CN106960583A - 一种有轨电车路口信号优先控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有轨电车控制领域，特别是一种有轨电车路口信号优先控制系统，包括流量检测装置、接近位置检测装置、路口优先控制器、无线局域网设备、有轨电车、信号灯、监控中心和中心服务器。本发明通过位置和车流量检测装置检测有轨电车到达路口的情况和此路口的交通状况，使得有轨电车路口信号优先，实现有轨电车在路口的优先通行同时，能够兼顾社会车流量的饱和程度，避免了车流高峰期时为有轨电车信号优先造成严重的拥堵和延误，提高有轨电车的运营效益和路口的服务水平。

Description

一种有轨电车路口信号优先控制系统

技术领域

本发明涉及铁路控制领域，特别是一种有轨电车路口信号优先控制系统。

背景技术

现代有轨电车的轨道敷设在城市道路的路面上，新型的轨道交通方式决定着其特有的运营特点，即采用完全独立、半独立或者混合路权，受城市道路交通信号的控制。在城市道路交通管理中，交叉路口是一个不可或缺的重要组成部分，相交道路的各种车辆及其行人都在路口汇集、通过或转换方向，并且互相干扰，导致降低有轨电车的行车速度和路口通行能力，从而影响有轨电车的运营效益，故需要改变原有的路口交通信号方案。在《现代有轨电车交通工程技术标准》中规定有轨电车的运输能力应当和道路的交通容量相适应，其设计的长期主干线高峰行车对数不得低于20公里/小时，需为其采用适当的保障措施和信号优先策略。因此，为有轨电车设置相关的交叉路口信号优先系统，提高有轨电车速度的关键因素之一是路口信号优先方案及方案执行的好坏。通过在路口为有轨电车提供信号优先通行，可以有效降低有轨电车在路口的红灯等待时间，减少有轨电车在路口的延误，保证有轨电车快捷运行，改善有轨电车服务水平，为乘客的出行提供更大的方便。传统的路口信号方案使得有轨电车在路口停车等待，造成有轨电车的延误增加，降低了其运行效率，而现有的有轨电车信号优先系统只针对单个路口，没有考虑沿线多个路口间的信号相关性，难以描述实际的交通状况。改变路口的交通信号方案必然会对道路交通产生影响，对社会车辆在交叉口的延误分析和信号协调措施的研究是有轨电车路口信号优先通行技术的关键环节，只有协调好有轨电车交通和道路交通在路口的信号方案，才能保证城市道路交通的顺畅。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，结合计算机技术、嵌入式技术、无线通信技术、自动控制技术，通过分散控制道岔的方法设计了一种能够保证有轨电车高效、安全、稳定运行的有轨电车路口信号优先控制系统。

本发明通过如下结构实现上述发明目的：一种有轨电车路口信号优先控制系统，包括流量检测装置、接近位置检测装置、路口优先控制器、无线局域网设备、有轨电车、信号灯、监控中心和中心服务器；

所述流量检测装置安装在路口每个方向的进车道，用于检测路口的车流量及排队数据，并将所有的流量数据发送至路口优先控制器；

所述接近位置检测装置安装在路口每个方向的轨道上，接近位置检测装置具有标签和读写器两个部分，标签放置在轨旁，放置位置与有轨电车的路口速度有关，使得有轨电车从接近位置到路口的运行时间至少为一个信号周期时长，读写器放置在有轨电车上用来向路口优先控制器发送位置信息，且每个装置具有唯一的编号，能够根据编码判断是第几接近消息，用于获取有轨电车的接近位置信息，并将接近信息发送至路口优先控制器；

所述路口优先控制器安装在路口轨旁，用来处理由接近位置检测装置、流量检测装置及监控平台和中心服务器传输来的数据，并为所述发送接近消息的有轨电车选择合适的优先信号方案，并向路口信号控制器发送优先请求，控制路口信号灯使得有轨电车优先通行。

根据本发明实施例，所述监控平台和中心服务器安装在地面的监控中心，用于接收路口优先控制器向路口发送的路口状态及有轨电车通行路口情况，实时监测路口状态。

根据本发明实施例，路口优先控制器和有轨电车、位置检测装置、流量检测装置、监控平台、中心服务器通过无线网络进行信息传输，路口优先控制器通过中心服务器向其余设备转发相应的数据和消息。

根据本发明实施例，路口优先控制器根据接近位置传感器提供的位置信息和有轨电车车载计算机发送至路口优先控制器的有轨电车速度和时间数据；计算有轨电车到达路口的时间，与整备数据中计划到达路口时间进行比较，判断有轨电车是否正晚点，若晚点则为有轨电车提供优先信号，若正点则按正常流程判断是否为其提供优先信号；路口已被前一辆有轨电车占用时，不能为后一辆电车提供优先信号。

