一种公交优先控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种城市公交车辆调度设备，特别涉及一种公交有限控制系统，用于调度公交车辆优先通过路口，减少公交车辆的平均等待时间，提高路口的通行效率。
【背景技术】
[0002]随着经济社会的快速发展，人口流动日渐频繁。为满足日益繁重的出行需求，缓解交通拥堵，大力发展公共交通成为许多城市的主要解决方式。公共交通相比于私人交通方式，具有运载量大、污染小、准点率高等优势，特别是在北京、上海等人口稠密的特大型城市，发展公共交通已成为各方的共识。传统的公共交通包括快速轨道交通(RRT)，如地铁、轻轨，快速公交系统(BRT)以及公交系统(NBT)等。一方面，针对快速轨道交通，尽管具有单次运载量大等特点，但修建和运营需要巨额投入，施工难度高，不易灵活调整路线，无法直接满足各个地区居民的出行需求。因此，在部署快速轨道交通的同时，仍需要公交系统紧密配合、协同发展。另一方面，快速公交系统是近年来迅速发展的公共交通方式之一。快速公交系统相比于传统公交系统，必须开辟快速公交专用车道和车站，投资不菲。同时，快速公交系统须配合专用车道和车站，必须新建或改造现有的城市道路，新建或改造的覆盖面广，如何协调快速公交系统和传统公交系统仍需进一步探索。此外，快速公共系统多见于特大型城市或大型城市，限于投资、运营等因素，难以在数以万计的中小型城市推广。
[0003]目前，无论在北京、上海等特大型城市还是遍布于全国的中小型城市，传统的公交系统不仅是快速轨道交通和快速公交系统的有益补充，更是公共交通的主要组成部分。在中小型城市，公交系统承担了绝大多数的公众出行需求。然而，不仅在特大型城市，中小型城市也面临日益拥堵的交通环境，如何经济地、有效地平衡公共交通的投资成本和实际效益，是摆在各大城市决策者面前的难题。相比于快速轨道交通或快速公交系统的巨额投入和改造覆盖范围，借鉴快速公交系统等公共交通方式的特点，减少公交系统的平均等待时间，提高路口的通行效率，不失为改造成本低、应用效果明显的解决之道。
[0004]当前，针对传统公交系统，一种改进策略是采用卫星定位技术，实时跟踪并预测公交车辆的运行轨迹。当公交车辆已运行至路口时，若公交车辆未能通过路口，则调整信号机的信号，使得公交车辆尽快通过路口。当公交车辆被预测即将驶向路口且不能通过路口时，预测公交车辆行驶至路口的时间并相应调整信号机的信号，使得公交车辆优先通过路口，从而提高路口的通行效率，减小公交车辆的平均等待时间。然而，为实现上述技术方案，不仅需要在每一辆公交车辆上加装卫星定位设备，而且要求中央控制系统实时接收公交车辆的卫星定位信号并实时预测行驶轨迹和运行时间，进而实时调整相应路口信号机的信号。众所周知，公交车辆的运行过程中须通过多个路口，而每一个路口信号机需要基于多辆公交车辆的卫星定位信号相应调整信号。因此，为了精确控制每一个路口的信号机的信号，必须将每一辆公交车辆和每一个路口的信号机统一接入中央控制系统。公交车辆和信号机须与中央控制系统实时双向通讯，对中央控制系统的实时计算能力要求极高，改造成本大幅上升。更重要的是，采用卫星定位技术的技术方案严重依赖定位卫星提供的卫星定位信号，若卫星定位信号受到干扰或故障，将严重影响所有与中央控制系统联网的交通车辆和信号机。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统用于优先调度所述公交车辆通过所述路口，减少所述公交车辆的平均等待时间，提高所述路口的通行效率。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统实时监测所述公交车辆并且相应调整所述信号灯的所述信号，便于所述公交车辆优先通过所述路口。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统实时比对所述信号灯的所述信号和所述信号机的所述监测信号，所述信号灯的所述信号和所述信号机的所述监测信号一致方可向所述信号机输出所述控制信号，避免误检。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述信号控制模块实时比对所述信号灯监测模块的所述信号和所述信号机监测模块的所述监测信号，所述信号灯监测模块的所述信号和所述信号机监测模块的所述监测信号一致方可通过所述公交优先控制系统的所述信号输出模块输出所述控制信号。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述公交监测模块实时监测所述公交车辆，若所述公交优先控制系统的所述信号控制模块经处理得到所述公交车辆的所述信号，则所述信号控制模块进一步判断所述公交车辆通过所述路口时，所述信号灯是否为所述放行信号，若所述信号控制模块处理得到所述信号灯为所述放行信号，则维持所述信号灯的所述信号，若所述信号控制模块处理得到所述信号灯为所述禁止通行信号，则所述信号控制模块通过所述公交优先控制系统的所述信号输出模块输出所述控制信号，调整所述信号灯的所述信号为所述放行信号，便于所述公交车辆优先通过所述路口。
