CN109903564A - 一种全时共享公交专用道系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种全时共享公交专用道系统及方法。本发明系统包括公交车载GPS模块、公交车载速度模块、公交车载微处理器、公交车载无线传输模块、路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯；本发明方法通过公交车载GPS模块获取位置、通过公交车载速度模块采集速度，公交车载微处理器通过位置以及速度计算公交车移动闭塞区间范围，并经公交车载无线传输模块无线传输至路上无线传输模块，路上微处理器根据路上无线传输模块接受的公交车移动闭塞区间范围以切换道钉指示灯颜色，从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。本发明有效增加了社会车辆通行效率、减少社会车辆车均延误、提高道路利用率。

Description

一种全时共享公交专用道系统及方法

技术领域

本发明属于交通规划与管理领域，尤其涉及一种全时共享公交专用道系统及方法。

背景技术

目前城市道路普遍采用公交专用道来保证公交车的通行优先性，即早晚高峰时段禁止社会车辆驶入。但高峰时段常常会出现公交专用道几乎空无一车、相邻社会车道严重拥堵的道路资源分配不均现象，造成了严重的道路资源浪费，引发了市民的不满，不利于公交优先政策的发展。

移动闭塞是广泛应用在轨道交通中的一种技术。移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息传递给列车,控制列车运行。

将轨道移动闭塞的思想应用于城市道路交通系统中的公交车辆，通过公交车载GPS模块获取位置信息，然后利用公交车车载移动闭塞装置计算公交移动闭塞长度，再通过无线传输设备将信息传输给路旁基站，最后控制道钉指示灯切换颜色以引导车辆借用公交专用道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种全时共享公交专用道系统及方法，本发明即在全时段向社会车辆开放。公交车移动闭塞区间外的社会车辆可自由行驶，并强制侵入公交车移动闭塞区间内的社会车辆驶出公交专用道。通过禁止小汽车侵入公交车移动闭塞区间，在保证在公交优先的前提下最大化车道利用率。

本发明系统采用的技术方案是一种全时共享公交专用道系统，其特征在于，包括：公交车载GPS模块、公交车载速度模块、公交车载微处理器、公交车载无线传输模块、路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯；

所述公交车载微处理器分别与所述的公交车载GPS模块、公交车载速度模块以及公交车载无线传输模块通过导线依次连接；所述公交车载无线传输模块与所述路上无线传输模块通过无线通信方式无线连接；所述的路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯通过导线依次串联连接。

作为优选，所述公交车载GPS模块安装在公交车内部，能够实时获取公交车位置；

作为优选，所述公交车载速度模块安装在公交车内部，能够实时获取公交车速度；

作为优选，所述公交车载微处理器安装在公交车内部，能通过公交车位置、公交车速度，实时计算公交车移动闭塞区间范围，并将闭塞指令经过公交车载无线传输模块发送给路上无线传输模块；

作为优选，所述公交车载无线传输模块安装在公交车上，能够实时接收公交车载微处理器的公交车移动闭塞区间范围并无线发送给路上无线传输模块；

作为优选，所述路上无线传输模块埋设在公交专用道路面下方，能够实时接收公交车载无线传输模块发送的闭塞信号并将信号传给路上微处理器；

作为优选，所述路上微处理器埋设在公交专用道路面下方，能够实时接收路上无线传输模块发送的闭塞信号，并控制闭塞区间范围内的道钉指示灯显示红色；

作为优选，所述道钉指示灯，呈中心突起的立方体，其铺设方向平行于道路中心线，沿公交车道与社会车道分隔线每L米铺设一个；

本发明方法的技术方案为一种全时共享公交专用道方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将所述道钉指示灯平行于道路中心线方向铺设，沿公交车道与社会车道分隔线每L米铺设一个；

步骤2：利用所述公交车载GPS模块获取位置，通过所述公交车载速度模块获取速度，公交车载微处理器根据位置以及速度计算公交车移动闭塞区间范围；

步骤3：并传输至公交车载无线传输模块，公交车移动闭塞区间范围通过所述公交车载无线传输模块无线传输至所述路上无线通信模块，进一步传输至所述微处理器，所述路上微处理器根据公交车移动闭塞区间范围切换所述道钉指示灯颜色，从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。

