一种网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能分析方法与流程

本发明涉及一种公交停靠站停车泊位服务效能分析方法，特别是涉及一种考虑网联协同的交叉口上游路侧公交停靠站停车泊位服务效能分析方法，属于城市公交运营智能化交通管理与控制
技术领域：
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背景技术：
：在城市道路交叉口上游路侧公交停靠站处，由于交叉口外侧车道小汽车排队等待通过，将可能占用路侧式公交停靠站，导致公交车辆进站排队时间增加，降低了公交停靠站的利用效率，在高峰时段尤为突出。网联协同环境通过信息交互手段有效实现道路中交叉口、停靠站的车辆运行特征数据联通，并在全局系统层面采取协同控制策略优化公交车辆交通运行状态，但网联协同环境下交通控制策略的运行效果需要进行分析。所以，十分需要分析网联协同下的交叉口上游路侧停靠站车辆运行对网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能的影响，进一步提高公交服务质量，缓解城市交通拥堵现状。技术实现要素：本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能分析方法，可快速甄别道路公交服务瓶颈停靠站，从而有助于提升网联协同环境下城市公交运行服务效能，特别适用于网联协同环境下的城市道路交叉口上游路侧公交站的情况，极具有产业上的利用价值。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能分析方法，包括以下步骤：1)设定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析时空边界确定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围，并设置其效能影响时间界限；2)动态感知交叉口上游路侧公交站服务效能特征数据在交叉口上游路侧公交站范围内，获得时间界限内工作日早晚高峰时段公交站泊位服务效能特征数据；3)计算交叉口上游路侧公交站泊位被小汽车占用时间通过考虑效能影响对公交站停靠泊位占用类型进行划分，并计算出各类情况下停靠泊位被小汽车占用时间，进而构建公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵，分析交叉口上游路侧公交站停靠泊位被小汽车占用时间；4)计算网联协同环境下公交车停站服务额外等待时间通过考虑效能影响对公交站停靠泊位停车服务类型进行划分，并标定网联协同环境下公交站停靠泊位服务公交车时间，构建公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵，从而计算网联协同环境下公交车停站额外等待时间；5)计算网联协同环境下公交站停靠泊位有效服务时间在分析公交站停靠泊位理想服务时间的基础上，考虑网联协同环境下交叉口的影响，计算网联协同环境下交叉口上游路侧公交站停靠泊位有效服务时间；6)分析网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能利用交叉口上游路侧公交站服务指数，分析影响时间界限范围内、网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能。进一步地，所述步骤1)中，设定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析时空边界，具体为，1-1)确定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围起于公交停靠站中心向上游延伸一设定距离、止于交叉口进口道停车线位置；1-2)设置网联协同的交叉口上游路侧公交站效能影响时间界限确定影响其服务效能的时间界限y至少包括完整的一周7天时间。进一步地，所述步骤2)中，获得交叉口上游路侧公交站服务效能特征数据，具体为，将按照网联协同的交叉口上游路侧公交站效能影响时间界限，在其分析空间范围内，获得第y天高峰时段内第i辆公交车的到站时刻离站时刻第y天高峰时段内公交站第k个停靠泊位被小汽车占用的时间其中，y∈y,y＝1,2,3,…，y为时间界限；i∈i,i＝1,2,3,…，i为第y天高峰时段内在运行的公交车总量，k∈k,k＝1,2,3,…，k为公交站停靠泊位数。