一种高密度路网地区的干线公交站间绿波设计系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通控制技术领域，特别涉及一种高密度路网地区的干线公交站间绿 波设计系统。
【背景技术】
[0002] 随着城市化进程的快速发展，城市道路网络建设愈加集中和密集，尤其在现代化 水平较高的城市，其经济发达的中心城区普遍存在大规模的高密度路网。高密度路网拥有 类"蜈蚣"的形态，通常是一条城市主干线充当其"主体躯干"，多条支线道路正交组成其"手 足"，具有交叉口间距小、路段长度短、路网密度大等特点。
[0003] 高密度路网地区经济产业发达、人口密度大、交通负荷重，属于城市公共交通重要 覆盖和服务区域。为实现居民出行方式由个体交通向公共交通的快速转变，减轻道路交通 负荷，保障交通顺畅运行，提高公交车辆运营效率，改善公交服务水平，是城市交通管理部 门的重中之重。然而，高密度路网地区交叉口间距较小、道路布设密集，由于交通信号管制 等因素，公交车辆时走时停，存在极大的交叉口停车延误，严重影响了其行驶速度和运营准 点率，给公交服务水平的提升和公交出行竞争力的提高带来极大困难。低效率的公交运营 现状导致更多的出行者选择个体交通工具出行，愈来愈多的机动车驶入高密度路网地区， 交通拥堵、交通环境、交通安全等严重困扰着高密度路网地区商业功能的发挥。为摆脱这种 恶性循环的怪圈，针对高密度路网地区公共交通系统效能提升的技术研发与实施，正成为 交通管理者的首要任务。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种在较小扰动社会车辆通行的前提 下，最大化地提高公交车辆的运营效率的干线公交站间绿波设计系统。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006] 一种高密度路网地区的干线公交站间绿波设计系统，包括如下步骤：
[0007] (A)采集高密度路网地区的干线道路基础信息数据、混合交通历史运营数据、公交 系统历史运营数据和公交系统实时运营数据；
[0008] (B)根据步骤（A)采集的高密度路网地区的干线道路基础信息数据和混合交通历 史运营数据，应用韦伯斯特信号配时方法，设计交叉口信号配时方案；
[0009] (C)根据步骤（B)设计的交叉口信号配时方案和步骤（A)中采集的公交车辆历史 运营数据，设计交叉口信号相位差；
[0010] (D)根据步骤㈧中采集到高密度路网地区的干线道路基础信息数据和公交系统 实时运营数据，预估公交车驶离站点时刻和到达下游第一个交叉口的时刻；
[0011] (E)根据步骤⑶设计的交叉口信号配时方案、步骤（C)设计的交叉口信号相位差 和步骤（D)预估的公交车到达站点下游第一个交叉口的时刻，判断公交车是否可以在交叉 口群享受绿波行驶，若可以享受绿波行驶，则进入步骤（G)，否则进入步骤（F);
[0012] (F)根据步骤（B)~步骤（E)的计算结果，在满足乘客上下车需求的情况下，实时 调整公交车在站点的停靠时间，保障其在下游交叉口群间可享受绿波行驶；
[0013] (G)根据步骤㈧采集到的数据，更新高密度路网地区公交系统的实时运营数据。
[0014] 作为上述方案的进一步优化，所述步骤（A)中，高密度路网地区的干线道路基础 信息数据包括两相邻站点间的交叉口数目η、路段长度1^(1 = 1，2,…，η)、站点与其下游第 一个交叉口间的距离d ;混合交通历史运营数据包括社会交通、公共交通、非机动车和行人 在在交叉口 i的历史流量与流向；公交系统历史运营数据包括公交车的最大运营速度乂_ 和最小运营速度￥_、公交站点的乘客到达率λ、公交乘客的平均上车时间α和平均下车 时间β ;公交系统实时运营数据包括公交车的发车间隔h、公交车的实时到站时间ta"。
[0015] 进一步地，所述步骤（B)包括如下步骤：
[0016] (B1)对各交叉口实施信号配时
[0017] 根据社会交通、公共交通、非机动车和行人在在交叉口 i的历史流量与流向，应用 韦伯斯特信号配时方法，对高密度路网地区相邻站点间的各交叉口分别设计信号配时方 案；
[0018] (B2)统一交叉口群的信号周期
[0019] 定义相邻站点间的η个交叉口为一个交叉口群，选取交叉口群中交通负荷最大交 叉口为控制交叉口，以该交叉口的信号周期为该交叉口群的公共信号周期Τ，调整其它交叉 口的信号周期与公共信号周期相同。
[0020] 进一步地，所述步骤（C)包括如下步骤：
[0021] (C1)公交车在路段上的行驶时间为：
[0022] t ⑴=3· 6Ι^/ν，i = 1，2,…，η ;
[0023] 其中，ν为公交车运营速度且V_ < ν彡V_，
[0024] (C2)相邻交叉口的相位差为：
[0025] u ⑴=t ⑴，i = 2, 3,…，η ;
[0026] (C3)系统的公交车调度和交叉口信号控制的起始时间基准点相同，且设置为0， 各信号周期的公交绿波时段为：
[0027] [tstart+m*T，tend+m*T]，m = 1，2, 3, 4,…；
[0028] 其中，tstart+m*T为第m信号周期的公交绿波起始时刻，tOTd+m*T为第m信号周期的 公交绿波终止时刻。
