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BRT车辆交通信号优先控制方案

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信息详情
 
BRT车辆交通信号优先
控制方案
BRT 交通信号优先控制方案
1. 参考依据
本方案参考了以下规范:
GAT 527-2005 城市道路交通信号控制方式适用规范
GAT 509-2004 城市交通信号控制系统术
交通信号控制指南——德国现行规范
GB 25280-2010 道路交通信号控制机
BRT JR-XRJ-GB/B 信号控制机说明书
2. BRT公交优先控制原理
图 1 BRT公交信号优先控制原理图
3. BRT 信号优先控制系统方案
快速公交系统(Bus Rapid Transit)简称 BRT,是一种介于快速轨道交通
(Rapid Rail Transit,简称 RRT)与常规公交(Normal Bus Transit,简称 NBT)
之间的新型公共客运系统,是一种大运量交通方式,通常也被人称作“地面上的
地铁系统”。它是利用现代化公交技术配合智能交通和运营管理,开辟公交专用
道路和建造新式公交车站,实现轨道交通运营服务,达到轻轨服务水准的一种独
BRT 交通信号优先控制方案
特的城市客运系统。
公交车辆定位与信号优先是 BRT 系统的关键部分。BRT 信号控制系统
由公交车检测模块、车流量检测模块、通讯模块、信号控制机处理模块及信号灯
输出模块等组成。BRT 信号控制系统结构如图 2 所示。
图 2 BRT 公交优先控制系统结构图
3.1.
公交车检测模块
本方案采用 RFID(射频)检测系统进行公交车辆的检测和定位。RFID 车辆检
测器安装在交叉口附近,检测公交车辆。当公交车辆接近道路交叉口时,安装在
路侧的 RFID 读写器将读取电子标签信息,识别公交车辆,同时将公交车辆抵达
道路交叉口的信号和时间信息传至信号控制器,信号控制器根据到达交叉口的公
交车辆数,综合考虑社会车辆的排队、其他车道的饱和度等信息,判断信号灯配
时,对当前放行相位的绿灯时间进行延长或者早断,从而实现公交车辆在交叉口
的信号优先,同时也兼顾了社会车辆。
RFID 公交车辆检测器通常由车载电子标签(也叫车载移动单元)和路侧读
写器(也叫固定单元)组成。电子标签由天线和 RFID 芯片组成,每个芯片都含
有唯一的识别码,用来表示电子标签所附着的公交车辆。读写器用来读写电子标
签中的信息,读写器通过网络和其他计算机或系统通讯,完成对电子标签的信息
获取以及数据管理。通过交叉口附近的路侧读写器,实现了对公交车辆的区分和
检测,于是信号控制器就可以在此基础上进行公交优先的智能控制。
BRT 交通信号优先控制方案
在 BRT 公交车上安装有源的电子标签,标签贴放在车辆外部车头挡风玻璃
的右上角位置,设备放在车头的顶部。
读写器需要从信号机取电,读写器通过信号线实现与路口信号机的通信。
识别装置的安装位置依据通行方向上交叉口最大能延长的绿灯时间长度来确定,
且一经确定,识别装置的位置就很难再修改,一般应用于交通流量比较稳定的交
通干线上。读写器的施工不用破路面,但从读写器安装位置到路口路需要在绿化
带上施工。到路口后,借助路口信号灯的管线实现读写器与信号机的相连。
表 1 读写器的安装规范
适用于快速公交 RFID 技术的 RFID 的电子标签频率可以为 968MHZ、
2.45GHZ 和 5.8GHZ,对于公交企业而言,目前采用 2.4GHZ 的有源 RFID 是最
佳选择。
表 2 电子标签的安装规范
3.1.1
主要功能
 检测公交车辆的达到信息。包括公交车辆到达时间、方向等信息。
