān)管快速公交的運(yùn)行狀態(tài)，包括快速公 交當(dāng)前的位置和運(yùn)行速度；快速公交運(yùn)行歷史記錄回放模塊，用于査看快速公交運(yùn)行的歷史信息，包 括到達(dá)每個路口的時間、到達(dá)路口系統(tǒng)是否給予了優(yōu)先信號、快速公交是否準(zhǔn) 點(diǎn)和指定路口與前一路口之間的平均運(yùn)行速度；統(tǒng)計報表生成模塊，生成與快速公交運(yùn)行相關(guān)的統(tǒng)計報表，包括一天當(dāng)中 快速公交不同時刻的平均速度、不同路段的平均速度、 一天當(dāng)中不同時段快速 公交從始發(fā)站到終點(diǎn)站所用的時間、快速公交在各個路段運(yùn)行的準(zhǔn)點(diǎn)率、 一天 當(dāng)中各個路口的優(yōu)先次數(shù)、 一段時期內(nèi)快速公交每天運(yùn)行的平均速度、 一段時 期內(nèi)快速公交每天不同時段運(yùn)行的平均速度；^
優(yōu)先信號控制器工作參數(shù)配置模塊，用于對優(yōu)先信號控制器相關(guān)參數(shù)的配 置，配置項目包括非優(yōu)先時段的設(shè)置、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、 時刻表、網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置。，
所述優(yōu)先信號控制器主要包括RS485數(shù)據(jù)接收模塊、信號隔離輸出模塊、
CPU中央處理模塊和通訊模塊，其中
RS485數(shù)據(jù)接收模塊，包括四路RS485數(shù)據(jù)接收通道，可以同時接收一個 路口四個方向的快速公交到達(dá)信息和快速公交ID信息，并將該信息輸出給優(yōu)先 信號控制器；
信號隔離輸出模塊，包括四路信號隔離輸出通道，用于向信號機(jī)輸出一個 路口四個方向的優(yōu)先信號；
通訊模塊，用于與中心管理平臺進(jìn)行通訊，該模塊包括以太網(wǎng)通訊單元和 GPRS通訊單元，其中以太網(wǎng)通訊單元是主通訊通道，GPRS通訊單元是副通訊 通道，當(dāng)主通訊通道無法完成正常通訊時系統(tǒng)啟用副通訊通道進(jìn)行通訊；
CPU中央處理模塊，用于處理接收到的快速公交到達(dá)信息和快速公交ID信 息，輸出優(yōu)先信號，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺。該模塊進(jìn)一 步包括歷史數(shù)據(jù)存儲單元、優(yōu)先算法和工作參數(shù)，其中:
歷史數(shù)據(jù)存儲單元存儲的信息包括快速公交到達(dá)路口的時間、快速公交車 輛的ID、快速公交行駛的方向和是否給予了優(yōu)先信號，這些信息不僅在優(yōu)先信 號控制器本地存儲，而且通過通訊模塊同步上傳到中心管理平臺；
工作參數(shù)包括非優(yōu)先時段、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、時刻表、 網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)和系統(tǒng)時間，其中網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)包括本機(jī)IP地址、本機(jī)MAC地 址、服務(wù)器IP地址、服務(wù)器端口號和網(wǎng)關(guān)；
優(yōu)先算法是對非優(yōu)先時段、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、時刻表等參數(shù)和系統(tǒng)最近優(yōu)先情況等要素進(jìn)行綜合分析從而輸出優(yōu)先信號的一種方 法；本發(fā)明的另--目的還公開了一種面向快速公交的優(yōu)先信號控制方法，它包 括以下步驟A. 通過中心管理平臺對路口的優(yōu)先信號控制器進(jìn)行工作參數(shù)的配置，配 置項目包括非優(yōu)先時段的設(shè)置、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、 時刻表、網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置；B. 采集車輛到達(dá)路口信息及車輛ID信息，并將該信息進(jìn)行處理再發(fā)送給 優(yōu)先信號控制器；C. 優(yōu)先信號控制器將收到的信息通過優(yōu)先算法處理，并將通過優(yōu)先算法 處理的優(yōu)先信號發(fā)送給信號機(jī)；D. 