[0029] 进一步地，所述步骤（D)包括如下步骤：
[0030] (D1)公交车在站点的停靠时间为：
[0031 ] tdwell = MAX ( α * λ h，β * ξ );
[0032] 其中，ξ为由上一周的历史资料统计得到的该公交车在此站点的平均每车下车乘 客数；
[0033] (D2)公交车驶离公交站点的时刻为：
[0034] tdpt = tarr+tdwell ；
[0035] (D3)公交车到达站点下游第一个交叉口的时刻为：
[0036] tint = tdpt+3· 6d/v+v/7. 2a ；
[0037] 其中，a为公交车辆的运营加速度。
[0038] 进一步地，所述步骤（E)中，公交车能够在交叉口群绿波行驶的条件为 tint e [tstart+m*T，tOTd+m*T];若公交车到达站点下游第一个交叉口的时刻满足绿波行驶要 求，则直接进入步骤（G);若公交车到达下游第一个交叉口的时刻不能够满足公交车绿波 驶过交叉口群的要求，则进入步骤（F)。
[0039] 进一步地，所述步骤（F)包括如下步骤：
[0040] (F1)公交车到达站点下游第一个交叉口时，交叉口信号灯处于第m个信号控制周 期，公交车到达时刻在该信号周期内所处的位置为：
[0041] p = tint modT ；
[0042] 其中，mod表示取余运算，tint modT为tint与T相除后的余数结果；
[0043] (F2)当p〈tstart时，公交车在站点的停靠时间调整为：
[0044] f dwell = tdwell+(tstart-p)；
[0045] (F3)当P>tend时，公交车在站点的停靠时间调整为：
[0046] t' dwell = tdwell+ (p_tstart) +T。
[0047] 进一步地，所述步骤（G)包括重新采集高密度路网地区干线公交车辆的实时运营 数据，更新系统的输入信息。
[0048] 本发明的有益效果主要表现为：本发明的一种高密度路网地区的干线公交站间绿 波设计系统，通过采集高密度路网地区的干线道路基础信息数据、混合交通历史运营数据、 公交系统历史运营数据和公交系统实时运营数据，在应用韦伯斯特信号配时方法设计交叉 口信号配时方案和依据公交车路段行驶特征调整交叉口信号相位差的基础上，通过公交车 到达时间和交叉口绿波时段的匹配筛选不能享受绿波行驶的公交车，并调整其在公交站点 的停靠时间以实现所有公交车均能够不停车通过高密度路网地区相邻站点间的交叉口群， 本发明在较小扰动社会车辆通行的前提下，可以最大化地提高公交车辆的运营效率。
【附图说明】
[0049] 图1是本发明一实施例的流程示意图。
[0050] 图2是本发明一实施例高密度路网地区的道路基础布局图。
[0051] 图3是本发明一实施例高密度路网地区各交叉口的信号配时方案图。
【具体实施方式】
[0052] 如图1所示为一种高密度路网地区的干线公交站间绿波设计系统的流程图，下面 结合实例进一步说明。
[0053] (A)采集高密度路网地区的干线道路基础信息数据、混合交通历史运营数据、公交 系统历史运营数据和公交系统实时运营数据；
[0054] 本步骤中，高密度路网地区的干线道路基础信息数据包括两相邻站点间的交叉口 数目η、路段长度1^(1 = 1，2,…，η)、站点与其下游第一个交叉口间的距离d;混合交通历 史运营数据包括社会交通、公共交通、非机动车和行人在在交叉口 i的历史流量与流向；公 交系统历史运营数据包括公交车的最大运营速度V_和最小运营速度V_、公交站点的乘客 到达率λ、公交乘客的平均上车时间α和平均下车时间β ;公交系统实时运营数据包括公 交车的发车间隔h、公交车的实时到站时间ta"。
[0055] 本实例中，高密度路网地区的干线道路基础信息数据包括两相邻站点间的交 叉口数目η = 4、路段长度1^(1 = 1，2,3,4)、站点与其下游第一个交叉口间的距离d = 180m;混合交通历史运营数据包括社会交通、公共交通、非机动车和行人在在交叉口 i(i = 1，2, 3, 4)的历史流量与流向；公交系统历史运营数据包括公交车的最大运营速度V_ = 40km/h和最小运营速度Vmin = 20km/h、公交站点的乘客到达率λ = 2. 5人/min、公交乘客 的平均上车时间α = 〇. 9s/人和平均下车时间β = 0. 6s/人；公交系统实时运营数据包 括公交车的发车间隔h = 8min、公交车的实时到站时间ta"如表1所示。
[0056] 表1公交车实时到达公交站点的时间
[0057]
[0058] (B)根据步骤（A)采集的高密度路网地区的干线道路基础信息数据和混合交通历 史运营数据，应用韦伯斯特信号配时方法，设计交叉口信号配时方案，具体方法为：
[0059] (B1)对各交叉口实施信号配时
[0060] 根据社会交通、公共交通、非机动车和行人在在交叉口 i的历史流量与流向，应用 韦伯斯特信号配时方法，对高密度路网地区相邻站点间的各交叉口分别设计信号配时方 案；
[0061] (B2)统一交叉口群的信号周期
[0062] 定义相邻站点间的η个交叉口为一个交叉口群，选取交叉口群中交通负荷最大交 叉口为控制交叉口，以该交叉口的信号周期为该交叉口群的公共信号周期Τ，调整其它交叉 口的信号周