一种智能城市公交车辆专用车道设施系统与控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种城市智能公交专用道设施系统与控制方法，包括：（1）交通控制单元系统，用于处理收集的信息并做出反馈，同时反馈短期至中长期的交通状态预测的情况；（2）路侧单元系统，用于提供智能公交的实时行车环境和行车状态，并将指令实时反馈给对应的车载单元；（3）车载单元系统，用于提供行车过程中的数据给路侧单元，并接收路侧单元反馈的信息与控制指令。本发明专利技术优化了公交专用道控制网络，为实现智能城市公交网联系统的应用，提供了有效路径。

【技术实现步骤摘要】
一种智能城市公交车辆专用车道设施系统与控制方法
本专利技术是一种智能城市公交车辆专用车道设施系统与控制方法，属于智能交通

技术介绍
如今智能交通系统越来越活跃，应用范围越来越广，尤其是在智能公交上。现阶段相关领域的技术研究多集中于单一的车辆或通讯技术，在结合公交专用道的基础上，尚且缺乏有关城市公交专用道智能网联系统的研究。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种智能城市公交车辆专用车道设施系统与控制方法，其目的在于提出一种智能城市公交专用道设施系统与控制方法，利用路侧设施全面感知路况信息，生成车辆操控指令，以加快智能公交专用道系统的实现。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案为：一种智能城市公交车辆专用车道设施系统，其功能为向公交车辆提供定制化信息以及实时控制指令，包括行车环境感知、交通行为预测和管理、车辆控制，其结构包括交通控制单元系统、路侧单元系统、车载单元系统和云端服务平台，其中所述交通控制单元系统处理收集的信息并做出反馈、同时对短期至中长期的交通状态的预测进行反馈，并将指令发送给路侧单元系统，路侧单元系统再将指令发送至车载单元，车载单元系统将行车数据发送给路侧单元系统，路侧单元系统将行车数据和道路交通状态发送至交通控制单元系统；所述云端服务平台用于为交通控制单元系统和路侧单元系统提供信息和计算服务，包括以下内容：（1）存储功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的存储需求；（2）控制功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的控制能力需求；<br>（3）计算功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的云计算需求；（4）感知功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的感知需求。所述路侧单元系统包括驾驶环境检测传感器、通信设备、数据处理器和电源，布设位置包括但不限于交叉口、路侧建筑物、桥梁、隧道、公交站、停车点、学校区域，可提供精确导航定位信息，以及基于公交车辆位置移动的有效天气信息。所述路侧单元的布设原则如下：（1）路侧单元系统的间距和安装工作主要根据公交专用道道路几何形状而变化，布设位置包括但不限于：公交停靠站、交叉口、桥梁、隧道、学校区域；（2）路侧单元系统安装于以下多种位置：长期固定位置；移动平台，包括但不限于：汽车、卡车、无人机；所述车载单元系统至少包括以下模块：包括车辆控制装置、数据采集装置、信息传输装置。车辆控制装置，用于执行来自路侧单元的控制指令，以完成驾驶任务。所述路侧单元提供的数据包括但不限于：①车辆控制指令，例如，期望的纵横向加速度、期望的车辆定位；②行驶路径和交通信息，例如，交通状态、事件、交叉口位置、出入口；③服务数据，例如，加油站、商店。数据采集装置，用于采集车辆内外传感器的数据，并监控车辆和驾驶员的状态，所述数据包括以下一项或多项数据：①车辆引擎状态；②车辆速度；③车辆检测到的周边物体；④驾驶员状态；信息传输装置，用于实现路侧单元与车载单元之间、不同车辆的车载单元之间的车辆信息交互；车辆信息包括但不限于：①人工输入数据，例如，行程的起讫点、期望行程时间、服务需求；②驾驶员状态数据，例如，驾驶员行为和生理心理状态；③车辆状态数据，例如，车辆编号、类型和其它数据采集模块采集的数据；一种基于上述的城市智能公交专用道设施系统与控制方法，基于所述智能公交专用道设施系统，实现智能网联交通系统中公交车辆的运行与控制；所述智能公交专用道设施系统向公交车辆提供具体的定制化信息以及实时控制指令，以满足公交车辆完成驾驶任务的需求；并为公交专用道上的公交车辆提供运行和维护服务；包括以下一项或多项功能：感知；交通行为预测和管理；规划与决策制定；车辆控制。所述行车环境感知功能用于预测整个交通网络在不同规模的状态，包括以下内容：（1）车辆的微观层，包括车辆的纵向运动、车辆的横向运动；（2）道路通道和路段的中观层，包括特殊事件提前通知、事件预测、交织段合流和分流、车队分离和整合、可变限速控制的预测和响应、路段行程时间预测、路段交通流预测；（3）路网的宏观层，包括潜在拥堵预测、潜在事件预测、路网交通需求预测、路网状态预测、路网行程时间预测。