专利名称：一种自主分段式快速公交信号优先控制方法
技术领域：
本发明涉及城市快速公交运营和交叉口信号控制技术，尤其涉及一种自主分段式快速公交信号优先控制方法。
背景技术：
城市公共交通作为现代城市交通系统的有机组成部分，在城市交通系统中占有举足轻重的地位，我国许多城市均提出了优先发展与建立先进的公共交通系统的政策及措施。事实上，优先发展公共交通是调整交通出行结构、缓解城市交通拥堵的重要手段。一方面，公共交通系统具有运载量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染少、运输成本低等优点，使之成为缓解城市交通问题的重要途径。另一方面，我国城市空间迅速扩张和城市功能高度集聚并存的特点，也决定了唯有大力提升公共交通服务水平、建立完善的公共交通系统，才能在满足城市高密度紧凑发展的同时缓解可能发生的交通拥堵难题。目前，包括杭州、常州、厦门、广州等在内的一些大中型城市已经建立了先进的快速公交系统，并配备了完善的信号优先及道路空间优先保障体系。然而，在现有的城市公交体系中，由于干线信号优先控制方案和公交运行状态间不存在联动，即使在设有公交专用道的快速公交系统中，一点小扰动就可能造成整个公交系统优先控制方案的全线失效，使得信号优先设计的效率低下，造成了大量信号时长的浪费，严重阻碍了先进的公交系统的建设与发展，降低了人们的出行效率，使得包括快速公交系统未能发挥其最大的优越性。
发明内容
本发明的目的为了解决上述公交系统在实际运行过程中干线信号优先控制效率低下、绿灯信号时长大量浪费的问题，提供了一种自主分段式快速公交信号优先控制方法。本发明针对快速公交系统的运行特征，充分考虑了多种外部因素对公交信号优先控制的影响，通过快速公交运行状态的实时感知与交叉口信号控制方案的自主调整，分段实现快速公交在交叉的信号优先，提升快速公交的运行效率与乘客的出行效率，降低不必要的公交停靠与信号灯时间损失。本发明采用的技术方案为一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，该方法通过对公交乘客出行需求变化的实时响应，自主修改快速公交信号分组及优先控制方案，实现快速公交信号优先控制，包含以下步骤(A)采集快速公交运行基本信息；(B)分段公交信号优先方案初始化；(C)实时修改公交信号分段方案；(D)实时调整快速公交运行状态方案；(E)实时修改交叉口信号优先控制状态。所述步骤(A)中，采集的快速公交运行基本信息包含快速公交运行静态数据、历史运行数据、动态实时数据三类。
静态数据包含:快速公交停靠站数量Ns、快速公交沿线信号控制交叉口数量N。、各个交叉口之间的间距、快速公交运营班次Nb、第i班次快速公交的发车时刻f快速公交的线路单程运行长度L，其中，i为快速公交运营班次序号，i为正整数且i≤Nb。历史运行数据包含:线路平均单程运行时间t\线路平均单程停驻时间tV决速公交的平均行驶车速F、快速公交沿线交叉口的高峰小时车流量。其中，线路平均单程运行时间P采用最近一个月内所有快速公交车辆运行一个单程的总时间取平均值得到，线路平均单程停驻时间ts采用最近一个月内所有快速公交车辆运行一个单程在沿线所有快速公交
停靠站停靠的总时间取平均值得到，平均行驶车速_通过式
权利要求
1.一种 自主分段式快速公交信号优先控制方法，其特征在于:该方法通过对公交乘客出行需求变化的实时响应，自主修改快速公交信号分组及优先控制方案，实现快速公交信号优先控制，包含以下步骤: (A)采集快速公交运行基本信息； (B)分段公交信号优先方案初始化； (C)实时修改公交信号分段方案； (D)实时调整快速公交运行状态方案； (E)实时修改交叉口信号优先控制状态。
2.根据权利要求1所述的一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，其特征在于:所述步骤(A)采集快速公交运行基本信息包含快速公交运行静态数据、历史运行数据、动态实时数据三类； (Al)静态数据包含:快速公交停靠站数量Ns、快速公交沿线信号控制交叉口数量N。、各个交叉口之间的间距、快速公交运营班次Nb、第i班次快速公交的发车时刻f快速公交的线路单程运行长度L，其中，i为快速公交运营班次序号，i为正整数且i < Nb ; (A2)历史运行数据包含:线路平均单程运行时间线路平均单程停驻时间ts、快速公交的平均行驶车速F、快速公交沿线交叉口的高峰小时车流量；其中，线路平均单程运行时间P采用最近一个月内所有快速公交车辆运行一个单程的总时间取平均值得到，线路平均单程停驻时间ts采用最近一个月内所有快速公交车辆运行一个单程在沿线所有快速公交停靠站停靠的总时间取平均值得到，平均行驶车速_通过式 V =L/Γ -f 计算得到； (A3)动态实时数据包含:乘客实时上车需求数据、乘客实时下车需求数据、快速公交实时定位数据； 所述乘客实时上车需求数据的采集由各个快速公交停靠站分别统计，包含以下步骤: (A31)乘客上车需求数据累计；当有乘客在快速公交停靠站处刷卡或投币时，且此时该快速公交停靠站没有公交车辆停靠，系统自动累加乘客上车需求数量； (A32)乘客上车需求数据清空；当有快速公交车辆在站点停靠时，将之前步骤(A31)采集的乘客上车需求累计数据清零，且不记录快速公交车辆在站点停靠期间的乘客上车需求数据； 所述乘客实时下车需求数据的采集由各辆快速公交车辆分别统计；当快速公交车辆上有乘客需要在下一个快速公交停靠站下车时，该乘客需要提前按下快速公交车门处的下车按钮，快速公交自动记录下一个站点的下车乘客数量，并在到达下一个快速公交停靠站停靠时将乘客下车需求数据清零。
