未设置公交专用道条件下实现公交优先的信号控制系统的制作方法

专利名称：未设置公交专用道条件下实现公交优先的信号控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能交通控制领域，具体涉及一种在未设置公交专用道的城市道路交 叉口实现公交优先的信号控制系统。
背景技术：
随着社会经济的发展，无论是发达国家还是发展中国家，都毫无例外地承受着由 于不断加剧的交通问题所带来的困扰。解决交通问题的传统办法是新建道路，但是我国城 市可供新建道路的空间越来越小，而机动车保有量却在迅猛增长，以北京市为例，是一个具 有1700多万人口的特大城市，截至2010年3月，北京市机动车保有量已突破410万辆，而且 仍以平均每天1000辆的速度增加，高峰时段市区主要干道基本处于饱和状态，道路交通拥 堵严重。除考虑车路不均衡发展因素外，城市交通系统是由机动车、行人、非机动车等各种 不同交通参与者组成的复杂巨系统，尤其在我国城市交通流还具有明显的混杂特性，单独 从车辆方面考虑或单独从道路方面考虑都很难从根本上解决目前交通发展中遇到的问题。在这种背景环境下，为了缓解交通压力，我国政府开始推行基于公交信号优先系 统的公交优先策略，在城市道路交叉口，公交信号优先系统可为公交车辆提供优先通行服 务，从而降低公交车辆的路口等候放行的时间，提高公交车辆的准点率，减少行驶时间。基 于公共车辆具有运量大、人均占用道路面积少、运行效率高、节省能源、环境污染小等优点， 开展基于公交信号优先系统的公交优先策略的研究具有现实意义。现有技术中的公交优先系统大都是应用于设置有公交车辆专用道的道路，例如中 国专利文献CN101540109A公开了一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统， 包括车辆检测子系统，用于通过相应的检测设备检测普通车道上和公交专用道上的一段时 间内的车流状况，统计通过的车辆数；交通数据预测子系统，用于利用现有时间段内的流量 数据预测下一个时间段内的交通流量数据；车辆信号处理子系统，用于生成具体的公交信 号优先控制策略和信号配时方案；交通信号控制子系统，用于按照控制策略，控制路口的各 种信号灯；通讯子系统，用于将检测信号传输到交通数据预测子系统中，以及将车辆信号处 理子系统生成的控制策略传输到交通信号控制子系统中；该系统能够通过检测设备来识别 行驶的普通车辆和公交车辆，并对流量进行分布统计，在统计的基础之上，进行交通数据预 测。另外，为了避免公交车连续到达交叉口时，由于公交优先而导致与公交车辆相冲突的相 位上的车辆等待时间过长，该控制系统还加入了跳相计数器，所述跳相计数器设置有不能 连续跳相的周期数，当连续到达路口的公交车辆过多时，对于排序大于所述周期数的车辆， 则不再给出额外的绿灯时间。上述现有技术中，由于该控制系统中没有设置任何可识别公交车辆的装置，只是 根据车辆所在车道是普通车道还是公交专用道来区分所述车辆是社会车辆还是公交车，因 此，该控制系统只能适用于设置有公交专用道的道路，对于未设置公交专用道的道路则无 法适用，城市道路在未设置公交专用道时，当公交车存在于道路交叉口排队的前两辆车中， 尤其是作为第一辆车即其为静止启动状态时，由于其自身的机械性能，会造成第二辆车与第一辆车的车头时距明显增大，甚至可能会超过整个绿灯周期的10%。此外，距统计，未设置 公交车道的道路所占的比例要远大于已经设置有公交车道的道路，因此上述系统在大多数 的道路上并不适用。为了克服上述现有技术存在的缺陷，一些新的公交优先系统引入了公交车辆识别 装置，诸如GPS、REID等，中国专利文献CN101256717公开了一种基于GPS的快速公交车 辆定位及交通信号控制方法和装置，所述装置包括一个安装在BRT车辆上的车载装置，安 装在多个交通信号控制机中的地面接收处理装置；所述车载装置通过GPS获取BRT车辆的 位置信息，并向所述BRT车辆所处范围内的交通信号控制机中的地面接收处理装置传输数 据，所述地面接收处理装置根据接收到的数据确定BRT车辆的位置、与交通信号控制机的 相对距离和行驶方向，当BRT车辆行驶到离公共区间适当距离时，由交通信号控制机切换 红绿灯，让所述BRT车辆优先通行。然而，上述现有技术存在的缺陷是，实行公交优先策略在很大程度上会影响其他 社会车辆的通行，当连续有多辆公交车到达路口时，势必会大幅度延长其他相位上社会车 辆的等待时间，如何根据复杂多变的实际交通状况，根据道路上公交车和普通车辆的车流 量状况，实时设置适宜的公交优先策略，是现有技术尚未解决的一个难题。

发明内容
为了解决现有技术中公交优先的控制系统实行公交优先策略在很大程度上会影 响其他社会车辆的通行，当连续有多辆公交车到达路口时，势必会大幅度延长其他相位上 社会车辆的等待时间的问题。本发明提供了一种未设置公交专用道条件下实现公交优先 的信号控制系统和方法，本发明中的信号控制系统和方法通过合理控制公交车辆的优先程 度，在有效降低公交车辆交叉口延误的同时，也尽可能降低了对普通社会车辆的影响。本发明所述的信号控制系统的技术方案为
一种未设置公交专用道条件下实现公交优先的信号控制系统，包括 设置在公交车上的优先信号发射单元，用于发射优先申请信号； 交通流量检测单元，用于检测路段上的交通流量数据信息；