进一步地，所述步骤3)中，计算交叉口上游路侧公交站停靠泊位被小汽车占用时间，具体为，3-1)划分考虑效能影响的小汽车对公交站停靠泊位占用类型根据公交车停靠泊位被小汽车占用的情况进行分类：停靠泊位被小汽车占用1个泊位的情况，停靠泊位被小汽车占用2个泊位的情况，依次类推，停靠泊位所有k个泊位全被小汽车占用的情况；3-2)计算各类情况下停靠泊位被小汽车占用时间根据获得的第y天高峰时段内公交站各停靠泊位被小汽车占用的时间、分别计算第y天高峰时段内各种公交站停靠泊位被小汽车占用类型的持续时间计算公式为，其中，分别为第y天高峰时段内公交站停靠泊位共被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位的时间，为第y天高峰时段内公交站停靠泊位全部被小汽车占据、且公交站上游仍有小汽车排队的时间；3-3)构建公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵根据已计算的第y天高峰时段内公交站停靠泊位共被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位的时间，分别计算第y天高峰时段内公交站停靠泊位共被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位的时间比例，计算公式如下：式中，ty为第y天高峰时段时长；在此基础上，构建第y天高峰时段内公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵如下：进一步地，所述步骤4)中，计算网联协同环境下公交车停站服务额外等待时间，具体为，4-1)划分考虑效能影响的公交站停靠泊位停车服务类型按照公交站同时在站公交车的数量情况，将高峰时段公交站停靠泊位停车服务类型划分为：有1辆公交车停站服务的情况，有2辆公交车停站服务的情况，依次类推，有j辆公交车停站服务的情况；4-2)标定网联协同环境下公交站服务公交车时间根据获取的第y天高峰时段内第i辆公交车的到站时刻和离站时刻标定网联协调环境下公交站第y天高峰时段内第i辆公交车的在站服务时间为4-3)构建公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵根据已计算的第y天高峰时段内所有停站服务的公交车的在站服务时间，将每辆公交车的在站时间映射到时间轴上，并确定第y天高峰时段内公交站有1，2，…，j辆公交车在站服务的时间分别为进而构建第y天高峰时段内公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵4-4)计算网联协同环境下公交车停站额外等待时间根据已计算的公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵、公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵，分析网联协同环境下不同公交站停靠泊位占用类型公交车停站额外等待时间如下，其中，分别表示第y天高峰时段内公交站停靠泊位被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位情况下，造成的公交车停站额外等待时间。进一步地，所述步骤5)中，计算网联协同环境下公交站停靠泊位有效服务时间，具体为，5-1)计算公交站停靠泊位理想服务时间根据公交车在站服务的时间分析公交站停靠泊位理想服务时间，若获取的公交站在站服务公交车最大数量j小于公交站停站泊位数k，此时，第y天高峰时段内公交站停靠泊位理想服务公交车总时间否则，5-2)计算网联协同环境下停靠泊位有效服务时间根据已计算的公交站停靠泊位理想服务总时间，计算网联协同环境下第y天高峰时段内停靠泊位有效服务时间计算公式如下，其中，为网联协同环境下第y天高峰时段内交叉口上游路侧公交站服务所有公交车停站的总额外等待时间。进一步地，所述步骤6)中，分析网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能，具体为，6-1)计算交叉口上游路侧停靠站服务指数根据已计算的网联协同环境下停靠泊位理想服务总时间和有效服务时间，计算第y天高峰时段内交叉口上游路侧公交站服务指数如下6-2)分析交叉口上游路侧公交站服务效能内，每天的分析公交站在影响时间界限y内的总体服务效能，计算公式如下据此，可利用停靠站服务指数分析影响时间界限范围内、网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能，该数值越大(该数值不大于1)，表明交叉口上游路侧公交站的停车服务时间利用越充分、其服务效率越高。本发明所达到的有益效果：本发明提供了一套网联协同环境下的城市道路交叉口上游路侧公交站服务效能评价方法，可快速甄别道路公交服务瓶颈的公交站，从而有助于提升网联协同环境下城市公交运行服务效能。上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。附图说明图1是本发明的流程图；图2是本发明步骤1)中交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围图；图3是本发明步骤3)中考虑效能影响的公交站停车泊位占用类型图；图4是本发明步骤4)中考虑效能影响的公交站泊位停车服务类型图；图5是本发明步骤4)中公交车的在站时间映射图；图6本发明实施例的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围图。