一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法技术

本发明专利技术公开了一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法，在保持信号周期时长和绿信比不变的条件下，通过调整交叉口信号灯之间的相位差以及各个信号灯的相位顺序，最小化双向有轨电车的行程时间，行程时间包括在路段上的行驶时间和在站点等候乘客上车的时间。本方法的特征在于：1)以双向有轨电车的行程时间作为优化目标，优化交叉口信号配时的相位差和相位顺序，并据此指导有轨电车在路段上的行驶速度和停站时间；2)优化有轨电车运营的同时，控制了对社会车辆的影响；3)在调整相位顺序时，避免了左转社会车辆和有轨电车的冲突。本发明专利技术具有减小有轨电车的行程时间、保证有轨电车行驶的安全和减少对社会车辆的影响等优点。

A proprietary right under the tram signal passive priority method

The invention discloses a tram signal passive priority method of proprietary right, while keeping the signal cycle length and split under the same conditions, the phase order phase by adjusting the signal intersection and difference of each signal lamp, minimizing the two-way travel time trolley, travel time is included in the section the traveling time and at the site waiting for passengers on the train time. The method is characterized in that: 1) with two-way tram travel time as the optimization goal, optimization of phase intersection signal timing difference and phase sequence, and then guide the tram on the road traveling speed and stop time; 2) the optimization of the tram operation at the same time, the effect of control social vehicles; 3) in order to avoid the adjustment phase, left social vehicles and conflict trolley. The invention has the advantages of reducing the travel time of the trolley bus, ensuring the safety of the running of the trolley bus and reducing the influence on the social vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法
本专利技术涉及交通运输
，尤其是涉及一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法。
技术介绍
随着低占有率的私人小汽车数量急剧增长，城市交通面临着日益严重的问题：愈加频繁的交通拥堵严重影响着出行效率，排放造成的环境污染降低了生活质量。优先发展公共交通是缓解上述问题的重要对策之一。现代有轨电车与其他公共交通模式相比具有运量较大、投资成本较低、建设周期短、绿色环保等优点，因此越来越多的城市正在计划建设有轨电车。如何根据有轨电车运行的特点对沿线的信号配时方案进行优化，提高有轨电车的运行速度，同时权衡社会车辆的效益，是一个亟待解决的问题。现有的方法在解决有轨电车信号被动优先的问题时，多采用与普通公交车辆一样的方法，忽略了有轨电车和普通公交车辆如下的差异性：1)一般公交车辆在同一路段上存在多条线路，而且发车频率高，因此公交车辆之间车头时距小，所以现有方法优化的目标都是最大化公交车辆的绿波带宽；而有轨电车线路的重复系数小，发车频率低，因此最大化有轨电车绿波带宽没有实际应用价值，会造成有轨电车绿波带宽资源浪费；2)有轨电车车道多布设在道路中央，不与社会车辆共享车道，而传统公交车辆与社会车辆共享车道。因此，有轨电车在通过交叉口时会和相同进口道左转的社会车辆相冲突，而一般公交车辆不会和相同进口道左转的社会车辆相冲突。少数方法考虑了面向有轨电车的信号优先设计，但这些方法也没有考虑有轨电车和普通公交车辆之间的差异性，同时也存在诸多缺点。申请号为201610324194的专利申请文件公开了一种多重请求的有条件主动式有轨电车信号优先系统方法，采用多次检测、多重请求，每次信号机接受优先请求后，都根据当前相位运行情况、当前路况，给予不同程度、不同动作的响应。该方法属于主动信号优先控制方法，存在以下缺点：(1)有轨电车信号主动优先控制需要额外的检测设备、通信设备以及相应的管理系统，会增加额外的成本；(2)当双向有轨电车同时申请优先时，难以保证双向有轨电车都能够优先通过交叉口；(3)采用延长绿灯时间或绿灯早亮策略在高峰时段会造成干道上社会车辆严重的延误，影响社会车辆通行。申请号为2016103241920的专利申请文件公开了一种多交叉口离线协调的有轨电车优先方法。该方法属于被动信号优先控制方法，存在以下缺点：(1)选取的指标不够恰当，不能够保证双向有轨电车的行程时间最小；(2)没有考虑有轨电车车道布设的影响，有轨电车车道多布设在道路中央，会与左转社会车辆相冲突；(3)当有轨电车运行区线无法全部在绿灯通行窗内，该方法需要调整信号周期时长以及绿信比，调整信号周期时长和绿信比会破坏原有最佳的周期时长以及绿信比，从而造成严重的社会车辆延误。