专利名称：一种快速公交专用车道借道系统以及借道方法
技术领域：
本发明属于智能交通技术领域，是用于向普通车辆出借快速公交专用车道 的 一种快速公交专用车道借道系统以及借道方法。
背景技术：
随着城市建设的发展以及车辆的增加，道路资源越来越趋于紧张，在人们出 行的高峰时段往往造成交通堵塞，给人们工作生活带来诸多不便。为此， 一些大 城市引入了快速公交系统来緩解出行难的问题，然而快速公交系统在给人们带来
快速方便的公共交通的同时，也暴露出根本性缺陷快速公交专用车道在客观上 占用大量公共交通资源，给普通车辆的道路使用造成很大影响。比如某市快速专 用车道占用了三个车道中的一个，在高峰时期两个普通车道非常拥挤，而专用车 道在快速车辆经过之后几乎完全空闲，市民对此抱怨颇多。目前快速公交专用车 道因没有专门的借道提示信号系统，无法在车道空闲时为普通车辆给出借道提示 信号，因此交通管理部门通常不允许普通车辆借用空闲专用车道，这使得极为有 限的公共道路资源没有得到充分利用。
发明内容
本发明之目的是为实现普通车辆在快速公交专用车道空闲时借道行驶，发 明 一种快速公交专用车道借道系统以及借道方法。
本发明技术方案如下 一种快速公交专用车道借道系统，该系统包括安装 在快速公交上用于不断的发送公交识别信号的车载信号机和沿快速公交专用车 道排列的道钉，道钉上设置有电源模块、信号接收模块、微处理器模块、信号 发送模块和信号灯；所述的信号接收模块连接微处理器模块，接收到公交识别 信号或控制信号后反馈给微处理器模块；所述的信号灯连接微处理器模块，信号灯由微处理器模块驱动点亮标出普通车辆禁止借道的禁驶区，并具有延时熄 灭功能；所述的信号发送模块也连接微处理器模块，信号发送模块由微处理器 模块驱动逐级向前传递控制信号，并具有转发计数器功能，每转发一次修改转 发计数器，转发计数器溢出，停止传递控制信号。
作为优选，所述的车载信号机包括用于发送公交识别信号的无线发送模块、 用于控制无线发送模块发送信号的主控模块以及电源。
作为优选，所述的车载信号机还包括车辆信息采集模块和用户接口模块； 车辆信息采集模块用于采集快速公交的行驶信息，用户接口模块用于对车载信 号机进行设置和显示车辆行驶信息。
作为优选，所述的道钉沿快速公交专用车道等间距排列。
作为优选，所述车载信号机发送的公交识别信号的距离大于两个道钉之间 的距离，道^r发送的控制信号的距离大于两个道4丁之间的距离的2倍。
作为优选，所述的信号灯为LED信号灯。
作为优选，所述的道4丁使用太阳能供电，并具有外部电源接口。
作为优选，所述的车载信号机发送的公交识别信号包含快速公交类别和行 驶信息，用于道钉确定传递信号转发的次数。
作为优选，所述的道钉沿快速公交行驶的方向具有连续编码的唯一地址， 该地址码存储在微处理器才莫块内部FLASH存储器中。
一种快速公交专用车道借道方法，该方法通过安装在快速公交上的车载信 号机不断的发送公交识别信号，沿快速公交专用车道排列的道钉收到公交识别 信号后逐级向前方的道钉传递设定好转发次数的控制信号，收到控制信号的道 钉点亮内置信号灯在快速公交前方的专用车道上标出一段普通车辆禁止借道的 禁驶区，随着快速公交的前进，点亮信号灯的道钉不断向前推进，禁驶区也不断向前推进，收到公交识别信号的道钉设定延时熄灭时间，快速公交驶过的区 域道钉信号灯熄灭禁驶区撤销。
本发明通过车载信号机发送公交识别信号，道钉传递控制信号在快速公交 前方动态划定禁驶区，实时提醒普通车辆快速公交专用车道忙闲状态，为普通 车辆在快速公交专用车道空闲路段行驶创造条件，普通车辆可以根据道钉信号 灯的信号指示，在快速公交专用车道空闲时借道行驶，在快速公交接近时离开 专用车道，保证快速公交的优先通行。因而通过本借道系统以及借道方法既能 保证快速公交优先通行，又能实现空闲快速专用车道的充分使用，增加城市公 共道路资源的利用率，具有十分良好的社会效益和经济效益。
图1、图2、图3是本发明借道系统及借道方法的工作原理示意图4是车载信号积j硬件原理框图5是道钉硬件原理框图6是车载信号机软件流程图7是道钉软件流程图。 务昧实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述
如图1、图2、图3所示，快速公交l、普通车辆2、 3、道钉4、 5、 6、 7、 8、 9、 10，普通车道ll，快速/>交专用车道12,箭头表示车辆行驶方向，我们 把快速公交1先经过的道钉设为上游道钉，后经过的道钉称为下游道钉，即道 钉4为道钉5的上游道钉，道钉6为道钉5的下游道钉，以此类推。图1、图2、 图3所示案例用于进一步说明本发明工作原理，因此图中仅用有限的普通车辆和道钉个数来说明。
