一种智轨列车的路口信号优先系统及方法与流程

本发明涉及一种城市公共交通管理与控制技术，具体涉及一种面向智轨列车的路口信号优先系统及方法。

背景技术：

随着城市交通拥堵问题日益突出，多种公共交通解决方案被提出，包括地铁、brt、轻轨、智轨等。智轨列车是由中车株洲电力机车研究所有限公司研制的全新交通工具，设计最高时速为70公里，采用高铁柔性编组，利用“虚拟轨道跟随控制”技术在既定“虚拟轨迹”上运行，具有轻轨、地铁等轨道列车的零排放、无污染的特性，并支持多种供电方式。以智轨列车为核心运载工具的智能轨道快运系统具有建设周期短、基础设施投资小、城市适应性高、综合运力强等优势特点，具有较好的应用前景。与有轨电车一样，由于在城市道路路面行驶，道路交叉口的通行效率影响着智轨列车的整体运行效果。针对智轨列车，需要提供一种路口优先系统。

现有的技术方案中虽然都提出了针对公共交通车辆的路口优先解决方案，但是车辆仅仅是被动地给出优先请求，智能化水平不高，特别是针对路口较拥堵的情况，道路交通信号控制系统仍然需要针对优先请求进行判断，造成了无谓的资源浪费。同时，公共交通工具的运营平台与道路交通信号控制平台不是同一个平台，相关解决方案未涉及平台级的互联，当公共交通线路成网运行时，不具有较好的扩展性。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种智轨列车的路口信号优先系统及方法，可以较好地解决智轨列路口优先通行问题，同时满足线路成网后多样的优先需求。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种智轨列车的路口信号优先系统，包括道路交通信号控制平台、智轨列车运营平台、交叉路口终端设备、智轨列车终端设备，在道路交通信号控制平台和智轨列车运营平台之间、智轨列车运营平台和智轨列车终端设备之间、道路交通信号控制平台和交叉路口终端设备之间、交叉路口终端设备和智轨列车终端设备之间均有通讯传输，其中：

智轨列车终端设备上设置车载主机、显示器、第一无线通信设备、第二无线通信设备、卫星定位设备、车轮传感器，其中：

第一无线通信设备，用于实现智轨列车终端设备与路口信号优先控制器的通信；

第二无线通信设备，用于实现智轨列车终端设备与智轨列车运营平台的通信；

车轮传感器，用于获取车辆速度信息；

卫星定位设备，用于获取智轨列车卫星坐标；

显示器，用于实现人机交互；

车载主机，用于监控智轨列车运行，包括控制与其连接的各个模块的运行；

交叉路口终端设备上设置路口信号优先控制器、道路交通信号控制机、交通信号灯，其中：

路口信号优先控制器，用于接收智轨列车终端设备发出的优先请求，并将优先请求信息转发至道路交通信号控制机；

道路交通信号控制机，实现智轨列车路口优先策略，并调整交通信号灯的显示；

智轨列车运营平台与交通信号控制平台，通过网络互联实现中心级的优先请求。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例，第一无线通信设备是短程无线通信设备，可以采用环线、信标、或电台，第二无线通信设备是远程无线通信设备。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例，车载主机通过卫星定位设备获取车辆坐标，通过车轮传感器获取车辆速度信息，通过远程无线通信设备向智轨列车运营平台实时发送车辆位置信息及车辆状态信息，并接收智轨列车运营平台发送的数据，通过显示器实现人机交互，通过短程无线通信设备向路口信号优先控制器发送优先请求及车辆通过路口信息。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例，车载主机中存储有运营线路的线路数据库，线路数据库中包含有站台、路口在内的关键线路点的坐标，所有运营线路的线路数据由智轨列车运营平台负责生成及管理。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例，路口信号优先控制器实时发送路口信号灯相位信息及路口拥堵情况。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例，智轨列车终端设备中安装第一计算机程序，在车载主机中运行实现优先操作逻辑，执行如下步骤：

步骤s1：智轨列车终端设备通过卫星定位设备获取智轨列车的卫星坐标信息，通过车轮传感器获取车辆速度信息，当车载主机接近路口范围时实施获取前方路口信号灯相位信息及路口拥堵信息，这些信息都能够在显示器上显示；