具体实施方式下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。本发明提供一种网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能分析方法，如图1所示，包括以下步骤：1)设定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析时空边界确定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围，并设置其效能显著影响时间界限；具体为，1-1)确定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围结合交叉口与上游路侧公交站交通信息的全面网联与动态协同特征，确定其空间范围起于公交停靠站中心向上游延伸50-80米、止于交叉口进口道停车线位置，一般来说，交叉口进口道停车线与路侧公交停靠站中心位置距离一般不超过200米；如图2所示为网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围：图中公交站的停靠泊位划分为1，2，…，k个泊位，停靠站中心向上延伸50-80米，止于交叉口进口道停车线位置的范围为网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围；1-2)设置网联协同的交叉口上游路侧公交站效能影响时间界限考虑公交站停靠泊位效能分析的相关要求，确定影响其服务效能的时间界限y至少应该包括完整的一周(星期一至星期日，包括5天工作日和2天节假日)，且每天应重点关注早晚高峰时段(早高峰时段一般选取7-9点，晚高峰时段一般选取17-19点)交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围的各类交通信息。2)动态感知交叉口上游路侧公交站服务效能特征数据在交叉口上游路侧公交站范围内，动态感知时间界限内工作日早晚高峰时段公交站泊位服务效能特征数据；具体为，将按照网联协同的交叉口上游路侧公交站效能影响时间界限，在其空间范围内，动态感知每辆停站公交车的到站时刻离站时刻停靠站各泊位被小汽车占用的时间其中，分别表示第y天高峰时段内第i辆公交车的到站、离站时刻，表示第y天高峰时段内公交停靠站第k个停靠泊位被小汽车占用的总时间，且y∈y,y＝1,2,3,…，i∈i,i＝1,2,3,…，i为第y天高峰时段内在运行的公交车总量，k∈k,k＝1,2,3,…，k为公交站停靠泊位数。3)计算交叉口上游路侧公交站泊位被小汽车占用时间通过考虑效能影响对公交站停靠泊位占用类型进行划分，并计算出各类情况下停靠泊位被小汽车占用时间，进而构建公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵，分析交叉口上游路侧公交站停靠泊位被小汽车占用时间；具体为，3-1)划分考虑效能影响的小汽车对公交站停靠泊位占用类型小汽车在外侧车道行驶、并等待通过道路交叉口的过程中，将有可能占据公交站停靠泊位，降低路侧式公交站停靠泊位服务效能，故需要根据公交车停靠泊位被小汽车占用的情况进行分类：停靠泊位被小汽车占用1个泊位的情况(一般来说应该是1号泊位被占用)，停靠泊位被小汽车占用2个泊位的情况(一般来说应该是1号和2号两个泊位被占用)，…，停靠泊位所有k个泊位全被小汽车占用的情况，如图3所示；3-2)计算各类情况下停靠站泊位被小汽车占用时间借助动态感知的第y天高峰时段内公交站各停靠泊位被小汽车占用的时间、分别计算第y天高峰时段内各种公交站停靠泊位被小汽车占用类型的持续时间计算公式为，其中，分别为第y天高峰时段内公交站停靠泊位共被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位的时间，为第y天高峰时段内公交站停靠泊位全部被小汽车占据、且公交站上游仍有小汽车排队的时间；3-3)构建公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵借助已计算的第y天高峰时段内公交站停靠泊位共被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位的时间，分别计算第y天高峰时段内公交站停靠泊位共被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位的时间比例，计算公式如下，ty为第y天高峰时段时长(若按1天中早晚高峰各两小时(7-9点、17-19点)，则ty为14400秒)，其中，为第y天高峰时段内停靠泊位共被