CN106652499A - 具有预约功能的特殊车辆优先通行***及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有预约功能的特殊车辆优先通行控制***及实现方法，基于车路协同的思想，在路口信号机侧增加无线接收模块，在特殊车辆上放置车载终端及无线发送模块，通过在车载终端上预先规划行驶路线、设置车队参数及放行距离，当特殊车辆到达路口通讯距离时，根据经纬度信息计算出车辆行驶速度，从而计算出到达放行距离需要的时间，并告知信号机，通过跟信号机即时、多次的通信预约提高特殊车辆优先通行的通过率。该***通过车载终端预先规划路径，无需通过中心后台规划，节省人力；规划后全自动运行，通过信号控制的方式保障特殊车辆优先通行，无需任何干预，做到保畅通的同时保安全。

Description

具有预约功能的特殊车辆优先通行***及实现方法

技术领域

本发明具体涉及具有预约功能的道路交叉口特殊车辆优先通行***及实现方法，属于交通信号控制技术领域。

背景技术

救护车、消防车以及执行警卫任务的车辆等特殊车辆,其执行的任务关乎人民群众的生命财产安全。在保障其通行效率、可靠性和安全性的基础上，降低对其它常规交通流的不利影响有着十分重要的意义。

传统的信号优先任务需要使用大量的警力，将交警提前布置在车辆需要经过的交叉口，通过路***警和指挥中心工作人员的协作，人为调整信号机的工作状态，从而实现对特殊车辆的优先放行。缺点是：要耗费大量的人力资源，并且由于缺乏车辆位置的精确信息，优先放行方案执行和撤销的时机不好精确把握，可能对其它常规交通流造成不利的影响。

针对上述问题，目前已经开发出了一些可以为特殊车辆提供优先通过功能的控制***。如专利申请号201410215173.5，名称为“一种道路特殊车辆优先通行***”的专利，该专利使用探头和RFID标签芯片，RFID标签芯片安装在道路上，探头安装在车辆上，当探头探测到RFID标签芯片的信息时，将道路信息传递给指挥中心，由指挥中心控制该交叉口信号灯放行。缺点是RFID标签芯片需要分车道进 行布置，RFID标签芯片使用量极大，造成硬件成本与安装维护成本相对较高；此外，该***的放行路线是由后台统一规划后发放给信号机，特殊车辆不可以自行规划和更改，不具备互动性能。

专利申请号201510970311.5，名称为“一种用于特殊车辆优先同行的交通信号控制方法”。该专利也包括车载装置和接收装置，利用车载装置获取车辆的GPS位置信息，通过ZigBee与接收装置通讯，进而由信号机控制交叉口的放行方案。缺点是使用ZigBee进行通讯，通讯距离较近，若增加通讯距离需要组网，增加了硬件成本；采用抢占式的信号控制策略，对其它方向的车流会产生较大的影响。

专利申请号201510026164.6，名称为“基于车路协同的紧急车辆优先通行新方法及***”的专利，该专利包括路侧单元和车载单元，车载单元用于将车辆信息反馈给路侧单元，并接收车速引导信息；路侧单元根据当前信号相位与进道口排队车辆的实际情况，生成相应放行方案。从装置方面来讲，该专利使用PC机作为车载单元，占用空间大，使用成本也较高。从实现方法来讲，该专利不具备预约功能，当等到车辆与信号机距离很近时开始发送信号，信号机还需要反应时间，同时由于使用的是公用频段通讯，存在干扰信号，容易造成优先放行失败；且其车速引导及红绿灯配时的计算过程复杂，都必须由信号机完成，方法不简单易行。

发明内容

与前述专利申请相比，本发明采用新的技术方案：

1.车载终端采用安装有本***App的平板电脑或智能手机等，成本低廉，操作简单易行；

2.通过在车载终端上预先规划行驶路线、设置车队参数及放行距离，当特殊车辆到达路口通讯距离时，根据经纬度信息计算出车辆行驶速度，从而计算出到达放行距离需要的时间，并告知信号机，通过跟信号机即时、多次的通信预约提高特殊车辆优先通行的通过率。

针对当前多数信号控制机的特殊车辆优先通行功能是通过后台规划好路线发放给信号机，特殊车辆不可以自行规划和更改，不具备互动性能，同时对其它常规交通流造成相当不利影响的问题，本发明技术方案提供了具有预约功能的道路交叉口特殊车辆优先通行控制***。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

具有预约功能的道路交叉口特殊车辆优先通行控制***由路口侧单元和特殊车辆侧单元组成。路口侧单元为路口接收模块，包括天线和通讯模块，天线放置于路口信号机外部机顶上，通讯模块通过RS232与信号机主控板相连，可以放置在信号机箱内。信号控制机通过控制信号线与交通信号灯相连，通过光纤与中心平台相连。特殊车辆侧单元包括车载发送模块和车载终端，均放置于特殊车辆内，车载发送模块由GPS/北斗双模定位模块和通讯模块组成。车载发送模块与路口接收模块通过ISM频段建立即时通讯，通过WiFi与车载终端进行通讯，车载终端一般为安装有本***App的平板电脑或智能手机。