优先信号处理单元，所述优先信号处理单元设置有优先信号检测模块，所述优先信号 检测模块接收该路段上所述优先信号发射单元的优先信号；
所述优先信号处理单元还设置有本地信号控制模块，所述本地信号控制模块分别与所 述优先信号检测模块和所述交通流量检测单元连接，统计所述优先信号检测模块接收到的 优先申请信号的个数并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数；
与所述本地信号控制模块连接的距离测定模块，所述距离测定模块测量从各个所述优 先信号发射单元到所述路口之间的距离yn(n=l、2……)并将所述距离值传送到所述本地信 号控制模块；
所述本地信号控制模块内存储有距离阈值^ ；所述本地信号控制模块还存储有公交车 的平均车长值，所述本地信号控制模块接收所述交通流量检测单元传递的车辆通过路口时 的平均速度；
所述优先信号处理单元还设置有与所述本地信号控制模块连接的计时模块，所述计时 模块对当前相位绿灯的累计延长时间进行统计；所述本地信号控制模块还存储有公交车数量占总车辆数的比例阈值，所述优先信号处 理单元将所述公交车数量占总车辆数的比例值与所述比例阈值进行比对，并根据比对结果 下达控制指令；
所述信号控制系统还包括与所述本地信号控制模块连接的信号灯驱动单元以及设置 在路口的信号灯，所述信号灯与所述信号灯驱动单元连接。所述优先信号检测模块设置在路口处。所述优先信号发射单元设置有RFID射频信号发射装置； 所述优先信号检测模块设置有RFID射频信号接收装置。所述优先信号处理单元还包括设置在所述优先信号检测模块和所述本地信号控 制模块之间的优先申请接入模块。所述的信号控制系统的控制方法为
(1)所述优先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先 申请信号；所述本地信号控制模块统计所述优先信号检测模块接收到的优先申请信号的个 数，并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数，根据所述优先申请信号的个数和所述 交通流量检测单元传递的总车辆数，计算得出公交车数量与总车辆数的比值；
(2)当信号灯处于绿灯即将结束的状态时，所述距离测定模块测量各个所述优先信号 发射单元与所述路口间的距离yn (n=l、2……)并将测量结果发送至所述本地信号控制模 块，所述本地信号控制模块将接收到的所述测量结果与所述距离阈值^进行比较，判断路 口排头处第一辆车是否可能有公交车
如果各个所述优先信号发射单元与所述路口间的距离yn(n=l、2……)中没有一个距离 值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中没有公交车，所 述本地信号控制模块不下达指令；
如果各个所述优先信号发射单元与所述路口间的距离yn (n=l、2……)中有至少一个 距离值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中可能有公交 车，则所述本地信号控制模块下达指令开启所述视频单元，对所述本地信号控制模块的判 断结果进行确认
如果经所述视频单元确认，路口排头处第一辆车中有公交车，则所述视频单元将确认 结果反馈给所述本地信号控制模块，所述本地信号控制模块接收到所述确认结果后下达指 令将该相位的绿灯时间延长，使所述排头处第一辆车中的公交车通过路口，每辆公交车对 应的所述绿灯延长的时间值等于公交车的平均车长值除以所述交通流量检测单元检测到 的车辆通过路口时的平均车速，再减去当前绿灯相位的剩余值；所述计时模块对所述当前 绿灯的累计延长时间进行统计；
在所述视频单元确认路口排头处第一辆车中有公交车的同时，所述本地信号控制模块 调用所述公交车数量与总车辆数的比值和所述比例阈值进行比对
a.当公交车数量与总车辆数的比值小于所述比例阈值时，所述本地信号控制模块下达 指令控制该相位的绿灯延长时间仅使一辆公交车通过所述路口 ；
b.当公交车数量与总车辆数的比值大于或者等于所述比例阈值时，所述本地信号控制 模块下达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使两辆公交车通过所述路口；
当所述计时模块统计的所述当前绿灯相位的累计延长时间大于绿灯周期的50%时，所述本地信号控制模块下达指令将所述绿灯切换为红灯； 当所述绿灯相位结束时，所述视频单元关闭；
(3)所述本地信号控制模块将所述控制指令下达至所述信号灯驱动单元，通过所述信 号灯驱动单元控制所述信号灯的工作状态。在所述步骤(2)中，所述比例阈值为15%。所述比例阈值有两个，分别是第一比例阈值和第二比例阈值；
在所述步骤(2)中，所述本地信号控制模块将所述公交车数量与总车辆数的比值和所 述第一比例阈值和第二比例阈值进行比对
a.当公交车数量与总车辆数的比值小于第一比例阈值时，所述本地信号控制模块下达 指令控制该相位的绿灯延长时间仅使一辆公交车通过所述路口 ；
b.当公交车数量与总车辆数的比值大于或者等于第一比例阈值且小于或者等于第二 比例阈值时，则所述本地信号控制模块下达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使两辆公 交车通过所述路口；
