一种基于gps技术的防止公交车集中到站的调度方法
【专利摘要】一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，涉及城市道路交通控制领域。本发明是为了解决现有的公交车到站准时性差和多辆公交车到站时间不均衡的问题。本发明所述将从最靠近线路起点的第一辆公交车开始检索i＝1，根据GPS获得同一时间在线路长度运行的公交车数目各公交车坐标各公交车的运行速度，计算两车之间运行间距、两车之间的理想间距、两车之间预期间距和两车之间预期间距和两车之间预期间距与两车之间理想间距比值，判断比值区间，令i＝i+2，i<N，重复执行全部车辆调度，计算全部车辆的平均速度，判断公交车辆运营是否结束，如果没有结束重新获取正在运行车辆的数据，实现调度。它可用于车辆调度。
【专利说明】一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法。属于城市道路 交通控制领域。
【背景技术】
[0002] 常规公交具有运力较大、方便快捷、价格低廉、污染较小等特点，大力发展公共交 通已经成为缓解道路拥堵，解决城市居民出行难问题的优先方案。但由于受到各种不良道 路交通条件、突发客流等因素的影响，公交车的实际到站时间与时刻表的设定可能产生偏 差，多辆公交车可能同时到达，产生公交集中到站的现象。当公交集中到站现象发生时，意 味着后续乘客候车时间受到影响，将会大大降低乘客满意度以及公交系统的服务水平，进 而导致部分乘客选择其他线路或者其他出行方式，使得该线路效益下降，公交分担率降低， 造成公交资源的浪费。
[0003] 为此，公交车运营单位需根据车辆实时信息对公交车集中到达现象进行调度。然 而，目前针对公交集中现象采取的处置措施往往停留在公交车发车时刻表的修改上，未能 充分利用GPS技术，获取的实时数据未进行深度挖掘，调度措施主观性强、及时性差，不能 实时掌握公交车的运行状况，调度效果不理想。
[0004] 经发明人长期研究发现，随着公交行业的智能化发展，我国大部分大中型城市的 公交车已经安装了车载GPS设备，具备了利用GPS技术进行实时调度的硬件条件。然而由 于公交智能化水平较低，缺乏对GPS数据的深度挖掘，公交车集中到站问题并未得到根本 解决。如果能充分利用GPS技术，实时获取各公交车的运行速度、运行间距等信息，及时调 度公交车辆，改变其运行速度，调整其运行间距，从而动态解决公交车集中到达的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了解决现有的公交车到站准时性差和多辆公交车到站时间不均衡的 问题。现提供一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法。
[0006] -种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，所述的调度方法包括：
[0007] 步骤一、将公交车的线路长度L、对理想间距偏差的容忍度P、公交车线路走向、 公交车线路起终点坐标和线路经过交叉口的坐标存于系统中，
[0008] 步骤二、从最靠近线路起点的第一辆公交车开始检索，令i = 1，根据GPS获得同 一时间线路上运行的公交车数目N，各公交车坐标（Xi，yi)，i e (1，N)，各公交车的运行速 度Vi，结合步骤一中的数据计算i车与i+Ι车之间的运行间距Ji， i+1，并计算线路的理想间距 SL，
[0009] 步骤三、利用i车与i+1车之间运行间距Ji，i+1、i+l车与i+2车之间运行间距J i+1，i+2 及i车的速度Vi、i+1车的速度vi+1及i+2车的速度vi+2计算i车与i+1车之间的预期间距 Si;i+1和i+Ι车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2,
[0010] 步骤四、计算步骤三中获得的i车与i+1车之间的预期间距Siii+1与步骤二中获得 的理想间距&的比值ki = Su+i/Sp以及i+1车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2与理想间 距&的比值ki+1 = Si+1，i+2/\，将k值划分为三个区间，过大区间为（1+ P，+ -> )，过小区间 为（0,卜P)，合适区间为[卜p，1+p]，