步骤s2：智轨列车终端设备读取线路数据库，得到车辆在线路上的位置信息，从而定位车辆位置；

步骤s3：判断智轨列车与路口之间的距离是否到达一设定值，若到达设定值则进入步骤s4，若未到达设定值则进入步骤s11，其中设定值与道路交通信号控制机的优先响应时间有关；

步骤s4：判断路口是否出现拥堵，若未出现拥堵则进入步骤s5，若出现拥堵则进入步骤s11；

步骤s5：判断车辆是否正常运行，若正常运行则进入步骤s6，若未正常运行则进入步骤s11；

步骤s6：判断车辆是否晚点，若车辆晚点则进入步骤s7，若车辆未晚点则进入步骤s11；

步骤s7：智轨列车终端设备发送优先请求；

步骤s8：智轨列车终端设备按照交通信号指示行车；

步骤s9：判断车辆是否通过路口，若还未通过路口则返回步骤s8，若已经通过路口则进入步骤s10；

步骤s10：智轨列车终端设备发送车辆离开信号，流程结束。

步骤s11：智轨列车终端设备不发送优先请求。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例，智轨列车运营平台中安装第二计算机程序，第二计算机程序在智轨列车运营平台中运行以实现发送优先请求的逻辑，执行如下的步骤：

步骤s1：判断是否为路网级优先，若是路网级优先则进入步骤s11，若不是路网级优先则进入步骤s2；

步骤s2：智轨列车运营平台实时获取车辆位置信息、状态信息；

步骤s3：智轨列车运营平台读取线路数据库，定位车辆位置；

步骤s4：判断智轨列车与路口之间的距离是否到达一设定值，若到达设定值则进入步骤s5，若未到达设定值则返回步骤s2，其中设定值与道路交通信号控制机的优先响应时间有关；

步骤s5：判断车辆是否无法发送优先，若无法发送优先则进入步骤s7，若能够发送优先则进入步骤s6；

步骤s6：判断路口信号优先控制器是否工作异常，若工作异常则进入步骤s7，若工作正常则流程结束；

步骤s7：智轨列车运营平台向道路交通信号控制平台发送车辆优先请求；

步骤s8：车辆按照交通信号灯指示行车；

步骤s9：判断车辆是否通过路口，若还未通过路口则返回步骤s8，若已经通过路口则进入步骤s10；

步骤s10：智轨列车运营平台发送车辆离开信号，流程结束；

步骤s11：发送车辆时刻表、车辆实时位置信息至道路交通信号控制平台，流程结束。

本发明还公开了一种智轨列车的路口信号优先方法，方法包括：

步骤1：车载主机获取车辆坐标和车辆在线路上的位置信息，车载主机接近路口范围时获取前方路口信号灯相位信息及路口拥堵信息；

步骤2：当智轨列车距路口到达设定值时，车载主机根据车辆状态以及前方路口拥堵情况判定是否申请优先并据此向路口信号优先控制器发送优先请求，其中优先请求包含有车辆距路口的距离、车速、优先请求的方向信息；

步骤3：道路交通信号控制机根据路口信号优先控制器发出的优先请求，为智轨列车提供优先服务；

步骤4：当智轨列车车尾通过路口时，车载主机向路口信号优先控制器发送通过路口信息；

步骤5：道路交通信号控制机收到路口信号优先控制器发出的智轨列车通过路口信息，退出优先服务。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先方法的一实施例，在步骤2中，当前方路口拥堵、智轨列车早点、车辆出现可能影响到正常运行的异常时，智轨列车不向路口信号优先控制器发送优先请求，按照交通信号灯的指示行车。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先方法的一实施例，在步骤3中，当车辆异常、车地短程通信异常、或路口信号优先控制器异常造成车辆优先请求无法通过路口的设备发送至道路交通信号控制机时，由智轨列车运营平台向道路交通信号控制平台申请优先。