 检测交叉口的公交车辆的数目。每个电子标签具有唯一的编码,标签采
用“主动式”发送信息,处于一直发送状态。
 读写器读到的电子标签信息存储在缓冲区内,通过“主动式”或者“被
动式”将信息上传给 PC 机或者控制器。
 可以和 GPRS 配合使用,对公交车辆进行实时定位,方便公交车辆的监测
和调度。
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BRT 交通信号优先控制方案
3.1.2
主要技术参数
 读写器
 工作频率:2.4GHz-2.5GHz;
 工作方式:与 PC 机、控制器的通信采用的是被动式;
 通讯接口:RS232、RS485、韦根 26/34/66;
 水平面波瓣宽度:75°
 垂直面波瓣宽度:55°
 RS485、RS232 通讯速率可以设置(9600、14400、19200、28800、38400、
57600(建议使用)、115200);
 具有多标签识别功能:采用了防冲撞技术,标签的识别间隔时间是可以
根据需要调整的;
 增益:0~31dBi 可调;
 读取距离:读写器的自身读取距离与增益成正相关性,增益增大,对应
的读取距离也增大,总的读取距离是读写器的读取距离与电子标签的识
别距离之和。
 内部采用多缓存技术(可以同时读取 512 个标签的缓冲能力);
 读取标签类型:符合特定的标签通讯协议;
 外形尺寸:320mm×200mm×100mm ;
 3 个指示灯:(电源灯:只要接通电源常亮;工作正常灯:每隔 1 秒闪
烁 1 次;标签指示:读到标签发亮);
 重量:2.5kg;
 电子标签
 工作频率:2.4GHz-2.5GHz;
 工作方式:主动式;
 发射功率:小于 1mW;
 读取方式:只读性;
 读取距离:0-100 米;0-50 米;0-25 米; 0-10 米;
 防水性:具有防水性;
 工作年限:5 年;
 静态工作电流:<10uA;
 最大工作电流:<15mA;
 工作电压:3V;
 冲撞能力:具有很强的防冲撞能力,能够同时读取卡的数量>200 张;
BRT 交通信号优先控制方案
 尺寸:54mm×86mm×4.5mm
3.2.
车流量检测模块
为检测车流量和车辆占有线圈时间等数据,需在路口埋设检测器,使用杰
瑞集中协调式信号控制机进行流量检测与分析。BRT集中协调式信号控制机默认
配置一个车辆检测模块,用于北、南、西、东四个方向的车流量检测。检测模块
可用于与其它任何以干触点或OC晶体管作为输出的车辆检测器接口,也可与杰
瑞提供的检测器直接通过网线联接接口。
图3 检测模块在信号机4U控制插箱中的位置
检测器布设位置为距离停车线 1—60 米左右,如图 4 所示。
图4 交叉口检测布设图
BRT线圈检测器与信号控制机配套使用,不需要第三方设备或软件转换。
3.2.1
主要功能
 交通信息采集、处理功能:交通信息采集是检测器的基本功能,检测器
通过检测线圈感应量的变化判断车辆的有无,然后 CPU 对数据进行计算
BRT 交通信号优先控制方案
后得出车流量、平均速度、时间占有率、平均车长、平均车间距等交通
数据。检测器的灵敏度可人工设置。
 数据存储功能:检测器可存储计算后得到的数据。如果通信中断,一旦恢
复,可由通信端口上传历史数据到便携电脑或控制中心,保持数据完整。
 故障检测功能:检测器具备对线圈断路和短路故障的检测。在发现故障
时,检测器能上传故障信息。所存储的信息能在检测器或与检测器相连
的外部设备(该设备可检索并显示储存信息)上显示、查阅。以代码或文
本形式记录下故障类型与细节 L;故障发生的时间与日期、故障清除的
时间与日期可以通过维护工具和中心系统查询。
3.2.2
主要技术参数
 环境漂移自动补偿,可自动跟踪环境变化,实现动态平衡
