專利名稱：一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市快速公交運營和交叉口信號控制技術(shù)，尤其涉及一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法。
背景技術(shù)：
城市公共交通作為現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)的有機組成部分，在城市交通系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，我國許多城市均提出了優(yōu)先發(fā)展與建立先進的公共交通系統(tǒng)的政策及措施。事實上，優(yōu)先發(fā)展公共交通是調(diào)整交通出行結(jié)構(gòu)、緩解城市交通擁堵的重要手段。一方面，公共交通系統(tǒng)具有運載量大、運送效率高、能源消耗低、相對污染少、運輸成本低等優(yōu)點，使之成為緩解城市交通問題的重要途徑。另一方面，我國城市空間迅速擴張和城市功能高度集聚并存的特點，也決定了唯有大力提升公共交通服務水平、建立完善的公共交通系統(tǒng)，才能在滿足城市高密度緊湊發(fā)展的同時緩解可能發(fā)生的交通擁堵難題。目前，包括杭州、常州、廈門、廣州等在內(nèi)的一些大中型城市已經(jīng)建立了先進的快速公交系統(tǒng)，并配備了完善的信號優(yōu)先及道路空間優(yōu)先保障體系。然而，在現(xiàn)有的城市公交體系中，由于干線信號優(yōu)先控制方案和公交運行狀態(tài)間不存在聯(lián)動，即使在設(shè)有公交專用道的快速公交系統(tǒng)中，一點小擾動就可能造成整個公交系統(tǒng)優(yōu)先控制方案的全線失效，使得信號優(yōu)先設(shè)計的效率低下，造成了大量信號時長的浪費，嚴重阻礙了先進的公交系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，降低了人們的出行效率，使得包括快速公交系統(tǒng)未能發(fā)揮其最大的優(yōu)越性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決上述公交系統(tǒng)在實際運行過程中干線信號優(yōu)先控制效率低下、綠燈信號時長大量浪費的問題，提供了一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法。本發(fā)明針對快速公交系統(tǒng)的運行特征，充分考慮了多種外部因素對公交信號優(yōu)先控制的影響，通過快速公交運行狀態(tài)的實時感知與交叉口信號控制方案的自主調(diào)整，分段實現(xiàn)快速公交在交叉的信號優(yōu)先，提升快速公交的運行效率與乘客的出行效率，降低不必要的公交?？颗c信號燈時間損失。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，該方法通過對公交乘客出行需求變化的實時響應，自主修改快速公交信號分組及優(yōu)先控制方案，實現(xiàn)快速公交信號優(yōu)先控制，包含以下步驟(A)采集快速公交運行基本信息；(B)分段公交信號優(yōu)先方案初始化；(C)實時修改公交信號分段方案；(D)實時調(diào)整快速公交運行狀態(tài)方案；(E)實時修改交叉口信號優(yōu)先控制狀態(tài)。所述步驟(A)中，采集的快速公交運行基本信息包含快速公交運行靜態(tài)數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)、動態(tài)實時數(shù)據(jù)三類。
靜態(tài)數(shù)據(jù)包含:快速公交?？空緮?shù)量Ns、快速公交沿線信號控制交叉口數(shù)量N。、各個交叉口之間的間距、快速公交運營班次Nb、第i班次快速公交的發(fā)車時刻f快速公交的線路單程運行長度L，其中，i為快速公交運營班次序號，i為正整數(shù)且i≤Nb。歷史運行數(shù)據(jù)包含:線路平均單程運行時間t\線路平均單程停駐時間tV決速公交的平均行駛車速F、快速公交沿線交叉口的高峰小時車流量。其中，線路平均單程運行時間P采用最近一個月內(nèi)所有快速公交車輛運行一個單程的總時間取平均值得到，線路平均單程停駐時間ts采用最近一個月內(nèi)所有快速公交車輛運行一個單程在沿線所有快速公交
?？空就？康目倳r間取平均值得到，平均行駛車速_通過式
權(quán)利要求