c.当公交车数量与总车辆数的比值大于第二比例阈值时，则所述本地信号控制模块下 达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使四辆公交车通过所述路口。所述第一比例阈值是15%，所述第二比例阈值是35%，
所述步骤(1)中，所述优先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射 单元的优先申请信号，并将所述优先信号对应的公交车的车辆信息传递到所述优先申请接 入模块，所述优先申请接入模块根据所述车辆信息判断所述公交车是否符合进行公交优先 的条件
如果经所述优先申请接入单元判断所述公交车不符合公交优先的条件，则所述本地信 号控制模块不再对所述公交车的优先信号进行统计，所述距离测定模块也不再测量所述优 先信号发射单元与所述路口间的距离。本发明所述的信号控制系统的优点在于
(1)本发明所述的信号控制系统，所述优先信号处理单元的本地信号控制模块分别与 所述优先信号检测模块和交通流量检测单元连接，接收来自所述优先信号发射单元的优先 申请信号和所述交通流量检测单元传递的交通流量信息，并进行处理；并设置了距离测定 模块，测量各所述优先信号发射单元与所述路口间的距离，并与所述距离阈值进行比较，用 于判断绿灯状态结束时，路口排头处的车辆中是否可能有公交车；如果经所述本地信号控 制单元判断路口排头处第一辆车中可能有公交车，则开启所述视频单元对交通画面进行采 集，对所述本地信号控制模块的判定结果进行确认，如果经所述视频单元确认，路口排头第 一辆车中确实有公交车，则所述本地信号控制模块调用公交车数量占总车辆数的比例值与 所述优先信号处理单元存储的比例阈值进行比较，并根据比对结果下达控制指令。本发明 中的控制系统通过设置上述比例阈值，对公交车数量占总车辆数的比例处在各区间范围 时，绿灯延长的最长时间作出限定，从而有效避免了当公交车数量较多且都依次排在路口 时，实行公交优先策略会严重影响其他相位车辆运输的问题，在有效降低公交车辆交叉口 延误的同时，也尽可能降低了对普通社会车辆的影响。本发明所述的信号控制系统，所述优先信号处理单元还设置有计时模块，所述计 时模块对所述当前绿灯相位的累计延长时间进行统计，当所述当前绿灯相位的累计延长时间大于所述绿灯周期的50%，所述本地信号控制模块下达指令控制所述绿灯切换为红灯，通 过这种设置方式，有效避免了因比例阈值设置过大，当公交车数量较多且都依次排在路口 时，导致的绿灯延长时间过长的现象。(2)本发明所述的信号控制系统，对所述比例阈值进行了限定，当公交车数量占总 车辆数的比例小于所述比例阈值时，该相位的绿灯的延长时间仅使一辆公交车通过所述路 口 ；当公交车数量占总车辆数的比例大于所述比例阈值时，该相位的绿灯的延长时间最多 使两辆公交车通过所述路口。当比例阈值设置的过小时，即便公交车的数量占总车辆数的 比例很小，当路口排头处连续通过公交车时，也会延长时间使两辆公交车通过，但是由于公 交车占总车辆数的比例很小，对该相位上的车辆运输影响并不大，允许两辆公交车通过反 而会影响其它相位上车辆的通行；反之当比例阈值设置的过大时，即便公交车的数量占总 车辆数的比例很大，最多也只能延长时间使一辆公交车通过，使得该相位上的交通运输状 况得不到明显的改善，不能较好地发挥公交优先的作用；本发明设置所述阈值为15%，有效 避免了上述两种情况。(3)本发明所述的信号控制系统，进一步设置所述比例阈值有两个，分别是15%和 35%，当公交车数量占总车辆数的比例小于15%时，该相位的绿灯的延长时间仅使一辆公 交车通过所述路口 ；当公交车数量占总车辆数的比例为159Γ35%时，当公交车数量占总车 辆数的比例大于所述比例阈值时，该相位的绿灯的延长时间最多使两辆公交车通过所述路 口 ；当公交车数量占总车辆数的比例大于35%时，该相位的绿灯的延长时间最多使四辆公 交车通过所述路口 ；本发明通过这种设置方式，将所述公交车占总车辆的比例优选分为三 个区间，并根据区间的不同分别设置最大延长时间，进一步优化了公交优先策略，本发明将 所述第二个阈值设置为35%，与第一个阈值设置成15% —样，是为了在尽可能发挥公交优先 作用的同时尽可能不影响其他社会车辆的通行。(4)本发明所述的信号控制系统，还设置有优先申请接入模块，在工作时，所述优 先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先申请信号，并将所 述优先信号对应的公交车的车辆信息传递到所述优先申请接入模块，所述优先申请接入模 块根据所述车辆信息判断所述公交车是否符合进行公交优先的条件如果经所述优先申请 接入单元判断所述公交车不符合公交优先的条件，则所述本地信号控制模块不再对所述公 交车的优先信号进行统计。通过这种设置方式，可以对某些途经道路路况较好，较少发生拥 堵状况的线路上的公交车不实行公交优先策略，进一步降低了公交车辆优先对社会车辆产 生的影响。


为了使本发明的内容更加便于理解，下面结合附图和具体实施方式
对本发明所述 的信号控制系统做进一步的说明