3.根据权利要求2所述的一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，其特征在于:所述步骤(B)包含以下步骤: (BI)初始化快速公交信号优先分段点集合 初始将快速公交沿线的交通信号灯分为一段，记为信号优先控制段I ;此时对应第i班次的快速公交信号优先分段点集合Ii为空集合； (B2)确定快速公交初始运行方案 第i班次的快速公交初始运行方案为 第i班次的快速公交车辆以平均行驶车速U行驶，沿途所有快速公交停靠站均不停靠； (B3)计算信号配时方案 根据步骤(A)中所述采集得到 的快速公交的发车时刻<、平均行驶车速7、各个交叉口之间的间距、快速公交沿线交叉口的高峰小时车流量及步骤(B2)确定的快速公交初始运行方案，采用数解法计算针对第i班次的快速公交信号优先控制段I内所有交通信号灯的信号优先控制方案； (B4)方案传输 将步骤(B3)得到的针对第i班次的快速公交信号优先控制段I的信号优先控制方案传输至各个对应的交叉口交通信号灯处，将步骤(B2)确定的快速公交初始运行方案传输至对应的快速公交处。
4.根据权利要求3所述的一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，其特征在于，所述步骤(C)包含以下步骤: (Cl)实时监控乘客上下车需求数据 根据步骤(A)中步骤(A3)采集得到的实时数据，当发现任意快速公交停靠站有乘客上下车需求时，执行后续(C2) (C3)步骤；否则停留在步骤(Cl)； (C2)修改公交分段停靠方案 公交分段停靠方案的修改根据乘客的上下车需求不同采取不同的修改方法，具体如下: 乘客下车需求修正；当第m班次的快速公交在第η个快速公交停靠站有乘客需要下车，且_，将η加入集合Ini，并整理集合Ini中的元素从小到大依次排列；其中，η为快速公交停靠站序号，η为正整数且η彡Ns ;m为快速公交车辆班次序号，m为正整数且m彡Nb ;此时，第m班次的快速公交信号优先控制段数量增加I段； 乘客上车信息修正；当第P个快速公交停靠站有乘客需要上车时，将通过快速公交车载实时定位系统搜索还未到达第P个快速公交停靠站且距第P个快速公交停靠站最近的快速公交，假设为第q班次的快速公交，当？ 0%时，将q加入集合Ip，并整理集合Ip中的元素从小到大依次排列；其中，P为快速公交停靠站序号，P为正整数且P < Ns ;q为快速公交车辆班次序号，Q为正整数且q ( Nb ;此时，第q班次的快速公交信号优先控制段数量增加I段； (C3)结束状态判断 当第Nb班次的快速公交运营结束时，步骤(C)全部结束；否则转至步骤(Cl)，继续修改公交分段停靠方案。
5.根据权利要求2所述的一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，其特征在于:所述步骤(D)包含以下步骤: (Dl)实时监控快速公交进站信息 实时读取每辆快速公交的车载定位系统定位数据，当发现快速公交即将进站时，即距离最近的快速公交停靠站小于50米，运行后续步骤(D2) (D3)，否则停留在步骤(Dl)； (D2)调整快速公交运行状态 当第i班次的快速公交行驶至距第k个快速公交停靠站距离小于50米时，彳第i班次的快速公交在第k个快速公交停靠站不停靠，直接行驶通过；若k e Ii,第i班次的快速公交在第k个快速公交停靠站停靠上下乘客； (D3)结束状态判断 当第Nb班次的快速公交运营结束时，步骤(D)全部结束；否则转至步骤(Dl)，继续调整公交运行状态。
6.根据权利要求3所述的一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，其特征在于:所述步骤(E)包含以下步骤: (El)实时监控快速公交的位置信息 实时读取每辆快速公交的车载定位系统定位数据，当发现快速公交行驶经过快速公交停靠站时，运行后续步骤(E2) (E3)及(E5);当发现快速公交驶离交叉口时，运行后续步骤(E4) (E5);否则停留在步骤(El)； (E2)计算信号配时方案 当第i班次的快速公交行驶经过第k个快速公交停靠站时，若k e Ii，此时重新计算第k个快速公交停靠站至第I个快速公交停靠站间的所有信号控制交叉口的信号优先控制方案，其中I为集合Ii中元素k的下一个元素； (E3)方案传输 将步骤(E2)得到的针对第i班次快速公交的第k个快速公交停靠站至第I个快速公交停靠站间的所有信号控制交叉口的信号优先控制方案传输至各个对应的交叉口交通信号灯处； (E4)修改交叉口信号优先控制方案 当第i班次的快速公交行驶经过第j个交叉口时，第j个交叉口的信号优先控制方案自动切换至对应第i+Ι辆快速公交的信号优先控制方案，其中j为交叉口编号，j为正整数 且j≤Nc (E5)结束状态判断 当第Nb班次的快速公交运营结束时，步骤(E)全部结束；否则转至步骤(El)，继续修改交叉口信号优先控制状态。
全文摘要
本发明公开了一种自主分段式快速公交信号优先控制方法，该方法通过对公交乘客出行需求变化的实时响应，自主修改快速公交信号分组及优先控制方案，实现快速公交信号优先控制。本发明针对快速公交系统的运行特征，充分考虑了多种外部因素对公交信号优先控制的影响，通过快速公交运行状态的实时感知与交叉口信号控制方案的自主调整，分段实现快速公交在交叉的信号优先，提升快速公交的运行效率与乘客的出行效率，降低不必要的公交停靠与信号灯时间损失。
文档编号G08G1/087GK103077618SQ20121058346
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王炜, 华雪东, 胡晓健 申请人:东南大学