如图1所示，快速公交1上的车载信号机发送的公交识别信号被道钉5接
收，道钉5通过发送控制信号通知下游道钉点亮LED信号灯，道钉5发送的控 制信号被逐级传递给前方禁驶区所需范围内的所有道钉，这样道钉5、 6、 7、 8 的LED信号灯所标识的禁驶区形成。道钉5在收到快速公交的公交识别信号则 延时几秒钟后熄灭。普通车辆2不得借道禁驶区路段，普通车辆3在快速公交 专用车道空闲路段借道行驶。
如图2所示，随着快速公交1快速前进，道钉5的LED信号灯熄灭，道钉9 的LED信号灯点亮，禁驶区同步向前推进，在前方借道的普通车辆3发现已经 处于禁驶区，正在为快速公交l让道。
如图3所示，快速公交l快速通过后，道钉4、 5、 6熄灭信号灯，表示快 速公交专用车道空闲，普通车辆2在空闲车道中借道行驶。
图4为车载信号机硬件原理框图，车载信号机包括用于发送公交识别信号 的无线发送模块、用于控制无线发送模块发送信号的主控模块以及电源。电源 采用车载电源或电池供电，主控模块采用TI公司MSP430系列微处理器，无线 发送模块使用TI公司的CC1100/CC2500芯片，用户接口模块采用RS232/RS485 串行接口，车辆信息采集模块用于获取快速公交车辆的速度、方向等行驶信息， 可以通过GPS、传感器或其他车载设备获取。用户接口模块还可以增加显示屏用 以显示公交识别信号的信息，例如车辆的行驶速度等。
图5为道钉硬件原理框图，道钉上设置有电源模块、信号接收模块、微处 理器模块、信号发送模块和信号灯。微处理器模块采用TI公司低功耗MSP430 系列微处理器，信号接收模块和信号发送模块使用TI公司低功耗无线收发芯CC1100/CC2500,信号灯采用4只红色高亮度LED，电源模块采用太阳能供电并 具有外部电源接口用于连续长时间的阴雨天气时可以充电。道钉通过信号接收 模块接收快速公交载信号机发出的公交识别信号以及其它道钉传递过来的控制 信号，信号发送模块根据信号接收模块接收到的信号逐级向前传递控制信号。 沿快速公交行驶方向设置的每个道钉具有连续编码的唯一地址，该地址存储在 MSP430微处理器内部FLASH存储器中。微处理器的片上A/D转换器能够对电源 模块的电压进行检测，用以控制LED亮度以实现能量合理分配，太阳能电板输 出电压高，说明阳光强，亮度就提高；反之，太阳能电板输出电压低，说明阳 光不好，亮度就降低，节约能量。
图6为快速公交车载信号机软件流程图，主控模块根据初始化设置内部的 定时器，每隔500毫秒产生一次定时信号。定时信号产生后，主控模块启动无 线发送模块，对信道状态进行监听，若空闲即没有载波信号则发送公交识别信 号，遇忙则等待一段时间后再发送。发送结束后系统处于等待转态，直至下一 次定时信号产生。
图7为道钉软件流程图，道钉上电后首先系统初始化设置参数，启动信号 接收模块和信号发送模块，当信号接收模块接收到信号后，微处理器模块先对 接收到的信号有效性进行验证，如果是无效信号则进入低功耗模式；如果是有 效信号，再根据信号类别进行处理若收到公交识别信号则表示快速公交即将 通过本道钉，因此收到公交识别信号的道钉对LED信号灯进行延时熄灭设置， 然后对信道进行检测，若信道空闲则对下游道钉发送控制信号，若信道忙则等 待一段时间再发，控制信号包含快速公交类别、发送者地址和设定转发次数的 转发计数器，每转发一次则转发计数器减一；若道钉根据发送者地址判断接收 到的是下游道钉发送的道钉传送信号，则道钉就不再往下发送信号，因为接收到下游的道钉发送的信号意味着信号已经被传递下去，本道钉就没有必要再发 送了；若道钉收到的是上游道钉发送的控制信号，则根据控制信号转发计数器 的设定值判断本道钉是否处于禁驶区，若转发计数器的设定值不为零则表明本
道钉处于禁驶区，点亮并闪烁LED信号灯，同时再向下游道^T转发控制信号； 若转发计数器的设定值为零则表明本道钉不处于禁驶区，也不需要再转发控制 信号了，停止向下游道钉转发控制信号。在信号发送后会确认是否发送成功， 若发送不成功会重发，重发之前会检测重发计数器是否溢出，重发计数器设置 了信号发送的次数，若重发计数器已经溢出则道钉就取消发送。在信号发送之 前都需要对无线信道进行必要的监听，信道忙的话就等待后再发，防止无线碰 撞。道钉在接收到公交识别信号后会进行信号灯的延时熄灭设置，当延时时间 到了信号灯就会熄灭，表明此道钉已不属于禁驶区。不属于禁驶区的时候，道 钉应处于低功耗状态以节省能量消耗。
道钉可以根据公交识别信号中快速公交的行驶速度、方向等信息的变化来 改变控制信号中转发计数器的初始值，快速公交的车速快就使转发计数器的初 始值大一点，这样转发的次数多一点，传递的距离就远一点，禁驶区的范围就 会大一点，反之，车速慢就使禁驶区的范围小一点。