图1所示是本发明所述信号控制系统的结构图； 图2所示是本发明所述信号控制系统的可变换方式的结构图。
具体实施例方式实施例1本实施例中所述的信号控制系统如图1所示，包括
设置在公交车上的优先信号发射单元，可发射优先申请信号，本实施例中所述的优 先信号发射单元为有源电子标签，在85mmX54mmX7mm的卡片上能够更换电池，同时具有 防水功能，安装有光敏开关，安装设定在被监控车辆上后，一旦取下可以报警并锁定电子标 签，可以有效防止标签被替换。并且安装了两个大容量的电池，保证了标签能够长时间工 作；工作频率为2. 4GHz-2. 5GHz，工作方式为主动式或被动式，发射功率小于lmW，感应元件 为光敏开关，读取方式分为只读性和可读写性，读取距离共分四档，包括0 — 180米、0 -50米、0 - 25米和0 — 10米，可以更换电池，具有防水性，工作年限为5年，静态工作电流 <10uA,最大工作电流<15mA，工作电压为3V (采用两节600mAh钮扣电池并联)查询时间分 可为四档，包括 0. 25 - 0. 375s,0. 5-0. 75s、l. 0 - 1. 5s 禾P 2 - 3s。优先信号处理单元，所述优先信号处理单元设置有优先信号检测模块，所述优先 信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先信号；优先信号检测模块包括有源标签 读写器和无线通信传输设备，其中有源标签读写器，采用集成一体化天线方式，具有读写 迅速、识别距离远、优秀的防冲撞能力等特点，并且能够配合系统软件，完成目标定位等功 能，与优先信号发射单元相同，所述有源标签读写器的工作频率为2. 4GHz-2. 5GHz,工作 方式采用主动式，所述有源标签读写器设置有外罩，所述外罩为耐高温、耐低温材料，主结 构采用铝合金；同时还配有安装支架，能够上下、左右调节安装方向；还包括1根天线，增 益16dBi，水平面波瓣宽度为30°，垂直面波瓣宽度为25°，前后比大于25dB，驻波比小于 1. 5，极化方向为垂直；通讯接口方式包括RS232、RS485和韦根，可以采用主动或者被动通 讯方式，RS232、RS485通讯速率可以用户设置；本实施例中所述的有源标签读写器能够同 时读取2000张以上的电子标签，具有电量显示，呼叫功能和数据存储功能；有源标签读写 器的识别距离小于200米，识别准确率可达到99. 9999% ；此外，还可以根据用户要求制定 各种数据格式输出；所述有源标签读写器的工作电压为DC9-12V ；工作电流小于200mA ；工 作温度为_25°C +0°C ；储存温度(°C ) :-40°C +85°C ；工作湿度小于95% ；外形尺寸 320mmX 200mm X 100mm。无线通信传输设备主要技术指标如下工作于433M频段；信号发射功率符合相关 无线电管理标准；采用纠错编码，误码率小于10- 4，具有较好的抗干扰能力；信息传输在 纠错编码的基础上采用一定的加密措施；方案设计合理，路口间不会产生干扰；传输速率 不小于9600bps ；工作温度-25士65°C，环境湿度95%，无冷凝，室外安装设备具有防尘、防 水能力；功率要求符合“ID检测点总体功耗DC9V 12V/供电下，峰值电流小于100mA”。所述优先信号处理单元还设置有本地信号控制模块，所述本地信号控制模块分别 与所述优先信号检测模块和所述交通流量检测单元连接，统计所述优先信号检测模块接收 到的优先申请信号的个数并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数；所述本地信号控 制模块内存储有距离阈值；所述本地信号控制模块还存储有公交车的平均车长值，所述 本地信号控制模块接收所述交通流量检测单元传递的车辆通过路口时的平均速度；所述 本地信号控制模块还存储有公交车数量占总车辆数的比例阈值，所述优先信号处理单元将 所述公交车数量与总车辆数的比值与所述比例阈值进行比对，并根据比对结果下达控制指 令；
所述本地信号控制模块采用AMD LX700 433MHz CPU的工业计算机主板，具有两个百兆网口，4个串行口，4个USB，以及Mini IDE接口和PCI扩展接口，这些接口对于整个系统的集 成至关重要，在下面的模块设计中充分利用了这些接口资源，可挂载DOM电子硬盘和CF卡 来存储系统及数据。所述优先信号处理单元存储有控制路段的空间信息包括道路信息、车 道信息；设备信息优先申请接入设备信息、检测器信息；控制逻辑包括控制结构、公交信 号优先控制方案、方法；检测数据交通流量检测单元上传的交通流检测实时和统计数据； 运行信息包括系统运行监控信息和故障报警信息，如维修记录、故障记录等；通过TCP/IP 连接保持和指挥中心的通讯。通过灯故障检测单元返回信息以及与各单元的通信监控信号 机运行状态，发生故障时向指挥中心上报故障信息。在所述路口设置有与所述本地信号控制模块连接的视频单元，对所述优先信号处 理单元的判断结果进行确认；
所述优先信号处理单元还包括与所述本地信号控制模块连接设置的距离测定模块，可 测量从各个所述优先信号发射单元到路口之间的距离yn(n=l、2……)并将所述距离值传送 到所述本地信号控制模块；
所述优先信号处理单元还包括计时模块，所述计时模块对当前绿灯相位的累计延长时 间进行统计；