1.一種 自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，其特征在于:該方法通過對公交乘客出行需求變化的實時響應，自主修改快速公交信號分組及優(yōu)先控制方案，實現(xiàn)快速公交信號優(yōu)先控制，包含以下步驟: (A)采集快速公交運行基本信息； (B)分段公交信號優(yōu)先方案初始化； (C)實時修改公交信號分段方案； (D)實時調(diào)整快速公交運行狀態(tài)方案； (E)實時修改交叉口信號優(yōu)先控制狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，其特征在于:所述步驟(A)采集快速公交運行基本信息包含快速公交運行靜態(tài)數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)、動態(tài)實時數(shù)據(jù)三類； (Al)靜態(tài)數(shù)據(jù)包含:快速公交?？空緮?shù)量Ns、快速公交沿線信號控制交叉口數(shù)量N。、各個交叉口之間的間距、快速公交運營班次Nb、第i班次快速公交的發(fā)車時刻f快速公交的線路單程運行長度L，其中，i為快速公交運營班次序號，i為正整數(shù)且i < Nb ; (A2)歷史運行數(shù)據(jù)包含:線路平均單程運行時間線路平均單程停駐時間ts、快速公交的平均行駛車速F、快速公交沿線交叉口的高峰小時車流量；其中，線路平均單程運行時間P采用最近一個月內(nèi)所有快速公交車輛運行一個單程的總時間取平均值得到，線路平均單程停駐時間ts采用最近一個月內(nèi)所有快速公交車輛運行一個單程在沿線所有快速公交停靠站?？康目倳r間取平均值得到，平均行駛車速_通過式 V =L/Γ -f 計算得到； (A3)動態(tài)實時數(shù)據(jù)包含:乘客實時上車需求數(shù)據(jù)、乘客實時下車需求數(shù)據(jù)、快速公交實時定位數(shù)據(jù)； 所述乘客實時上車需求數(shù)據(jù)的采集由各個快速公交?？空痉謩e統(tǒng)計，包含以下步驟: (A31)乘客上車需求數(shù)據(jù)累計；當有乘客在快速公交停靠站處刷卡或投幣時，且此時該快速公交?？空緵]有公交車輛停靠，系統(tǒng)自動累加乘客上車需求數(shù)量； (A32)乘客上車需求數(shù)據(jù)清空；當有快速公交車輛在站點?？繒r，將之前步驟(A31)采集的乘客上車需求累計數(shù)據(jù)清零，且不記錄快速公交車輛在站點停靠期間的乘客上車需求數(shù)據(jù)； 所述乘客實時下車需求數(shù)據(jù)的采集由各輛快速公交車輛分別統(tǒng)計；當快速公交車輛上有乘客需要在下一個快速公交停靠站下車時，該乘客需要提前按下快速公交車門處的下車按鈕，快速公交自動記錄下一個站點的下車乘客數(shù)量，并在到達下一個快速公交停靠站?？繒r將乘客下車需求數(shù)據(jù)清零。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，其特征在于:所述步驟(B)包含以下步驟: (BI)初始化快速公交信號優(yōu)先分段點集合 初始將快速公交沿線的交通信號燈分為一段，記為信號優(yōu)先控制段I ;此時對應第i班次的快速公交信號優(yōu)先分段點集合Ii為空集合； (B2)確定快速公交初始運行方案 第i班次的快速公交初始運行方案為 第i班次的快速公交車輛以平均行駛車速U行駛，沿途所有快速公交?？空揪煌？浚? (B3)計算信號配時方案 根據(jù)步驟(A)中所述采集得到 的快速公交的發(fā)車時刻<、平均行駛車速7、各個交叉口之間的間距、快速公交沿線交叉口的高峰小時車流量及步驟(B2)確定的快速公交初始運行方案，采用數(shù)解法計算針對第i班次的快速公交信號優(yōu)先控制段I內(nèi)所有交通信號燈的信號優(yōu)先控制方案； (B4)方案傳輸 將步驟(B3)得到的針對第i班次的快速公交信號優(yōu)先控制段I的信號優(yōu)先控制方案傳輸至各個對應的交叉口交通信號燈處，將步驟(B2)確定的快速公交初始運行方案傳輸至對應的快速公交處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，其特征在于，所述步驟(C)包含以下步驟: (Cl)實時監(jiān)控乘客上下車需求數(shù)據(jù) 根據(jù)步驟(A)中步驟(A3)采集得到的實時數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)任意快速公交?？空居谐丝蜕舷萝囆枨髸r，執(zhí)行后續(xù)(C2) (C3)步驟；否則停留在步驟(Cl)； (C2)修改公交分段停靠方案 公交分段?？糠桨傅男薷母鶕?jù)乘客的上下車需求不同采取不同的修改方法，具體如下: 乘客下車需求修正；當?shù)趍班次的快速公交在第η個快速公交?？空居谐丝托枰萝?