使用具有预约功能的道路交叉口特殊车辆优先通行控制***实现方 法包括以下步骤：

步骤1：在特殊车辆的车载终端(平板电脑、智能手机等)保存有当前城市地图、各个信号机ID号及经纬度信息、各个信号机与周边信号机之间的连接关系等。

步骤2：在车载终端的地图上预先对特殊车辆的行驶路径进行规划，设定放行距离及车队的车辆长度和车辆间距等参数，根据车队的车辆长度和车辆间距等参数，计算车辆放行保持的时间。

步骤3：根据车载发送模块中的GPS/北斗双模定位模块获得特殊车辆的实时经纬度信息，计算车辆与下一路口的距离。地球上A、B两点距离(此处可认为A点为下一路口信号机，B点为特殊车辆)的计算公式为：距离d＝arc cos(sin(北纬A)×sin(北纬B)+cos(北纬A)×cos(北纬B)×cos(AB两地经度差))×地球平均半径，同时计算出车辆形式速度。

步骤4：判断车辆与下个路口的距离是否小于2000米(车载发送模块与路口接收模块的通讯距离)，若否则返回上一步，若是则进行下一步。

步骤5：判断是否已经通过该路口，若是则返回步骤3，若否则进行下一步；

步骤6：根据获得的车辆行驶速度及设定的放行距离，计算到达放行距离需要的时间及需要放行的方向、灯色；

步骤7：车载发送模块发送请求通过数据，在特殊车辆侧返回至 步骤5之行；

步骤8：在路口侧的接收模块接收到车载发送模块发送的请求信号；

步骤9：判断延时放行时间是否已到，若否则在此等待，若是则进行下一步；

步骤10：判断车辆放行保持的剩余时间是否大于零，若是表示特殊车辆的车队还没有通过路口，进行下一步，若否表示车队已经通过该路口，跳至步骤13；

步骤11：路口接收模块将从车载发送模块中获得的信息通过RS-232串口发送给信号机(可以是任意厂家的信号机，只要接口和协议开放便可)，交通信号机产生优先通行策略作用于交通信号灯；

步骤12：交通信号灯执行特殊车辆放行处理，采用红灯早断和绿灯延长的方式，并设置黄闪缓冲时间，保证行车安全；

步骤13：本路口的特殊车辆优先通行任务结束，交通信号灯恢复正常放行相位。

有益效果

(1)本发明采用GPS/北斗双模定位模块，提高了对特殊车辆的定位精度，可以精确把握优先放行方案执行和撤销的时机，减小了对其它方向交通流的影响；

(2)采用平板电脑或智能手机作为车载终端，使用时仅需安装专用APP，占用车载空间少，学习成本小，不需要增加额外的处理与 显示模块，降低了使用成本；

(3)本发明具有预约功能，当特殊车辆到达路口通讯距离时，根据获得的车辆行驶速度信息以及设定的放行距离，计算到达放行距离需要的时间，并告知信号机，通过跟信号机即时、多次的通信预约提高特殊车辆优先通行的通过率，避免了因通讯阻塞导致信号机不能及时接收数据，无法执行放行方案的情况。

附图说明

图1本发明各模块之间的关系框图。

图2本发明所述的使用流程图。

图3本发明的一例车载终端界面。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本技术方案。

图1为本发明具有预约功能的特殊车辆优先通行控制***各模块之间的连接关系框图。特殊车辆侧单元包括车载发送模块和车载终端，车载终端一般为安装有本***App的平板电脑或智能手机。均放置于特殊车辆内，车载发送模块由GPS/北斗双模定位模块、天线和通讯模块组成。车载发送模块与路口接收模块通过ISM频段建立即时通讯，通过WiFi与车载终端进行通讯，路口侧单元为路口接收模块，包括天线和通讯模块，天线放置于路口信号机外部机顶上，通讯模块通过RS232与信号机主控板相连，可以放置在信号机箱内。信号控制机通过控制信号线与交通信号灯相连，通过光纤与中心平台相连。

图2为本发明具有预约功能的特殊车辆优先通行***实现方法的工作流程图，具体说明如下：

步骤1：在特殊车辆的车载终端(平板电脑、智能手机等)保存有当前城市地图、各个信号机ID号及经纬度信息、各个信号机与周边信号机之间的连接关系等。

步骤2：在车载终端的地图上预先对特殊车辆的行驶路径进行规划，设定放行距离及车队的车辆长度和车辆间距等参数，根据车队的车辆长度和车辆间距等参数，计算车辆放行保持的时间。

