一种基于车载人数的公交信号优先系统

本实用新型属于智能交通领域，尤其是涉及一种公交信号优先系统。

提升公交的运行效率，节省公交单次运行时间，提高公交到站准点率是 当前公交系统需要解决的一个常见问题。通常靠站服务时间和交叉路口红绿 灯信号是决定公交是否延误的主要原因。解决公交在交叉路口因红灯信号而 延误的问题，一般是对路口信号进行控制，通过各种优先通行策略，在信号 协调控制原则下，适当提供公交优先通行的条件，即当公交到达路口时，可 以绿灯直行。这可以减少公交路口延误，节省通行时间。

公交信号优先系统的目的是减少停车次数与等待时间，实现公交车在交 叉口的时间优先。因为公交车与社会车辆在交叉口的通行权存在冲突，如何 在实现公交信号优先的同时，将对社会车辆的影响控制在合理的范围内，是 公交信号优先系统成功与否的关键。

现有技术主要缺陷为没有处理好公交车与社会车辆在交叉口通行权的 矛盾，或频繁切换相位导致交叉口拥堵，或未根据交叉口不同时段的交通流 量分别设定合适的策略，或未提供较高的优先效率。

本实用新型要解决的问题是提供一种基于车载人数的公交信号优先系 统，根据不同交叉口的需求，调整发出优先请求的触发人数，避免对社会车 辆造成明显影响的前提下，为公交车辆提供较高的优先效率，尤其针对不依 赖公交专用道的、与社会车辆混行的、多线路多相位需求的公交车辆信号优 先。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于车载人 数的公交信号优先系统，包括安装于公交车上的OBU、车载主机、GPS及客 流计，客流计和GPS均连接车载主机，OBU与车载主机通信，且用于获取车 载主机中的车辆信息及车载人数且发出优先请求信号；还包括设置于交叉口 处的RSU和优先申请接入设备，OBU与RSU通信，RSU与优先申请接入设备 通信，RSU用于将从OBU获取的车辆信息、车载人数及优先请求信号传送至 优先申请接入设备，优先申请接入设备内置有人数对比模块及请求间隔模 块，请求间隔模块用于设置优先申请设备接收单辆公交所发出的优先请求信 号的时间间隔，人数对比模块用于对比各相位的公交车载人数的总和并生成 对比结果，优先申请接入设备根据优先请求信号及车载人数对比结果生成优 先控制信号，其连接信号控制器并将优先控制信号传送至信号控制器中，信 号控制器连接信号灯并根据优先控制信号调整信号灯的相位。

其中，客流计包括上车和下车，上车与下车 均连接车载主机，车载主机可根据刷卡消费记录统计上车人数及下车人数， 当前车载人数即为上车人数和下车人数的差值。

其中，OBU内置有Zigbee发射模块，RSU内置有Zigbee接收模块，OBU 与RSU通过Zigbee无线传输通信，Zigbee接收模块通过串口与优先申请接 入设备通信。

进一步，优先申请接入设备还包括清理模块，清理模块与Zigbee接收 模块通信，清理模块用于根据GPS对公交定位且当公交通过交叉口坐标后清 除该公交的优先请求。

进一步，优先申请接入设备通过网络连接至信号控制平台，信号控制平 台连接信号控制器，信号控制平台用于统计单个交叉口的未处理优先请求数 量并设定各交叉口处优先申请接入设备所适用公交优先策略。

本实用新型还提供一种应用于上述基于车载人数的公交信号优先系统 的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.客流计实时统计车载人数并发送至车载主机，OBU在公交行至交叉 口附近时主动向RSU发送车辆信息及优先请求信号，RSU将车辆信息及优先 请求信号传送至优先申请接入设备；

S2.根据交叉口的交通状况设定优先申请接入设备中请求间隔模块的 参数，OBU根据请求间隔模块的参数设定优先请求信号的触发人数，优先申 请接入设备根据请求间隔模块的请求间隔时间接收各辆公交发出的优先请 求；