根据本发明的智轨列车的路口信号优先方法的一实施例，当线路成网运行时，智轨列车运营平台发送包含智轨列车运营时刻表、列车载客量在内的信息至道路交通信号控制平台，由道路交通信号控制平台实现路网级的优先策略。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的方案利用车载主机中设置的完整的运营线路数据库可以准确确定优先请求时机，避免无谓的优先请求。当车辆异常、车地短程通信异常、路口信号优先控制器异常时，可由智轨列车运营平台向道路交通信号控制平台申请优先，保证智轨列车的运行效率。而且智轨列车运营平台可以发送智轨列车运营时刻表、列车载客量等信息至道路交通信号控制平台，由道路交通信号控制平台实现路网级的优先策略。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例的原理图。

图2示出了本发明的智轨列车上的控制程序的实现流程图。

图3示出了本发明的智轨列车运营平台上的控制程序的实现流程图。

图4示出了本发明的智轨列车的路口信号优先方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了本发明的智轨列车的路口信号优先系统的一实施例的原理。请参见图1，本实施例的系统包括道路交通信号控制平台、智轨列车运营平台、交叉路口终端设备、智轨列车终端设备。在道路交通信号控制平台和智轨列车运营平台之间、智轨列车运营平台和智轨列车终端设备之间、道路交通信号控制平台和交叉路口终端设备之间、交叉路口终端设备和智轨列车终端设备之间均有通讯传输。

在智轨列车终端设备上设置车载主机、显示器、第一无线通信设备(在本实施例中是短程无线通信设备)、第二无线通信设备(在本实施例中是远程无线通信设备)、卫星定位设备、车轮传感器。

在交叉路口终端设备上设置路口信号优先控制器、道路交通信号控制机、交通信号灯。

智轨列车终端设备中的各个模块的实现原理如下。

短程无线通信设备用于实现智轨列车终端设备与路口信号优先控制器的通信，也可以采用环线、信标、电台等方式来实现。

远程无线通信设备用于实现智轨列车终端设备与智轨列车运营平台的通信。

卫星定位设备用于获取智轨列车卫星坐标。

车轮传感器用于获取车辆速度信息。

显示器用于实现人机交互，向驾驶员提供车辆信息、运营提示信息等信息。

车载主机用于监控智轨列车运行，包括控制与其连接的各个模块的运行。车载主机通过卫星定位设备获取车辆坐标，通过车轮传感器获取车辆速度信息，通过远程无线通信设备向智轨列车运营平台实时发送车辆位置信息及车辆状态信息，并接收智轨列车运营平台发送的数据，通过显示器实现人机交互，通过短程无线通信设备向路口信号优先控制器发送优先请求及车辆通过路口信息。

此外，在车载主机中存储有运营线路的线路数据库，线路数据库中包含有站台、路口等关键线路点的坐标。智轨列车运营平台负责生成及管理所有运营线路的线路数据。路口信号优先控制器实时发送路口信号灯相位信息及路口拥堵情况。

交叉路口终端设备中的各个模块的实现原理如下。

路口信号优先控制器用于接收智轨列车终端设备发出的优先请求，并将优先请求信息转发至道路交通信号控制机，由道路交通信号控制机实现智轨列车路口优先策略，并调整交通信号灯的显示。而道路交通信号控制机和交通信号灯的原理都是公知的内容，在此不再赘述。

作为控制中心的智轨列车运营平台与交通信号控制平台通过有线网络互联，用于实现中心级的优先请求。

在智轨列车终端设备中安装一计算机程序，在车载主机中运行，执行如图2所示的步骤，主要用于实现优先操作逻辑，结合图2对其实现步骤进行详述。

步骤s101：智轨列车终端设备通过卫星定位设备获取智轨列车的卫星坐标，通过车轮传感器获取车辆速度信息，当车载主机接近路口范围时实施获取前方路口信号灯相位信息(灯色)及路口拥堵信息。

