一种实现有轨电车站间绿波通行的绿波设置方法
【专利摘要】本发明公开了一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，包括以下步骤：采集有轨电车线路沿线交叉口数据、有轨电车运营数据；根据有轨电车线路沿线交叉口数据，各交叉口的交通量确定交叉口配时方案；设置上行方向及发车时刻，确定上行有轨电车到达各交叉口的时刻；确定有轨电车通行相位的绿灯中点时刻及下行方向有轨电车的发车时刻；确定下行方向有轨电车到达各交叉口时刻；将下行方向有轨电车到达各交叉口时刻与绿灯中点作差，确定各交叉口的时刻差δx；根据时刻差，调整交叉口配时方案。本发明方法避免有轨电车在交叉口产生不必要的停车，提高线路的运行效率；结合电车运行诱导技术，确保有轨电车按照设定运营参数运行，提高有轨电车的准点率。
【专利说明】一种实现有轨电车站间绿波通行的绿波设置方法
【技术领域】：
[0001 ] 本发明通过在预定的可调范围内调整有轨电车在停靠站的停靠时间、有轨电车通 行相位的绿灯启动时间和有轨电车行驶速度，实现有轨电车双向绿波通行，属于城市公共 交通运输管理与控制领域。
【背景技术】：
[0002] 大力发展城市公共交通，改善公共交通服务状况，提升居民公交出行分担率，构建 以公共交通为主导的城市交通发展体系，对缓解城市交通拥堵、改善居民居住环境、保障城 市快速可持续发展具有重要意义。现阶段，一方面，由于城市规模的不断扩大、居民出行距 离的日益增加，城市潮汐交通现象日益凸显；另一方面，常规公交系统具有准点率低下、舒 适度较小、运量小等缺点，因此，常规公交无法满足日益增长的公交出行需求。有轨电车作 为一种"新型"的公共交通方式，相对常规公交而言，由于其具有更高的舒适度、更大运量等 优势，越来越受到城市建设、管理人员的青睐。
[0003] 不同于有独立运行空间的地铁，有轨电车线路常与城市道路交通交叉，通行需求 经常发生冲突。将有轨电车控制与道路交通控制纳入协同控制范畴是确保有轨电车运行速 度、提高有轨电车运行效率、增加有轨电车准点率的一种行之有效的管理手段。通过本发明 提出的一种有轨电车绿波通行的绿波设置方法，结合有轨电车运行过程中的诱导技术，能 够有效地确保有轨电车发挥公共交通大容量、高效率、低能耗的运输优势，大幅度提升城市 公交的承载能力。
【发明内容】
：
[0004] 发明目的：为改善有轨电车运行环境、提高有轨电车运营速度、增加有轨电车运营 准点率，本发明提供了一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法。
[0005] 技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] (A)、采集有轨电车线路沿线交叉口数据、有轨电车运营数据；其中，沿线交叉口数 据包括交叉口各流向交通量、交叉口形式与渠化以及几何尺寸；有轨电车运营数据包括车 身长度、路段长度、停靠站停靠时间及其运行波动范围、行驶速度、加速度以及减速度；
[0008] (B)、根据步骤（A)中的有轨电车线路沿线交叉口数据，根据各交叉口的交通量确 定交叉口配时方案；
[0009] (C)、结合步骤（A)中的有轨电车运营数据和步骤（B)中的交叉口配时方案，设置 上行方向及发车时刻，确定上行有轨电车到达各交叉口的时刻；
[0010] (D)、结合步骤（A)中的有轨电车运营数据、步骤（B)中的交叉口配时方案和步骤 (C)中的有轨电车达到各交叉口的时刻，确定有轨电车通行相位的绿灯中点时刻及下行方 向有轨电车的发车时刻；
[0011] (E)、结合步骤（A)中的有轨电车运营数据和步骤⑶中的下行方向有轨电车发车 时刻，确定下行方向有轨电车到达各交叉口时刻；
[0012] (F)、将步骤（E)中的下行方向有轨电车到达各交叉口时刻与步骤（D)中的绿灯中 点作差，确定各交叉口的时刻差Sx;
[0013] (G)、根据时刻差，调整交叉口配时方案：首先判断步骤（F)中所有交叉口的时刻 差是否均小于允许通行时长，当所有交叉口的时刻差均不小于允许通行时长时，则调整下 行方向发车时刻、运行速度和停靠时间，使所有交叉口的时刻差均小于允许通行时长；然后 根据时刻差，确定绿灯中点时刻的调整量，并确定最终的路灯启动时刻和绿灯结束时刻。
