一种考虑下游公交站点的交叉口最佳周期时长计算方法与流程

本发明涉及公共交通领域，具体涉及一种考虑下游公交站点的交叉口最佳周期时长计算方法。

背景技术：

周期时长是交叉口信号配时的重要参数之一，是决定信号控制效益的关键控制参数，是信号配时设计的主要对象，适当的周期时长对交叉口处交通流的疏散和减少车辆的延误具有重要的意义。

近年来，随着汽车保有量的增长和公交车辆规模的扩大，乘车需求不断增加，交叉口拥堵和公交停靠站的拥堵问题日益突出，阻碍了交叉口和公交停靠站运行效率的进一步提升，这急需对交叉口信号配时和公交车辆运行实施更加精细化的设计和管理，而目前对于交叉口和公交站点运行效率的提升都是分开来处理，缺乏系统性和协调性，导致了应用效果不佳。在城市路网中，下游公交站点的车辆到达规律是由上游交叉口信号配时决定的，而公交到站规律则影响了停靠站的运行效率，因此将交叉口和下游公交站点作为城市路网的基本单元进行研究，通过分析车辆在该单元内的运行特征及规律，建立人均出行效率计算模型，进而以人均出行效率最优为目标确定交叉口最佳周期计算方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种交叉口最佳周期时长计算方法，为交叉口信号控制提供决策支持，将交叉口和下游公交站点作为一个整体单元进行分析，通过调查该单元内公交车辆在停靠站到达率、服务时间和累积车辆数以及交叉口的交通特征参数，经过理论分析和数学建模得出该单元人均延误，以人均延误最小为目标计算最佳周期时长，该计算方法可以为管理者评价信号交叉口、公交站点运行效率和实施精细化管理提供依据。

本发明采用的技术方案是：一种考虑下游公交站点的交叉口最佳周期时长计算方法包括以下步骤：

A)先根据实际城市道路车辆的运行状况，计算车辆在交叉口的延误：

计算车辆在交叉口延误的步骤，包括：

a)先获取交叉口信号相位方案

对交叉口进行实地调查，获取该交叉口的信号相位、周期时长和绿信比。

b)然后计算车辆在交叉口的到达率和饱和流率

对交叉口某一方向进行实地调查，获取车辆的到达率和饱和流率。

c)确定该方向车流的饱和度

由该方向车辆到达的实际流量与饱和通行能力的比值确定。

d)根据延误计算公式和以上参数求出车辆在交叉口的延误值。

B)计算公交停靠站的延误：

计算公交车辆在停靠站延误的步骤，包括：

a)计算在信号控制下公交车辆到达下游停靠站的到达率

到达停靠站的公交车辆均来自于上游交叉口，在交通信号控制下，不同方向的公交车流依次进入交叉口的下游路段，并经过一定的离散之后到达下游停靠站位置，在公交停靠站进行交通调查，获取特定方向信号控制下公交车辆的到达率。

b)计算公交车辆在停靠站的平均服务时间

公交车辆在停靠站的服务过程包括：公交车驾驶员的反应时间R，公交车辆在停靠站的停靠时间D，泊车时间P；

根据以上参数可以得到公交车在停靠站的服务时间。

c)根据以上参数和延误计算公式求出公交车辆在停靠站的延误。

C)计算最佳周期时长

a)人均延误计算

实地调查获取社会车辆和公交车辆的到达率等数据后，分别计算交叉口和公交停靠站延误，并根据实际到达的流量计算出人均延误。

b)计算最佳周期时长

以人均延误最小为目标，在流量和绿信比不发生改变的前提下计算上游交叉口最佳周期时长。

本发明将交叉口和下游公交站点作为一个整体单元进行分析，通过调查该单元内公交车辆在停靠站到达率、服务时间和累积车辆数以及交叉口的交通特征参数，经过理论分析和数学建模计算得出该单元人均延误，以人均延误最小为目标计算最佳周期时长。