交通流量检测单元，用于检测路段上的交通流量数据信息，包括交通流量检测器、一 块数据处理板和最多8块检测器板；交通流量检测器为线圈检测器；所述数据处理板的硬 件采用Altera Cyclone系列FPGA EP1C6作为处理器，U8M Nand Flash，功能包括数据处 理板提供检测器板的接口，能够通过排线或协议接收检测结果，并通过处理器运算，存储在 板上Flash内或向其它单元传输；检测器板通过插槽连接到数据处理板总线上，不同的检 测器可通过针对性的转换板连接到检测数据处理单元中，所述交通流量检测单元具有2个 RS-485 接 口。所述信号控制系统还包括
信号灯驱动单元以及与所述信号灯驱动单元连接的信号灯，其中，所述信号灯驱动单 元与所述优先信号处理单元连接，接收所述优先信号处理单元传递的控制指令，所述信号 灯驱动单元包括1块控制板和最多8块信号灯板，控制板发送信号灯的控制信号，信号灯板 上具有霍尔元件和模数转换器件，能检测信号灯电流值，进而控制信号转换为强电信号驱 动外电路，进而执行控制命令。信号灯的各种状态和信号灯过程都在这个单元实现，对于上 端是封装到控制逻辑层，具体灯态由该单元控制。信号灯板实现弱电输出对强电的控制，每 块信号灯板能驱动四组信号灯，最大支持32相位。信号灯板具备12路驱动电压的监测和4 组电流的采集，可以交由下面的故障冲突检测单元加以利用。本单元采用Altera Cyclone 系列EP1C6 FPGA芯片作为处理器。信号灯板没有处理器。设计支持8块灯驱动板，每块驱 动板可驱动4组信号灯。这里除了要完成从弱电到强电的信号灯驱动外还要进行一系列 的状态检测。在每个信号灯输出前检测电压输出有无，以此来判断实际信号控制电压是否 与控制命令相符。检测每组信号灯的稳定电流值，以此来判断信号灯是否点亮，并可通过 电流值大小推定改路输出挂载了几组信号灯，甚至可以检测到LED信号灯部分光电坏掉的 情况。这些检测值都送到灯故障检测与黄闪保障单元。有了这些检测，整个路口从交通流 状态到信号机状态以及信号灯状态的信息都可以获得，方便控制中心针对情况及时采取措 施。具有2个RS-485接口。
本实施例中所述的信号控制系统的工作过程为
(1)所述优先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先 申请信号；所述本地信号控制模块统计所述优先信号检测模块接收到的优先申请信号的个 数，并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数，根据所述优先申请信号的个数和所述 交通流量检测单元传递的总车辆数，计算得出公交车数量与总车辆数的比值；
(2)当信号灯处于绿灯即将结束的状态时，所述距离测定模块测量各个所述优先信号 发射单元与所述路口间的距离yn (n=l、2……)并将测量结果发送至所述本地信号控制模 块，所述本地信号控制模块将接收到的所述测量结果与所述距离阈值^进行比较，判断路 口排头处第一辆车是否可能有公交车
如果各个所述优先信号发射单元与所述路口间的距离yn(n=l、2……)中没有一个距离 值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中没有公交车，所 述本地信号控制模块不下达指令；
如果各个所述优先信号发射单元与所述路口间的距离yn (n=l、2……)中有至少一个 距离值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中可能有公交 车，则所述本地信号控制模块下达指令开启所述视频单元，对所述本地信号控制模块的判 断结果进行确认
如果经所述视频单元确认，路口排头处第一辆车中有公交车，则所述视频单元将确认 结果反馈给所述本地信号控制模块，所述本地信号控制模块接收到所述确认结果后下达指 令将该相位的绿灯时间延长，使所述排头处第一辆车中的公交车通过路口，每辆公交车对 应的所述绿灯延长的时间值等于公交车的平均车长值除以所述交通流量检测单元检测到 的车辆通过路口时的平均车速，再减去当前绿灯相位的剩余值；所述计时模块对所述当前 绿灯的累计延长时间进行统计；
在所述视频单元确认路口排头处第一辆车中有公交车的同时，所述本地信号控制模块 调用所述公交车数量与总车辆数的比值和所述比例阈值进行比对
a.当公交车数量与总车辆数的比值小于所述比例阈值时，所述本地信号控制模块下达 指令控制该相位的绿灯延长时间仅使一辆公交车通过所述路口 ；
b.当公交车数量与总车辆数的比值大于或者等于所述比例阈值时，所述本地信号控制 模块下达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使两辆公交车通过所述路口；
当所述计时模块统计的所述当前绿灯相位的累计延长时间大于绿灯周期的50%时，所 述本地信号控制模块下达指令将所述绿灯切换为红灯； 当所述绿灯相位结束时，所述视频单元关闭；
