信号交叉口多线路多公交车辆优先控制方法技术

本发明专利技术公开了一种信号交叉口多线路多公交车辆优先控制方法，针对目前主干线交叉口处多线路多公交车辆优先请求冲突问题日益突出、现有方法控制效果不佳的情况下，本发明专利技术提出选择公交车辆乘客延误和下游公交站台乘客等待延误两个指标来对衡量多优先请求的优先水平，然后，将申请同一个优先策略的多线路多公交车辆所对应的延误加起来，延误大的优先请求对应的优先水平较高，给予更高优先通行权。这样，解决了多优先请求冲突问题，从而提高了公交优先的控制效率，提升了城市公交的服务水平和运营效率，且有助于吸引更多的乘客。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于城市交通的公共交通信号控制领域，涉及一种信号交叉口多线路多公 交车优先控制方法。
技术介绍
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》交通专题明确提出"通过优先发展公共交 通解决城市交通拥堵问题"以及"大城市公交出行率达50%以上"的国家战略目标。随着 "公交都市"概念的提出和推进，全国多数城市开始大力投资发展公共交通。经过几年的发 展，我国许多城市逐步形成了多模式多层次的公共交通结构，公交网络复杂度也不断提高， 从而使得交叉口处出现多条线路通行冲突的可能性日益增大。这增加了实施公交优先策略 的难度，因为，此时不仅需要判断公交车辆是否满足优先条件，还要判断给哪条线路的公交 车辆优先通行权。因此，如何解决多线路公交车辆优先请求冲突的问题显得尤为重要。 现有相关研究较少，而且他们的方法多是以最小化优先所导致的延误为目标。而 公交优先的目的是通过改善现有公交运行状态或者信号控制机的状态以降低公交车辆延 误，从而提高公交车辆的准时性和服务水平。显然，现有方法不能很好地迎合公交优先的目 的。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种能够解决多公交优先请求冲突问题，提高了公交车辆 到达停车线时间的预测可靠度，提升公交优先效果和效率的信号交叉口多线路多公交车辆 优先控制方法，降低了公交优先对其他车辆和整个系统的负面影响，保证了公交优先的准 确执行，提高了公交系统服务水平。 技术方案：本专利技术的，按照到达的先 后顺序，依次对一个信号相位中的各公交车辆执行以下步骤10)到60)的流程，以确定控制 中心是否接收该公交车辆的优先请求，直至一个信号相位截止后，控制中心根据接收的优 先请求更新信号配时，产生优先相位并执行； 步骤10)如果检测到公交车辆到达，根据调查采集的公交车辆运行状态数据，利 用人工神经网络模型来预测公交车到达停车线时间； 步骤20)根据预测的公交车到达停车线时间和对应相位的绿灯时间之间的相互 关系，判断公交车辆是否满足优先条件，如果满足优先条件，则确定所需的优先策略和优先 时间，并产生优先请求后进入步骤30);否则，结束本车辆的流程； 步骤30)确定优先限制条件，如果所述优先请求满足限制条件，则进入步骤40); 否则，结束本车辆的流程； 步骤40)对所述优先请求进行效益评估，如果其带来的效益大于其导致的延误， 则将其传至控制中心并进入步骤50);否则，结束本车辆的流程； 步骤50)判断优先请求之间，以及优先请求与控制中心已有的未执行优先相位之 间是否存在冲突，如果存在冲突，则进入步骤60);否则，结束本车辆的流程； 步骤60)将申请同一个优先策略的多辆公交车的延误加起来，得到该优先策略的 累积延误，然后对比各优先策略的公交车辆累积延误，累积延误越大，其优先水平越高，控 制中心接收优先水平最高的优先请求。 进一步的，本专利技术方法的步骤10)中，公交车辆运行状态数据包括公交车车头时 距h、公交车上下车人数b、公交车行驶速度V、路段交通量q和公交车到达停车线时间AT ; 步骤10)中，将公交车到达停车线时间AT作为输出变量，其他四个数据作为输入 变量，对人工神经网络模型进行反复迭代训练，直至符合收敛条件，从而得到预测的公交车 到达停车线时间。 进一步的，本专利技术方法中，所述的步骤20)中，对于符合以下条件的情况，认为公 交车辆满足优先条件，并确定相应的优先策略和优先时间： a)如果<gs'公交车b到达停车线时，相位i处于红灯时间，公交车不能通 过停车线，故申请红灯早断策略，早断的时间为客^=容~ -4? ; b)如果>f，，公交车b不能在相位i绿灯截止时间之前到达停车线，故申 请绿灯延长策略，延长的时间为-g254 ; 其中，』7；：为预测的公交车b到达停车线时间，gs〃和gE〃分别为与XT：对应相位 i的绿灯开始时间和结束时间。 进一步的，本专利技术方法中，所述的步骤30)中，优先限制条件包括相位i-Ι最小绿 灯时间G=、相位i+Ι最小绿灯时间G=和相位i的最大优先时间，所述优先请求满 足限制条件，是指优先请求中的优先时间满足上述限制条件。 