本发明的有益效果：

将交叉口和下游公交站点作为城市路网的基本单元进行研究，通过信号配时设计，实现两者之间的协调运行，能够有效提升路网整体运行效率。

本发明提出的方法主要适用于无法设置公交专用道且公交出行量较大的区域，这为很多空间受限的老城区信号交叉口提供了一种被动公交优先控制新方法。

本发明以人均延误值最低选取最佳周期时长，更加体现“以人为本”的原则，可以为管理者提高交叉口通行效率和实施精细化管理提供依据。

附图说明

图1信号控制方案示意图；

图2公交车辆到达停靠站过程示意图；

图3各相位公交到达率示意图；

图4公交停靠站车辆服务时空轨迹图；

图5人均延误计算结果示例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

本发明在交叉口稳态延误模型的基础上，结合实际调查数据，计算车辆在交叉口总延误，同时结合信号控制与公交车辆到达分布函数，求出各相位公交车辆到达停靠站的到达率，在综合考虑停靠站排队和服务率等因素的基础上，计算公交车辆在停靠站延误，将交叉口和下游公交站点作为一个整体单元进行分析，以人均延误最小为目标计算最佳周期时长。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明步骤包括：计算车辆在交叉口延误；计算公交车辆在下游停靠站的延误；以人均延误最小为目标计算交叉口最佳周期时长。

A)计算车辆在交叉口的延误

a)实地调查获取交叉口的信号控制方案，如图1所示：

这里需要获取的参数包括：周期时长C，n个相位，第i相位绿灯时长g_i,，有效绿灯时长g_ei,第i相位损失时间l_i，第i相位黄灯时间A_i，有效绿灯时间g_ei计算公式如下：

g_ei＝g_i+A_i-l_i

b)计算车辆在交叉口的到达率和饱和流率

这里的参数包括：第i相位交叉口某进口车道车辆的到达率q_i和饱和流率S。

c)计算该进口道车流的饱和度

这里的参数包括：饱和度x，饱和通行能力C_s，σ一般取0.9；饱和通行能力计算公式如下：

d)计算车辆在交叉口的总延误

这里的参数包括：交叉口车辆总延误D₁，每辆车乘客人均数量N₁，一般取1.8。

B)计算公交车辆在停靠站的延误：

a)先确定公交车辆到达停靠站的分布函数

这里包括如下十二个参数：公交车辆从交叉口驶出的流量q_up(t)，直行公交车流的饱和释放流率S_S，左转公交车流的饱和释放流率S_L，直行公交车流的到达率q_s，左转公交车流的到达率q_L，右转公交车流的到达率q_R，直行公交车流的饱和释放结束时刻T_S，左转公交车流的饱和释放结束时刻T_L，相位1的结束时刻T_p1，相位2的结束时刻T_p2，相位3的结束时刻T_p3，相位4的结束时刻T_p4。

如图2所示在一个信号周期内，公交车辆到达停靠站的分布函数为一个分段函数，如下所示：

b)计算公交车辆到达停靠站的到达率

这里的参数包括：第i相公交车辆到达下游站点的到达率m_i，根据上述中的公式，计算上游交通信号控制下不同相位对应的公交车辆到达率，计算结果示意图如图3所示。

c)计算公交车辆在停靠站的平均服务时间

如图4所示，这里的计算参数包括：公交停靠站服务率μ，公交车驾驶员的反应时间R，公交车辆在停靠站的停靠时间D，泊车时间P，根据以上参数，平均服务时间计算公式如下：

d)计算公交停靠站总延误

这里的参数包括：公交停靠站车辆总延误D₂，每辆公交车乘客人均数量N₂，一般取50，公交停靠站车辆总延误D₂计算公式如下：

C)计算最佳周期时长

a)根据公式计算人均延误

b)计算最佳周期时长

根据上述公式和实地调查获取的数据进行计算分析，计算结果如图5所示，横坐标代表周期时长，纵坐标代表人均延误，在流量和绿信比不发生改变的前提下计算人均延误，在图中找出交叉口人均延误最小值所对应的周期时长作为该交叉口最佳周期时长。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。