本發(fā)明具體涉及具有預(yù)約功能的道路交叉口特殊車輛優(yōu)先通行系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，屬于交通信號(hào)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

救護(hù)車、消防車以及執(zhí)行警衛(wèi)任務(wù)的車輛等特殊車輛,其執(zhí)行的任務(wù)關(guān)乎人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。在保障其通行效率、可靠性和安全性的基礎(chǔ)上，降低對(duì)其它常規(guī)交通流的不利影響有著十分重要的意義。

傳統(tǒng)的信號(hào)優(yōu)先任務(wù)需要使用大量的警力，將交警提前布置在車輛需要經(jīng)過(guò)的交叉口，通過(guò)路口交警和指揮中心工作人員的協(xié)作，人為調(diào)整信號(hào)機(jī)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊車輛的優(yōu)先放行。缺點(diǎn)是：要耗費(fèi)大量的人力資源，并且由于缺乏車輛位置的精確信息，優(yōu)先放行方案執(zhí)行和撤銷的時(shí)機(jī)不好精確把握，可能對(duì)其它常規(guī)交通流造成不利的影響。

針對(duì)上述問(wèn)題，目前已經(jīng)開發(fā)出了一些可以為特殊車輛提供優(yōu)先通過(guò)功能的控制系統(tǒng)。如專利申請(qǐng)?zhí)?01410215173.5，名稱為“一種道路特殊車輛優(yōu)先通行系統(tǒng)”的專利，該專利使用探頭和RFID標(biāo)簽芯片，RFID標(biāo)簽芯片安裝在道路上，探頭安裝在車輛上，當(dāng)探頭探測(cè)到RFID標(biāo)簽芯片的信息時(shí)，將道路信息傳遞給指揮中心，由指揮中心控制該交叉口信號(hào)燈放行。缺點(diǎn)是RFID標(biāo)簽芯片需要分車道進(jìn) 行布置，RFID標(biāo)簽芯片使用量極大，造成硬件成本與安裝維護(hù)成本相對(duì)較高；此外，該系統(tǒng)的放行路線是由后臺(tái)統(tǒng)一規(guī)劃后發(fā)放給信號(hào)機(jī)，特殊車輛不可以自行規(guī)劃和更改，不具備互動(dòng)性能。

專利申請(qǐng)?zhí)?01510970311.5，名稱為“一種用于特殊車輛優(yōu)先同行的交通信號(hào)控制方法”。該專利也包括車載裝置和接收裝置，利用車載裝置獲取車輛的GPS位置信息，通過(guò)ZigBee與接收裝置通訊，進(jìn)而由信號(hào)機(jī)控制交叉口的放行方案。缺點(diǎn)是使用ZigBee進(jìn)行通訊，通訊距離較近，若增加通訊距離需要組網(wǎng)，增加了硬件成本；采用搶占式的信號(hào)控制策略，對(duì)其它方向的車流會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

專利申請(qǐng)?zhí)?01510026164.6，名稱為“基于車路協(xié)同的緊急車輛優(yōu)先通行新方法及系統(tǒng)”的專利，該專利包括路側(cè)單元和車載單元，車載單元用于將車輛信息反饋給路側(cè)單元，并接收車速引導(dǎo)信息；路側(cè)單元根據(jù)當(dāng)前信號(hào)相位與進(jìn)道口排隊(duì)車輛的實(shí)際情況，生成相應(yīng)放行方案。從裝置方面來(lái)講，該專利使用PC機(jī)作為車載單元，占用空間大，使用成本也較高。從實(shí)現(xiàn)方法來(lái)講，該專利不具備預(yù)約功能，當(dāng)?shù)鹊杰囕v與信號(hào)機(jī)距離很近時(shí)開始發(fā)送信號(hào)，信號(hào)機(jī)還需要反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)由于使用的是公用頻段通訊，存在干擾信號(hào)，容易造成優(yōu)先放行失??；且其車速引導(dǎo)及紅綠燈配時(shí)的計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，都必須由信號(hào)機(jī)完成，方法不簡(jiǎn)單易行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

