道路交叉口信號控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代有軌電車因其系統(tǒng)具有良好的靈活性與適應(yīng)性，同時具備運量大、服務(wù)質(zhì)量高、造價低廉、能耗低、環(huán)保等優(yōu)勢，在許多大中型城市得以迅速發(fā)展。與地鐵和輕軌相比，有軌電車的路權(quán)形式設(shè)置靈活，具有半獨立或?qū)Ｓ新窓?quán)。一些城市由于道路空間條件所限，在路段上給予有軌電車專用軌道，在平面交叉口，采取電車與其他社會車輛混行的方式，使得有軌電車在交叉口的行駛受到大量隨機因素的干擾，進而影響有軌電車的通行效率，成為影響該系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與可靠性主要因素。因此對有軌電車交叉口信號優(yōu)先協(xié)調(diào)控制模式予以研究具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種道路交叉口信號控制方法及系統(tǒng)，能夠保障有軌電車的優(yōu)先通行，確保電車在交叉口的通行效率，同時通過交叉口的優(yōu)先控制策略保證電車按計劃行車。
[0004]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，道路交叉口信號控制方法，其特征在于，包括下述步驟:
[0005]I)檢測車輛的位置、速度和滿載率，所述車輛為公共交通車輛；
[0006]2)通過計算車輛位置和速度信息，判斷車輛是否在交叉口的紅燈時段到達交叉路口，若為否則返回步驟I)，若為是則進入步驟3);
[0007]3)判斷是否符合優(yōu)先通過條件，若為否則返回步驟I)，若為是則進入步驟4);
[0008]所述優(yōu)先通過條件為滿足下述各項之任一:
[0009]a.車輛滿載率達到或超過預(yù)設(shè)的閾值；
[0010]b.依據(jù)車輛位置和速度信息計算車輛到達交叉路口的時間，將計算結(jié)果與預(yù)存的時刻表對照，判定車輛時間有延誤且即使按最高速度也無法在下一個交叉路口補償延誤時間；
[0011]C.根據(jù)同向前后車輛最小行車間隔閾值與車輛的實際行車間隔，計算得到車輛到達交叉口按原信號方案等待將會造成與后到同向車輛行車間隔達到或小于最小行車間隔；
[0012]4)調(diào)整交叉口信號燈時序安排，使其滿足在車輛到達時為通過信號。
[0013]進一步的，適用于相對方向的車輛的信號控制方法，
[0014]步驟I)為:檢測距離交叉路口最近的相向行駛的兩個車輛的位置、速度和滿載率;
[0015]步驟2)為:通過計算兩個車輛位置和速度信息，判斷兩個車輛是否皆在交叉口的紅燈時段到達交叉路口，若為否則返回步驟I)，若為是則進入步驟3);
[0016]步驟3)為:判斷是否兩個車輛皆符合優(yōu)先通過條件，若為否則返回步驟I)，若為是則進入步驟4);
[0017]所述優(yōu)先通過條件為滿足下述各項之任一:
[0018]a.車輛滿載率達到或超過預(yù)設(shè)的閾值；
[0019]b.依據(jù)車輛位置和速度信息計算車輛到達交叉路口的時間，將計算結(jié)果與預(yù)存的時刻表對照，判定車輛時間有延誤且即使按最高速度也無法在下一個交叉路口補償延誤時間；
[0020]c.根據(jù)同向前后車輛最小行車間隔閾值與車輛的實際行車間隔，計算得到車輛到達交叉口按原信號方案等待將會造成與后到同向車輛行車間隔達到或小于最小行車間隔；
[0021]步驟4)包括:
[0022]4.1)依據(jù)先到車輛位置和速度，計算得到先到車輛優(yōu)先時間段；
[0023]4.2)依據(jù)后到車輛位置和速度，計算并判斷若后到車輛加速到最高速度是否可在先到車輛的優(yōu)先時間段內(nèi)到達交叉路口，若為是則將加速信息發(fā)送至后到車輛，然后進入步驟4.4)，若為否則進入步驟4.3);