小汽车占用k个停靠泊位的时间比例；在此基础上，构建第y天高峰时段公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵如下4)计算网联协同环境下公交车停站服务额外等待时间通过考虑效能影响对公交站泊位停车服务类型进行划分，并标定网联协同环境下公交站服务公交车时间，构建公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵，从而计算网联协同环境下公交车停站额外等待时间；具体为，4-1)划分考虑效能影响的公交站泊位停车服务类型按照公交站同时在站公交车的数量情况，将高峰时段公交站泊位停车服务类型划分为：有1辆公交车停站服务的情况，有2辆公交车停站服务的情况，…，有j辆公交车停站服务的情况，如图4所示；4-2)标定网联协同环境下公交站服务公交车时间借助通过动态感知获取的第y天第i辆公交车的停靠站到站时刻和离站时刻标定网联协调环境下公交站第y天第i辆公交车的在站服务时间为4-3)构建公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵借助已计算的第y天高峰时段所有公交车的在站服务时间，将每辆公交车的在站时间映射到时间轴上，如图5所示，并确定第y天高峰时段公交站有1，2，…，j辆公交车在站服务的时间分别为进而构建第y天高峰时段公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵4-4)计算网联协同环境下公交车停站额外等待时间借助已计算的公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵、公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵，分析网联协同环境下不同公交站停靠泊位占用类型公交车停站额外等待时间如下，其中，分别表示第y天高峰时段公交站停靠泊位被小汽车占用1，2，…，k个停靠泊位情况下，将会造成的公交车停站额外等待时间。5)计算网联协同环境下公交站停靠泊位有效服务时间在分析公交站停靠泊位理想服务时间的基础上，考虑网联协同环境下交叉口的影响，计算网联协同环境下交叉口上游路侧公交站停靠泊位有效服务时间；具体为，5-1)计算公交站停靠泊位理想服务时间借助公交车在站服务的时间分析公交站停靠泊位理想服务时间，若感知获取的公交站在站服务公交车最大数量j小于公交站停靠泊位数k(j<k)，此时，第y天高峰时段公交站停靠泊位理想服务公交车总时间否则，5-2)计算网联协同环境下停靠泊位有效服务时间借助已计算的公交站停靠泊位理想服务时间，计算网联协同环境下第y天高峰时段停靠泊位有效服务时间计算公式如下，其中，为网联协同环境下第y天高峰时段交叉口上游路侧公交站服务所有公交车停站的总额外等待时间。6)分析网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能利用交叉口上游路侧公交站服务指数，分析影响时间界限范围内、网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能；具体为，6-1)计算交叉口上游路侧公交站服务指数借助已计算的网联协同环境下停靠泊位理想服务公交车总时间和有效服务时间，计算第y天高峰时段交叉口上游路侧公交站服务指数如下该指数能够较好反映出网联协同环境下交叉口上游路侧公交站在第y天高峰时段停靠泊位对公交车的实际服务效率水平，可体现出第y天高峰时段该公交站的公交车辆停靠服务效能；6-2)分析交叉口上游路侧公交站服务效能由于网联协同的交叉口上游路侧公交站效能影响时间界限y内，每天的公交站服务指数具有一定的波动性，需分析公交站在影响时间界限内的总体服务效果，计算公式如下据此，可利用公交站服务指数分析影响时间界限范围内、网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能，该数值越大(该数值不大于1)，表明交叉口上游路侧公交站的停车服务时间利用越充分、其服务效率越高。实施例：通过一个实例对本发明网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能分析方法给出进一步说明，下面根据本发明港网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能分析方法的具体步骤，分析交叉口上游路侧公交站服务效能。s1：设定网联协同的交叉口上游路侧公交站效能分析时空边界。s11：结合图6所示的交叉口上游路侧公交站效能分析空间范围图，将该停靠站的停靠泊位划分为#1、#2、#3，确定其空间范围起于公交站中心向上游延伸60米、止于交叉口进口道停车线位置。s12：经过实地调查，调查取2019年9月16日至2019年9月22日一共7天，从周一到周日早高峰7-9点，晚高峰的17-19点，作为确定影响其服务效能的时间界限。