[0011] 步骤五、判断步骤四中h和ki+1所在的区间，
[0012] 1)、如果Ici位于过大区间时，ki+1也位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2 车减速，
[0013] 2)、如果Ici位于过大区间时，ki+1位于过小区间，则通过系统调度使i+Ι车减速， i+2车加速，
[0014] 3)、如果Ici位于过大区间时，ki+1位于合适区间，则通过系统调度使i+Ι车及i+2 车减速，
[0015] 4)、如果Ici位于过小区间时，ki+1位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车加速， i+2车减速，
[0016] 5)、如果Ici位于过小区间时，ki+1位于过小区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2 车加速，
[0017] 6)、如果当Ici位于过小区间时，ki+1位于合适区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2 车加速，
[0018] 7)、如果Iii位于合适区间，不做处理，
[0019] 步骤六、判断结束后，令i = i+2,如果i〈N，则重复执行步骤三至步骤六，直至完成 全部公交车的调度，
[0020] 步骤七、获得全部车辆调度完成后的平均速度以3分钟为调度周期，全部车辆 以调度速度匀速行驶3分钟，并在下一个调度周期开始时，以平均速度V行驶，
[0021] 步骤八、判断公交车辆运营是否结束，若仍继续运营则转入步骤二，执行步骤二至 步骤八循环操作，重新获取正在运行车辆的数据，实现调度。
[0022] 本发明的有益效果为：通过GPS技术获取公交车运行速度、运行间距等实时信息， 判断公交车预期间距与理想间距的偏差，并结合前车运行状态，对公交车速度进行调整，使 车辆间距处于合适状态，从而降低不良道路通行条件、突发客流等因素对公交系统稳定性 的影响，保证公交运营的准点率及公交系统的服务水平。
[0023] 1.利用GPS获取公交车辆实时数据，可以实现对公交车的动态实时调度，使调度 更加可靠，减少人为因素干扰。
[0024] 2.本方法简单易行，只需对车辆进行速度调整，无需复杂的操作即可实现显著的 调度效果，解决公交车集中到站的问题，提高公交准点率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为【具体实施方式】一所述的一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方 法的流程图。
[0026] 图2为公交车及交叉口位置示意图，图中图形·表示公交车辆，图中用坐标（a, b) 的形式表示各交叉口坐标，
[0027] 图3为i与i+Ι车，i+Ι与i+2车预期间距均过大情况示意图，图中附图标记1表 示以i车为基准，图形Λ表示检索周期开始时位置，图形〇表示预期位置，图形▲表示按调 度速度行驶一个周期的位置，
[0028] 图4为i与i+Ι车预期间距过大，i+Ι与i+2车预期间距过小情况示意图，
[0029] 图5为i与i+Ι车预期间距过大，i+Ι与i+2车预期间距合适情况示意图，
[0030] 图6为i与i+Ι车预期间距过小，i+Ι与i+2车预期间距过大情况示意图，
[0031] 图7为i与i+Ι车，i+Ι与i+2车预期间距均过小情况示意图，
[0032] 图8为i与i+Ι车预期间距过小，i+Ι与i+2车预期间距合适情况示意图，
[0033] 图9为实施例示意图，图中字母A表示线路起始点，字母B表示线路终点，字母Jl 至J6表示交叉口编号，图形①至⑦表示公交车编号。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0034] 一：参照图1至图8具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种基 于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，所述的调度方法包括：