 抗干扰能力强,可在强电场环境下工作
 具有 8 级灵敏度调节,车辆可靠检测灵敏度 0.1%至 0.9% (门限/基值)
 自动灵敏度提升,并且能自动跟踪传感器工作环境缓变,能自动适应传
感器硬件条件突变及传感器工作环境突变
 能避免线圈间干扰
 线圈感应指示灯、通讯指示灯
 具有完整的自检功能,清晰地指示故障现象,一旦故障消失,自动恢复
工作
 检测多车道车辆,最大 32 车道
 检测器具有加电自动复位和人工复位两种功能
 硬件看门狗,保证长时间稳定工作
 检测响应时间为 15ms ,电感自协调范围 50uH~1000uH,从而使得馈线长
度范围为 5m~500m
 全天候室外工作,能够长期承受恶劣环境条件,车辆误检率<±2%;占
有率检测精度:≥95%;测速范围 0~150km,车速检测误差≤5%(20~
120km/h);
 MTBF:50000 小时
 输入电压:DC 5V ±10 %
 输入功率:1 W
 输入电流:0.2 A
 工作温度:-20 ~ +70 ℃
 贮存温度:-40 ~ +85 ℃
 相对湿度:< 95 %无冷凝
 外形尺寸:L*W*H 200×110×45(mm)
BRT 交通信号优先控制方案
3.3.
公交信号优先计算模块
BRT公交信号优先计算模块是 BRT 信号优先控制算法的实现部分。包括预
处理模块和智能决策模块。该模块的输入信息为公交车 FRID 检测器和车道线圈
检测器提供的车辆信息,输出是信号优先控制决策:是否调整(相位跳跃、提前
结束或延长等)当前相位时间及调整幅度。
图 5 信号机公交优先控制模块
智能决策模块的功能是:基于预处理模块的输出,通过交通需求强度模糊推
理技术,结合BRT公交优先控制策略,计算绿灯时间是否调整(提前、延时或相
位跳跃),并决定调整值。
图 6 智能决策模块
交通需求强度模糊控制器的功能是完成交通状况的模糊判断推理过程,即根
据检测到的交通流参数,来确定各个相位或各个车道所对应的交通需求强度,进
而完成一个模糊分类器的功能。绿灯调整模糊推理系统的任务是比较当前绿灯通
行相位和下一候选通行相位,给出一个绿灯调整(延时/提前/相位跳跃等)决策
和调整时间。
BRT 交通信号优先控制方案
BRT公交优先控制主要采用如下策略(如图 7 所示):绿灯时间延长策略、
绿灯时间提前策略和相位跳跃策略。
图 7 BRT公交优先信号控制策略
绿灯时间延长策略
该策略通过延长优先相位的绿灯时间来实现公交优先。当公交车辆到达交
叉口(指的是到达车辆检测器并且被检测到)、但是该相位仍为绿灯信号且剩余的
绿灯时间不足以让公交车辆通过交叉口时,为使优先公交车辆不停车等待而通过
交叉口,就需要延长本相位的绿灯时间。
绿灯时间提前策略
即缩短车辆等待绿灯信号的红灯时间。当公交车辆到达交叉口时,公交车
辆通行方向所在的相位处于红灯状态,这时通过缩短交叉口当前相位的绿灯执行
时间,使公交车辆到达交叉口时,可以以绿灯信号顺利通过交叉口。在这种控制
策略下,在周期长度不变的情况下,可以在后续执行相位相序方案中对前一相位
进行绿灯补偿。
相位跳跃策略
即忽略某一相位的绿灯信号。当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方
向的为红灯信号,且交叉口当前相位的执行绿灯时间即将结束,而下一个执行相
位仍不是公交车辆通行方向的相位,只有等到该相位执行完毕后,才能允许公交
车辆通过。由于交叉口下一个执行相位等待通行的社会车辆较少,在权衡效益的
基础上,跳过该下一个执行相位,直接执行公交车辆通行方向的相位绿灯,从而
使公交车辆以绿灯信号顺利通过交叉口。
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