基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法技术

本发明专利技术提供一种基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，在公交车上安装车载GPS定位系统，当公交车辆接近路口时，车载GPS定位系统向交通指挥中心发送校验数据信号，交通指挥中心与前端路口信号机通信，通过控制路口的交通信号灯变化，进行公交优先通行控制：1）延长绿灯时间：在路口绿灯即将结束时，延长该行进方向的绿灯时间，使即将到达之公交通过；2）切断红灯时间或呼叫优先通行：对在红灯相位到达的公交车辆，在当前绿灯相位经过最短绿灯时间后，立即将现有红灯切换，提前开启公交优先绿灯。本发明专利技术有效提高公交车辆运营速度，切实降低公共线路行程时间，对其它车流的总体影响小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种城市公共交通信号控制方法，具体的说，涉及一种公交优先信号控制方法。
技术介绍
城市道路作为交通流量的载体，其通行运输效率很大程度上决定了人们的出行选择。我国《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确了“实施公共交通优先发展战略，大力发展城市公共交通系统”，并提出将“城市建成区公共交通全覆盖”纳入国家基本公共服务体系，首次将公交优先发展战略上升为国家战略。由于公交车辆载客量大，社会车辆载客量小，显然将两种车辆摆在相同的地位是不合适的。城市实施公交优先有利于公共交通的发展，鼓励市民搭乘公共交通工具出行，符合城市发展与环境相和谐的发展方向。因为公交优先能够解决大多数人的出行问题，同时由于公交系统对资源的低占有率，而能够降低人均的道路资源占有和减少污染排放。鉴于目前城市发展步伐的加快，社会车辆增多，道路施工频繁，大大的延误了公交车辆的通行，使广大公共交通参与者放弃了乘坐城市公交，造成资源的浪费。同时城市道路的建设，造成路口多，红灯多，车辆等待时间长，也大大的延误了公交车辆通行，乘客出行时间难以控制。为了满足安全、环保、快速出行的要求，将公交车辆的优先级提高，通过减少公交车辆在路口的等待时间以降低人均的路口延误，提高公交车辆运营效率，满足人们的出行要求，应该切实可行的。目前，关于这方面的研究，相关技术人员一直在进行有益的探索。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提出一种基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，将有效提高公共交通车辆运营速度和道路资源利用率。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：在路口红绿灯通行信号控制方案中，以公交车流、车速为控制目标，提高公交车辆的优先级，控制整个区域交通实现公交车辆畅通无阻地通过各个路口，并据此设置交通控制策略和参数计算，并将其应用在交通信号灯的控制与显示上，减少公交车辆在路口的等待时间。一种基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，在公交车辆上安装车载GPS定位系统，当公交车辆距离前端路口100-150m处时，所述车载GPS定位系统向交通指挥中心发送校验数据信号；当公交车辆行驶至距前端路口50-80m处时，所述车载GPS定位系统向交通指挥中心再发送一次校检数据信号，所述交通指挥中心的信号控制系统通过与前端路口信号机通信，结合车辆到达信息和目前信号相位情况，控制路口交通信号灯变化，进行公交优先通行控制：1)延长绿灯时间或延伸优先通行：在路口绿灯即将结束时，如果交通指挥中心的信号控制系统通过公交上的车载GPS定位系统检测到该路段尚有公交车辆即将通过路口，则延长该行进方向的绿灯时间，使即将到达之公交可利用此一延长时间通过路口；如果超过该路口设置的最大绿灯延长时间，公交车辆即将通过路口，则停止该行进方向的绿灯时间，让对方向的车辆通过后，该公交车才能通过；2)切断红灯时间或呼叫优先通行：对在红灯相位到达的公交车辆，在当前绿灯相位经过最短绿灯时间后，立即将现有红灯切换，提前开启公交优先绿灯以利公交通行，以提高公共交通车辆运营速度。基于上述，绿灯延长时间，由交通指挥中心根据公交车上的车载GPS定位系统定位的车辆位置与停止线之间的距离以及公交车速度做出判断；假若一辆公交于绿灯相位的尾端到达时，则延续绿灯时间到该公交车辆通过交叉路口。基于上述，采用基于规则的公交优先算法模型，根据公交车辆的排队长度，车道占有率，流量，设定流量调整幅度，速度，设定速度调整幅度，按照公式(1)确定绿灯延长时间w＝f(a)*a1+f1(d)*d1+f2(s)s1+b-c   (1)式中，w为绿灯延长时间，f，f1，f2表示一种线性关系；a为流量调整幅度参数，d为车道占有率调整幅度参数，s为公交车速度调整参数，a1，d1，s1为调整权重，c为当前绿灯时间，b为常量参数。基于上述，根据我国混合交通的实际情况以及交通流量的不确定性，采用模糊控制算法模型，预测某路段某一时段的交通流量；所述模糊控制算法模型，采用混沌优化算法确定隐层小波基的个数，采用公式(2)计算某路段(t+1)时段的预测交通流量：v(t+1)＝F(v(t)，vd(t)，vu(t)，vlast)   (2)式中，F表示一种非线性函数关系；vd(t)、vu(t)分别为所预测路段t时段上、下游路段的交通流量；vlast为预测路段上一周同一工作日的同时段交通流量。