[0014] 所述步骤⑶包括以下步骤：
[0015] (BI)、根据交叉口交通量，采用韦伯斯特法计算交叉口信号周期时长、有轨电车相 位绿灯时长；若没有与有轨电车同时放行的相位，需设置有轨电车专用相位；
[0016] (B2)、根据有轨电车在交叉口内线路长度、车身长度和交叉口运行情况，确定有轨 电车在交叉口的最短通行时间；
[0017] (B3)、比较有轨电车相位绿灯时长与最短通行时间，若绿灯时长小于最短通行时 间，则延长相位绿灯时长至最短通行时间，并调整信号周期时长；反之，不作调整；
[0018] (B4)、重复步骤（BI)、（B2)和（B3)确定有轨电车沿线所有交叉口信号配时，选取 最大的周期作为公共周期，统一其它交叉口信号配时方案。
[0019] 所述步骤（C)包括以下步骤：
[0020] (Cl)、将交通量较小的方向作为电车上行方向，设上行发车时刻为Tsend ;
[0021] (C2)、计算总停靠时间ts :ts = i = 1，2,…，!!!，!^^为上行方向有轨电车在 第i个停靠站的停靠时间，m为始发站与目标交叉口 X之间的停靠站数，X = 1，2,…，q ;
[0022] (C3)、计算路段总行驶时间t :t = Sly%，j = 1，2,…，n，j为路段编号，n为始 发站与目标交叉口 X之间的路段数，h为路段j的长度，'为路段j的平均行驶速度；
[0023] (C4)、确定有轨电车到达目标交叉口 X的时刻Tx :TX = Tsmd+ts+t。
[0024] 所述步骤⑶包括以下步骤：
[0025] (Dl)、确定交叉口 X的有轨电车相位绿灯中点tmid.x :tmid.x = Tx+kCx，Tx为上行有 轨电车到达交叉口 X的时刻，Cx为交叉口 X的周期时长，k为整数；
[0026] (D2)计算有轨电车下行方向发车时刻: = -Zy /巧，tmid.q为上行方向 最后一个交叉口 q的绿灯中点时刻，Lq为下行始发站与交叉口 q之间的距离，。为与Lq对 应的平均行驶速度。
[0027] 所述步骤（E)包括以下步骤：
[0028] (El)、计算总停靠时间7：: f = H,/ = 1,2,…为下行有轨电车在停靠站i的 停靠时间，历为下行始发站与目标交叉口 X之间的停靠站数；
[0029] (E2)、计算路段总行驶时间& F = = 2,…,/7, j为路段编号，好为下行 始发站与目标交叉口 X之间的路段数，&为路段j的长度，f；为路段j对应的平均行驶速 度；
[0030] (E3)、确定有轨电车到达目标交叉口 X的时刻忍：
[0031] 所述步骤（F)包括以下步骤：
[0032] (Fl)、计算下行电车到达交叉口时刻与绿灯中点的时刻差S x :么=f -U,.T， 6 x G (-Cx/2, Cx/2]；
[0033] (F2)、计算允许通行时长Re.x :Re.x = tx_tt.x，计算时间半径Rx = Re.x/2,其中tx为交叉口 x电车通行相位绿灯时长，tt.x为有轨电车在交叉口 x的最短通行时间。
[0034] 所述步骤（G)包括以下步骤：
[0035] (G1)、若4 则将该交叉口调整成Sx e [_Re.x，Re.J，调整的具体方法 是：选取时间差与中点时刻差值的绝对值最大的交叉口，通过调整下行方向发车时刻，使该 值变小；从下行方向第一个交叉口开始判断其是否满足SxG [-Re.x，Re.x]，若不满足，采用 枚举法调整交叉口上游相邻路段的行驶速度、停靠时间，直至满足要求为止；若满足则对下 一个交叉口进行判断；若所有调整都无法满足，则重新设置信号控制参数；
[0036] (G2)、若《e[-尺,iy时，则不调整交叉口的绿灯启动时间；当4 ￠[-14]时，调 整交叉口的绿灯启动时间，调整的方法是：若Sx > 0,则将原绿灯中点时刻沿时间轴向后 移动S x/2 ;若S x < 〇则将原绿灯中点时刻沿时间轴向前移动I S x|/2 ;
[0037] (G3)、确定各交叉口有轨电车通行相位的绿灯启动时刻和绿灯结束时刻。
