一種自主分段式快速公交信號優先控制方法
2023-06-07 05:22:41
專利名稱：一種自主分段式快速公交信號優先控制方法
技術領域：
本發明涉及城市快速公交運營和交叉口信號控制技術，尤其涉及一種自主分段式快速公交信號優先控制方法。
背景技術：
城市公共運輸作為現代城市交通系統的有機組成部分，在城市交通系統中佔有舉足輕重的地位，我國許多城市均提出了優先發展與建立先進的公共運輸系統的政策及措施。事實上，優先發展公共運輸是調整交通出行結構、緩解城市交通擁堵的重要手段。一方面，公共運輸系統具有運載量大、運送效率高、能源消耗低、相對汙染少、運輸成本低等優點，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並存的特點，也決定了唯有大力提升公共運輸服務水平、建立完善的公共運輸系統，才能在滿足城市高密度緊湊發展的同時緩解可能發生的交通擁堵難題。目前，包括杭州、常州、廈門、廣州等在內的一些大中型城市已經建立了先進的快速公交系統，並配備了完善的信號優先及道路空間優先保障體系。然而，在現有的城市公交體系中，由於幹線信號優先控制方案和公交運行狀態間不存在聯動，即使在設有公交專用道的快速公交系統中，一點小擾動就可能造成整個公交系統優先控制方案的全線失效，使得信號優先設計的效率低下，造成了大量信號時長的浪費，嚴重阻礙了先進的公交系統的建設與發展，降低了人們的出行效率，使得包括快速公交系統未能發揮其最大的優越性。
發明內容
本發明的目的為了解決上述公交系統在實際運行過程中幹線信號優先控制效率低下、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先控制方法。本發明針對快速公交系統的運行特徵，充分考慮了多種外部因素對公交信號優先控制的影響，通過快速公交運行狀態的實時感知與交叉口信號控制方案的自主調整，分段實現快速公交在交叉的信號優先，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。本發明採用的技術方案為一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，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先控制方案，實現快速公交信號優先控制，包含以下步驟(A)採集快速公交運行基本信息；(B)分段公交信號優先方案初始化；(C)實時修改公交信號分段方案；(D)實時調整快速公交運行狀態方案；(E)實時修改交叉口信號優先控制狀態。所述步驟(A)中，採集的快速公交運行基本信息包含快速公交運行靜態數據、歷史運行數據、動態實時數據三類。
靜態數據包含:快速公交停靠站數量Ns、快速公交沿線信號控制交叉口數量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為正整數且i≤Nb。歷史運行數據包含: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採用最近一個月內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採用最近一個月內所有快速公交車輛運行一個單程在沿線所有快速公交
停靠站停靠的總時間取平均值得到，平均行駛車速_通過式
權利要求
1.一種 自主分段式快速公交信號優先控制方法，其特徵在於: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先控制方案，實現快速公交信號優先控制，包含以下步驟: (A)採集快速公交運行基本信息； (B)分段公交信號優先方案初始化； (C)實時修改公交信號分段方案； (D)實時調整快速公交運行狀態方案； (E)實時修改交叉口信號優先控制狀態。
2.根據權利要求1所述的一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，其特徵在於:所述步驟(A)採集快速公交運行基本信息包含快速公交運行靜態數據、歷史運行數據、動態實時數據三類； (Al)靜態數據包含:快速公交停靠站數量Ns、快速公交沿線信號控制交叉口數量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為正整數且i < Nb ; (A2)歷史運行數據包含: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採用最近一個月內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採用最近一個月內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停靠的總時間取平均值得到，平均行駛車速_通過式 V =L/Γ -f 計算得到； (A3)動態實時數據包含:乘客實時上車需求數據、乘客實時下車需求數據、快速公交實時定位數據； 所述乘客實時上車需求數據的採集由各個快速公交停靠站分別統計，包含以下步驟: (A31)乘客上車需求數據累計；當有乘客在快速公交停靠站處刷卡或投幣時，且此時該快速公交停靠站沒有公交車輛停靠，系統自動累加乘客上車需求數量； (A32)乘客上車需求數據清空；當有快速公交車輛在站點停靠時，將之前步驟(A31)採集的乘客上車需求累計數據清零，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據； 所述乘客實時下車需求數據的採集由各輛快速公交車輛分別統計；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量，並在到達下一個快速公交停靠站停靠時將乘客下車需求數據清零。