信號機(jī)收到優(yōu)先信號后，根據(jù)信號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則，.控制信號燈， '對快速公交給予優(yōu)先。其中，步驟C中所述的優(yōu)先算法為-a) 判斷當(dāng)前路口是否為優(yōu)先路口，如果是優(yōu)先路口，則執(zhí)行步驟b， 如果不是優(yōu)先路口，則直接執(zhí)行步驟g;b) 判斷當(dāng)前是否處在非優(yōu)先時段，如果不處在非優(yōu)先時段，則執(zhí)行步 驟c，如果在非優(yōu)先時段，則直接執(zhí)行步驟g;c) 判斷是否啟用時刻表功能，如果啟用了時刻表功能，則執(zhí)行步驟d， 如果未啟用時刻表功能，則直接執(zhí)行步驟e;d) 將快速公交車輛到達(dá)路口的時間與時刻表進(jìn)行比對，如果晚點(diǎn)則執(zhí) 行步驟e，如果準(zhǔn)點(diǎn)或者早到則直接執(zhí)行步驟g;e) 判斷優(yōu)先信號控制器最近兩分鐘內(nèi)是否有優(yōu)先信號輸出，如果最近 兩分鐘內(nèi)沒有優(yōu)先信號輸出，則執(zhí)行步驟f，如果最近兩分鐘內(nèi)己 經(jīng)有優(yōu)先信號輸出，則直接執(zhí)行步驟g;f) 輸出優(yōu)先信號；g) 不輸出優(yōu)先信號。步驟D中所述的信號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則為當(dāng)信號機(jī)接收到優(yōu)先信號時，如果當(dāng)前正在運(yùn)行快速公交通行相位，則延長該相位時間，縮短其他相位的時 間；如果信號機(jī)當(dāng)前未運(yùn)行在快速公交通行相位，則縮短快速公交通行相位之 前的所有其他相位時間，提前開啟快速公交通行相位，縮短的時間是從其他相 位平均分配而來，不管是延長還是提前開啟快速公交通行相位時間，信號析珀勺 相位周期始終保持不變。本發(fā)明所公開的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)和方法，擁有強(qiáng)大的管 理、控制和統(tǒng)計能力，能夠?qū)崟r監(jiān)管快速公交的運(yùn)行，能夠根據(jù)不同路段、不 同時段設(shè)置不同的優(yōu)先方案，保證快速公交優(yōu)先通行，并且對原有的交通不會 造成比較大的影響。另外，由于在系統(tǒng)中引入時刻表功能，不僅保證了快速公 交的快速，還保證了快速公交的準(zhǔn)點(diǎn)。附圖說吸

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的中心管理平臺結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的優(yōu)先信號控制器原理框圖； 圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的優(yōu)先信號控制方法流程圖； .圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的優(yōu)先算法流程圖； 圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例的信號燈四相位方案設(shè)計圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的闡述。本發(fā)明設(shè)計的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示， 包括中心管理平臺、優(yōu)先信號控制器、車輛身份識別設(shè)備和信號機(jī)。其中中心管理平臺，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、維護(hù)及對快速公交運(yùn)行的 實(shí)時監(jiān)管，并生成相關(guān)的統(tǒng)計報表，以便于公交公司根據(jù)這些報表對快速公交 的運(yùn)行進(jìn)行評估、管理及調(diào)整；優(yōu)先信號控制器，用于接收快速公交到達(dá)信息，經(jīng)浮相應(yīng)的優(yōu)先算法處理， 將優(yōu)先信號輸出給信號機(jī)，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺；車輛身份識別設(shè)備，包括車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo)簽，車輛身份閱讀 器與優(yōu)先信號控制，器相連，車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo)簽通過無線射頻進(jìn)行 通訊，該設(shè)備用于采集快速公交到達(dá)信息及車輛ID信息，并將該信息輸出給優(yōu) 先信號控制器；