所述交通行为预测和管理功能由行车环境感知功能支撑，并在以下不同空间规模下通知目标车辆：（1）微观层，包括车辆的纵向控制和横向控制；（2）中观层，包括特殊事件告知，施工区，减速区，事件检测，缓冲区间和天气预报通知；（3）宏观层，包括交通需求管理。所述规划与决策制定功能由感知和预测和管理功能支撑；用于增强事件管理的应对措施，提供事件预测和预防的主动措施：（1）应对措施：智能公交专用道设施系统自动检测发生的事件，并协调相关机构进行后续的处理，同时，还将提供事件警告和重新的路径规划建议；（2）主动措施：智能公交专用道设施系统预测潜在的事件，向受影响车辆发送控制指令，并协调相关机构进行后续的处置。所述车辆控制功能由行车环境感知、交通行为预测和管理功能支撑，包括但不限于以下的车辆控制功能：（1）速度与车间距保持：保持最小车头间距和最大速度，以达到最大可能的通行能力；（2）冲突避让：检测潜在的事故/冲突，然后发送警告信息和冲突避免的指令给公交车辆；（3）车道保持：确保公交车辆在指定的车道内行驶；（4）高程控制：根据道路几何形状、路面状况等因素，确保公交车辆保持适当的速度和行驶角度；（5）换道控制：协调公交车辆以适当的顺序变换车道，最小限度干扰车流；（6）系统故障安全措施：当系统故障时，系统将为驾驶员或公交车辆提供足够的响应时间来接管车辆控制；其他安全停车的措施。（7）优先任务管理：优先考虑各种控制目标的机制。所述智能公交专用道设施系统具有高性能计算能力，以分配计算能力，实现感知、预测、规划和决策支持、以及控制；根据时间划分，在三个层次：（1）微观层，通常从1到10毫秒，例如车辆控制指令计算；（2）中观层，通常从10到1000毫秒，例如事件检测和路面状况通知；（3）宏观层，通常大于1秒，例如路径计算。所述云端服务平台可提供系统可靠性服务，包括：（1）安全性措施：包括网络安全和物理设施安全；网络安全性措施包括各级防火墙和定期系统扫描；物理设施安全包括安全硬件安装、访问控制和标识跟踪器；（2）系统备份和恢复：从整个系统级别到单个设施层级进行备份；如果检测到故障，则执行相应规模的恢复，以恢复到最近的备份；（3）故障切换：检测到故障时，将激活系统故障切换机制；上级系统单元识别故障和性能对应的程序，并更换和恢复故障单元。本专利技术的有益效果：本专利技术为城市公交车提供一种智能网联专用车道设施的管理与控制系统，通过给每个公交车辆发送特定的、详细的具有时间敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能城市公交专用车道设施系统，其结构包括以下内容：交通控制单元系统、路侧单元系统、车载单元系统和云端服务平台，其中所述车载单元将行车数据发送给路侧单元，路侧单元将行车数据和道路交通状态发送至交通控制单元，交通控制单元系统处理收集的信息并做出反馈、同时对短期至中长期的交通状态的预测进行反馈，并将指令发送给路侧单元，路侧单元再将指令发送至车载单元；所述云端服务平台用于为交通控制单元和路侧单元提供信息和计算服务，包括以下内容：/n（1）存储功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的存储需求；/n（2）控制功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的控制能力需求；/n（3）计算功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的云计算需求；/n（4）感知功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的感知需求。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能城市公交专用车道设施系统，其结构包括以下内容：交通控制单元系统、路侧单元系统、车载单元系统和云端服务平台，其中所述车载单元将行车数据发送给路侧单元，路侧单元将行车数据和道路交通状态发送至交通控制单元，交通控制单元系统处理收集的信息并做出反馈、同时对短期至中长期的交通状态的预测进行反馈，并将指令发送给路侧单元，路侧单元再将指令发送至车载单元；所述云端服务平台用于为交通控制单元和路侧单元提供信息和计算服务，包括以下内容：
（1）存储功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的存储需求；
（2）控制功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的控制能力需求；
（3）计算功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的云计算需求；
（4）感知功能，为整体智能公交专用车道设施系统提供额外的感知需求。