本发明选用GPS和RFID技术为有轨电车提供较准确的定位，能够实时可靠地向所述路口优先控制器发送接近、进入和离开路口的消息；所述路口优先控制器接收到接近消息后根据电车位置和速度判断有轨电车到达路口的时间，并根据路口车流量数据和当前路口状况为有轨电车提供优先通行的信号，提高有轨电车的运行效益，同时兼顾有轨电车正晚点和饱和社会车流量的影响，提高路口的通行能力。

附图说明

图1是本发明实例中的有轨电车路口信号优先控制系统安装位置示意图；

图2是本发明实例中的有轨电车路口信号优先控制系统示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1所示现代有轨电车路口信号优先控制系统安装位置示意图，图中标记如下：

流量检测装置1—101、102、103、104；接近位置检测装置2—201、202、203、204、205、206；路口优先控制器—3；无线局域网设备—4；有轨电车—5；信号灯—601、602；监控中心—7；中心服务器—8。

所述流量检测装置1安装在路口每个方向的进车道，如图1所示第一流量检测装置101、第二流量检测装置102、第三流量检测装置103、第四流量检测装置104，所述每个装置具有不同的编号信息，能够根据编号判断是第几车道的车流量数据。所述流量检测装置1用于检测路口的车流量及排队数据，并将所有的流量数据发送至路口优先控制器3。

所述接近位置检测装置2安装在路口每个方向的轨道上，按照安装位置的不同，如图1所示第一接近位置检测装置201、第二接近位置检测装置202、第三203、第四接近位置检测装置204、第五接近位置检测装置205、第六接近位置检测装置206，每个装置具有标签和读写器两个部分，标签放置在轨旁，放置位置与有轨电车的路口速度有关，使得有轨电车从接近位置到路口的运行时间至少为一个信号周期时长，读写器放置在有轨电车上用来向路口优先控制器发送位置信息，且每个装置具有唯一的编号，能够根据编码判断是第几接近消息，用于获取有轨电车的接近位置信息，并将接近信息发送至路口优先控制器3。

所述路口优先控制器3安装在路口轨旁，用来处理由接近位置检测装置2、流量检测装置1及监控平台7和服务器8传输来的数据，并为所述发送接近消息的有轨电车5选择合适的优先信号方案，并向路口信号控制器发送优先请求，控制路口信号灯6使得有轨电车优先通行。

所述无线局域网设备4安装在道路旁边，用于设备与设备之间的无线通信。

所述有轨电车5上装置有有轨电车定位装置和车载计算机，用来向路口优先控制器3发送有轨电车位置数据和速度等数据。

所述路口信号灯6安装在路口每个方向的进口道上方，如图1所示第一路口信号灯601、第二路口信号灯602、第三路口信号灯603、第四604，由路口优先控制器3向路口信号控制器请求控制，使得有轨电车优先时路口信号相位转向有轨电车通行相位。

所述监控平台7和中心服务器8安装在地面的监控中心，用于接收路口优先控制器3向路口发送的路口状态及有轨电车通行路口情况，实时监测路口状态。

如图2所示现代有轨电车路口信号优先控制系统，包括社会车流量检测装置1、接近位置检测装置2、路口优先控制器3和无线局域网设备4，所述社会车流量检测装置1、接近位置检测装置2及路口优先控制器3、有轨电车车载5、监控平台7、中心服务器8通过无线局域网4进行链接通信。