作为优选，步骤1中所述所述道钉指示灯铺设的位置为：

以公交专用道与社会车道分隔标线起点为原点O，沿车辆前进方向为Y轴正方向，以Y轴顺时针旋转90°方向为X轴正方向，且第一个道钉指示灯位于原点。

步骤1中所述道钉指示灯的位置坐标依次为：

(0，0)，(0，L)，(0，2*L),...,(0，(M-1)*L)，(0，M*L)

即第n个道钉指示灯的坐标为(0，(n-1)*L),n∈[1,M]，所述道钉指示灯的数量为M+1；

作为优选，步骤2中所述公交车移动闭塞区间是一段从公交车尾部到公交车前方一定距离的区间，能够保证公交车以自由流速行驶，旨在不影响公交优先通行；

步骤2中所述计算公交车移动闭塞区间范围为：

d_bmb＝l_b+S_t+l_c+L_m

其中，d_bmb为移动闭塞区间长度，l_b为公交车长度，S_t为停车视距，l_c为小汽车长度，L_m为小汽车驾驶员视野盲区长度，t₁为驾驶员反应时间，t₂为驾驶员制动时间，v为公交车行驶车速，φ为路面与轮胎间的纵向摩阻系数，i为路拱横坡度，l₀为停车安全距离，L_m为小汽车驾驶员视野盲区长度，D为公交专用道宽度，α为驾驶员行车过程中的前方视野范围；

作为优选，步骤3中所述所述路上微处理器根据公交车移动闭塞区间范围切换所述道钉指示灯颜色为:

随着公交车向前行驶，所述公交移动闭塞区间同步向前移动；

依次进入所述公交移动闭塞区间内的道钉指示灯由绿色变为红色，具体判断过程为：

将公交车视为矩形，设矩形中心坐标为公交车位置坐标，即为D为公交专用道宽度，y_t为t时刻公交车矩形中心的纵坐标。

则t时刻公交移动闭塞区间的纵坐标范围可表示为步骤1中所述第n个道钉指示灯铺设位置纵坐标为(n-1)*L，则t时刻处于公交移动闭塞区间内的道钉指示灯序号可表示为：

(n取整数)

依次退出所述公交移动闭塞区间内的道钉指示灯由红色变为绿色，具体判断过程为：

t时刻处于公交移动闭塞区间外的道钉指示灯序号可表示为：

(n取整数)

所述道钉指示灯变绿表示允许社会车辆换入，所述道钉指示灯变红表示禁止换入并提醒公交专用道上的社会车辆换出，所述道钉指示灯两侧的黄灯主要用于夜间警示驾驶员；

从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。

本发明优点在于，可以有效地增加社会车辆通行效率、减少社会车辆车均延误、提高道路利用率。

附图说明

图1：为本发明的系统框图；

图2：为本发明实施例提供的一种全时共享公交专用道公交移动闭塞区间。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明具体实施方式汇总系统采用的技术方案是一种全时共享公交专用道系统，其特征在于，包括：公交车载GPS模块、公交车载速度模块、公交车载微处理器、公交车载无线传输模块、路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯；

所述公交车载微处理器分别与所述的公交车载GPS模块、公交车载速度模块以及公交车载无线传输模块通过导线依次连接；所述公交车载无线传输模块与所述路上无线传输模块通过无线通信方式无线连接；所述的路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯通过导线依次串联连接。

所述公交车载GPS模块选型为BD12-AT；所述公交车载速度模块选型为LG901A-4；所述公交车载微处理器选型为M054LBN；所述公交车载无线传输模块选型为CC2530F256无线通信模块；所述路上无线传输模块选型为CC2530F256无线通信模块；所述路上微处理器选型为M054LBN；所述道钉指示灯选型为RS-716无线同步太阳能道钉灯。