[0038] 有益效果：本发明方法可以有效避免有轨电车行驶速度出现大幅度波动，增加了 有轨电车的舒适度；避免有轨电车在交叉口产生不必要的停车，提高线路的运行效率；结 合电车运行诱导技术，确保有轨电车按照设定运营参数运行，提高有轨电车的准点率；同 时，本发明对改善公共交通服务水平，提高公共交通分担率，贯彻落实国家优先发展公共交 通的政策方针具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】：
[0039] 图1为本发明方法的基本流程图；
[0040] 图2为本发明方法的某有轨电车线路停靠站及沿线交叉口位置示意图；
[0041] 图3为本发明方法的某有轨电车双向行驶时间-距离图。
【具体实施方式】：
[0042] 下面结合附图，对本发明做进一步说明：
[0043] 如图1所示为一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法的基本流程图，下面结 合实例进一步阐明本发明方法。
[0044] (A)采集有轨电车线路沿线交叉口数据、有轨电车运营数据；
[0045] 本步骤中，有轨电车沿线交叉口数据包括交叉口各流向交通量、交叉口形式与渠 化、几何尺寸；有轨电车运营数据包括车身长度、路段长度、停靠站停靠时间及其运行波动 范围、行驶速度、加速度、减速度等。
[0046] 有轨电车线路沿线交叉口数据可以通过交管部门以及实地调查获得；有轨电车运 营数据可以通过有轨电车公司咨询获得。有轨电车停靠站及交叉口之间的位置关系见图2。 其中，停靠站4设置交叉口 5的停车线位置处。
[0047] 各停靠站的基本停靠时间（满足乘客上下电车需要的时长）相同，均为30s，停靠 站提前或滞后发车的时间均设为5s ;因此，各站停靠时间允许范围为（25,35)。电车运行的 最佳行驶速度为30km/h，运行最高速度和最低速度分别为50km/h和10km/h，加速度和减速 度分别为I. 〇m/s2和I. 2m/s2。有轨电车直行方向交叉口宽度均为20m，电车车长30m。 [0048] (B)确定交叉口配时方案
[0049] (al)根据各交叉口的交通量，采用交通信号控制中常用的韦伯斯特信号配时方 法，计算每个交叉口的周期时长、各相位的绿灯时长，计算结果见表1。
[0050] 表1各信号交叉口初始配时参数
[0051]
【权利要求】
1. 一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，其特征在于，包括以下步骤： (A) 、采集有轨电车线路沿线交叉口数据、有轨电车运营数据；其中，沿线交叉口数据包 括交叉口各流向交通量、交叉口形式与渠化以及几何尺寸；有轨电车运营数据包括车身长 度、路段长度、停靠站停靠时间及其运行波动范围、行驶速度、加速度以及减速度； (B) 、根据步骤（A)中的有轨电车线路沿线交叉口数据，根据各交叉口的交通量确定交 叉口配时方案； (C) 、结合步骤（A)中的有轨电车运营数据和步骤（B)中的交叉口配时方案，设置上行 方向及发车时刻，确定上行有轨电车到达各交叉口的时刻； (D) 、结合步骤（A)中的有轨电车运营数据、步骤（B)中的交叉口配时方案和步骤（C) 中的有轨电车达到各交叉口的时刻，确定有轨电车通行相位的绿灯中点时刻及下行方向有 轨电车的发车时刻； (E) 、结合步骤（A)中的有轨电车运营数据和步骤（D)中的下行方向有轨电车发车时 亥IJ，确定下行方向有轨电车到达各交叉口时刻； (F) 、将步骤（E)中的下行方向有轨电车到达各交叉口时刻与步骤（D)中的绿灯中点作 差，确定各交叉口的时刻差Sx; (G) 、根据时刻差，调整交叉口配时方案：首先判断步骤（F)中所有交叉口的时刻差是 否均小于允许通行时长，当所有交叉口的时刻差均不小于允许通行时长时，则调整下行方 向发车时刻、运行速度和停靠时间，使所有交叉口的时刻差均小于允许通行时长；然后根据 时刻差，确定绿灯中点时刻的调整量，并确定最终的路灯启动时刻和绿灯结束时刻。
2. 根据权利要求1所述的一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，其特征在于： 所述步骤（B)包括以下步骤： (BI)、根据交叉口交通量，采用韦伯斯特法计算交叉口信号周期时长、有轨电车相位绿 灯时长；若没有与有轨电车同时放行的相位，需设置有轨电车专用相位； (B2)、根据有轨电车在交叉口内线路长度、车身长度和交叉口运行情况，确定有轨电车 在交叉口的最短通行时间； (B3)、比较有轨电车相位绿灯时长与最短通行时间，若绿灯时长小于最短通行时间，则 延长相位绿灯时长至最短通行时间，并调整信号周期时长；反之，不作调整； (B4)、重复步骤（BI)、（B2)和（B3)确定有轨电车沿线所有交叉口信号配时，选取最大 的周期作为公共周期，统一其它交叉口信号配时方案。