[0024]4.3)依據(jù)檢測到的與后到車輛同向的前一個同線路車輛駛離交叉路口的時間，計算和判斷若后到車輛在通過信號下加速至最高速度是否可在預(yù)設(shè)的安全時間間隔閾值內(nèi)駛離交叉路口，若為是則進入步驟4.4)，若為否則返回步驟I);
[0025]4.4)計算后到車輛在加速的情況下駛離交叉路口的時間段，將其與步驟4.1)得到的先到車輛優(yōu)先時間段疊加，得到延長時間信息，以此調(diào)整交叉口信號燈時序安排，使其滿足在先到車輛與后到車輛到達時皆為通過信號。
[0026]本發(fā)明通過車載定位裝置確定車輛位置。
[0027]本發(fā)明在交叉路口的前一個車站檢測車輛滿載率，在交叉路口進口前的預(yù)設(shè)距離處檢測車輛的位置和速度。
[0028]所述車輛為有軌電車。
[0029]本發(fā)明還提供一種道路交叉口信號控制系統(tǒng)，其特征在于，包括中央處理部分和車載部分，所述中央處理部分與信號燈控制器有通信連接；所述車載部分包括:
[0030]車載乘客計數(shù)裝置，用于計算乘客人數(shù)，
[0031]車載信息輸出裝置，用于輸出來自中央處理部分的信息；
[0032]車載定位裝置，用于確定車輛位置；
[0033]無線通信裝置，與車載乘客計數(shù)裝置、車載信息輸出裝置和車載定位裝置連接，用于建立與中央處理部分的通信連接。
[0034]所述中央處理部分包括下述單元:
[0035]存儲器，用于存儲車輛站點時刻表、計算所需的參數(shù)以及計算結(jié)果；
[0036]延誤判斷模塊，用于依據(jù)車輛位置和速度信息計算車輛到達交叉路口的時間，將計算結(jié)果與預(yù)存的時刻表對照，判斷車輛時間是否有延誤且即使按最高速度也無法在下一個交叉路口補償延誤時間；
[0037]同向車輛間隔判斷模塊，用于根據(jù)同向前后車輛最小行車間隔閾值與車輛的實際行車間隔，計算車輛到達交叉口按原信號方案等待是否會造成與后到同向車輛行車間隔達到或小于最小行車間隔。
[0038]本發(fā)明的控制系統(tǒng)還包括滿載率比較器，所述滿載率比較器用于比較車輛滿載率和預(yù)設(shè)的閾值，滿載率比較器設(shè)置于中央處理部分；或者設(shè)置于車載部分，并與無線通信裝置連接。
[0039]本發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明可以依據(jù)交叉口服務(wù)水平、客流狀況、車輛運行狀況實現(xiàn)有軌電車信號與社會交通信號的有機融合，實現(xiàn)有軌電車系統(tǒng)沿線交叉口的信號協(xié)調(diào)控制，在實現(xiàn)有軌電車運輸效率的同時提高城市交通系統(tǒng)整體效率，實現(xiàn)道路資源的優(yōu)化配置。
【附圖說明】
[0040]圖1為有軌電車交叉口信號協(xié)調(diào)優(yōu)先控制系統(tǒng)流程圖。
[0041]圖2有軌電車交叉口信息發(fā)送與接收示意圖。
[0042]圖3有軌電車信息收集模塊示意圖。
[0043]圖4有軌電車信息處理及響應(yīng)模塊示意圖。
[0044]圖5單向到達交叉口的有軌電車啟動優(yōu)先協(xié)調(diào)通過的判斷程序圖。
[0045]圖6為上下行方向相鄰到達交叉口的有軌電車啟動優(yōu)先協(xié)調(diào)通過的判斷程序圖。
[0046]圖7為上下行方向相鄰到達交叉口的有軌電車優(yōu)先協(xié)調(diào)通過實施例運行圖。
【具體實施方式】
[0047]本發(fā)明的目的是在兼顧社會車輛交通效率的前提下，保障有軌電車的優(yōu)先通行，確保電車在交叉口的通行效率，同時通過交叉口的優(yōu)先控制策略保證電車按計劃行車。