下面结合图1至图2介绍本发明的具体实施方式为：

步骤1：将所述道钉指示灯平行于道路中心线方向铺设，沿公交车道与社会车道分隔线每L米铺设一个；

步骤1中所述所述道钉指示灯铺设的位置为：

以公交专用道与社会车道分隔标线起点为原点O，沿车辆前进方向为Y轴正方向，以Y轴顺时针旋转90°方向为X轴正方向，且第一个道钉指示灯位于原点，L＝4m；

步骤1中所述道钉指示灯的位置坐标依次为：

(0，0)，(0，L)，(0，2*L),...,(0，(M-1)*L)，(0，M*L)

即第n个道钉指示灯的坐标为(0，(n-1)*L),n∈[1,M]，所述道钉指示灯的数量为M+1；

步骤2：利用所述公交车载GPS模块获取位置，通过所述公交车载速度模块获取速度，公交车载微处理器根据位置以及速度计算公交车移动闭塞区间范围；

步骤2中所述公交车移动闭塞区间是一段从公交车尾部到公交车前方一定距离的区间，能够保证公交车以自由流速行驶，旨在不影响公交优先通行；

步骤2中所述计算公交车移动闭塞区间范围为：

d_bmb＝l_b+S_t+l_c+L_m

其中，d_bmb为移动闭塞区间长度，l_b为公交车长度，S_t为停车视距，l_c为小汽车长度，L_m为小汽车驾驶员视野盲区长度，t₁为驾驶员反应时间，t₂为驾驶员制动时间，v为公交车行驶车速，φ为路面与轮胎间纵向摩阻系数，i为路拱横坡度，l₀为停车安全距离，L_m为小汽车驾驶员视野盲区长度，D为公交专用道宽度，α为驾驶员行车过程中的前方视野范围；

φ＝0.35，i＝0，l₀＝5m；

在行驶速度为40km/h时取α＝95°，t₁+t₂＝2.5S；

步骤3：并传输至公交车载无线传输模块，公交车移动闭塞区间范围通过所述公交车载无线传输模块无线传输至所述路上无线通信模块，进一步传输至所述微处理器，所述路上微处理器根据公交车移动闭塞区间范围切换所述道钉指示灯颜色，从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。

步骤3中所述所述路上微处理器根据公交车移动闭塞区间范围切换所述道钉指示灯颜色为:

随着公交车向前行驶，所述公交移动闭塞区间同步向前移动；

依次进入所述公交移动闭塞区间内的道钉指示灯由绿色变为红色，具体判断过程为：

将公交车视为矩形，设矩形中心坐标为公交车位置坐标，即为D为公交专用道宽度，y_t为t时刻公交车矩形中心的纵坐标。

则t时刻公交移动闭塞区间的纵坐标范围可表示为步骤1中所述第n个道钉指示灯铺设位置纵坐标为(n-1)*L，则t时刻处于公交移动闭塞区间内的道钉指示灯序号可表示为：

(n取整数)

依次退出所述公交移动闭塞区间内的道钉指示灯由红色变为绿色，具体判断过程为：

t时刻处于公交移动闭塞区间外的道钉指示灯序号可表示为：

(n取整数)

所述道钉指示灯变绿表示允许社会车辆换入，所述道钉指示灯变红表示禁止换入并提醒公交专用道上的社会车辆换出，所述道钉指示灯两侧的黄灯主要用于夜间警示驾驶员；

从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

尽管本文较多地使用了公交车载GPS模块、公交车载速度模块、公交车载微处理器、公交车载无线传输模块、路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种全时共享公交专用道系统，其特征在于，包括：公交车载GPS模块、公交车载速度模块、公交车载微处理器、公交车载无线传输模块、路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯；

所述公交车载微处理器分别与所述的公交车载GPS模块、公交车载速度模块以及公交车载无线传输模块通过导线依次连接；所述公交车载无线传输模块与所述路上无线传输模块通过无线通信方式无线连接；所述的路上无线传输模块、路上微处理器、道钉指示灯通过导线依次串联连接。