[0035] 步骤一、将公交车的线路长度L、对理想间距偏差的容忍度P、公交车线路走向、 公交车线路起终点坐标和线路经过交叉口的坐标存于系统中，
[0036] 步骤二、从最靠近线路起点的第一辆公交车开始检索，令i = 1，根据GPS获得同 一时间线路上运行的公交车数目N，各公交车坐标（Xi，yi)，i e (1，N)，各公交车的运行速 度Vi，结合步骤一中的数据计算i车与i+Ι车之间的运行间距Ji， i+1，并计算线路的理想间距 SL，
[0037] 步骤三、利用i车与i+Ι车之间运行间距Ji，i+1、i+l车与i+2车之间运行间距J i+1，i+2 及i车的速度Vi、i+1车的速度vi+1及i+2车的速度vi+2计算i车与i+Ι车之间的预期间距 Si;i+1和i+Ι车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2,
[0038] 步骤四、计算步骤三中获得的i车与i+Ι车之间的预期间距Siii+1与步骤二中获得 的理想间距&的比值Ii i = Su+i/Χ，以及i+Ι车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2与理想间 距&的比值k i+1 = Si+1，i+2/\，将k值划分为三个区间，过大区间为（1+ P，+ -> )，过小区间 为（0,卜P)，合适区间为[卜p，1+p]，
[0039] 步骤五、判断步骤四中Iii和ki+1所在的区间，
[0040] 1)、如果ki位于过大区间时，ki+1也位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2 车减速，
[0041] 2)、如果Ici位于过大区间时，ki+1位于过小区间，则通过系统调度使i+Ι车减速， i+2车加速，
[0042] 3)、如果Ici位于过大区间时，ki+1位于合适区间，则通过系统调度使i+Ι车及i+2 车减速，
[0043] 4)、如果Ici位于过小区间时，ki+1位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车加速， i+2车减速，
[0044] 5)、如果Ici位于过小区间时，ki+1位于过小区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2 车加速，
[0045] 6)、如果当Ici位于过小区间时，ki+1位于合适区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2 车加速，
[0046] 7)、如果Iii位于合适区间，不做处理，
[0047] 步骤六、判断结束后，令i = i+2,如果i〈N，则重复执行步骤三至步骤六，直至完成 全部公交车的调度，
[0048] 步骤七、获得全部车辆调度完成后的平均速度V，以3分钟为调度周期，全部车辆 以调度速度匀速行驶3分钟，并在下一个调度周期开始时，以平均速度V行驶，
[0049] 步骤八、判断公交车辆运营是否结束，若仍继续运营则转入步骤二，执行步骤二至 步骤八循环操作，重新获取正在运行车辆的数据，实现调度。
[0050] 本实施方式中，设定偏差容忍度的目的是部分抵消由于各种因素造成的误差，根 据大量的研究，当前后车的间距相对于理想间距的偏差在10%以内时不会影响公交车的准 点率，所以偏差容忍度设定为10%以内较为合适，公交调度人员可根据线路的实际情况自 行确定偏差容忍度的值。
[0051] 进行检索时，从线路的起点向终点方向进行车辆检索，令最靠近线路起点的车编 号为第一辆车，按线路走向对其余车辆进行编号，并根据本发明中的计算方法对公交车的 运行间距进行计算。
[0052] 预期间距代表在一个检索周期内，当被调度车辆以调度后的速度行驶、未被调度 车辆以未被调度的速度行驶时的各车辆之间在检索周期结束时的间距。
[0053] 第一次搜索计算时，从第一辆车开始，利用第一辆车与第二辆车、第二辆车与第三 辆车之间的运行间距以及第一辆车、第二辆车、第三辆车的速度，分别计算第一辆车与第二 辆车，第二辆车及第三辆车的预期间距。并根据预期间距所处的区间进行调度方式的选择 及调度速度值的确定。