S3.优先申请设备中的人数对比模块对比各相位的公交车载人数总和， 并向信号控制器发出优先控制信号，调控信号灯允许车载人数最多的相位的 公交优先通行。

进一步，S2中，优先申请接入设备通过网络将车辆信息及优先请求信号 发送至信号控制平台，信号控制平台统计单个交叉口的未处理优先请求数 量，并将优先请求信号的平均触发间隔时间与优先申请接入设备的请求间隔 时间的比率设置为略大于1，获得OBU发出优先请求的触发人数。

进一步，用户可对信号控制平台进行加权设定，信号控制平台根据加权 设定直接控制信号灯转换至所需相位。

进一步，在S3之后增加步骤：优先申请接入设备中的清除模块根据GPS 对公交定位且当公交通过交叉口坐标后清除该公交的优先请求。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

第一，通过客流计实时获取车载人数，可根据公交的载客量及不同时段 设定优先申请接入设备所接收优先请求的时间间隔，并根据该时间间隔计算 出优先请求信号的触发人数，OBU可根据触发人数自动调整优先请求的触发 时间间隔，从而减少了优先请求信号的多次重发。

第二，优先申请接入设备可对比该交叉口各相位的公交车载人数的总 和，并控制信号灯允许车载人数最多的相位的公交优先通过。

第三，可通过信号控制平台宏观调控各交叉口的公交优先级别，根据不 同时段、不同环境设定优先申请接入设备的参数，减少对社会车辆的影响。

总之，本实用新型提供的基于车载人数的公交信号优先系统，根据优先 申请接入设备接收优先请求的时间间隔调整OBU发出优先请求的触发人数， 在避免对社会车辆造成明显影响的前提下，为公交车辆提供较高的优先效 率。

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型实施例的结构示意图

图3是本实用新型中控制方法的流程示意图

图中，1-OBU,2-车载主机，3-GPS，4-客流计，5-RSU，6-优先申请接入 设备，7-人数对比模块，8-请求间隔模块，9-信号控制器，10-信号灯，11- 清理模块，12-信号控制平台，13-Zigbee发射模块，14-Zigbee接收模块

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。

本实用新型通过降低对信号灯的调整频率来减少公交优先对社会车辆 造成的影响。

如图1所示，一种基于车载人数的公交信号优先系统，包括安装于公交 车上的OBU1、车载主机2、GPS3及客流计4，客流计4和GPS3均连接车载 主机2，OBU1与车载主机2通信，且用于获取车载主机2中的车辆信息和车 载人数且发出优先请求信号；还包括设置于交叉口处的RSU5和优先申请接 入设备6，OBU1与RSU5通信，RSU5与优先申请接入设备6通信，RSU5用于 将从OBU1获取的车辆信息、车载人数及优先请求信号传送至优先申请接入 设备6，优先申请接入设备6内置有人数对比模块7及请求间隔模块8，请 求间隔模块8用于设置优先申请设备6接收单辆公交所发出的优先请求信号 的时间间隔，人数对比模块7用于对比各相位的公交车载人数的总和并生成 对比结果，优先申请接入设备6根据优先请求信号及车载人数对比结果生成 优先控制信号，其连接信号控制器9并将优先控制信号传送至信号控制器9 中，信号控制器9连接信号灯10并根据优先控制信号调整信号灯10的相位。

其中，车辆信息包括：公交预计到达路口的时间、公交当前的运行速度、 经过交叉口的转向方向、线路编号、公交车GPS位置(精确度10m以内)、 请求相位等。

可根据各交叉口的不同情况设置优先申请接入设备6中的请求间隔模块 8参数，对于社会车辆较拥堵的交叉口可增大请求间隔时间，即减少优先申 请接入设备6接收的优先请求信号的次数，根据优先请求信号的平均触发间 隔时间与优先申请接入设备6的请求间隔时间的比率略大于1，计算出优先 请求信号的平均触发间隔时间，进而根据客流计统计的人数曲线获取到优先 请求的触发人数，从而可通过设置OBU1发出优先请求的触发人数来调控优 先申请接入设备6发出优先控制信号的频率，降低对信号灯10的调整频率， 进而降低对社会车辆的影响。