2.根据权利要求1所述的全时共享公交专用道系统，其特征在于，

所述公交车载GPS模块安装在公交车内部，能够实时获取公交车位置；

所述公交车载速度模块安装在公交车内部，能够实时获取公交车速度；

所述公交车载微处理器安装在公交车内部，能通过公交车位置、公交车速度，实时计算公交车移动闭塞区间范围，并将闭塞指令经过公交车载无线传输模块发送给路上无线传输模块；

所述公交车载无线传输模块安装在公交车上，能够实时接收公交车载微处理器的公交车移动闭塞区间范围并无线发送给路上无线传输模块；

所述路上无线传输模块埋设在公交专用道路面下方，能够实时接收公交车载无线传输模块发送的闭塞信号并将信号传给路上微处理器；

所述路上微处理器埋设在公交专用道路面下方，能够实时接收路上无线传输模块发送的闭塞信号，并控制闭塞区间范围内的道钉指示灯显示红色；

所述道钉指示灯，呈中心突起的立方体，其铺设方向平行于道路中心线，沿公交车道与社会车道分隔线每L米铺设一个。

3.一种采用权利要求2所述的全时共享公交专用道系统进行全时共享公交专用道方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将所述道钉指示灯平行于道路中心线方向铺设，沿公交车道与社会车道分隔线每L米铺设一个；

步骤2：利用所述公交车载GPS模块获取位置，通过所述公交车载速度模块获取速度，公交车载微处理器根据位置以及速度计算公交车移动闭塞区间范围；

步骤3：并传输至公交车载无线传输模块，公交车移动闭塞区间范围通过所述公交车载无线传输模块无线传输至所述路上无线通信模块，进一步传输至所述微处理器，所述路上微处理器根据公交车移动闭塞区间范围切换所述道钉指示灯颜色，从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。

4.根据权利要求3所述的全时共享公交专用道方法，其特征在于，步骤1中所述所述道钉指示灯铺设的位置为：

以公交专用道与社会车道分隔标线起点为原点O，沿车辆前进方向为Y轴正方向，以Y轴顺时针旋转90°方向为X轴正方向，且第一个道钉指示灯位于原点；

步骤1中所述道钉指示灯的位置坐标依次为：

(0，0)，(0，L)，(0，2*L),...,(0，(M-1)*L)，(0，M*L)

即第n个道钉指示灯的坐标为(0，(n-1)*L),n∈[1,M]，所述道钉指示灯的数量为M+1。

5.根据权利要求3所述的全时共享公交专用道方法，其特征在于，步骤2中所述公交车移动闭塞区间是一段从公交车尾部到公交车前方一定距离的区间，能够保证公交车以自由流速行驶，旨在不影响公交优先通行；

步骤2中所述计算公交车移动闭塞区间范围为：

d_bmb＝l_b+S_t+l_c+L_m

其中，d_bmb为移动闭塞区间长度，l_b为公交车长度，S_t为停车视距，l_c为小汽车长度，L_m为小汽车驾驶员视野盲区长度，t₁为驾驶员反应时间，t₂为驾驶员制动时间，v为公交车行驶车速，φ为路面与轮胎间的纵向摩阻系数，i为路拱横坡度，l₀为停车安全距离，L_m为小汽车驾驶员视野盲区长度，D为公交专用道宽度，α为驾驶员行车过程中的前方视野范围。

6.根据权利要求3所述的全时共享公交专用道方法，其特征在于，步骤3中所述所述路上微处理器根据公交车移动闭塞区间范围切换所述道钉指示灯颜色为:

随着公交车向前行驶，所述公交移动闭塞区间同步向前移动；

依次进入所述公交移动闭塞区间内的道钉指示灯由绿色变为红色，具体判断过程为：

将公交车视为矩形，设矩形中心坐标为公交车位置坐标，即为D为公交专用道宽度，y_t为t时刻公交车矩形中心的纵坐标；

则t时刻公交移动闭塞区间的纵坐标范围可表示为步骤1中所述第n个道钉指示灯铺设位置纵坐标为(n-1)*L，则t时刻处于公交移动闭塞区间内的道钉指示灯序号可表示为：

依次退出所述公交移动闭塞区间内的道钉指示灯由红色变为绿色，具体判断过程为：

t时刻处于公交移动闭塞区间外的道钉指示灯序号可表示为：

所述道钉指示灯变绿表示允许社会车辆换入，所述道钉指示灯变红表示禁止换入并提醒公交专用道上的社会车辆换出，所述道钉指示灯两侧的黄灯主要用于夜间警示驾驶员；

从而引导社会车辆驶入或换出公交车道。