[0054] 第二次搜索计算时，从第三辆车开始，利用第三辆车与第四辆车、第四辆车与第五 辆车之间的运行间距以及第三辆车的调度之后的速度，第四辆车、第五辆车的速度，分别计 算第三辆车与第四辆车，第四辆车及第五辆车的预期间距。之后的情况与第二次搜索中所 述的情况类似，搜索直到全部车辆检索完成。
[0055] 设置检索周期为3分钟的原因是：第一，检测周期不宜过短，过短的检测周期将使 调度过于频繁，系统波动性过大，带来调度人员与驾驶员的疲劳；第二，检测周期不宜过长， 道路交通情况、突发客流等公交系统的扰动都具有随机性，过长的检测周期将使得调度失 去了及时性，对扰动的修正能力降低，调度效果不显著。
[0056] 调度全部车辆检索周期结束时以平均速度行驶的目的是防止车辆之间通过调度 达到的间距受到调度产生的速度差影响，造成运行间距与理想间距之间再次出现偏差。
【具体实施方式】 [0057] 二：本实施方式是对一所述的一种基于GPS技术的防 止公交车集中到站的调度方法作进一步说明，本实施方式中，步骤二中从最靠近线路起点 的第一辆公交车开始检索，令i = 1，根据GPS获得同一时间线路上运行的公交车数目N，各 公交车坐标（Xi，yi)，i e (1，N)，各公交车的运行速度Vi，结合步骤一中的数据计算i车与 i+Ι车之间的运行间距Ju+1，并计算线路的理想间距&的过程为：
[0058] 将公交运行线路上的各交叉口的GPS坐标、交叉口总数为N」、坐标为（a，b)和GPS 中距离与路上实际距离的比例为I: Y的数据，Y为自然数，作为基础数据储存于系统中， 由GPS获取各公交车的实时坐标（x，y)，i车与i+Ι车之间的交叉口数目IV交叉口坐标为 H)，（",D，……，（",:? ……，
[0059] 根据公式：
【权利要求】
1. 一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，其特征在于，所述的调度方 法包括： 步骤一、将公交车的线路长度L、对理想间距偏差的容忍度P、公交车线路走向、公交 车线路起终点坐标和线路经过交叉口的坐标存于系统中， 步骤二、从最靠近线路起点的第一辆公交车开始检索，令i= 1，根据GPS获得同一时间 线路上运行的公交车数目N，各公交车坐标（Xi，yi)，ie(1，N)，各公交车的运行速度Vi，结 合步骤一中的数据计算i车与i+Ι车之间的运行间距Ju+1，并计算线路的理想间距&， 步骤三、利用i车与i+Ι车之间运行间距Ji，i+1、i+l车与i+2车之间运行间距Ji+1，i+2及i车的速度Vi、i+Ι车的速度vi+1及i+2车的速度vi+2计算i车与i+Ι车之间的预期间距 Si;i+1和i+Ι车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2, 步骤四、计算步骤三中获得的i车与i+1车之间的预期间距Siii+1与步骤二中获得的 理想间距&的比值h= ，以及i+Ι车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2与理想间距 S1的比值ki+1 =Si+1，i+2/\，将k值划分为三个区间，过大区间为（1+P，+ °〇 )，过小区间为 (0,卜P)，合适区间为[卜P，1+P]， 步骤五、判断步骤四中h和ki+1所在的区间， 1) 、如果h位于过大区间时，ki+1也位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2车 减速， 2) 、如果Ici位于过大区间时，ki+1位于过小区间，则通过系统调度使i+Ι车减速，i+2车 加速， 3) 、如果Ici位于过大区间时，ki+1位于合适区间，则通过系统调度使i+Ι车及i+2车减 速， 4) 、如果Ici位于过小区间时，ki+1位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车加速，i+2车 减速， 5) 、如果Ici位于过小区间时，ki+1位于过小区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2车加 