信號機(jī)，根據(jù)當(dāng)前正在運(yùn)行的相位響應(yīng)優(yōu)先信號的請求，使快速公交快速 通過路口。
下面，對該系統(tǒng)各個模塊的主要功能及具體實(shí)現(xiàn)過程做詳細(xì)的介紹。 1、中心管理平臺，顯示界面友好，可操作性強(qiáng)。圖2為中心管理平臺結(jié)構(gòu) 示意圖，主要包括用戶權(quán)限管理模塊、快速公交運(yùn)行監(jiān)管模塊、快速公交運(yùn)行 歷史記錄回放模塊、統(tǒng)計報表生成模塊和優(yōu)先信號控制器工作參數(shù)配置模塊， 各個模塊的主要功能及實(shí)現(xiàn)過程為
1) 用戶權(quán)限管理模塊，用戶要想對中心管理平臺進(jìn)行操作，必須使用用戶 名登陸中心管理平臺，輸入用戶名和用戶密碼，如果用戶名和用戶密碼都正確， 則可以順利登陸。不同的用戶具有不同的操作權(quán)限，普通用戶的權(quán)限最低，只 能對運(yùn)行的快速公交進(jìn)行監(jiān)管，瀏覽和打印生成的相關(guān)統(tǒng)計報表，查閱系統(tǒng)相 關(guān)的配置參數(shù)等，高級用戶的權(quán)限比較高，出了有普通用戶的權(quán)限外，還可以 對一些設(shè)備的工作參數(shù)進(jìn)行配置和修改，超級用戶的權(quán)限最高，可以增加或者 刪除設(shè)備，可以遠(yuǎn)程管理和維護(hù)路口的設(shè)備。
2) 快速公交運(yùn)行監(jiān)管模塊，當(dāng)順利登陸中心管理平臺以后，顯示界面可以 顯示快速公交的運(yùn)行情況，包括快速公交的當(dāng)前位置和運(yùn)行速度，當(dāng)鼠標(biāo)選中 某一輛快速車時，還可以在該車旁邊顯示車牌號、發(fā)車時間、運(yùn)行的下一路口 名、運(yùn)行速度等信息。
3) 快速公交運(yùn)行歷史記錄回放模塊，選中一輛快速公交車輛，選定要查看 的時間段，則可以顯示出該車輛在該時間段內(nèi)到達(dá)每個路口的時間、到達(dá)路口 系統(tǒng)是否給予了優(yōu)先信號、快速公交是否準(zhǔn)點(diǎn)和指定路口與前一路口之間的平 均運(yùn)行速度。
4) 統(tǒng)計報表生成模塊，該模塊包括統(tǒng)計的項目、統(tǒng)計的時間范圍和查看按 鈕，選中需要査看的統(tǒng)計項目和統(tǒng)計的時間范圍，點(diǎn)擊査看按鈕，系統(tǒng)會自動生成相關(guān)的統(tǒng)計報表，統(tǒng)計的項目包括一天當(dāng)中快速公交不同時刻的平均速度、 不同路段的平均速度、 一天當(dāng)中不同時段快速公交從始發(fā)站到終點(diǎn)站所用的時 間、快速公交在各個路段運(yùn)行的準(zhǔn)點(diǎn)率、 一天當(dāng)中各個路口的優(yōu)先次數(shù)、 一段 時期內(nèi)快速公交每天運(yùn)行的平均速度、 一段時期內(nèi)快速公交每天不同時段運(yùn)行 的平均速度等。公交公司可以根據(jù)這些統(tǒng)計報表對快速公交的運(yùn)行進(jìn)行評估、 管理及調(diào)整。5)優(yōu)先信號控制器工作參數(shù)配置模塊，點(diǎn)擊工作參數(shù)配置選項，可以對優(yōu) 先信號控制器工作參數(shù)進(jìn)行配置，相關(guān)配置參數(shù)設(shè)置完成后點(diǎn)擊下發(fā)按鈕，這 些配置參數(shù)就下發(fā)到優(yōu)先信號控制器。配置的優(yōu)先信號控制器工作參數(shù)包括非 優(yōu)先時段的設(shè)置、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、時刻表、網(wǎng)絡(luò)通訊參 數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置。2、優(yōu)先信號控制器，原理框圖如圖3所示，是整個系統(tǒng)的核心部分，用于 接收快速公交到達(dá)信息及車輛ID信息，經(jīng)過相應(yīng)的優(yōu)先算法處理，將優(yōu)先信號 輸出給信號機(jī)，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺。優(yōu)先信號控制器 主要包括RS485數(shù)據(jù)接收模塊、信號隔離輸出模塊、CPU中央處理模塊和通訊 模塊，各個模塊的主要功能及實(shí)現(xiàn)過程為1) RS485數(shù)據(jù)接收模塊，包括四路RS485數(shù)據(jù)接收通道，可以同時接收一 個路口四個方向的快速公交到達(dá)信息和快速公交ID信息，并將該信息輸出給優(yōu) 先信號控制器。該模塊有防雷設(shè)計，有效保護(hù)了系統(tǒng)設(shè)備的安全，由于該接收 模塊采用差分傳輸方式，不僅抗干擾能力強(qiáng)，而且可靠通訊距離遠(yuǎn)。2) 信號隔離輸出模塊，包括四路信號隔離輸出通道，用于向信號機(jī)輸出優(yōu) 先信號，四路信號隔離輸出通道分別代表一個'路口四個方向的優(yōu)先信號，該信 號經(jīng)過光耦隔離，不僅有效避免了不同設(shè)備間的干擾，而且提高了不同電平信 號間的兼容特性。3) .CPU中央處理模塊，用于處理接收到的快速公交到達(dá)信息和快速公交ID 信息，輸出優(yōu)先信號，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺。該CPU中 央處理模塊包括歷史數(shù)據(jù)存儲單元、優(yōu)先算法模塊和工作參數(shù)。其中歷史數(shù)據(jù)存儲單元存儲的信息包括快速公交到達(dá)路口的時間、快速公交車輛的ID、快速公交行駛的方向和是否給予了優(yōu)先信號。這些信息數(shù)據(jù)同步上傳
到中心管理平臺；在優(yōu)先信號控制器中最少保存了最近一個月的歷史運(yùn)行信息， 并且中心管理平臺可以訪問保存在控制器中的歷史運(yùn)行信息，這樣有效避免了 由于通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障導(dǎo)致歷史運(yùn)行信息丟失的現(xiàn)象發(fā)生。
，優(yōu)先算法模塊是綜合考慮時刻表、最近兩分鐘的優(yōu)先情況和工作參數(shù)等信 息，給出最合理的優(yōu)先方式。
工作參數(shù)包括非優(yōu)先時段、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、網(wǎng)絡(luò)通 訊參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置等。其中非優(yōu)先時段可設(shè)置多個，因為一般情 況下早、中和晚高峰道路上車流量比較大，在有些路段為了避免由于快速公交 的優(yōu)先導(dǎo)致交通擁堵，采用早、中和晚高峰不予優(yōu)先，而早、中和晚高峰的不 優(yōu)先就是通過設(shè)置非優(yōu)先時段實(shí)現(xiàn)的，這些工作參數(shù)都有一個默認(rèn)值，其默認(rèn)
值為非優(yōu)先時段都是零點(diǎn)到零點(diǎn)，即沒有非優(yōu)先時段；默認(rèn)都為優(yōu)先路口； 默認(rèn)不需要時刻表管理；時刻表默認(rèn)情況下只有車牌號，沒有班次和發(fā)車時間； 網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)中本機(jī)IP地址默認(rèn)為192.168丄3、本機(jī)MAC地址默認(rèn)為 0-ll-22-33-44-55、服務(wù)器IP地址默認(rèn)為為192.168丄2、服務(wù)器端口號默認(rèn)為8000 和網(wǎng)關(guān)默認(rèn)為192.168丄1;系統(tǒng)時間默認(rèn)為2000年1月1日O時O分O秒，該 時間是控制器出廠時的時間。 '
4)通訊模塊，用于與中心管理平臺進(jìn)行通訊，該模塊包括以太網(wǎng)通訊單元 和GPRS通訊單元，其中以太網(wǎng)通訊單元是主通訊通道，GPRS通訊單元是副通 訊通道，當(dāng)主通訊通道無法完成正常通訊時系統(tǒng)啟用副通訊通道進(jìn)行通訊。、優(yōu) 先信號控制器與中心管理平臺是通過以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，并且該系統(tǒng) 有心跳檢測機(jī)制，心跳包由中心管理平臺發(fā)出，如果優(yōu)先信號控制器兩分鐘收 不到心跳包，則斷開原來的TCP連接，重新發(fā)起TCP連接請求，如果請求多次 仍無法建立連接，則啟動GPRS通訊單元進(jìn)行通訊，并且降低TCP連接請求的 頻率， 一旦以太網(wǎng)TCP連接建立，則重新啟動以太網(wǎng)通訊，關(guān)閉GPRS通訊。 這樣即有效保證了系統(tǒng)通訊的可靠性，又節(jié)省了通訊費(fèi)用。