3.根據權利要求2所述的一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，其特徵在於:所述步驟(B)包含以下步驟: (BI)初始化快速公交信號優先分段點集合 初始將快速公交沿線的交通信號燈分為一段，記為信號優先控制段I ;此時對應第i班次的快速公交信號優先分段點集合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，沿途所有快速公交停靠站均不停靠； (B3)計算信號配時方案 根據步驟(A)中所述採集得到 的快速公交的發車時刻<、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，採用數解法計算針對第i班次的快速公交信號優先控制段I內所有交通信號燈的信號優先控制方案； (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先控制段I的信號優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.根據權利要求3所述的一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，其特徵在於，所述步驟(C)包含以下步驟: (Cl)實時監控乘客上下車需求數據 根據步驟(A)中步驟(A3)採集得到的實時數據，當發現任意快速公交停靠站有乘客上下車需求時，執行後續(C2) (C3)步驟；否則停留在步驟(Cl)； (C2)修改公交分段停靠方案 公交分段停靠方案的修改根據乘客的上下車需求不同採取不同的修改方法，具體如下: 乘客下車需求修正；當第m班次的快速公交在第η個快速公交停靠站有乘客需要下車，且_，將η加入集合Ini，並整理集合Ini中的元素從小到大依次排列；其中，η為快速公交停靠站序號，η為正整數且η彡Ns ;m為快速公交車輛班次序號，m為正整數且m彡Nb ;此時，第m班次的快速公交信號優先控制段數量增加I段； 乘客上車信息修正；當第P個快速公交停靠站有乘客需要上車時，將通過快速公交車載實時定位系統搜索還未到達第P個快速公交停靠站且距第P個快速公交停靠站最近的快速公交，假設為第q班次的快速公交，當？ 0%時，將q加入集合Ip，並整理集合Ip中的元素從小到大依次排列；其中，P為快速公交停靠站序號，P為正整數且P < Ns ;q為快速公交車輛班次序號，Q為正整數且q ( Nb ;此時，第q班次的快速公交信號優先控制段數量增加I段； (C3)結束狀態判斷 當第Nb班次的快速公交運營結束時，步驟(C)全部結束；否則轉至步驟(Cl)，繼續修改公交分段停靠方案。
5.根據權利要求2所述的一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，其特徵在於:所述步驟(D)包含以下步驟: (Dl)實時監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定位數據，當發現快速公交即將進站時，即距離最近的快速公交停靠站小於50米，運行後續步驟(D2) (D3)，否則停留在步驟(Dl)； (D2)調整快速公交運行狀態 當第i班次的快速公交行駛至距第k個快速公交停靠站距離小於50米時，彳第i班次的快速公交在第k個快速公交停靠站不停靠，直接行駛通過；若k e Ii,第i班次的快速公交在第k個快速公交停靠站停靠上下乘客； (D3)結束狀態判斷 當第Nb班次的快速公交運營結束時，步驟(D)全部結束；否則轉至步驟(Dl)，繼續調整公交運行狀態。
6.根據權利要求3所述的一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，其特徵在於:所述步驟(E)包含以下步驟: (El)實時監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定位數據，當發現快速公交行駛經過快速公交停靠站時，運行後續步驟(E2) (E3)及(E5);當發現快速公交駛離交叉口時，運行後續步驟(E4) (E5);否則停留在步驟(El)； (E2)計算信號配時方案 當第i班次的快速公交行駛經過第k個快速公交停靠站時，若k e Ii，此時重新計算第k個快速公交停靠站至第I個快速公交停靠站間的所有信號控制交叉口的信號優先控制方案，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個快速公交停靠站至第I個快速公交停靠站間的所有信號控制交叉口的信號優先控制方案傳輸至各個對應的交叉口交通信號燈處； (E4)修改交叉口信號優先控制方案 當第i班次的快速公交行駛經過第j個交叉口時，第j個交叉口的信號優先控制方案自動切換至對應第i+Ι輛快速公交的信號優先控制方案，其中j為交叉口編號，j為正整數 且j≤Nc (E5)結束狀態判斷 當第Nb班次的快速公交運營結束時，步驟(E)全部結束；否則轉至步驟(El)，繼續修改交叉口信號優先控制狀態。
全文摘要
本發明公開了一種自主分段式快速公交信號優先控制方法，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先控制方案，實現快速公交信號優先控制。本發明針對快速公交系統的運行特徵，充分考慮了多種外部因素對公交信號優先控制的影響，通過快速公交運行狀態的實時感知與交叉口信號控制方案的自主調整，分段實現快速公交在交叉的信號優先，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 優先權日2012年12月28日
發明者王煒, 華雪東, 胡曉健 申請人:東南大學