速， 6) 、如果当Ici位于过小区间时，ki+1位于合适区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2车 加速， 7) 、如果Ici位于合适区间，不做处理， 步骤六、判断结束后，令i=i+2,如果i〈N，则重复执行步骤三至步骤六，直至完成全部 公交车的调度， 步骤七、获得全部车辆调度完成后的平均速度以3分钟为调度周期，全部车辆以调 度速度匀速行驶3分钟，并在下一个调度周期开始时，以平均速度TF行驶， 步骤八、判断公交车辆运营是否结束，若仍继续运营则转入步骤二，执行步骤二至步骤 八循环操作，重新获取正在运行车辆的数据，实现调度。
2. 根据权利要求1所述的一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，其特 征在于，步骤二中从最靠近线路起点的第一辆公交车开始检索，令i= 1，根据GPS获得同 一时间线路上运行的公交车数目N，各公交车坐标（Xi，yi)，ie(1，N)，各公交车的运行速度 Vi，结合步骤一中的数据计算i车与i+Ι车之间的运行间距Ji，i+1，并计算线路的理想间距& 的过程为： 将公交运行线路上的各交叉口的GPS坐标、交叉口总数为Ν」、坐标为（a，b)和GPS中 距离与路上实际距离的比例为I:Y的数据，Y为自然数，作为基础数据储存于系统中， 由GPS获取各公交车的实时坐标（x，y)，i车与i+Ι车之间的交叉口数目IV交叉口坐标为 (? 1，bi，1)，（气2, by)，......，（ai; j，bi，j)，......，（"kU， 根据公式：
获得第i车与i+1车之间的运行间距Λ，?+1， 根据公式：
获得线路的理想间距
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法， 其特征在于，步骤三中利用i车与i+Ι车之间运行间距Ju+1、i+l车与i+2车之间运行间距 Ji+1，i+2及i车的速度车的速度vi+1及i+2车的速度vi+2计算i车与i+Ι车之间的预 期间距Si，i+1和i+Ι车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2的方法为： 当i= 1时，即第一次进行检索时，则预期间距为： Sl，2 =Jl，2+(V2_V1)XI80， S2,3 =J2jS+(V3-V2)X180, 其中，180的单位为秒，180秒代表3分钟的调度周期， 当i尹1时，即循环已经开始时，则i车与i+Ι车之间的预期间距Si，i+1为： Si;i+i=Ji,i+i+(vi+1-v,i)X180, i+1车与i+2车之间的预期间距Si+1，i+2为： Si+l, 1+2 -Ji+1,i+2+(Vi+2_Vi+2)X180， 其中，V'i为经过一次调度后的i车速度。
4. 根据权利要求1所述的一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，其特 征在于，步骤五中通过判断h和ki+1所在的区间，进行调度i+Ι车速度和i+2车速度的方法 为： 1)如果h位于过大区间时，ki+1也位于过大区间，则通过系统调度使i+Ι车和i+2车 减速， 根据公式： Δν?+1 = (Si；i+1-SL)Χ180, 获得i+1车的速度变化值Avi+1， 根据公式： v'i+1 =vi+「Avi+i=vi+r(Si，i+1-SL)/180， 调度i+1车减速至ν' i+1， 同时需要调度第i+2车减速行驶，根据公式： Δν?+2 = [(SM+1-SL) + (Si+1,i+2-SL)/180 = (SM+1+Si+M+2-2SL)/180, 获得i+2车速度变化值Avi+2， 根据公式： Δν'i+2= vi+2-Avi+2 = vi+2-(Si，i+1+Si+1，i+2-2SL)/180， 调度i+2车减速至ν'i+2， 2) 如果Iii位于间距过大区间，ki+1位于间距过小区间，需调度第i+1车减速行驶，i+2 车加速行驶， 根据公式： Δν?+1 = (Si；i+1-SL) Χ180, 获得i+1车的速度变化值Avi+1， 根据公式： v'i+1 = vi+「Avi+i = vi+i+(Si，i+1-SL)/180， 调度i+1车减速至ν'i+1， 同时需调度第i+2车加速行驶，根据公式： Δν?