2.根据权利要求1所述的一种智能城市公交专用车道设施系统，其特征是所述路侧单元系统包括驾驶环境检测传感器、通信设备、数据处理装置和供电单元，布设位置包括交叉口、路侧建筑物、桥梁、隧道、公交站、停车点、学校区域，提供精确导航定位信息，以及基于公交车辆位置移动的有效天气信息；其布设原则有：
（1）路侧单元系统的间距和安装工作主要根据公交专用道道路几何形状而变化，布设位置包括公交停靠站、交叉口、桥梁、隧道、学校区域；
（2）路侧单元系统安装于以下多种位置：
1、固定位置；
1、移动平台，包括汽车、卡车或无人机。


3.根据权利要求1所述的一种智能城市公交专用车道设施系统，其特征是所述车载单元系统包括车辆控制装置、数据采集装置、信息传输装置，具体功能包括：
（1）车辆控制装置，用于执行来自路侧单元系统的控制指令，以完成驾驶任务；
（2）数据采集装置，用于采集车辆内外传感器的数据，并监控车辆和驾驶员的状态，所述数据包括以下一项或多项数据：车辆引擎状态、车辆速度、车辆检测到的周边物体、驾驶员状态；
（3）信息传输装置，用于实现路侧单元系统与车载单元系统之间、不同车辆的车载单元系统之间的车辆信息交互；车辆信息包括但不限于：人工输入数据、驾驶员状态数据、车辆状态数据。


4.根据权利要求1所述的一种智能城市公交专用车道设施系统，其特征是所述交通控制单元系统分为宏观层交通控制中心、区域层交通控制中心、通道层交通控制中心、路段层交通控制单元、点层交通控制单元；宏观层交通控制中心与外部交通运营中心协作实现所覆盖的区域内的若干区域层交通控制中心，区域层交通控制中心管理若干通道层交通控制中心，通道层交通控制中心管理若干路段层交通控制单元，路段层交通控制单元管理若干点层交通控制单元，点层交通控制单元管理若干路侧单元，路侧单元系统传输交通信息和控制说明给公交车辆并接受公交车辆提供的信息，云端为整个交通控制中心提供服务。


5.如权利要求1所述的一种智能城市公交专用车道设施系统的控制方法，其特征是基于所述智能公交专用车道设施系统，实现智能网联交通系统中公交车辆的运行与控制；所述智能公交专用车道设施系统向公交车辆提供具体的定制化信息以及实时控制指令，以满足公交车辆完成驾驶任务的需求，并为公交专用道上的公交车辆提供运行和维护服务，包括行车环境感知功能、交通行为预测、管理功能和车辆控制功能。

【专利技术属性】
技术研发人员：王耐，李锐，冉斌，
申请(专利权)人：南京美慧软件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32