这些信息都可以在显示器上显示。

步骤s102：智轨列车终端设备读取线路数据库，得到车辆在线路上的位置信息，从而定位车辆位置。

步骤s103：判断智轨列车与路口之间的距离是否到达一设定值。若到达设定值则进入步骤s104，若未到达设定值则进入步骤s111。

这个设定值与道路交通信号控制机的优先响应时间有关，需要根据具体情况确定，一般可以选择50米至150米的范围内，在本实施例中设定值例如为150米。

步骤s104：判断路口是否出现拥堵。若未出现拥堵则进入步骤s105，若出现拥堵则进入步骤s111。

步骤s105：判断车辆是否正常运行。若正常运行则进入步骤s106，若未正常运行则进入步骤s111。

步骤s106：判断车辆是否晚点。若车辆晚点则进入步骤s107，若车辆未晚点则进入步骤s111。

步骤s107：智轨列车终端设备发送优先请求。

步骤s108：智轨列车终端设备按照交通信号指示行车。

步骤s109：判断车辆是否通过路口，若还未通过路口则返回步骤s108，若已经通过路口则进入步骤s110。

步骤s110：智轨列车终端设备发送车辆离开信号。流程结束。

步骤s111：智轨列车终端设备不发送优先请求。

在智轨列车运营平台中安装一计算机程序，在智轨列车运营平台中运行，执行如图3所示的步骤，主要用于实现发送优先请求的逻辑，结合图3对其实现步骤进行详述。

步骤s201：判断是否为路网级优先。若是路网级优先则进入步骤s211，若不是路网级优先则进入步骤s202。

步骤s202：智轨列车运营平台实时获取车辆位置信息、状态信息。

步骤s203：智轨列车运营平台读取线路数据库，定位车辆位置。

步骤s204：判断智轨列车与路口之间的距离是否到达一设定值。若到达设定值则进入步骤s205，若未到达设定值则返回步骤s202。

这个设定值与道路交通信号控制机的优先响应时间有关，需要根据具体情况确定，一般可以选择50米至150米的范围内，在本实施例中设定值例如为150米。

步骤s205：判断车辆是否无法发送优先。若无法发送优先则进入步骤s207，若能够发送优先则进入步骤s206。

步骤s206：判断路口信号优先控制器是否工作异常。若工作异常则进入步骤s207，若工作正常则流程结束。

步骤s207：智轨列车运营平台向道路交通信号控制平台发送车辆优先请求。

步骤s208：车辆按照交通信号灯指示行车。

步骤s209：判断车辆是否通过路口。若还未通过路口则返回步骤s208，若已经通过路口则进入步骤s210。

步骤s210：智轨列车运营平台发送车辆离开信号。流程结束。

步骤s211：发送车辆时刻表、车辆实时位置信息至道路交通信号控制平台。流程结束。

图4示出了本发明的智轨列车的路口信号优先方法的一实施例的流程。请参见图4，下面是对本实施例的智轨列车的路口信号优先方法的各步骤的详细描述。

步骤s1：车载主机通过卫星定位设备获取车辆坐标，并通过读取车载数据库得到车辆在线路上的位置信息。车载主机接近路口范围时，可实时获取前方路口信号灯相位信息及路口拥堵信息，并在显示器上显示。

步骤s2：当智轨列车距路口到达设定值(比如为150m)时，车载主机根据车辆状态(车辆状态例如包括速度、早晚点情况、是否出现异常等)以及前方路口拥堵情况判定是否申请优先。

当前方路口拥堵、智轨列车早点、车辆出现可能影响到正常运行的异常时，智轨列车不向路口信号优先控制器发送优先请求，按照交通信号灯的指示行车即可。

优先请求包含有车辆距路口的距离、车速、优先请求的方向信息，道路交通信号控制机可以进行丰富的优先策略。

步骤s3：道路交通信号控制机根据路口信号优先控制器发出的优先请求，为智轨列车提供优先服务。

当车辆异常、车地短程通信异常、路口信号优先控制器异常造成车辆优先请求无法通过路口的设备发送至道路交通信号控制机时，可由智轨列车运营平台向道路交通信号控制平台申请优先。

当线路成网运行时，智轨列车运营平台可发送智轨列车运营时刻表、列车载客量等信息至道路交通信号控制平台，由道路交通信号控制平台实现路网级的优先策略。

步骤s4：当智轨列车车尾通过路口时，车载主机向路口信号优先控制器发送通过路口信息。

步骤s5：道路交通信号控制机收到路口信号优先控制器发出的智轨列车通过路口信息，退出优先服务。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。