基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置及方法
【专利说明】基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置及方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及道路交通信号控制技术领域，具体是一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置及方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]目前我国大部分一线、二线城市均已部署快速公交优先系统，虽然在道路空间上分配出公交车专用道，但是公交优先信号控制等智能化管理措施嵌入到城市道路交通信号系统中所占比例不及40%，并且所采用的公交优先控制策略主要是交叉口的基站式RFID定向读卡器将检测的BRT车辆信息由专用电缆或光缆传至交通信号机，然后该信号机适当延长BRT路线绿灯时间或缩短红灯时间，实现降低BRT车辆的停车延误。
[0005]上述控制策略的不足，一是综合布线难度大，不能充分利用现有的电子警察或卡口土建设施，且易被道路改造施工所破坏，造成资源浪费;二是载有电子标签的BRT车辆，只能凭公交司机目测信号灯状态，在夜行期间，BRT公交司机在距离停车线大约100米时，才能辨别倒计时信号灯状态，仓促做出行驶调整，这样可能导致BRT车辆熄火或者因准备不足导致不能驶过路口。
[0006]目前，随着智能交通的发展以及民众对公交优先控制的需求越来越高，当前的公交优先控制不足之处愈加明显，这类的快速公交优先系统具有较大的改进空间。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置及方法，利用无线传输技术来实现公交优先控制。
本发明的技术方案为:
一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，包括车载终端设备和路侧辅助设备，所述车载终端设备包括车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和LCD显示屏，所述路侧辅助设备包括公交优先车辆识别区域入口点电子标签、公交优先车辆识别区域出口点电子标签和ZigBee无线通讯路由模块，所述公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签设置在路侧的灯杆上，所述ZigBee无线通讯路由模块设置在路侧的电子警察监控杆上；
所述GPS模块的输出端与车载终端CRJ的输入端连接，所述RFID定向读卡器的输入端与公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签的输出端连接，所述RF ID定向读卡器的输出端与车载终端CPU的输入端连接，所述LCD显示屏的输入端与车载终端CPU的输出端连接，所述车载终端CPU与ZigBee无线通讯从机模块交互式连接，所述ZigBee无线通讯从机模块通过ZigBee无线通讯路由模块与绑定在交通信号机上的ZigBee无线通讯主机模块交互式连接，所述ZigBee无线通讯主机模块与交通信号机CPU交互式连接。
[0009]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述车载终端设备还包括DC24V电源和DC/DC电源转换与稳压电路，所述DC24V电源通过DC/DC电源转换与稳压电路为车载终端CPU、GPS模块、RFID定向读卡器、ZigBee无线通讯从机模块和LCD显示屏提供工作电源。
[0010]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签均为主动型有源电子标签，内置高能锂聚合物微型电池。
[0011]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述ZigBee无线通讯路由模块借助AC220V电源提供工作电源，所述ZigBee无线通讯主机模块由交通信号机CPU提供工作电源。
[0012]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述RFID定向读卡器、公交优先车辆识别区域入口点电子标签和公交优先车辆识别区域出口点电子标签的无线工作频率为2.4GHz?2.48GHz;所述ZigBee无线通讯从机模块、ZigBee无线通讯路由模块和ZigBee无线通讯主机模块的无线工作频率为2.38 GHz?2.5GHz。
[0013]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述车载终端CPU采用STM32F407VGT6 芯片。
[0014]所述的基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，所述DC/DC电源转换与稳压电路采用XL4016芯片。
[0015]所述的一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置的控制方法，包括以下步骤:
(1)当BRT车辆驶入公交优先车辆识别区域时，RFID定向读卡器捕获到公交优先车辆识别区域入口点电子标签发送的标签ID号，并将其作为本车已进入公交优先车辆识别区域的无线感知信息，传送至车载终端(PU进行解析；