(3)所述本地信号控制模块将所述控制指令下达至所述信号灯驱动单元，通过所述信 号灯驱动单元控制所述信号灯的工作状态。本实施例中所述“信号灯处于绿灯即将结束的状态”是指所述信号灯距离绿灯结 束还有3秒钟时，作为可选择的实施方式，也可将所述距离绿灯结束的时间设置成其它值。本实施例中选择设置所述比例阈值为15%，作为可选择的实施方式，也可以设置成 其它比例。本实施例中选择设置所述距离阈值、为2米，做为可选择的实施方式，也可以选 择其它适宜的数值。
作为可选择的实施方式，本实施例中的所述优先信号发射单元和所述优先信号检 测模块也可以分别设置有GPS发射和接收装置代替本实施例中的RFID发射和读写装置。实施例2
本实施例中所述的信号控制系统与实施例1相比，区别在于，本实施例中设置所述比 例阈值有两个，分别是第一比例阈值和第二比例阈值。本实施例中，所述优先信号检测模块设置在路口处，所述距离测定模块测量从各 个所述优先信号发射单元到所述优先信号检测模块之间的距离yn(n=l、2……)也就是所述 优先信号发射单元到所述路口间的距离，并将所述距离值传送到所述本地信号控制模块。本实施例中所述的信号控制系统的工作过程为
(1)所述优先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先 申请信号；所述本地信号控制模块统计所述优先信号检测模块接收到的优先申请信号的个 数，并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数，根据所述优先申请信号的个数和所述 交通流量检测单元传递的总车辆数，计算得出公交车数量与总车辆数的比值；
(2)当信号灯处于绿灯即将结束的状态时，所述距离测定模块测量各个所述优先信号 发射单元与所述优先信号检测模块间的距离yn(n=l、2……)并将测量结果发送至所述本地 信号控制模块，所述本地信号控制模块将接收到的所述测量结果与所述距离阈值^进行比 较，判断路口排头处第一辆车是否可能有公交车
如果各个所述优先信号发射单元与所述优先信号检测模块间的距离yn(n=l、2……)中 没有一个距离值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中没 有公交车，所述本地信号控制模块不下达指令；
如果各个所述优先信号发射单元与所述优先信号检测模块间的距离yn(n=l、2……)中 有至少一个距离值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中 可能有公交车，则所述本地信号控制模块下达指令开启所述视频单元，对所述本地信号控 制模块的模块结果进行确认
如果经所述视频单元确认，路口排头处第一辆车中有公交车，则所述视频单元将确认 结果反馈给所述本地信号控制模块，所述本地信号控制模块接收到所述确认结果后下达指 令将该相位的绿灯时间延长，使所述公交车通过路口，每辆公交车对应的所述绿灯延长的 时间值等于公交车的平均车长值除以所述交通流量检测单元检测到的车辆通过路口时的 平均车速，再减去当前绿灯相位的剩余值；所述计时模块对所述当前绿灯的累计延长时间 进行统计；
在所述视频单元确认路口排头处第一辆车中有公交车的同时，所述本地信号控制模块 将所述公交车数量与总车辆数的比值和所述第一比例阈值和第二比例阈值进行比对
a.当公交车数量与总车辆数的比值小于第一比例阈值时，所述本地信号控制模块下达 指令控制该相位的绿灯延长时间仅使一辆公交车通过所述路口 ；
b.当公交车数量与总车辆数的比值大于或者等于第一比例阈值且小于或者等于第二 比例阈值时，则所述本地信号控制模块下达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使两辆公 交车通过所述路口；
c.当公交车数量与总车辆数的比值大于第二比例阈值时，则所述本地信号控制模块下 达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使四辆公交车通过所述路口。
当所述计时模块统计的所述当前绿灯相位的累计延长时间大于绿灯周期的50% 时，所述本地信号控制模块下达指令将所述绿灯切花为红灯；
当所述绿灯相位结束时，所述视频单元关闭；
(3)所述本地信号控制模块将所述控制指令下达至所述信号灯驱动单元，通过所述信 号灯驱动单元控制所述信号灯的工作状态。本实施例中所述第一比例阈值和第二比例阈值分别为15%和35%，作为可选择的 实施方式，所述第一比例阈值和第二比例阈值也可设置成其它适宜的数值。本实施例中选择设置所述距离阈值、为3米，做为可选择的实施方式，也可以选 择其它适宜的数值。实施例3
本实施例中所述的信号控制系统的结构如图2所示，与实施例1和2相比区别在于， 本实施例中的优先信号处理单元还包括设置在所述优先信号检测模块和所述本地信号控 制模块之间的优先申请接入模块；