[0048]本發(fā)明具有如下的實施硬件條件:車載GPS定位裝置；車載紅外計數(shù)裝置，安裝在上下門，統(tǒng)計車內(nèi)乘客人數(shù)；車輛檢測器，預(yù)設(shè)在交叉口，精確檢測車輛駛離交叉口的時間；將車輛位置信息及乘客信息發(fā)送的發(fā)送器；存儲有該路段不同站點乘客上下車人數(shù)的存儲單元及計算電車滿載率的MCU微處理器；接收并處理車輛及乘客數(shù)據(jù)的中心計算機；信號機，控制信號燈相位的變化；包含如下主要技術(shù)手段:
[0049]在系統(tǒng)實施初期，編制有軌電車運行圖，對于每一班電車到達交叉口的時刻以及在交叉口的等待時間均預(yù)先編制。所述GPS定位裝置實時測量線路上所有車輛的位置、速度信息，由車載數(shù)據(jù)發(fā)送裝置將車輛位置信息發(fā)送至交叉口的有軌電車信息接收器；所述車載紅外計數(shù)裝置檢測電車在站點的上下車人數(shù)，由MCU微處理器計算電車滿載率，并將計算結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的滿載率閾值進行比較，通過車載數(shù)據(jù)發(fā)送裝置發(fā)送至交叉口的有軌電車信息接收器；所述車輛檢測器檢測有軌電車到達停車線的精確時間、速度，并將信息發(fā)送至信息接收器；所述信息接收器將接收的到達交叉口的電車的車輛時刻、速度信息、滿載率信息與實時位置、速度信息發(fā)送至中心計算機。所述中心計算機根據(jù)已編制的有軌電車優(yōu)先協(xié)調(diào)通過算法與電車的實時輸入信息計算到達的電車是否符合優(yōu)先通過條件，通過改變交叉口信號相位和改變電車行駛速度，保證滿足優(yōu)先條件的電車優(yōu)先通過。
[0050]其中，有軌電車優(yōu)先協(xié)調(diào)通過算法綜合考慮到達交叉口的有軌電車滿載率、與前后電車的行車間隔、電車到達交叉口的延誤、上下行方向到達交叉口電車的時間間隔四項指標(biāo)，建立優(yōu)先協(xié)調(diào)通過模型。[0051 ] 下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0052]對于單向到達交叉口的電車(以A向為例)，
[0053]步驟I車載GPS裝置實時測量線路上電車的位置、速度信息，發(fā)送至存儲單元，并由車載數(shù)據(jù)發(fā)送裝置發(fā)送至信息接收裝置。
[0054]步驟2當(dāng)電車到達交叉口前的車站，電車車載紅外乘客計數(shù)裝置掃描、記錄電車在該站的上下車人數(shù)，將記錄的數(shù)據(jù)傳送至MCU微處理器，計算乘客滿載率，通過車載數(shù)據(jù)發(fā)送裝置將電車滿載率信息發(fā)送到信息接收裝置。
[0055]步驟3當(dāng)電車行駛到交叉口進口前的一段距離，車輛檢測器檢測到電車到達的時間與速度，將電車的到達信息發(fā)送到信息接收裝置。
[0056]步驟4判斷到達交叉口的電車是否在紅燈時段內(nèi)到達以及是否滿足優(yōu)先通過條件，如果在紅燈時段內(nèi)到達且滿足優(yōu)先條件，改變原信號方案，使電車優(yōu)先通過。具體步驟如下:
[0057]4-1信息接收裝置接收到達電車的車輛到達時刻信息、滿載信息、到達電車與前后電車的位置信息，并將信息發(fā)送至中心計算機；
[0058]4-2中心計算機根據(jù)電車到達時刻信息與信號的配時參數(shù)，計算電車是否在紅燈時段內(nèi)到達交叉口，如果不在紅燈時段內(nèi)到達交叉口，則電車直接通過，否則，轉(zhuǎn)步驟4-3 ;
[0059]4-3中心計算機根據(jù)已存儲的電車滿載率閾值與電車到達時的滿載率，如果滿載率大于滿載率閾值，則轉(zhuǎn)步驟5，否則，轉(zhuǎn)4-4 ;
[0060]4-4中心計算機根據(jù)已存儲的電車時刻表與電車的到達時間，如果電車到達交叉口時存在延誤，并且經(jīng)過計算，電車即使加速到最高旅行速度也無法在下一個交叉口前將延誤的