與前述專利申請(qǐng)相比，本發(fā)明采用新的技術(shù)方案：

1.車載終端采用安裝有本系統(tǒng)App的平板電腦或智能手機(jī)等，成本低廉，操作簡(jiǎn)單易行；

2.通過(guò)在車載終端上預(yù)先規(guī)劃行駛路線、設(shè)置車隊(duì)參數(shù)及放行距離，當(dāng)特殊車輛到達(dá)路口通訊距離時(shí)，根據(jù)經(jīng)緯度信息計(jì)算出車輛行駛速度，從而計(jì)算出到達(dá)放行距離需要的時(shí)間，并告知信號(hào)機(jī)，通過(guò)跟信號(hào)機(jī)即時(shí)、多次的通信預(yù)約提高特殊車輛優(yōu)先通行的通過(guò)率。

針對(duì)當(dāng)前多數(shù)信號(hào)控制機(jī)的特殊車輛優(yōu)先通行功能是通過(guò)后臺(tái)規(guī)劃好路線發(fā)放給信號(hào)機(jī)，特殊車輛不可以自行規(guī)劃和更改，不具備互動(dòng)性能，同時(shí)對(duì)其它常規(guī)交通流造成相當(dāng)不利影響的問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了具有預(yù)約功能的道路交叉口特殊車輛優(yōu)先通行控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

具有預(yù)約功能的道路交叉口特殊車輛優(yōu)先通行控制系統(tǒng)由路口側(cè)單元和特殊車輛側(cè)單元組成。路口側(cè)單元為路口接收模塊，包括天線和通訊模塊，天線放置于路口信號(hào)機(jī)外部機(jī)頂上，通訊模塊通過(guò)RS232與信號(hào)機(jī)主控板相連，可以放置在信號(hào)機(jī)箱內(nèi)。信號(hào)控制機(jī)通過(guò)控制信號(hào)線與交通信號(hào)燈相連，通過(guò)光纖與中心平臺(tái)相連。特殊車輛側(cè)單元包括車載發(fā)送模塊和車載終端，均放置于特殊車輛內(nèi)，車載發(fā)送模塊由GPS/北斗雙模定位模塊和通訊模塊組成。車載發(fā)送模塊與路口接收模塊通過(guò)ISM頻段建立即時(shí)通訊，通過(guò)WiFi與車載終端進(jìn)行通訊，車載終端一般為安裝有本系統(tǒng)App的平板電腦或智能手機(jī)。

使用具有預(yù)約功能的道路交叉口特殊車輛優(yōu)先通行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方 法包括以下步驟：

步驟1：在特殊車輛的車載終端(平板電腦、智能手機(jī)等)保存有當(dāng)前城市地圖、各個(gè)信號(hào)機(jī)ID號(hào)及經(jīng)緯度信息、各個(gè)信號(hào)機(jī)與周邊信號(hào)機(jī)之間的連接關(guān)系等。

步驟2：在車載終端的地圖上預(yù)先對(duì)特殊車輛的行駛路徑進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)定放行距離及車隊(duì)的車輛長(zhǎng)度和車輛間距等參數(shù)，根據(jù)車隊(duì)的車輛長(zhǎng)度和車輛間距等參數(shù)，計(jì)算車輛放行保持的時(shí)間。

步驟3：根據(jù)車載發(fā)送模塊中的GPS/北斗雙模定位模塊獲得特殊車輛的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息，計(jì)算車輛與下一路口的距離。地球上A、B兩點(diǎn)距離(此處可認(rèn)為A點(diǎn)為下一路口信號(hào)機(jī)，B點(diǎn)為特殊車輛)的計(jì)算公式為：距離d＝arc cos(sin(北緯A)×sin(北緯B)+cos(北緯A)×cos(北緯B)×cos(AB兩地經(jīng)度差))×地球平均半徑，同時(shí)計(jì)算出車輛形式速度。

步驟4：判斷車輛與下個(gè)路口的距離是否小于2000米(車載發(fā)送模塊與路口接收模塊的通訊距離)，若否則返回上一步，若是則進(jìn)行下一步。

步驟5：判斷是否已經(jīng)通過(guò)該路口，若是則返回步驟3，若否則進(jìn)行下一步；

步驟6：根據(jù)獲得的車輛行駛速度及設(shè)定的放行距離，計(jì)算到達(dá)放行距離需要的時(shí)間及需要放行的方向、燈色；

步驟7：車載發(fā)送模塊發(fā)送請(qǐng)求通過(guò)數(shù)據(jù)，在特殊車輛側(cè)返回至 步驟5之行；

步驟8：在路口側(cè)的接收模塊接收到車載發(fā)送模塊發(fā)送的請(qǐng)求信號(hào)；

步驟9：判斷延時(shí)放行時(shí)間是否已到，若否則在此等待，若是則進(jìn)行下一步；

步驟10：判斷車輛放行保持的剩余時(shí)間是否大于零，若是表示特殊車輛的車隊(duì)還沒(méi)有通過(guò)路口，進(jìn)行下一步，若否表示車隊(duì)已經(jīng)通過(guò)該路口，跳至步驟13；