为了实现客流计对车载人数的统计，本实用新型中，客流计4包括上车 和下车，上车与下车均连接车载主机2，车载主 机2可根据刷卡消费记录统计上车人数及下车人数，当前车载人数即为上车 人数和下车人数的差值。或者，客流计4采用设置于上客门和下客门处的红 外计数器，红外计数器连接车载主机2，车载主机2根据通过上客门和下客 门的人数差值计算当前车载人数。虽然采用或者红外技术器无法精确 统计车载人数，但各相位的统计误差率相近，因此不会因统计误差而造成对 比结果错误，优先申请接入设备中的人数对比模块可将各相位的公交车载人 数总和进行对比，让车载人数多的相位上的公交车优先通过。

如图2所示，OBU1内置有Zigbee发射模块，RSU5内置有Zigbee接收 模块，OBU1与RSU5通过Zigbee无线传输通信，Zigbee接收模块通过串口 与优先申请接入设备6通信。优先申请接入设备6的核心为嵌入式的处理系 统，并配有串口及I/O接口，分别用于同Zigbee接收模块及信号控制器9 进行数据通信。

为了进一步避免过多的优先请求信号拥堵造成优先申请接入设备6故 障，本实用新型的一个实施例中，如图2所示，优先申请接入设备6还包括 清理模块11，清理模块11与Zigbee接收模块通信，清理模块11用于根据 GPS3对公交定位且当公交通过交叉口坐标后清除该公交的优先请求。这样避 免了大量的优先请求占用优先申请接入设备6的内存，保证了优先申请设备 6运行流畅。清理模块11以公交及交叉口的坐标为依据，根据GPS定位判断 公交通过交叉口后即删除其发送至该交叉口处优先申请接入设备6的优先请 求。

为了实现多个交叉口处公交优先的宏观调控，本实用新型的一个实施例 中，优先申请接入设备6通过网络连接至信号控制平台12，信号控制平台 12连接信号控制器9，信号控制平台12用于统计单个交叉口的未处理优先 请求数量并设定各交叉口处优先申请接入设备6所适用的公交优先策略。此 处的公交优先策略包括优先申请接入设备6的请求间隔参数及其它设备参数 的设定。这样信号控制平台12可根据区域内的数据统计结果制定各交叉口 处优先申请接入设备6的请求间隔模块参数，在交拥堵的交叉口可增大请求 间隔，以减少对社会车辆的影响，而在畅通的交叉口则可减小请求间隔，提 高公交的优先级别。

如图3所示，本实用新型还提供一种基于车载人数的公交信号优先控制 方法，包括以下步骤：

S1.客流计4实时统计车载人数并发送至车载主机2，OBU1在公交行至 交叉口附近时主动向RSU5发送车辆信息及优先请求信号，RSU5将车辆信息 及优先请求信号传送至优先申请接入设备6；

S2.根据交叉口的交通状况设定优先申请接入设备6中请求间隔模块8 的参数，OBU根1据请求间隔模块8的参数设定优先请求信号的触发人数， 优先申请接入设备6根据请求间隔模块8的请求间隔时间接收各辆公交发出 的优先请求；

S3.优先申请设备6中的人数对比模块7对比各相位的公交车载人数总 和，并向信号控制器9发出优先控制信号，调控信号灯10允许车载人数最 多的相位的公交优先通行。

为了确定S2中的请求间隔模块8的参数，S2中，优先申请接入设备6 通过网络将车辆信息及优先请求信号发送至信号控制平台12，信号控制平台 12统计单个交叉口的未处理优先请求数量，并将优先请求信号的平均触发间 隔时间与优先申请接入设备的请求间隔时间的比率设置为略大于1，获得 OBU1发出优先请求的触发人数。其中，根据客流计4的人数统计曲线，优先 请求信号的平均触发间隔时间等于一段时间内多次达到优先请求触发人数 的时间间隔的平均值。因此可根据客流,4的人数统计曲线反推出优先请求的 触发人数。

本步骤中，用户可对信号控制平台12进行加权设定，信号控制平台12 根据加权设定直接控制信号灯10转换至所需相位。

为了保证优先申请接入设备6运行流畅，避免过多的优先请求造成拥堵， 在S3之后增加步骤：优先申请接入设备6中的清除模块11根据GPS3对公 交定位且当公交通过交叉口坐标后清除该公交的优先请求。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实 用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本 实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专 利涵盖范围之内。