+2 = [(Si+1,i+2+|SM+1-SL|-S L]/180 = (SM+1+Si+M+2-2SL)/180, 获得i+2车速度变化值ΛVi+2， 根据公式： ν'i+2= vi+2-Avi+2= vi+2+(Si，i+1+Si+1，i+2-2SL)/180， 调度i+2车加速至ν'i+2， 3)Iii位于间距过大区间，ki+1位于间距合适区间，需调度第i+1车及i+2减速行驶， 根据公式： Δν?+1 = (Si；i+1-SL) Χ180, 获得i+1车的速度变化值ΛVi+1， 根据公式： v'i+1 = vi+「Avi+i = vi+i+(Si，i+1-SL)/180， 调度i+1车减速至ν'i+1， 同时需调度第i+2车减速行驶，根据公式： Δν?+2 = [(Si+1,i+2+|SM+1-SL|-S L]/180 = (SM+1+Si+1,i+2-2SL)/180, 获得i+2车速度变化值ΛVi+2， 根据公式： ν'i+2= vi+2-Avi+2= vi+2-(Si，i+1+Si+1，i+2-2SL)/180， 调度i+2车减速至ν'i+2， 4)Iii位于间距过小区间，ki+1位于间距过大区间，需调度第i+1车加速行驶，i+2车减速 行驶， 根据公式： Avi+1= |Si；i+1-SL|/180 = (SL-Si；i+1)/180, 获得i+1车速度变化值ΛVi+1， 根据公式： v'i+i = vi+i+Avi+i = vi+i+(SL-Si；i+1)/180, 调度i+1车加速至v'i+1， 同时需调度第i+2车减速行驶，根据公式： Δν?+2 = [(Si+1,i+2+|SM+1-SL|-SL]/180 = (SM+1+Si+M+2-2SL)/180, 获得i+2车速度变化值ΛVi+2， 根据公式： ν'i+2=vi+2-Avi+2=vi+2-(Si，i+1+Si+1，i+2-2SL)/180， 调度i+2车减速至ν'i+2， 5) 1ki+1均位于间距过小区间，需调度使i+1车及i+2车加速行驶， 根据公式： Avi+1= |Si；i+1-SL|/180 = (SL-Si；i+1)/180, 获得i+1车速度变化值Avi+1， 根据公式： v'i+i=vi+i+Avi+i=vi+i+(SL-Si；i+1)/180, 调度i+1车加速至v'i+1， 同时需调度i+2车加速行驶，根据公式： Avi+2 = (|SM+1-SL| + |Si+1,i+2-SLD/180 = (2SL-Si+M+2-SM+1)/180, 获得i+2车速度变化值ΛVi+2， 根据公式： ν'i+2=vi+2+Avi+2 =vi+2+(2SL-Si+li+2-Sii+1)/180， 调度i+2车加速至ν'i+2， 6)Iii位于间距过小区间，ki+1位于间距合适区间，需调度第i+1车及i+2车加速行驶， 根据公式： Avi+1= |Si；i+1-SL|/180 = (SL-Si；i+1)/180, 获得i+1车速度变化值ΛVi+1， 根据公式： v'i+i=vi+i+Avi+i=vi+i+(SL-Si；i+1)/180, 调度i+1车加速至v'i+1， 同时需调度i+2车加速行驶，根据公式： Avi+2 = (|SM+1-SL| + |Si+1,i+2-SLD/180 = (18^^1 + (8^^))/180, 获得速度变化值Avi+2， 根据公式： v'i+2 =Vi+2+Δvi+2 =vi+2+(ISi+1,i+2-SLI+ (SL-Si； i+1)) /180, 调度i+2车加速至v'i+2。
5.根据权利要求I所述的一种基于GPS技术的防止公交车集中到站的调度方法，其特 征在于，获得全部车辆调度完成后的平均速度V的过程为： 根据公式：
获得全部车辆调度完成后的平均速度7。
【文档编号】G08G1/00GK104464276SQ201410777572
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】冯树民, 李振宁, 孙祥龙, 吴海月, 慈玉生 申请人:哈尔滨工业大学