，且_，將η加入集合Ini，并整理集合Ini中的元素從小到大依次排列；其中，η為快速公交?？空拘蛱?，η為正整數(shù)且η彡Ns ;m為快速公交車輛班次序號，m為正整數(shù)且m彡Nb ;此時，第m班次的快速公交信號優(yōu)先控制段數(shù)量增加I段； 乘客上車信息修正；當?shù)赑個快速公交?？空居谐丝托枰宪嚂r，將通過快速公交車載實時定位系統(tǒng)搜索還未到達第P個快速公交?？空厩揖嗟赑個快速公交?？空咀罱目焖俟?，假設(shè)為第q班次的快速公交，當？ 0%時，將q加入集合Ip，并整理集合Ip中的元素從小到大依次排列；其中，P為快速公交?？空拘蛱?，P為正整數(shù)且P < Ns ;q為快速公交車輛班次序號，Q為正整數(shù)且q ( Nb ;此時，第q班次的快速公交信號優(yōu)先控制段數(shù)量增加I段； (C3)結(jié)束狀態(tài)判斷 當?shù)贜b班次的快速公交運營結(jié)束時，步驟(C)全部結(jié)束；否則轉(zhuǎn)至步驟(Cl)，繼續(xù)修改公交分段?？糠桨浮?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，其特征在于:所述步驟(D)包含以下步驟: (Dl)實時監(jiān)控快速公交進站信息 實時讀取每輛快速公交的車載定位系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)快速公交即將進站時，即距離最近的快速公交?？空拘∮?0米，運行后續(xù)步驟(D2) (D3)，否則停留在步驟(Dl)； (D2)調(diào)整快速公交運行狀態(tài) 當?shù)趇班次的快速公交行駛至距第k個快速公交?？空揪嚯x小于50米時，彳第i班次的快速公交在第k個快速公交?？空静煌？?，直接行駛通過；若k e Ii,第i班次的快速公交在第k個快速公交?？空就？可舷鲁丝?； (D3)結(jié)束狀態(tài)判斷 當?shù)贜b班次的快速公交運營結(jié)束時，步驟(D)全部結(jié)束；否則轉(zhuǎn)至步驟(Dl)，繼續(xù)調(diào)整公交運行狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，其特征在于:所述步驟(E)包含以下步驟: (El)實時監(jiān)控快速公交的位置信息 實時讀取每輛快速公交的車載定位系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)快速公交行駛經(jīng)過快速公交停靠站時，運行后續(xù)步驟(E2) (E3)及(E5);當發(fā)現(xiàn)快速公交駛離交叉口時，運行后續(xù)步驟(E4) (E5);否則停留在步驟(El)； (E2)計算信號配時方案 當?shù)趇班次的快速公交行駛經(jīng)過第k個快速公交?？空緯r，若k e Ii，此時重新計算第k個快速公交?？空局恋贗個快速公交?？空鹃g的所有信號控制交叉口的信號優(yōu)先控制方案，其中I為集合Ii中元素k的下一個元素； (E3)方案傳輸 將步驟(E2)得到的針對第i班次快速公交的第k個快速公交?？空局恋贗個快速公交?？空鹃g的所有信號控制交叉口的信號優(yōu)先控制方案傳輸至各個對應的交叉口交通信號燈處； (E4)修改交叉口信號優(yōu)先控制方案 當?shù)趇班次的快速公交行駛經(jīng)過第j個交叉口時，第j個交叉口的信號優(yōu)先控制方案自動切換至對應第i+Ι輛快速公交的信號優(yōu)先控制方案，其中j為交叉口編號，j為正整數(shù) 且j≤Nc (E5)結(jié)束狀態(tài)判斷 當?shù)贜b班次的快速公交運營結(jié)束時，步驟(E)全部結(jié)束；否則轉(zhuǎn)至步驟(El)，繼續(xù)修改交叉口信號優(yōu)先控制狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自主分段式快速公交信號優(yōu)先控制方法，該方法通過對公交乘客出行需求變化的實時響應，自主修改快速公交信號分組及優(yōu)先控制方案，實現(xiàn)快速公交信號優(yōu)先控制。本發(fā)明針對快速公交系統(tǒng)的運行特征，充分考慮了多種外部因素對公交信號優(yōu)先控制的影響，通過快速公交運行狀態(tài)的實時感知與交叉口信號控制方案的自主調(diào)整，分段實現(xiàn)快速公交在交叉的信號優(yōu)先，提升快速公交的運行效率與乘客的出行效率，降低不必要的公交停靠與信號燈時間損失。
文檔編號G08G1/087GK103077618SQ20121058346
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者王煒, 華雪東, 胡曉健 申請人:東南大學