所述优先申请接入模块的硬件组成为微处理器采用板载Intel Φ Celeron.χ. M Processor 或 Intel Pentium M Processor 1G,北桥 Jntel 82855GM/ GME (GMCH)，南桥Intel FW8280IDB-M (ICH4-M)；显示控制器采用主板内建的图形控制 器具有可以进行并行数据处理和精确像素插入的3D超管线架构，全3D硬件加速，VGA 显示分辨率可达1600 X 1200085Hz和2048 X 1536075Hz ；系统存储器为配板载256MB DDR200/266/333MHz DDR SDRAM，另提供一条 200Pin DDR S0-DIMM 系统内存扩充插槽，主 板内存最大容量可扩充到1. 25GB ；两个增强的ATA100/66/33标准IDE接口，可支持最多 4个UltraATA100/66/33IDE设备；6个USB2. 0高速接口，支持480Mb/s传输率；主板内建 一个10/100Mb/s以太网控制器(Realtek TL8139DL)，支持网络引导启动(PXE)、网络唤醒 (W0LI/0功能2个标准RS-232串口(COM广COM2)。配置1/0转换接头，最大可支持14组 1/0接口；提供一个ComPactFlash Type II插槽，与IDE2接口共用一个IDE通道，可根 据需求订制将CF设于Master状态；具有CPU、系统机箱温度的检测，系统主要工作电压、 CMOS电池电压的检测；Super 1/0看门狗定时器256级，可编程；可编程时间到中断；时间 到事件复位系统；电源支持可使用符合要求的12V-36V直留单电源适配器供电，支持ACPI 电源管理功能；
无线通信传输设备主要技术指标如下工作于433M频段；信号发射功率符合相关无线 电管理标准；采用纠错编码，误码率小于10- 4，具有较好的抗干扰能力；信息传输在纠错 编码的基础上采用一定的加密措施；方案设计合理，路口间不会产生干扰；传输速率不小 于9600bps ；工作温度-25士65°C，环境湿度95%，无冷凝，室外安装设备具有防尘、防水能 力；功率要求符合“ID检测点总体功耗DC9V 12V/供电下，峰值电流小于100mA”。本实施例中所述的信号控制系统在工作时，所述优先信号处理单元的优先信号检 测模块接收所述优先信号发射单元的优先申请信号，并将所述优先信号对应的公交车的车 辆信息传递到所述优先申请接入模块，所述优先申请接入模块根据所述车辆信息判断所述 公交车是否符合进行公交优先的条件如果经所述优先申请接入单元判断所述公交车不符 合公交优先的条件，则所述本地信号控制模块不再对所述公交车的优先信号进行统计，所 述距离测定模块也不再测定所述优先信号与所述路口之间的距离。
上述实施例中所述“距离测定模块测量各个所述优先信号发射单元与所述路口间 的距离In (n=l、2……)”，是测量所述优先信号发射单元到路口处停车线间的距离。上述实施例中所述“公交车数量与总车辆数的比值”是指在位于所述优先信号检 测模块的检测范围内的路段上，公交车数量与该路段上公交车和普通车总数量的比值。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.一种未设置公交专用道条件下实现公交优先的信号控制系统，包括设置在公交车上的优先信号发射单元，用于发射优先申请信号；交通流量检测单元，用于检测路段上的交通流量数据信息；优先信号处理单元，所述优先信号处理单元设置有优先信号检测模块，所述优先信号 检测模块接收该路段上所述优先信号发射单元的优先信号；所述优先信号处理单元还设置有本地信号控制模块，所述本地信号控制模块分别与所 述优先信号检测模块和所述交通流量检测单元连接，统计所述优先信号检测模块接收到的 优先申请信号的个数并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数；与所述本地信号控制模块连接的距离测定模块，所述距离测定模块测量从各个所述优 先信号发射单元到所述路口之间的距离yn(n=l、2……)并将所述距离值传送到所述本地信 号控制模块；所述本地信号控制模块内存储有距离阈值^ ；所述本地信号控制模块还存储有公交车 的平均车长值，所述本地信号控制模块接收所述交通流量检测单元传递的车辆通过路口时 的平均速度；所述优先信号处理单元还设置有与所述本地信号控制模块连接的计时模块，所述计时 模块对当前相位绿灯的累计延长时间进行统计；其特征在于，所述本地信号控制模块还存储有公交车数量占总车辆数的比例阈值，所述优先信号处 理单元将所述公交车数量占总车辆数的比例值与所述比例阈值进行比对，并根据比对结果 下达控制指令；所述信号控制系统还包括与所述本地信号控制模块连接的信号灯驱动单元以及设置 在路口的信号灯，所述信号灯与所述信号灯驱动单元连接。
2.根据权利要求1所述的信号控制系统，其特征在于，所述优先信号检测模块设置在 路口处。
3.根据权利要求2所述的信号控制系统，其特征在于，所述优先信号发射单元设置有 RFID射频信号发射装置；所述优先信号检测模块设置有RFID射频信号接收装置。
4.根据权利要求1或2或3所述的信号控制系统，其特征在于，所述优先信号处理单元 还包括设置在所述优先信号检测模块和所述本地信号控制模块之间的优先申请接入模块。