步驟11：路口接收模塊將從車載發(fā)送模塊中獲得的信息通過(guò)RS-232串口發(fā)送給信號(hào)機(jī)(可以是任意廠家的信號(hào)機(jī)，只要接口和協(xié)議開放便可)，交通信號(hào)機(jī)產(chǎn)生優(yōu)先通行策略作用于交通信號(hào)燈；

步驟12：交通信號(hào)燈執(zhí)行特殊車輛放行處理，采用紅燈早斷和綠燈延長(zhǎng)的方式，并設(shè)置黃閃緩沖時(shí)間，保證行車安全；

步驟13：本路口的特殊車輛優(yōu)先通行任務(wù)結(jié)束，交通信號(hào)燈恢復(fù)正常放行相位。

有益效果

(1)本發(fā)明采用GPS/北斗雙模定位模塊，提高了對(duì)特殊車輛的定位精度，可以精確把握優(yōu)先放行方案執(zhí)行和撤銷的時(shí)機(jī)，減小了對(duì)其它方向交通流的影響；

(2)采用平板電腦或智能手機(jī)作為車載終端，使用時(shí)僅需安裝專用APP，占用車載空間少，學(xué)習(xí)成本小，不需要增加額外的處理與 顯示模塊，降低了使用成本；

(3)本發(fā)明具有預(yù)約功能，當(dāng)特殊車輛到達(dá)路口通訊距離時(shí)，根據(jù)獲得的車輛行駛速度信息以及設(shè)定的放行距離，計(jì)算到達(dá)放行距離需要的時(shí)間，并告知信號(hào)機(jī)，通過(guò)跟信號(hào)機(jī)即時(shí)、多次的通信預(yù)約提高特殊車輛優(yōu)先通行的通過(guò)率，避免了因通訊阻塞導(dǎo)致信號(hào)機(jī)不能及時(shí)接收數(shù)據(jù)，無(wú)法執(zhí)行放行方案的情況。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明各模塊之間的關(guān)系框圖。

圖2本發(fā)明所述的使用流程圖。

圖3本發(fā)明的一例車載終端界面。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本技術(shù)方案。

圖1為本發(fā)明具有預(yù)約功能的特殊車輛優(yōu)先通行控制系統(tǒng)各模塊之間的連接關(guān)系框圖。特殊車輛側(cè)單元包括車載發(fā)送模塊和車載終端，車載終端一般為安裝有本系統(tǒng)App的平板電腦或智能手機(jī)。均放置于特殊車輛內(nèi)，車載發(fā)送模塊由GPS/北斗雙模定位模塊、天線和通訊模塊組成。車載發(fā)送模塊與路口接收模塊通過(guò)ISM頻段建立即時(shí)通訊，通過(guò)WiFi與車載終端進(jìn)行通訊，路口側(cè)單元為路口接收模塊，包括天線和通訊模塊，天線放置于路口信號(hào)機(jī)外部機(jī)頂上，通訊模塊通過(guò)RS232與信號(hào)機(jī)主控板相連，可以放置在信號(hào)機(jī)箱內(nèi)。信號(hào)控制機(jī)通過(guò)控制信號(hào)線與交通信號(hào)燈相連，通過(guò)光纖與中心平臺(tái)相連。

圖2為本發(fā)明具有預(yù)約功能的特殊車輛優(yōu)先通行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的工作流程圖，具體說(shuō)明如下：

步驟1：在特殊車輛的車載終端(平板電腦、智能手機(jī)等)保存有當(dāng)前城市地圖、各個(gè)信號(hào)機(jī)ID號(hào)及經(jīng)緯度信息、各個(gè)信號(hào)機(jī)與周邊信號(hào)機(jī)之間的連接關(guān)系等。