3、車輛身份識別設(shè)備，包括車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo)簽，車輛身份閱 讀器安裝在路口，車輛電子標(biāo)簽安裝在快速公交車上，車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo)簽通過無線射頻進(jìn)行通訊，當(dāng)快速公交車到達(dá)距路口約ioo米的地方W，車輛身份閱讀器檢測到車輛電子標(biāo)簽信息，即車輛ID信息，并將該信息輸出給 優(yōu)先信號控制器。車輛身份閱讀器是無線射頻接收模式，車輛電子標(biāo)簽是無線 射頻發(fā)送模式，由于車輛電子標(biāo)簽電池壽命有限，為了延長車輛電子標(biāo)簽的使 用壽命，車輛電子標(biāo)簽1秒鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)。 、4、信號機(jī)，是優(yōu)先信號的執(zhí)行設(shè)備，當(dāng)信號機(jī)接收到優(yōu)先信號時，根據(jù)信 號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則，p制信號燈，對快速公交給予優(yōu)先。所述的信號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則為當(dāng)信號機(jī)接收到優(yōu)先信號時，如果當(dāng) 前正在運(yùn)行快速公交通行相位，.則延長該相位時間，縮短其他相位的時間；如 果信號機(jī)當(dāng)前未運(yùn)行在快速公交通行相位，則縮短快速公交通行相位之前的所 有其他相位時間，提前幵啟快速公交通行相位，縮短的時間是從其他相位平均 分配而來，不管是延長還是提前開啟快速公交通行相位時間，信號機(jī)的相位周 期始終保持不變。 '下面，舉一個具體的例子對該優(yōu)先相位設(shè)計原則作進(jìn)一步描述，圖6為一 個普通的信號燈四相位方案設(shè)計圖， 一共有A、 B、 C和D四個相位，相位次序 為A-B-C-D。假設(shè)A相位的東西向為快速公交的通行相位，當(dāng)在信號機(jī)運(yùn)行在 A相位時快速公交到達(dá)，則延長A相位的時間，縮短B、 C和D相位的時間； 如果在B相位快速公交到達(dá)，則縮短B、 C和D相位的時間，提前開啟A相位; 如果在C相位快速公交到達(dá)，則縮短C和D相位的時間，提前開啟A相位；如 果在D相位快速公交到達(dá)，則縮短D相位的時間，提前開啟A相位。不管是延 長還是提前開啟A相位，信號機(jī)的相位周期始終保持不變。為了使優(yōu)先信號控制器與中心管理平臺之間進(jìn)行正常的通訊，制定了一個 通^l協(xié)議，該協(xié)議比較靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)。通訊協(xié)議格式為消息指示頭操作碼功能碼數(shù)據(jù)長度字節(jié)流其中消息指示頭有請求和響應(yīng)兩種，即表示這包數(shù)據(jù)是請求訪問對方還是響應(yīng)回答對方；
操作碼有讀設(shè)備信息、寫設(shè)備信息、復(fù)位設(shè)備、心跳和查詢記錄等功能; 功能碼有基本工作參數(shù)配置、系統(tǒng)時間配置、快速公交實(shí)時到達(dá)記錄、 快速公交歷史到達(dá)記錄和訪問出錯等；
數(shù)據(jù)長度發(fā)送的有效數(shù)據(jù)長度，超過該長度的數(shù)據(jù)不進(jìn)行解析； 字節(jié)流發(fā)送的有效數(shù)據(jù)。
本發(fā)明所設(shè)計的面向快速公交的優(yōu)先信號控制方法，使輸出的優(yōu)先信號， 有效的提高了快速公交的運(yùn)行速度，也保證了快速公交的準(zhǔn)點(diǎn)，并且不會對原 有的交通造成比較大的影響。如圖4所示，優(yōu)先信號控制方法包括以下四個步 驟
A. 通過中心管理平臺對路口的優(yōu)先信號控制器進(jìn)行工作參數(shù)的配置，配置 項目包括非優(yōu)先時段的設(shè)置、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、時刻表、 網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置，如果剛開始不對這些參數(shù)進(jìn)行配置， 系統(tǒng)采用默認(rèn)的參數(shù)進(jìn)行工作。其中網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)配置比較特殊，必須到路口 單獨(dú)進(jìn)行配置，如果所有優(yōu)先信號控制器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不配置就連到中心管理平 臺，不僅本機(jī)IP地址沖出，而且MAC地址也重復(fù)，也無法正常通訊；