[0010]本发明的另一目的在于提供过一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述公交监测模块实时监测所述公交车辆，若所述公交优先控制系统的所述信号控制模块经处理得到所述公交车辆的所述信号，则所述信号控制模块比对所述公交优先控制系统的所述信号灯监测模块的所述监测信号和所述信号机监测模块的所述监测信号是否一致，若所述信号灯监测模块的所述信号和所述信号机监测模块的所述监测信号不一致时所述信号控制模块重新判断所述公交车辆的所述信号，若所述信号灯监测模块的所述信号和所述信号机监测模块的所述监测信号一致时，若所述信号控制模块处理得到所述信号灯为放行信号，则维持所述信号灯的所述信号，若所述信号控制模块处理得到所述信号灯为所述禁止通行信号，则所述信号控制模块通过所述公交优先控制系统的所述信号输出模块输出所述控制信号，调整所述信号灯的所述信号为所述放行信号，便于所述公交车辆优先通过所述路口。
[0011]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述公交监测模块可进一步输入视频等图像信息并传输至所述公交优先控制系统的所述信号控制模块。
[0012]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述公交监测模块进一步包括一串口控制模块，所述串口控制模块整合所述公交信号采集元件和所述网络信号采集元件的所述输入信息，所述串口控制模块输出数据至所述公交优先控制系统的所述信号控制模块。
[0013]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统采用所述继电器隔离输出所述控制信号。
[0014]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述RS485接口采用所述隔离电源供电。
[0015]本发明的另一目的在于提供一种公交优先控制系统，所述公交优先控制系统的所述信号灯监测模块包括两个信号灯信号采集元件和八个信号灯输入元件，所述八个信号灯输入元件共用所述两个信号灯信号采集元件，所述信号输出模块包括两个控制信号传输元件和八个控制信号输出元件，所述八个控制信号输出元件共用所述两个控制信号输出元件。
[0016]为实现本发明的以上发明目的，一种公交优先控制系统包括:
[0017]一信号灯监测模块，所述信号灯监测模块连接于一个或多个信号灯，所述信号灯监测模块用于实时监测所述信号灯的实时状态，所述信号灯监测模块实时输出一信号灯监测数据；
[0018]一公交监测模块，所述公交监测模块用于实时监测一辆或多辆公交车辆的实时状态，所述公交监测模块实时输出一公交监测数据；
[0019]一信号控制模块，所述信号灯监测模块和所述公交监测模块分别连接于所述信号控制模块，所述信号控制模块用于实时接收并处理所述信号灯监测数据和所述公交监测数据，所述信号控制模块控制所述交通车辆优先放行；和
[0020]一信号输出模块，所述信号输出模块连接于所述信号控制模块，所述信号灯监测模块、所述公交监测模块、所述信号输出模块和所述信号控制模块分别电连接于一电源，当所述信号控制模块判定所述交通车辆未能优先放行时，所述信号控制模块通过所述信号输出模块调整所述信号灯的所述实时状态。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述公交优先控制系统进一步包括一信号机监测模块，所述信号机监测模块连接于一个或多个信号机，所述信号机监测模块电连接于所述电源，所述信号机监测模块用于实时监测所述信号机的实时状态，所述信号机监测模块实时输出一信号机监测数据，所述信号控制模块实时接收并处理所述信号机监测数据。
[0022]根据本发明的一个实施例，所述信号控制模块根据所述公交监测数据判定所述交通车辆未能优先放行时，若所述信号控制模块判定所述信号灯监测信号和所述信号机监测信号不一致，所述信号控制模块重新根据所述公交监测数据判断所述交通车辆的所述实时状态。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述信号灯监测模块包括一信号灯信号采集元件和一信号灯信号输入元件，所述信号灯信号输入元件分别连接于信号灯信号采集元件和所述信号控制模块，所述信号灯信号采集元件用于实时采集所述信号灯的所述实时状态，所述信号灯信号输入元件用于接收所述信号灯的所述实