3. 根据权利要求1所述的一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，其特征在于： 所述步骤（C)包括以下步骤： (Cl)、将交通量较小的方向作为电车上行方向，设上行发车时刻为Tsend ; (C2)、计算总停靠时间ts =Eu = l,2，"_,/w , tsq为上行方向有轨电车在第i 个停靠站的停靠时间，m为始发站与目标交叉口 X之间的停靠站数，X = 1，2,…，q ; (〇3)、计算路段总行驶时间^ = 1>,/匕,）=1,2，?，《，」为路段编号，=为始发站与 目标交叉口 X之间的路段数，h为路段j的长度，'为路段j的平均行驶速度； (C4)、确定有轨电车到达目标交叉口 X的时刻Tx :TX = Tsmd+ts+t。
4. 根据权利要求3所述的一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，其特征在于： 所述步骤（D)包括以下步骤： (Dl)、确定交叉口 X的有轨电车相位绿灯中点tmid.x :tmid.x = Tx+kCx，Tx为上行有轨电 车到达交叉口 X的时刻，Cx为交叉口 X的周期时长，k为整数； (D2)计算有轨电车下行方向发车时刻,-L￡//^；，^"为上行方向最后 一个交叉口 q的绿灯中点时刻，Lq为下行始发站与交叉口 q之间的距离，G为与Lq对应的 平均行驶速度。
5. 根据权利要求4所述的一种实现有轨电车绿波通行的绿波设置方法，其特征在于： 所述步骤（E)包括以下步骤： (E1)、计算总停靠时间7：: ( = / = U,…，/77,〔为下行有轨电车在停靠站i的停靠 时间，兩为下行始发站与目标交叉口 X之间的停靠站数； (E2)、计算路段总行驶时间F: F = [(/P；，./ = l，2,…j，j为路段编号，&为下行始发 站与目标交叉口 X之间的路段数，Z：,为路段j的长度，6为路段j对应的平均行驶速度； 出3)、确定有轨电车到达目标交叉口叉的时刻€:忍=1",+^ +厂。
6. 根据权利要求5所述的一种实现有轨电车站间绿波通行的绿波设置方法，其特征在 于：所述步骤（F)包括以下步骤： (Fl)、计算下行电车到达交叉口时刻与绿灯中点的时刻差S x : = Tx J 5xG (_Cx/2, Cx/2]； (F2)、计算允许通行时长Re.x :Re.x = tx-tt.x，计算时间半径Rx = Re.x/2,其中tx为交 叉口 x电车通行相位绿灯时长，tt.x为有轨电车在交叉口 x的最短通行时间。
7. 根据权利要求6所述的一种实现有轨电车站间绿波通行的绿波设置方法，其特征在 于：所述步骤（G)包括以下步骤： (G1)、若则将该交叉口调整成Sx e [-!^，^，调整的具体方法是： 选取时间差与中点时刻差值的绝对值最大的交叉口，通过调整下行方向发车时刻，使该值 变小；从下行方向第一个交叉口开始判断其是否满足SxG [-Re.x，Re.x]，若不满足，采用枚 举法调整交叉口上游相邻路段的行驶速度、停靠时间，直至满足要求为止；若满足则对下一 个交叉口进行判断；若所有调整都无法满足，则重新设置信号控制参数； (G2)、若4 ￠[-4，尺]时，则不调整交叉口的绿灯启动时间；当式￠[-足，夂]时，调整交 叉口的绿灯启动时间，调整的方法是：若Sx > 0,则将原绿灯中点时刻沿时间轴向后移动 S x/2 ;若S x < 〇则将原绿灯中点时刻沿时间轴向前移动I S x|/2 ; (G3)、确定各交叉口有轨电车通行相位的绿灯启动时刻和绿灯结束时刻。
【文档编号】G08G1/08GK104332061SQ201410564285
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】王炜, 吴忠君, 胡晓健 申请人:东南大学