B. 采集車輛到達(dá)路口信息及車輛ID信息，當(dāng)快速公交到達(dá)距路口約100 的地方時，車輛身份閱讀器就會收到車輛電子標(biāo)簽發(fā)送的車輛ID信息，車輛身 份閱讀器將該信息進(jìn)行處理再發(fā)送給優(yōu)先信號控制器，車輛電子標(biāo)簽發(fā)送幾次 數(shù)據(jù)，車輛身份閱讀器也就向優(yōu)先信號控制器發(fā)送幾次車輛到達(dá)信息及車輛ID
f曰息5
C. 優(yōu)先信號控制器將收到的信息先進(jìn)行簡單的濾波處理，濾除偶爾收到的 快速公交車輛到達(dá)信息，再進(jìn)行32位冗余校驗，這樣有效去除了錯誤的數(shù)據(jù)包， 最后通過優(yōu)先算法處理，并將通過優(yōu)先算法處理的優(yōu)先信號發(fā)送給信號機(jī)；
D. 信號機(jī)收到優(yōu)先信號后，根據(jù)信號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則，控制信號燈， 對快速公交給予優(yōu)先。 '
其中，步驟C中所述的優(yōu)先算法是面向快速公交的優(yōu)先信號控制方法的核 心，算法的好壞決定著整個系統(tǒng)的運(yùn)行性能。由于快速公交到達(dá)路口時，車輛身份識別設(shè)備會向優(yōu)先信號控制器發(fā)送多個相同的信息，直到該快速公交離開 這個路口，如果不采用這個優(yōu)先算法，系統(tǒng)會連續(xù)給出幾個優(yōu)先信號，特別是 如果快速公交由于拋錨等原因一直停在路口處，這樣勢必浪費(fèi)許多時間，會對 原有的交通造成大的影響。有些路段，比如老城區(qū)、或者比較繁忙的路段，道
路車流量經(jīng)常處在飽和狀態(tài)，如果一天24小時始終給予信號優(yōu)先，也會對整個 道路的交通產(chǎn)生比較大的影響，所以在優(yōu)先算法里有是否優(yōu)先路口和非優(yōu)先時 段設(shè)置，對一些通行壓力大的路口實(shí)行早、中、晚高峰不予優(yōu)先或者全天不予 優(yōu)先，可以有效避免由于快速公交的優(yōu)先對這些繁忙路段造成交通的影響；通 過在優(yōu)先算法里引入時刻表，對晚點(diǎn)的快速公交給予優(yōu)先，準(zhǔn)點(diǎn)或者早到的快 速公交不予優(yōu)先，即保證了快速公交的快速通行，也保證了快速公交的準(zhǔn)點(diǎn)。 下面就優(yōu)先算法做一個詳細(xì)的敘述，圖5為優(yōu)先算法流程圖，包括如下步驟
a) 判斷當(dāng)前路口是否為優(yōu)先路口，如果是優(yōu)先路口，則執(zhí)行步驟b，如果 不是優(yōu)先路口，則直接執(zhí)行步驟g;
b) 判斷當(dāng)前是否處在非優(yōu)先時段，如果不處在非優(yōu)先時段，則執(zhí)行步驟c， 如果在非優(yōu)先時段，則直接執(zhí)行步驟g;
c) 判斷是否啟用的時刻表功能，如果啟用了時刻表功能，則執(zhí)行步驟d， 如果未啟用時刻表功能，則直接執(zhí)行步驟e;
d) 將車輛到達(dá)路口的時間與時刻表進(jìn)行比對，如果晚點(diǎn)則執(zhí)行步驟e，如 果準(zhǔn)點(diǎn)或者早到則直接執(zhí)行步驟g;
e) 判斷優(yōu)先信號控制器最近兩分鐘內(nèi)是否有優(yōu)先信號輸出，如果最近兩分 鐘內(nèi)沒有優(yōu)先信號輸出，則執(zhí)行步驟f，如果最近兩分鐘內(nèi)已經(jīng)有優(yōu)先信號輸出， 則直接執(zhí)行步驟g;
f) 輸出優(yōu)先信號；
g) 不輸出優(yōu)先信號。
權(quán)利要求