基于上述，根据历史流量采用模糊控制算法，调整交通信号控制系统信号机运行周期：根据历史上5～10分钟车流量和占有率数据，和之前的历史流量数据做比对，修正交通流量和占有率数据，把车流量和占有率数据带入模糊控制模型，计算出交通信号机下一个运行周期；所述运行周期其周期时间wc按照公式(3)计算：wc＝F(I，V,O)+d   (3)式中，F表示一种非线性关系；I为车流五分钟内的效用参数，V为流量，d为常数系数；O为占有率；所述模糊控制算法模型为：I＝aV+b·max(O-c,0)+d   (4)式中，车流效用参数为I，流量为V，占有率为O，车流量系数为a，占有率系数为b，校准占有率为c，常数系数为d。基于上述，通过对交通流量数据预处理，除去一些不正常的数据，错误数据，并补充丢失的数据，让交通流量数据更符合现实情况；所述交通流量数据预处理过程包括：交通数据错误的识别过程；对错误数据的修正过程，对缺失数据的补充；以及对交通数据异常数据的过滤过程。基于上述，根据每个路口车流量情况，以及路口不同时段的车流量情况，通过设置不同时段，采用公交优先时段配置。专利技术的有益积极效果：1、本专利技术基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，通过调整公共交通车辆与其他社会车辆的路权使用分配关系和加强公交优先通行信号系统管理，可以有效提高公共交通车辆运营速度和道路资源利用率。公交信号优先，是在道路信号正常工作的状态下进行局部的微调，以实现公交车辆相对其它车辆更高优先级地通过路口。对其它车流的总体影响小。2、本专利技术基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，技术构思缜密，设计方案合理，能够切实降低公共线路行程时间，减少公共车辆交叉路口延误；通过人工智能控制算法和采取数据优化措施，减少了公共车辆停车次数，提高了公共车辆行车稳定性及准确率，提高了公交服务水平；能够减少车辆能源消耗、人力和运载设备。由于公交出行的安全性更高，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，其特征在于：在公交车辆上安装车载GPS定位系统，当公交车辆距离前端路口100‑150m处时，所述车载GPS定位系统向交通指挥中心发送校验数据信号；当公交车辆行驶至距前端路口50‑80m处时，所述车载GPS定位系统向交通指挥中心再发送一次校检数据信号，所述交通指挥中心的信号控制系统通过与前端路口信号机通信，结合车辆到达信息和目前信号相位情况，控制路口交通信号灯变化，进行公交优先通行控制：1）延长绿灯时间或延伸优先通行：在路口绿灯即将结束时，如果交通指挥中心的信号控制系统通过公交上的车载GPS定位系统检测到该路段尚有公交车辆即将通过路口，则延长该行进方向的绿灯时间，使即将到达之公交可利用此一延长时间通过路口；如果超过该路口设置的最大绿灯延长时间，公交车辆即将通过路口，则停止该行进方向的绿灯时间，让对方向的车辆通过后，该公交车才能通过；2）切断红灯时间或呼叫优先通行：对在红灯相位到达的公交车辆，在当前绿灯相位经过最短绿灯时间后，立即将现有红灯切换，提前开启公交优先绿灯以利公交通行，以提高公共交通车辆运营速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，其特征在于：在公交车辆上安装车载GPS定位系统，当公交车辆距离前端路口100-150m处时，所述车载GPS定位系统向交通指挥中心发送校验数据信号；当公交车辆行驶至距前端路口50-80m处时，所述车载GPS定位系统向交通指挥中心再发送一次校检数据信号，所述交通指挥中心的信号控制系统通过与前端路口信号机通信，结合车辆到达信息和目前信号相位情况，控制路口交通信号灯变化，进行公交优先通行控制：
1）延长绿灯时间或延伸优先通行：在路口绿灯即将结束时，如果交通指挥中心的信号控制系统通过公交上的车载GPS定位系统检测到该路段尚有公交车辆即将通过路口，则延长该行进方向的绿灯时间，使即将到达之公交可利用此一延长时间通过路口；如果超过该路口设置的最大绿灯延长时间，公交车辆即将通过路口，则停止该行进方向的绿灯时间，让对方向的车辆通过后，该公交车才能通过；
2）切断红灯时间或呼叫优先通行：对在红灯相位到达的公交车辆，在当前绿灯相位经过最短绿灯时间后，立即将现有红灯切换，提前开启公交优先绿灯以利公交通行，以提高公共交通车辆运营速度。
2.根据权利要求1所述的基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，其特征在于：绿灯延长时间，由交通指挥中心根据公交车上的车载GPS定位系统定位的车辆位置与停止线之间的距离以及公交车速度做出判断；假若一辆公交于绿灯相位的尾端到达时，则延续绿灯时间到该公交车辆通过交叉路口。
3.根据权利要求2所述的基于车载GPS的城市道路交通公交优先信号控制方法，其特征在于：采用基于规则的公交优先算法模型，根据公交车辆的排队长度，车道占有率，流量，设定流量调整幅度，速度，设定速度调整幅度，按照公式（1）确定绿灯延长时间
w=f(a)*a1+f1(d)*d1+f2（s）s1+b-c    （1）
式中，w为绿灯延长时间，f，f1，f2表示一种线性关系；a为流量调整幅度参数，d为车道占有率调整幅度参数，s为公交车速度调整参数，a1，d1，s1为调整权重，...

【专利技术属性】
技术研发人员：水晓朴，郑好，
申请(专利权)人：生茂光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41