路口优先控制器3和有轨电车5、位置检测装置2、流量检测装置1、监控平台7、中心服务器8通过无线网络4进行信息传输，路口优先控制器3通过中心服务器8向其余设备转发相应的数据和消息。各个进口车道的车流量监测装置101、102、103、104实时向路口优先控制器发送当前路口社会车流量。有轨电车5在出发时，由监控平台7向路口优先控制器3发送有轨电车整备数据，所述路口优先控制器3中的存储模块对整备数据进行存储，且路口优先控制器随时向监控平台7发送路口信号灯状态和路口占用、空闲状态，有轨电车5接近路口通过位置检测装置201时，装置201的标签识别到有轨电车5接近，并向所述有轨电车5上的读写器发送信号，读写器收到信号之后向路口优先控制器3发送对应装置201的位置信息，路口优先控制器3识别本次接近为第一接近位置检测装置，此时路口优先控制器3根据第一接近对应的位置和此时由有轨电车5车载计算机发送至路口优先控制器3的有轨电车速度和时间数据，计算有轨电车到达路口的时间，与整备数据中计划到达路口时间进行比较，判断有轨电车是否正晚点，若晚点则尽可能为有轨电车提供优先信号，若正点则按正常流程判断是否为其提供优先信号，并判断此时路口所述信号灯6的信号状态，不同的信号灯状态和不同的路口社会车流量对应不同的信号优先方案，在路口已被前一辆有轨电车占用时，不能为后一辆电车提供优先信号，在路口社会车流量达到饱和时，为了避免严重的拥堵和延误，也不能为后一辆电车提供优先信号，在满足最小绿灯和最大绿灯原则时，如果有轨电车到达时信号为绿灯尾部、黄灯或红灯头部，则延长绿灯为其提供优先信号，如果有轨电车5到达时信号为红灯尾部，则提前绿灯为其提供优先信号，如果延长和提前绿灯不满足最小绿灯或最大绿灯原则，则采用时间均分的方案，即从到达接近点的下一个周期至到达路口点时刻之间的每个信号周期的红灯和绿灯时间均延长相同的时间，延长的总时长为有轨电车到达路口的下一个绿灯开始的时间与到达路口时间的差，延长的周期为到达路口时间与接近路口时间之差，与信号周期的商并减1，当路口优先控制器3没有收到一接近消息时，即有轨电车车载5没有收到相应的通过路口信号指示，有轨电车5在经过位置检测装置202时继续发送接近位置消息，此时为第二接近，处理方式与第一接近相同，但距离路口的位置不同；当路口优先控制器3没有收到第一、第二接近消息时，即有轨电车车载5没有收到相应的通过路口信号指示，有轨电车5在经过位置检测装置203时继续发送接近位置消息，此时为第三接近，处理方式与第一、第二接近相同，但距离路口的位置不同，只有当有轨电车车载5接收到相应的通行路口信号指示消息时，有轨电车5才能通过路口，否则会出现停滞在路口不断发送通行请求的消息。

所述有轨电车路口优先的整个过程中，信号灯601、602、603、604的控制由路口优先控制器3向路口信号控制器发送请求，实现信号灯的控制。

本发明中车流量检测装置1检测路口每个车道的当前交通状况下的车流量数据，将所有所述数据发送到路口优先控制器3；接近位置检测装置2用于获取当前接近路口的有轨电车的接近位置信息，并将接近情况发送至路口优先控制器3；路口优先控制器3接收到其他设备发送的数据和消息之后，对所有所述消息和数据按照通信协议进行解析，将解析后的数据和消息存储，并根据存储的数据和消息进行分析处理，向路口信号控制器发送优先请求，使得路口信号状态发生改变。

本发明通过位置和车流量检测装置检测有轨电车通行的路口交通状况，避免了车流高峰期时为有轨电车信号优先造成严重的拥堵和延误，使得有轨电车路口信号优先控制，能够实现有轨电车在路口的优先通行同时，能够兼顾社会车流量的饱和程度，提高有轨电车的运营效益和路口的服务水平。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种有轨电车路口信号优先控制系统，包括流量检测装置、接近位置检测装置、路口优先控制器、无线局域网设备、有轨电车、信号灯、监控中心和中心服务器；

所述流量检测装置安装在路口每个方向的进车道，用于检测路口的车流量及排队数据，并将所有的流量数据发送至路口优先控制器；

所述接近位置检测装置安装在路口每个方向的轨道上，接近位置检测装置具有标签和读写器两个部分，标签放置在轨旁，放置位置与有轨电车的路口速度有关，使得有轨电车从接近位置到路口的运行时间至少为一个信号周期时长，读写器放置在有轨电车上用来向路口优先控制器发送位置信息，且每个装置具有唯一的编号，能够根据编码判断是第几接近消息，用于获取有轨电车的接近位置信息，并将接近信息发送至路口优先控制器；

所述路口优先控制器安装在路口轨旁，用来处理由接近位置检测装置、流量检测装置及监控平台和中心服务器传输来的数据，并为所述发送接近消息的有轨电车选择合适的优先信号方案，并向路口信号控制器发送优先请求，控制路口信号灯使得有轨电车优先通行。

2.根据权利要求1所述的有轨电车路口信号优先控制系统，其特征在于，所述监控平台和中心服务器安装在地面的监控中心，用于接收路口优先控制器向路口发送的路口状态及有轨电车通行路口情况，实时监测路口状态。

3.根据权利要求2所述的有轨电车路口信号优先控制系统，其特征在于，路口优先控制器和有轨电车、位置检测装置、流量检测装置、监控平台、中心服务器通过无线网络进行信息传输，路口优先控制器通过中心服务器向其余设备转发相应的数据和消息。

4.根据权利要求3所述的有轨电车路口信号优先控制系统，其特征在于，路口优先控制器根据接近位置传感器提供的位置信息和有轨电车车载计算机发送至路口优先控制器的有轨电车速度和时间数据；计算有轨电车到达路口的时间，与整备数据中计划到达路口时间进行比较，判断有轨电车是否正晚点，若晚点则为有轨电车提供优先信号，若正点则按正常流程判断是否为其提供优先信号；路口已被前一辆有轨电车占用时，不能为后一辆电车提供优先信号。