1、一種面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其特征在于包括中心管理平臺、優(yōu)先信號控制器、車輛身份識別設(shè)備和信號機(jī)，其中中心管理平臺，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、維護(hù)及對快速公交運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)管；優(yōu)先信號控制器，用于接收快速公交到達(dá)信息，經(jīng)過相應(yīng)的優(yōu)先算法分析處理，將優(yōu)先信號輸出給信號機(jī)，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺；車輛身份識別設(shè)備，用于采集快速公交到達(dá)信息及車輛ID信息，并將該信息輸出給優(yōu)先信號控制器；信號機(jī)，根據(jù)當(dāng)前正在運(yùn)行的相位響應(yīng)優(yōu)先信號的請求，使快速公交快速通過路口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其特征在于， 中心管理平臺包括用戶權(quán)限管理模塊、快速公交運(yùn)行監(jiān)管模塊、快速公交運(yùn)行 歷史記錄回放模塊、統(tǒng)計報表生成模塊和優(yōu)先信號控制器工作參數(shù)配置模塊， 其中用戶權(quán)限管理模塊，用于對用戶劃分操作權(quán)限級別； 快速公交運(yùn)行監(jiān)管模塊，用于實(shí)時監(jiān)管快速公交的運(yùn)行狀態(tài)； 快速公交運(yùn)行歷史記錄回放模塊，用于査看快速公交運(yùn)行的歷史信息； 統(tǒng)計報表生成模塊，用于生成與快速公交運(yùn)行相關(guān)的統(tǒng)計報表； 優(yōu)先信號控制器工作參數(shù)配置模塊，用于對優(yōu)先信號控制器相關(guān)參數(shù)的配置，配置項目包括非優(yōu)先時段的設(shè)置、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、時刻表、網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的車輛身份識別設(shè)備包括車輛身份閱讀器和車輛電子標(biāo)簽，車輛身份閱讀 器安裝在路口，與優(yōu)先信號控制器相連，車輛電子標(biāo)簽裝在快速公交車輛上， 車輛身份識別設(shè)備和車輛電子標(biāo)簽通過無線射頻進(jìn)行通訊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其 特征在于，所述的優(yōu)先信號控制器還包括RS485數(shù)據(jù)接收模塊、信號隔離輸出模塊、CPU中央處理模塊和通訊模塊，其中RS485數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收快速公交到達(dá)信息和快速公交ID信息；信號隔離輸出模塊，用于向信號機(jī)輸出優(yōu)先信號；CPU中央處理模塊，、用于處理哮收到的快速公交到達(dá)信息和快速公交ID信 息，輸出優(yōu)先信號，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺； 通訊模塊，用于與中心管理平臺進(jìn)行通訊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的RS485數(shù)據(jù)接收模塊包括四路RS485數(shù)據(jù)接收通道，信號隔離輸出模塊 包括四路信號隔離輸出通道。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的通訊模塊包括以太網(wǎng)通訊單元和GPRS通訊單元，其中以太網(wǎng)通訊單元 是主通訊通道，GPRS通訊單元是副通訊通道，當(dāng)主通訊通道無法完成正常通訊 時系統(tǒng)啟用副通訊通道進(jìn)行通訊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述的CPU中央處理模塊包括歷史數(shù)據(jù)存儲單元、優(yōu)先算法模塊和工作參數(shù)，其中歷史數(shù)據(jù)存儲單元存儲的信息包括快速公交到達(dá)路口的時間、快速公交車 輛的ID、快速公交行駛的方向和是否給予了優(yōu)先信號；工作參數(shù)包括非優(yōu)先時段、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、時刻表、網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)和系統(tǒng)時間，其中網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)包括本機(jī)IP地址、本機(jī)MAC地 址、服務(wù)器IP地址、服務(wù)器端口號和網(wǎng)關(guān)；優(yōu)先算法模塊用于對非優(yōu)先時段、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、 時刻表參數(shù)和系統(tǒng)最近優(yōu)先情況進(jìn)行綜合分析，從而輸出優(yōu)先信號。
