一种多模式控制的有轨电车信号优先控制方法与流程

本发明涉及一种结合运行速度多模式控制的有轨电车信号优先控制方法，具体涉及一种涉及到节时模式、节能模式、混合模式下有轨电车信号优先的控制方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，有轨电车以其运载能力强，经济性好等优势在各大城市得到了肯定和推广，随着有轨电车的迅速发展，其时效性和能耗性逐渐成为有轨电车发展过程中的关键研究问题，本发明针对节时模式、节能模式、混合模式的多模式控制需求，通过设置控制规则，实现有轨电车的高效和节能环保双效并行要求下的优先控制。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：

一种多模式控制的有轨电车信号优先控制方法包括如下步骤：

(1)判断邻近路口下游是否有站点，如果有，则进入步骤(2)；如果没有，则进入步骤(3)；

(2)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否在有轨电车所在相位原有绿灯时间内通过；若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；若三种模式下均不能通过，则进入步骤(2.1)；

(2.1)从上次停车启动时刻开始，分别计算三种模式下能否在对应相位扩展绿灯时间内通过路口，具体计算过程如下：

①当t′b1<t2<t3，且(ga-ga)>(t′b1-t1)时：

当t′b1<t2<t3，且(ga-ga)≤(t′b1-t1)时：ga＝t1-tb1；

其中，ga为有轨电车所在相位运行饱和度等于xa时的绿灯时间，xa为临界饱和度，ga表示有轨电车所在相位绿灯时间，ta1为有轨电车所在相位绿灯结束时刻，tb1为另一相位绿灯结束时刻，tb1′为下一周期有轨电车所在相位绿灯结束时刻，t1为有轨电车上次停车开始启动时刻，t2为有轨电车到达路口的时刻，t3为一周期下有轨电车所在相位绿灯开始时刻；qa为5分钟内有轨电车所在相位关键车道平均流率；sa为有轨电车所在相位关键车道饱和度；

其中，gb为另一相位运行饱和度等于临界饱和度xb时的绿灯时间，xb为临界饱和度，qb为5分钟内另一相位关键车道平均流率；sb为另一相位关键车道饱和度；

如(ga+gb)<(t2-tb1)，则对应的运行模式下有轨电车能够在各相位绿灯压缩条件下能够在所在相位绿灯时通过路口；

②当t4<t5<t6时，则相关相位绿灯压缩后的计算如下：

其中，t4一周期下有轨电车所在相位绿灯结束时刻，t5为有轨电车到达下一路口的时刻，t6为一周期下有轨电车所在相位绿灯开始时刻，ga2为第二个周期内有轨电车所在相位运行饱和度等于临界饱和度xa时的绿灯时间，gb2为第二个周期内另一相位运行饱和度等于临界饱和度xb时的绿灯时间；

如(ga+gb+ga2+gb2)<(t5-tb1)，且(t5-tb1-ga-gb-ga2-gb2)<ga时，则认为对应的运行模式下有轨电车能够在各相位绿灯压缩条件下能够在所在相位绿灯时通过路口。

优选地，步骤(1)中判断邻近路口下游是否有站点，如果没有，则进入步骤(3)；

(3)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否在各路口有轨电车所在相位原有绿灯时间内通过：若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式；若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；若几种模式计算结果均不能通过，则进入步骤(3.1)；

(3.1)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否a(0<a<n)个路口有轨电车所在相位可在原有绿灯时间内通过，n-a个路口在绿灯扩展情况下通过：若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式，且a越大，对应的模式优先级越高；若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；若几种模式计算结果均不能通过，则进入步骤(3.2)；

(3.2)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否n个路口有轨电车所在相位可在绿灯扩展情况下通过：若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式；若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；若几种模式计算结果均不能通过，则转(3.3)；

(3.3)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能够使最多路口有轨电车所在相位可在原有绿灯及绿灯扩展情况下通过，取最大值对应的模式为执行模式：如最大值对应的模式数量大于1，则按混合模式、节能模式、节时模式优先级依次降低的规则选择执行模式；在最大值不变的情况下，对应的原有绿灯数量大的模式优先级最高，如对应的模式数量大于1，则按混合模式、节能模式、节时模式优先级依次降低的规则选择执行模式。

附图说明

图1是邻近路口下游有站点示意图。

图2是邻近路口下游无站点示意图。

图3是相位绿灯时长压缩时刻关系图。

具体实施方式

(一)针对邻近路口下游有站点情况(如图1所示)