所述的道钉沿快速公交专用车道等间距排列，车载信号机发送的公交识别 信号的距离大于两个道钉之间的距离，道钉发送的控制信号的距离大于两个道 钉之间的距离的2倍；这样同时接收到公交识别信号的道钉大于一个，同时接 收到道钉发送的控制信号的道钉也大于一个，这样可以保证如果其中某一个道 钉发生了故障，另 一个接收到信号的道钉可以把信号发送出去。
权利要求
1、一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，该系统包括安装在快速公交上用于不断的发送公交识别信号的车载信号机和沿快速公交专用车道排列的道钉，道钉上设置有电源模块、信号接收模块、微处理器模块、信号发送模块和信号灯；所述的信号接收模块连接微处理器模块，接收到公交识别信号或控制信号后反馈给微处理器模块；所述的信号灯连接微处理器模块，信号灯由微处理器模块驱动点亮标出普通车辆禁止借道的禁驶区，并具有延时熄灭功能；所述的信号发送模块也连接微处理器模块，信号发送模块由微处理器模块驱动逐级向前传递控制信号，并具有转发计数器功能，每转发一次修改转发计数器，转发计数器溢出，停止传递控制信号。
2、 根据权利要求1所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述 的车载信号机包括用于发送公交识别信号的无线发送模块、用于控制无线发送 模块发送信号的主控模块以及电源。
3、 根据权利要求2所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述 的车载信号机还包括车辆信息采集模块和用户接口模块；车辆信息采集模块用于采集快速公交的行驶信息，用户接口模块用于对车载信号机进行设置和显示 车辆行马史信息。
4、 根据权利要求1或2或3所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在 于，所述的道钉沿快速公交专用车道等间距排列。
5、 根据权利要求4所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述车载信号机发送的公交识别信号的距离大于两个道钉之间的距离，道钉发送的 控制信号的距离大于两个道钉之间的距离的2倍。
6、 根据权利要求5所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述 的信号灯为LED信号灯。
7、 根据权利要求5所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述 的道4丁使用太阳能供电，并具有外部电源接口。
8、 根据权利要求5所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述 的车载信号机发送的公交识别信号包含快速公交类别和行驶信息，用于道钉确定传递信号转发的次数。
9、 根据权利要求5所述的一种快速公交专用车道借道系统，其特征在于，所述 的道钉沿快速公交行驶的方向具有连续编码的唯一地址，该地址码存储在微处 理器模块内部FLASH存储器中。
10、 一种快速^^交专用车道借道方法，其特征在于，该方法通过安装在快速公 交上的车载信号机不断的发送公交识别信号，沿快速公交专用车道排列的道钉 收到公交识别信号后逐级向前方的道钉传递设定好转发次数的控制信号，收到 控制信号的道^t丁点亮内置信号灯在快速公交前方的专用车道上标出一段普通车 辆禁止借道的禁驶区，随着快速公交的前进，点亮信号灯的道钉不断向前推进， 禁驶区也不断向前推进，收到公交识别信号的道钉设定延时熄灭时间，快速公 交驶过的区域道钉信号灯熄灭禁驶区撤销。
全文摘要
本发明是用于向普通车辆出借快速公交专用车道的一种快速公交专用车道借道系统及借道方法。该借道系统及借道方法通过车载信号机发送公交识别信号，道钉传递控制信号在快速公交前方动态划定禁驶区，实时提醒普通车辆快速公交专用车道忙闲状态，为普通车辆在快速公交专用车道空闲路段行驶创造条件，普通车辆可以根据道钉信号灯的信号指示，在快速公交专用车道空闲时借道行驶，在快速公交接近时离开专用车道，保证快速公交的优先通行。因而通过本借道系统以及借道方法既能保证快速公交优先通行，又能实现空闲快速专用车道的充分使用，增加城市公共道路资源的利用率，具有十分良好的社会效益和经济效益。
文档编号G08G1/01GK101520948SQ20091009753
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者张盎然, 杨国森 申请人:浙江富阳市新源交通电子有限公司