s2：动态感知交叉口上游路侧公交站服务效能特征数据。借助实地调研，调查取2019年9月16日至2019年9月22日一共7天，从周一到周日早高峰7-9点，晚高峰的17-19点的数据，动态感知目标站的每辆停站公交车的到站时刻离站时刻公交站各泊位被小汽车占用的时间分别如表1、表2所示(列举部分数据)。表1表2s3：计算交叉口上游路侧公交站停靠泊位被小汽车占用时间。s31：小汽车在外侧车道行驶、并等待通过道路交叉口的过程中，将有可能占据公交站停靠泊位，降低路侧式公交站停靠泊位服务效能，故需要根据公交站停靠泊位被小汽车占用的情况进行分类：公交站被小汽车占用1个泊位的情况(#1泊位被占用)，公交站被小汽车占用2个泊位的情况(#1、#2两个泊位被占用)，公交站被小汽车占用3个泊位的情况(#1、#2、#3三个泊位被占用)。s32：结合s2动态感知的高峰时段内公交站各停靠泊位被小汽车占用的时间，分别计算高峰时段内公交站被小汽车占用1，2，3个停靠泊位的持续时间，结果如表3所示。表3s33：结合s32计算的高峰时段内各种公交站停靠泊位被小汽车占用类型的持续时间，按1天中早晚高峰各两小时(7-9点、17-19点)，取ty＝14400秒，分别计算一周高峰时段内公交站共被小汽车占用1，2，3个停靠泊位的时间比例，结果如表4所示。表4在此基础上，构建高峰时段公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵依次为s4：计算网联协同环境下公交车停站服务额外等待时间。s41：按照公交站同时在站公交车的数量情况，将高峰时段公交站泊位停车服务类型划分为：有1辆公交车停站服务的情况，有2辆公交车停站服务的情况，有3辆公交车停站服务的情况。s42：结合s2动态感知目标站的每辆停站公交车的到站时刻离站时刻数据，标定网联协调环境下公交站公交车的在站服务时间，结果如表5所示(只列举部分数据)。表5s43：结合s42标定的网联协调环境下公交站公交车的在站服务时间，确定高峰时段内公交站有1，2，3辆公交车在站服务的时间如表6所示。表6在此基础上，构建2019年9月16日至2019年9月22日高峰时段公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵依次为[483626051002]，[459321281138]，[44072145978]，[49382683945]，[42132008873]，[30151276659]，[33691463680]。s44：结合s33、s43分别构建的公交站停靠泊位被小汽车占用时间比例特征矩阵、公交站停靠泊位服务公交车时间特征矩阵，2019年9月16日至2019年9月22日高峰时段公交站停靠泊位被小汽车占用1，2，3个停靠泊位情况下，将会造成的公交车停站额外等待时间依次为[39.08119.03295.51]，[52.35124.12345.80]，[32.27143.66384.03]，[49.14141.49496.83]，[34.05112.36446.92]，[4.6183.21242.55]，[6.8098.58214.97]。s5：计算网联协同环境下公交站停靠泊位有效服务时间。s51：借助公交车在站服务的时间分析公交站停靠泊位理想服务时间，感知获取的公交站在站服务公交车最大数量等于公交站停站泊位数，计算高峰时段公交站停靠泊位服务公交车时间如表7所示。表7s52：借助已计算的公交站停靠泊位理想服务时间，计算网联协同环境下高峰时段停靠泊位有效服务时间，结果如表8所示。日期高峰时段停靠泊位有效服务时间(s)2019.9.167989.382019.9.177336.432019.9.186970.042019.9.197878.542019.9.206500.672019.9.214619.632019.9.225191.65表8s6：分析网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能。s61：结合s51和s52分别计算的高峰时段公交站停靠泊位服务公交车时间和网联协同环境下高峰时段停靠泊位有效服务时间，计算高峰时段交叉口上游路侧公交站服务指数，结果如表9所示。日期停靠站服务指数2019.9.160.9462019.9.170.9342019.9.180.9262019.9.190.9202019.9.200.9162019.9.210.9332019.9.220.942表9s62：由于网联协同的交叉口上游路侧公交站效能影响时间界限是从2019年9月16日至2019年9月22日，每天的公交站服务指数具有一定的波动性，需分析公交站在影响时间界限内的总体服务效果，计算结果如下：可利用公交站服务指数分析影响时间界限范围内、网联协同的交叉口上游路侧公交站服务效能，该数值较大，表明交叉口上游路侧公交站的停车服务时间利用较充分、其服务效率较高。当前第1页12