(1-1)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否在有轨电车所在相位原有绿灯时间内通过，其中节能模式计算时按以下原则：有轨电车以最大加速度启动到经济限速后匀速或惰行运行，进站阶段以最大制动力运行；节时模式计算时按以下原则：有轨电车以最大加速度启动到最大速度并保持最大速度(限速除外)运行，进站阶段采用最大减速度制动；混合模式是将上面两种模式相结合，既考虑速度又兼顾节能：

●若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式；

●若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；

●若几种模式计算结果均不能通过，则转(1-2)。

(1-2)从上次停车启动时刻开始，根据该时刻与此时路口配时中相位执行状态，计算各相位绿灯可压缩时间，进而分别计算三种模式下能否在对应相位扩展绿灯时间内通过路口，具体计算过程如下：

如图3所示，以路口为两相位为例，其中ga表示有轨电车所在相位绿灯时间，gb表示另一相位绿灯时间，ta1为有轨电车所在相位绿灯结束时刻，tb1为另一相位绿灯结束时刻，tb1′为下一周期有轨电车所在相位绿灯结束时刻，t1为有轨电车上次停车开始启动时刻，t2为有轨电车在某种运行模式(混合模式、节能模式、节时模式)下到达路口的时刻，t3、t6某周期下有轨电车所在相位绿灯开始时刻，t4某周期下有轨电车所在相位绿灯结束时刻，t5为有轨电车在某种运行模式(混合模式、节能模式、节时模式)下到达路口的时刻。

①当t′b1<t2<t3，且(ga-ga)>(t′b1-t1)时：

当t′b1<t2<t3，且(ga-ga)≤(t′b1-t1)时：ga＝t1-tb1。

在计算得到ga的基础上，计算gb如下：

ga为有轨电车所在相位运行饱和度等于临界饱和度xa时的绿灯时间；qa为过去5分钟内有轨电车所在相位关键车道平均流率；sa为有轨电车所在相位关键车道饱和度；gb为另一相位运行饱和度等于临界饱和度xb时的绿灯时间；qb为过去5分钟内另一相位关键车道平均流率；sb为另一相位关键车道饱和度。

假如(ga+gb)<(t2-tb1)时，则认为对应的运行模式下有轨电车能够在各相位绿灯压缩条件下能够在所在相位绿灯时通过路口。

②当t4<t5<t6时，则相关相位绿灯压缩后的计算如下：

其中ga2为第二个周期内有轨电车所在相位运行饱和度等于临界饱和度xa时的绿灯时间，gb2为第二个周期内另一相位运行饱和度等于临界饱和度xb时的绿灯时间。

此时，假如(ga+gb+ga2+gb2)<(t5-tb1)，且(t5-tb1-ga-gb-ga2-gb2)<ga时，则认为对应的运行模式下有轨电车能够在各相位绿灯压缩条件下能够在所在相位绿灯时通过路口。

当有轨电车在某种运行模式(混合模式、节能模式、节时模式)下到达路口的时刻再往后增加周期时，可依次类推。

基于上述计算，则不同情况下可执行的模式优先级规则如下：

●若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式；

●若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；

●若几种模式计算结果均不能通过，则根据公式计算结果压缩相关相位绿灯时间，执行有轨电车所在相位红灯早断，有轨电车运行速度控制采用节能模式控制。

(二)针对邻近路口下游无站点情况(如图2所示)

(2-1)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否在各路口有轨电车所在相位原有绿灯时间内通过：

●若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式；

●若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；

●若几种模式计算结果均不能通过，则转(2-2)

(2-2)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否a(0<a<n)个路口有轨电车所在相位可在原有绿灯时间内通过，n-a个路口在绿灯扩展(压缩)情况下通过：

●若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式，且a越大，对应的模式优先级越高；

●若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；

●若几种模式计算结果均不能通过，则转(2-3)。

(2-3)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能否n个路口有轨电车所在相位可在绿灯扩展(压缩)情况下通过：

●若一种模式以上的计算结果是能够通过，则各模式的优先级如下：混合模式、节能模式、节时模式；

●若仅一种模式能通过，则采用该模式控制有轨电车运行速度；

●若几种模式计算结果均不能通过，则转(2-4)。

(2-4)分别计算节时模式、节能模式、混合模式下能够使最多路口有轨电车所在相位可在原有绿灯及绿灯扩展(压缩)情况下通过，取最大值对应的模式为执行模式：

●如最大值对应的模式数量大于1，则按混合模式、节能模式、节时模式优先级依次降低的规则选择执行模式；

●在最大值不变的情况下，对应的原有绿灯数量大的模式优先级最高，如对应的模式数量大于1，则按混合模式、节能模式、节时模式优先级依次降低的规则选择执行模式。