步骤3：根据车载发送模块中的GPS/北斗双模定位模块获得特殊车辆的实时经纬度信息，计算车辆与下一路口的距离。地球上A、B两点距离(此处可认为A点为下一路口信号机，B点为特殊车辆)的计算公式为：距离d＝arc cos(sin(北纬A)×sin(北纬B)+cos(北纬A)×cos(北纬B)×cos(AB两地经度差))×地球平均半径，同时计算出车辆形式速度。

步骤4：判断车辆与下个路口的距离是否小于2000米(车载发送模块与路口接收模块的通讯距离)，若否则返回上一步，若是则进行下一步。

步骤5：判断是否已经通过该路口，若是则返回步骤3，若否则进行下一步；

步骤6：根据获得的车辆行驶速度及设定的放行距离，计算到达放行距离需要的时间及需要放行的方向、灯色；

步骤7：车载发送模块发送请求通过数据，在特殊车辆侧返回至步骤5之行；

步骤8：在路口侧的接收模块接收到车载发送模块发送的请求信号；

步骤9：判断延时放行时间是否已到，若否则在此等待，若是则进行下一步；

步骤10：判断车辆放行保持的剩余时间是否大于零，若是表示特殊车辆的车队还没有通过路口，进行下一步，若否表示车队已经通过该路口，跳至步骤13；

步骤11：路口接收模块将从车载发送模块中获得的信息通过RS-232串口发送给信号机(可以是任意厂家的信号机，只要接口和协议开放便可)，交通信号机产生优先通行策略作用于交通信号灯；

步骤12：交通信号灯执行特殊车辆放行处理，采用红灯早断和绿灯延长的方式，并设置黄闪缓冲时间，保证行车安全；

步骤13：本路口的特殊车辆优先通行任务结束，交通信号灯恢复正常放行相位。

图3为所设计的一例车载终端界面。(a)为主界面名称为“车载交通优先放行***”，包括“方案管理”、“参数设置”、“路口地图”、“密码修改”、“关于”、“退出”等二级界面，界面下方会显示最近使用过的方案名称，例如“珠江路南北方向”；(b)为从(a)“主界面”进入的“方案管理”界面，可以对运行过的方案进行查看和修改，并可 添加新的方案，选中某个方案后边可以运行；(c)为从(a)“主界面”进入的“参数设置”界面，包括“车队参数设置”和“远程控制设置”，“车队参数设置”可设置车辆长度和车辆间距，“远程控制设置”所设置的为命令放行距离，通过这些参数可计算到达路口放行距离的时间，进行预约放行；(d)为从(a)“主界面”进入的“路口地图”界面，凡是安装了交通信号灯的路口有信号灯图标显示，通过路口地图可对行驶路径进行规划。

Claims (2)

1.具有预约功能的道路交叉口特殊车辆优先通行控制***，其特征在于，包括路口侧单元和特殊车辆侧单元，所述路口侧单元为路口接收模块，包括天线和通讯模块，天线放置于路口信号机外部机顶上，通讯模块通过RS232与信号机主控板相连，放置在信号机箱内；信号机通过控制信号线与交通信号灯相连，通过光纤与中心平台相连；所述特殊车辆侧单元包括车载发送模块和车载终端，均放置于特殊车辆内，车载发送模块与路口接收模块通过ISM频段建立即时通讯，通过WiFi与车载终端进行通讯，车载终端为安装有本***App的平板电脑或智能手机；所述车载发送模块由GPS/北斗双模定位模块和通讯模块组成。

2.如权利要求1所述的***的实现方法，包括以下步骤：

步骤1：在特殊车辆的车载终端，保存有当前城市地图、各个信号机ID号及经纬度信息、各个信号机与周边信号机之间的连接关系；

步骤2：在车载终端的地图上预先对特殊车辆的行驶路径进行规划并设定放行距离、车队长度参数；

步骤3：根据车载发送模块中的GPS/北斗双模定位模块获得特殊车辆的实时经纬度信息，计算车辆与下一路口的距离；

步骤4：判断车辆与下个路口的距离是否小于2000米，若否则返回上一步，若是则进行下一步；

步骤5：判断是否已经通过该路口，若是则路口信号控制方案恢复为常态，返回步骤3，若否则进行下一步；

步骤6：根据获得的车辆行驶速度及设定的放行距离，计算到达放行距离需要的时间及需要放行的方向、灯色；

步骤7：车载发送模块发送请求通过数据，在特殊车辆侧返回至步骤5之行；

步骤8：在路口侧的路口接收模块接收到车载发送模块发送的请求信号；

步骤9：延时放行时间是否已到，若否则在此等待，若是则进行下一步；

步骤10：路口接收模块将从车载发送模块中获得的信息通过RS-232串口发送给信号机；

步骤11：交通信号机产生优先通行策略作用于交通信号灯；

步骤12：交通信号灯执行放行处理，采用红灯早断和绿灯延长的方式，并设置黄闪缓冲时间，保证行车安全；

步骤13：当车载发送模块识别到特殊车辆通过交叉口后，将自动发送优先通行结束信息至路口接收模块。