进一步的，本专利技术方法中，所述的步骤30)中，优先请求包括相位i中申请绿灯延 长策略的优先请求和相位i中申请红灯早断策略的优先请求； 所述步骤40)中，分别根据下式计算相位i中申请绿灯延长策略的优先请求带来 的效益ITOf'1和导致的延误TXf'1: 其中，qM、f1、qA'1+$P qD'1+1分别表示相位i和i + Ι对应的交叉口处的到达流率 和消散流率，g1和g1+1分别表示相位i和i+ι对应的绿灯时长，表示相位i的绿灯延长 时间； 分别根据下式计算相位i中申请红灯早断策略的优先请求带来的效益和 导致的延误 CN 105118312 A 说明书 3/8 页 其中，qA'1 ^Pqtu 1分别表示相位i_l对应的交叉口处的到达流率和消散流率，g1 1表示相位i-Ι对应的绿灯时长，.奪^表示相位i的红灯早断时间。 进一步的，本专利技术方法中，所述的步骤50)中判断是否存在优先请求冲突的方法 为： 如果控制中心不存在已有的未执行优先相位，则在优先请求所属的车辆处在同一 个相位时，判定不存在优先请求冲突；处在不同相位时，判定存在优先请求冲突； 如果控制中心当前存在优先相位，则将当前优先请求产生时间21^与当前优先相 位的执行开始时间ST按照如下规则进行对比判断：如果则存在优先请求冲突；否 贝1J，不存在优先请求冲突。 进一步的，本专利技术方法中，所述的步骤60)中，公交车的延误包括公交车上乘客延 误/??和下游公交站台乘客等待延误WD1，分别根据下式计算得到： 其中，吨是理论到达停车线时间，0!是公交车辆上乘客数，AWT1和SWT 1分别表示 站台上乘客的实际等待时间和理论等待时间，4?和窥€分别表示公交车辆的实际车头时 距和理论车头时距，B1是相位i中申请同一个优先策略的公交车辆的集合； 根据下式将申请同一个优先策略的多辆公交车的延误加起来，得到总延误Dtotal: 其中，N1是下游公交站台上等待相位i对应的公交车的乘客数。 进一步的，本专利技术方法中，所述优先相位执行时，还包括对公交车辆进行速度诱 导，具体内容为根据以下两种情况确定公交车辆运行速度： a)对于执行红灯早断优先策略的公交车辆，其运行速度V为 其中，L是检测区域长度，是相位i最大红灯早断时间，T。是公交车以当前速 度通过检测区域的时间，C是周期长度，η是周期个数； b)对于执行绿灯延长优先策略的公交车辆，其行驶速度为最大运行速度ν_。 本专利技术中，以公交车上乘客延误和站台上乘客等待延误为指标来衡量冲突优先请 求的优先水平。延误越大，相应的优先水平较高。 有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点： 1.公交车到达停车线时间的预测精度是决定公交优先控制效率高低的关键因素 之一。目前常用的方法是基于检测器检测数据来对到达停车线时间进行预测，虽然比较简 便，但是该方法适用性较差且准确度不高。鉴于此，本专利技术采用人工神经网络模型来进行预 测，其不仅解决非线性复杂问题的能力较强，且预测精度较高，大大提高了公交车辆到达停 车线时间的预测可靠度，进而保障优先控制的准确性。 2.公交优先在给优先相位的车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号交叉口多线路多公交车辆优先控制方法，其特征在于，该方法按照到达的先后顺序，依次对一个信号相位中的各公交车辆执行以下步骤10)到60)的流程，以确定控制中心是否接收该公交车辆的优先请求，直至一个信号相位截止后，控制中心根据接收的优先请求更新信号配时，产生优先相位并执行；步骤10)如果检测到公交车辆到达，根据调查采集的公交车辆运行状态数据，利用人工神经网络模型来预测公交车到达停车线时间；步骤20)根据预测的公交车到达停车线时间和对应相位的绿灯时间之间的相互关系，判断公交车辆是否满足优先条件，如果满足优先条件，则确定所需的优先策略和优先时间，并产生优先请求后进入步骤30)；否则，结束本车辆的流程；步骤30)确定优先限制条件，如果所述优先请求满足限制条件，则进入步骤40)；否则，结束本车辆的流程；步骤40)对所述优先请求进行效益评估，如果其带来的效益大于其导致的延误，则将其传至控制中心并进入步骤50)；否则，结束本车辆的流程；步骤50)判断优先请求之间，以及优先请求与控制中心已有的未执行优先相位之间是否存在冲突，如果存在冲突，则进入步骤60)；否则，结束本车辆的流程；步骤60)将申请同一个优先策略的多辆公交车的延误加起来，得到该优先策略的累积延误，然后对比各优先策略的公交车辆累积延误，累积延误越大，其优先水平越高，控制中心接收优先水平最高的优先请求。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶智锐，许明涛，王炜，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32