8、 一種面向快速公交的優(yōu)先信號控制方法，其特征在于包括以下步驟A. 通過中心管理平臺對路口的優(yōu)先信號控制器進(jìn)行工作參數(shù)的配置，配 置項目包括非優(yōu)先時段的設(shè)置、是否優(yōu)先路口、是否需要時刻表管理、 時刻表、網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時間的設(shè)置；B. 車輛身份識別設(shè)備采集到車輛到達(dá)路口信息及車輛ID信息，并將該信息進(jìn)行處理再發(fā)送給優(yōu)先信號控制器；C. 優(yōu)先信號控制器將收到的信息通過優(yōu)先算法處理，并將通過優(yōu)先算法 處理的優(yōu)先信號發(fā)送給信號機(jī)；D. 信號機(jī)收到優(yōu)先信號后，根據(jù)信號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則，控制信號燈，對快速公交給予優(yōu)先。 '
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制方法，其特征在于 步驟C中所述的優(yōu)先算法為a) 判斷當(dāng)前路口是否為優(yōu)先路口，如果是優(yōu)先路口，則執(zhí)行步驟b，如 果不是優(yōu)先路口，則直接執(zhí)行步驟g; ，b) 判斷當(dāng)前是否處在非優(yōu)先時段，如果不處在非優(yōu)先時段，則執(zhí)行步驟C，如果在非優(yōu)先時段，則直接執(zhí)行步驟g; 'C)判斷是否啟用的時刻表功能，如果啟用了時刻表功能，則執(zhí)行步驟d，' 如果未啟用時刻表功能，則直接執(zhí)行步驟e;'d) 將車輛到達(dá)路口的時間與時刻表進(jìn)行比對，如果晚點(diǎn)則執(zhí)行步驟'e， 如果準(zhǔn)點(diǎn)或者早到則直接執(zhí)行步驟g;e) 判斷優(yōu)先信號控制器最近兩分鐘內(nèi)是否有優(yōu)先信號輸出，如果最近 兩分鐘內(nèi)沒有優(yōu)先信號輸出，則執(zhí)行步驟f，如果最近兩分鐘內(nèi)有優(yōu) 先信號輸出，則直接執(zhí)行步驟g;f) 輸出優(yōu)先信號；.g) 不輸出優(yōu)先信號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的面向快速公交的優(yōu)先信號控制方法，其特 征在于步驟D中所述的信號機(jī)優(yōu)先相位設(shè)計原則為當(dāng)信號機(jī)接收到優(yōu)先信號 時，如果當(dāng)前正在運(yùn)行快速公交通行相位，則延長該相位時間，縮短其他相位 的時間；如果信號機(jī)當(dāng)前未運(yùn)行在快速公交通行相位，則縮短快速公交通行相 位之前的所有其他相位時間，擇前開啟快速公交通行相位，縮短的時間是從其 他相位平均分配而來，不管是延長還是提前開啟快速公交通行相位時間，信號 機(jī)的相位周期始終保持不變。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向快速公交的優(yōu)先信號控制系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括中心管理平臺，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理、維護(hù)及對快速公交運(yùn)行的實(shí)時監(jiān)管；優(yōu)先信號控制器，用于接收快速公交到達(dá)信息，經(jīng)過相應(yīng)的優(yōu)先算法分析、處理，將優(yōu)先信號輸出給信號機(jī)，并將處理后的相關(guān)信息輸出給中心管理平臺；車輛身份識別設(shè)備，用于采集快速公交到達(dá)信息及車輛ID信息，并將該信息輸出給優(yōu)先信號控制器；信號機(jī)，根據(jù)當(dāng)前正在運(yùn)行的相位響應(yīng)優(yōu)先信號的請求，使快速公交快速通過路口。本發(fā)明的有益效果是擁有強(qiáng)大的管理、控制和統(tǒng)計能力，能提高對公交優(yōu)先信號的處理效率，確?？焖俟坏臏?zhǔn)點(diǎn)性。
文檔編號G08G1/07GK101409017SQ20081012137
公開日2009年4月15日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者偉 吳, 孔樺樺, 李寶軍, 輝 王, 金仲存 申請人:浙江銀江交通技術(shù)有限公司