步驟2：在車載終端的地圖上預(yù)先對(duì)特殊車輛的行駛路徑進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)定放行距離及車隊(duì)的車輛長(zhǎng)度和車輛間距等參數(shù)，根據(jù)車隊(duì)的車輛長(zhǎng)度和車輛間距等參數(shù)，計(jì)算車輛放行保持的時(shí)間。

步驟3：根據(jù)車載發(fā)送模塊中的GPS/北斗雙模定位模塊獲得特殊車輛的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度信息，計(jì)算車輛與下一路口的距離。地球上A、B兩點(diǎn)距離(此處可認(rèn)為A點(diǎn)為下一路口信號(hào)機(jī)，B點(diǎn)為特殊車輛)的計(jì)算公式為：距離d＝arc cos(sin(北緯A)×sin(北緯B)+cos(北緯A)×cos(北緯B)×cos(AB兩地經(jīng)度差))×地球平均半徑，同時(shí)計(jì)算出車輛形式速度。

步驟4：判斷車輛與下個(gè)路口的距離是否小于2000米(車載發(fā)送模塊與路口接收模塊的通訊距離)，若否則返回上一步，若是則進(jìn)行下一步。

步驟5：判斷是否已經(jīng)通過(guò)該路口，若是則返回步驟3，若否則進(jìn)行下一步；

步驟6：根據(jù)獲得的車輛行駛速度及設(shè)定的放行距離，計(jì)算到達(dá)放行距離需要的時(shí)間及需要放行的方向、燈色；

步驟7：車載發(fā)送模塊發(fā)送請(qǐng)求通過(guò)數(shù)據(jù)，在特殊車輛側(cè)返回至步驟5之行；

步驟8：在路口側(cè)的接收模塊接收到車載發(fā)送模塊發(fā)送的請(qǐng)求信號(hào)；

步驟9：判斷延時(shí)放行時(shí)間是否已到，若否則在此等待，若是則進(jìn)行下一步；

步驟10：判斷車輛放行保持的剩余時(shí)間是否大于零，若是表示特殊車輛的車隊(duì)還沒(méi)有通過(guò)路口，進(jìn)行下一步，若否表示車隊(duì)已經(jīng)通過(guò)該路口，跳至步驟13；

步驟11：路口接收模塊將從車載發(fā)送模塊中獲得的信息通過(guò)RS-232串口發(fā)送給信號(hào)機(jī)(可以是任意廠家的信號(hào)機(jī)，只要接口和協(xié)議開放便可)，交通信號(hào)機(jī)產(chǎn)生優(yōu)先通行策略作用于交通信號(hào)燈；

步驟12：交通信號(hào)燈執(zhí)行特殊車輛放行處理，采用紅燈早斷和綠燈延長(zhǎng)的方式，并設(shè)置黃閃緩沖時(shí)間，保證行車安全；

步驟13：本路口的特殊車輛優(yōu)先通行任務(wù)結(jié)束，交通信號(hào)燈恢復(fù)正常放行相位。

圖3為所設(shè)計(jì)的一例車載終端界面。(a)為主界面名稱為“車載交通優(yōu)先放行系統(tǒng)”，包括“方案管理”、“參數(shù)設(shè)置”、“路口地圖”、“密碼修改”、“關(guān)于”、“退出”等二級(jí)界面，界面下方會(huì)顯示最近使用過(guò)的方案名稱，例如“珠江路南北方向”；(b)為從(a)“主界面”進(jìn)入的“方案管理”界面，可以對(duì)運(yùn)行過(guò)的方案進(jìn)行查看和修改，并可 添加新的方案，選中某個(gè)方案后邊可以運(yùn)行；(c)為從(a)“主界面”進(jìn)入的“參數(shù)設(shè)置”界面，包括“車隊(duì)參數(shù)設(shè)置”和“遠(yuǎn)程控制設(shè)置”，“車隊(duì)參數(shù)設(shè)置”可設(shè)置車輛長(zhǎng)度和車輛間距，“遠(yuǎn)程控制設(shè)置”所設(shè)置的為命令放行距離，通過(guò)這些參數(shù)可計(jì)算到達(dá)路口放行距離的時(shí)間，進(jìn)行預(yù)約放行；(d)為從(a)“主界面”進(jìn)入的“路口地圖”界面，凡是安裝了交通信號(hào)燈的路口有信號(hào)燈圖標(biāo)顯示，通過(guò)路口地圖可對(duì)行駛路徑進(jìn)行規(guī)劃。