5.基于权利要求1-4任一所述的信号控制系统的控制方法为(1)所述优先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先 申请信号；所述本地信号控制模块统计所述优先信号检测模块接收到的优先申请信号的个 数，并接收所述交通流量检测单元传递的总车辆数，根据所述优先申请信号的个数和所述 交通流量检测单元传递的总车辆数，计算得出公交车数量与总车辆数的比值；(2)当信号灯处于绿灯即将结束的状态时，所述距离测定模块测量各个所述优先信号 发射单元与所述路口间的距离yn (n=l、2……)并将测量结果发送至所述本地信号控制模 块，所述本地信号控制模块将接收到的所述测量结果与所述距离阈值^进行比较，判断路 口排头处第一辆车是否可能有公交车如果各个所述优先信号发射单元与所述路口间的距离yn(n=l、2……)中没有一个距离值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中没有公交车，所 述本地信号控制模块不下达指令；如果各个所述优先信号发射单元与所述路口间的距离yn (n=l、2……)中有至少一个 距离值小于或者等于^，则所述本地信号控制模块判断路口排头处第一辆车中可能有公交 车，则所述本地信号控制模块下达指令开启所述视频单元，对所述本地信号控制模块的判 断结果进行确认如果经所述视频单元确认，路口排头处第一辆车中有公交车，则所述视频单元将确认 结果反馈给所述本地信号控制模块，所述本地信号控制模块接收到所述确认结果后下达指 令将该相位的绿灯时间延长，使所述排头处第一辆车中的公交车通过路口，每辆公交车对 应的所述绿灯延长的时间值等于公交车的平均车长值除以所述交通流量检测单元检测到 的车辆通过路口时的平均车速，再减去当前绿灯相位的剩余值；所述计时模块对所述当前 绿灯的累计延长时间进行统计；在所述视频单元确认路口排头处第一辆车中有公交车的同时，所述本地信号控制模块 调用所述公交车数量与总车辆数的比值和所述比例阈值进行比对a.当公交车数量与总车辆数的比值小于所述比例阈值时，所述本地信号控制模块下达 指令控制该相位的绿灯延长时间仅使一辆公交车通过所述路口 ；b.当公交车数量与总车辆数的比值大于或者等于所述比例阈值时，所述本地信号控制 模块下达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使两辆公交车通过所述路口；当所述计时模块统计的所述当前绿灯相位的累计延长时间大于绿灯周期的50%时，所 述本地信号控制模块下达指令将所述绿灯切换为红灯；当所述绿灯相位结束时，所述视频单元关闭；(3)所述本地信号控制模块将所述控制指令下达至所述信号灯驱动单元，通过所述信 号灯驱动单元控制所述信号灯的工作状态。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述比例阈值为15%。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述比例阈值有两个，分别是第一比 例阈值和第二比例阈值；在所述步骤(2)中，所述本地信号控制模块将所述公交车数量与总车辆数的比值和所 述第一比例阈值和第二比例阈值进行比对a.当公交车数量与总车辆数的比值小于第一比例阈值时，所述本地信号控制模块下达 指令控制该相位的绿灯延长时间仅使一辆公交车通过所述路口 ；b.当公交车数量与总车辆数的比值大于或者等于第一比例阈值且小于或者等于第二 比例阈值时，则所述本地信号控制模块下达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使两辆公 交车通过所述路口；c.当公交车数量与总车辆数的比值大于第二比例阈值时，则所述本地信号控制模块下 达指令控制该相位的绿灯延长时间最多使四辆公交车通过所述路口。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述第一比例阈值是15%，所述第二 比例阈值是35%。
9.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述优先信号处理单元的优先信号检测模块接收所述优先信号发射单元的优先申请信号，并将所述优先信号 对应的公交车的车辆信息传递到所述优先申请接入模块，所述优先申请接入模块根据所述 车辆信息判断所述公交车是否符合进行公交优先的条件如果经所述优先申请接入单元判断所述公交车不符合公交优先的条件，则所述本地信 号控制模块不再对所述公交车的优先信号进行统计，所述距离测定模块也不再测量所述优 先信号发射单元与所述路口间的距离。
全文摘要
本发明公开了一种未设置公交专用道条件下实现公交优先的信号控制系统，当所述信号控制系统中的优先信号处理单元确定路口排头处第一辆车中有公交车时，所述优先信号处理单元进一步调用公交车数量占总车辆数的比例值与所述优先信号处理单元存储的比例阈值进行比较，并根据比对结果下达控制指令。本发明中的控制系统通过设置上述比例阈值，对公交车数量占总车辆数的比例处在各区间范围时，绿灯延长的最长时间作出限定，从而有效避免了当公交车数量较多且都依次排在路口时，实行公交优先策略会严重影响其他普通社会车辆运输的问题，在有效降低公交车辆交叉口延误的同时，也尽可能降低了对普通社会车辆的影响。
文档编号G08G1/08GK102074118SQ20111003814
公开日2011年5月25日 申请日期2011年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者尹胜超, 李力, 李志恒, 苏岳龙, 隋亚刚 申请人:尹胜超, 李力, 李志恒, 苏岳龙, 隋亚刚