(2)车载终端CPU完成解析后，将由本车ID号与GPS模块获取的上行或下行方向共同形成的公交优先权请求信息，通过ZigBee无线通讯从机模块传送至临近路口的ZigBee无线通讯路由模块；
(3)ZigBee无线通讯路由模块将公交优先权请求信息转发至与该路口的交通信号机绑定的ZigBee无线通讯主机模块，ZigBee无线通讯主机模块再传送至交通信号机CPU进行处理；
(4)交通信号机CPU根据从各外设接口获取的当前路口的交通管理状况，配置合适的公交优先配时策略，生成新的红绿灯倒计时时间，并将生成的新的红绿灯倒计时时间信息通过ZigBee无线通讯主机模块传送至ZigBee无线通讯路由模块；
(5 )ZigBee无线通讯路由模块将新的红绿灯倒计时时间信息转发至ZigBee无线通讯从机模块，ZigBee无线通讯从机模块再传送至车载终端CPU进行解析；
(6)车载终端CPU完成解析后，再发送至IXD显示屏以图文的方式显示出来；
(7 )当BRT车辆驶离公交优先车辆识别区域时，RFID定向读卡器捕获到公交优先车辆识别区域出口点电子标签发送的标签ID号，并将其作为本车已离开公交优先车辆识别区域的无线感知信息，传送至车载终端(PU进行解析；
(8)车载终端CPU完成解析后，依次通过ZigBee无线通讯从机模块、ZigBee无线通讯路由模块和ZigBee无线通讯主机模块向交通信号机CPU发送公交优先权请求结束信息，交通信号机CPU控制红绿灯恢复正常运行状态。
[0016]本发明的有益效果为:
由上述技术方案可知，本发明具有较高的性价比，能够克服公交司机目测信号灯状态、综合布线和当前公交优先控制策略的缺点，增加RFID定向读卡器读取公交优先车辆识别区域入口点、出口点电子标签信息、发送公交优先权请求信息、接收公交优先权授权信息并通过LCD显示屏显示的功能，并且公交优先车辆识别区域入口点、出口点电子标签可安装在路旁灯杆上，ZigBee无线通讯路由模块可安装在路旁电子警察监控杆上，施工简单、成本低，受外界变化影响小，可有效实现BRT快速公交信号优先控制。
[0017]
【附图说明】
[0018]图1是本发明的装置结构示意图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
[0021]如图1所示，一种基于快速公交优先权请求的可视化智能控制装置，包括车载终端设备I和路侧辅助设备2。车载终端设备I包括车载终端CPUll、GPS模块12、RFID定向读卡器13、ZigBee无线通讯从机模块14、LCD显示屏15、DC24V电源16和DC/DC电源转换与稳压电路17。路侧辅助设备2包括公交优先车辆识别区域入口点电子标签21、公交优先车辆识别区域出口点电子标签22、ZigBee无线通讯路由模块23和AC220V电源24。公交优先车辆识别区域入口点电子标签21和公交优先车辆识别区域出口点电子标签22设置在路侧的灯杆上，ZigBee无线通讯路由模块23设置在路侧的电子警察监控杆上。
[0022 ] GPS模块12的输出端与车载终端CPUl I的输入端连接;RFID定向读卡器13的输入端与公交优先车辆识别区域入口点电子标签21和公交优先车辆识别区域出口点电子标签22的输出端连接，RFID定向读卡器13的输出端与车载终端CPUll的输入端连接;LCD显示屏15的输入端与车载终端CPUll的输出端连接;车载终端CPUll与ZigBee无线通讯从机模块14交互式连接，ZigBee无线通讯从机模块14通过ZigBee无线通讯路由模块23与绑定在交通信号机3上的ZigBee无线通讯主机模块31交互式连接，ZigBee无线通讯主机模块31与交通信号机CPU32交互式连接。DC24V电源16通过DC/DC电源转换与稳压电路17为车载终端CPU11、GPS模块12、RFID定向读卡器13、ZigBee无线通讯从机模块14和LCD显示屏15提供工作电源。公交优先车辆识别区域入口点电子标签21和公交优先车辆识别区域出口点电子标签22均为主动型有源电子标签，内置高能锂聚合物微型电池。ZigBee无线通讯路由模块23借助AC220V电源提供工作电源。ZigBee无线通讯主机模块31由交通信号机CPU32提供工作电源。
[0023]本发明的工作原理:
当BRT车辆驶入公交优先车辆识别区域时，RFID定向读卡器13通过平板无线接收天线捕获到路侧安装的公交优先车辆识别区域入口点电子标签21每隔400ms发送的标签ID号，作为BRT车辆应获得的无线感知信息，然后传送至车载终端CPUl I;车载终端CPUl I完成解析后，将由本车ID号与GPS模块12所获取的上行或下行方向共同形成的公交优先权请求信息，通过ZigBee无线通讯从机模块14上的5dBi射频天线，无线传送至临近路口的ZigBee无线通讯路由模块23;ZigBee无线通讯路由模块23再无线转发至与该路口的交通信号机3绑定的ZigBee无线通讯主机模块31 !ZigBee无线通讯主机模块31将接收到的信息传送至交通信号机CPU32进行处理。
[0024]交通信号机CPU32根据从各外设接口获取的当前路口的交通管理状况，配置合适的公交优先配时策略，生成新的红绿灯倒计时时间，并将生成的新的红绿灯倒计时时间传送至ZigBee无线通讯主机模块31; ZigBee无线通讯主机模块31通过5dBi射频天线将信息传送至ZigBee无线通讯路由模块23 !ZigBee无线通讯路由模块23再无线转发至ZigBee无线通讯从机模块14; ZigBee无线通讯从机模块14再传送至车载终端CPUl I;车载终端CPUl I解析后