综上所述，现有关于有轨电车被动信号优先的方法较少，这些方法大多侧重有轨电车优先，需要改变信号配时的绿信比或周期时长，而改变周期时长和绿信比在高峰情况下会对社会车辆造成严重的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法，该方法用于保持信号周期时长和绿信比不变的条件下，通过调整交叉口信号灯之间的相位差以及各个信号灯的相位顺序，最小化双向有轨电车的行程时间，该方法包括以下步骤：步骤1：根据现有信号配时方案的周期时长、绿信比以及社会车辆在路段上行驶的平均车速，确定优化前面向社会车辆的绿波的带宽；步骤2：调查获得有轨电车在各个站点的最小以及最大停站时间、在路段上行驶的最大安全速度、平均加速度以及平均减速度；步骤3：初始化社会车辆绿波带宽的收缩因子，并确定其下限的阈值；步骤4：在当前社会车辆绿波带宽收缩因子的条件下，依次确定各个交叉口相应的相位顺序的组合约束，确定面向社会车辆的环形整数约束，确定面向有轨电车的环形整数约束，确定同时面向有轨电车和社会车辆的环形整数约束；步骤5：在满足步骤4中各约束的条件下，根据步骤2中获得的数据，利用分支定界法调整各个交叉口之间的相位差、有轨电车在各路段上的速度以及停站时间，使得有轨电车能够直接通过交叉口而不需要停车等待，且双向有轨电车的行程时间最小，记录当前条件下求解得到的双向有轨电车的最小行程时间；步骤6：判断当前社会车辆绿波带宽收缩因子是否大于步骤3所确定的下限的阈值，若为是，则转至步骤4，重新执行步骤4、5，若为否，即当前社会车辆绿波带宽收缩因子等于其下限阈值，则继续执行步骤7；步骤7：绘制双向有轨电车的最小行程时间随社会车辆绿波带宽收缩因子变化的曲线，保证步骤1中的优化前面向社会车辆的绿波的带宽的前提下，选择使得双向有轨电车行程时间减少幅度最大的绿波带宽收缩因子。步骤4中确定各个交叉口相应的相位顺序的组合约束具体为，避免有轨电车和左转车辆冲突的相位组合，根据如下的双向左转相位组合分别约束上行方向和下行方向有轨电车的相位时长1-(ri+liαi)和αi表示交叉口i处有轨电车相位类型，δi，的取值共同决定在交叉口i处社会车辆上下行方向的相位组合类型；ri，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处直行红灯时长和周期的比值；li，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处左转相位时长和周期的比值。步骤4中面向社会车辆的环形整数约束如下：其中ti，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆的在交叉口i和i+1之间的行驶时间；wi，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆通过交叉口时距相位切换时刻的时间差；δi，的取值共同决定在交叉口i处社会车辆上下行方向的相位组合类型；li，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处左转相位时长和周期的比值；ri，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处直行红灯时长和周期的比值；τi，分别为按有轨电车上行方向和下行方向直行的社会车辆在交叉口i处的清空时间；mi为环形整数约束变量。步骤4中所述有轨电车的环形整数约束，是指在考虑避免有轨电车和左转车辆冲突的相位组合下，用如下的约束条件约束相邻交叉口有轨电车通行相位的相位差：其中tφi，分别为相邻交叉口i和i+1之间上行方向和下行方向的有轨电车通行相位的相位差；αi表示交叉口i处有轨电车相位类型；li，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处左转相位时长和周期的比值；ri，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处直行红灯时长和周期的比值；twi，分别为上行方向和下行方向的有轨电车通过交叉口时距通行相位起始时刻的时间差；tti，分别为上行方向和下行方向的有轨电车的在交叉口i和i+1之间的行驶时间；tdi，分别为上行方向和下行方向的有轨电车的在交叉口i和i+1之间站点的停站时间；smi为环形整数约束变量。步骤4中所述同时面向有轨电车和社会车辆的环形整数约束，是指在考虑避免有轨电车和左转车辆冲突的相位组合下，用如下约束条件约束相邻交叉口社会车辆直行相位和有轨电车通行相位的相位差：其中tφi为相邻交叉口i和i+1之间上行方向的有轨电车通行相位的相位差；δi，的取值共同决定在交叉口i处社会车辆上下行方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法，该方法用于保持信号周期时长和绿信比不变的条件下，通过调整交叉口信号灯之间的相位差以及各个信号灯的相位顺序，最小化双向有轨电车的行程时间，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：根据现有信号配时方案的周期时长、绿信比以及社会车辆在路段上行驶的平均车速，确定优化前面向社会车辆的绿波的带宽；步骤2：调查获得有轨电车在各个站点的最小以及最大停站时间、在路段上行驶的最大安全速度、平均加速度以及平均减速度；步骤3：初始化社会车辆绿波带宽的收缩因子，并确定其下限的阈值；步骤4：在当前社会车辆绿波带宽收缩因子的条件下，依次确定各个交叉口相应的相位顺序的组合约束，确定面向社会车辆的环形整数约束，确定面向有轨电车的环形整数约束，确定同时面向有轨电车和社会车辆的环形整数约束；步骤5：在满足步骤4中各约束的条件下，根据步骤2中获得的数据，利用分支定界法调整各个交叉口之间的相位差、有轨电车在各路段上的速度以及停站时间，使得有轨电车能够直接通过交叉口而不需要停车等待，且双向有轨电车的行程时间最小，记录当前条件下求解得到的双向有轨电车的最小行程时间；步骤6：判断当前社会车辆绿波带宽收缩因子是否大于步骤3所确定的下限的阈值，若为是，则转至步骤4，重新执行步骤4、5，若为否，即当前社会车辆绿波带宽收缩因子等于其下限阈值，则继续执行步骤7；步骤7：绘制双向有轨电车的最小行程时间随社会车辆绿波带宽收缩因子变化的曲线，保证步骤1中的优化前面向社会车辆的绿波的带宽的前提下，选择使得双向有轨电车行程时间减少幅度最大的绿波带宽收缩因子。...

【技术特征摘要】
1.一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法，该方法用于保持信号周期时长和绿信比不变的条件下，通过调整交叉口信号灯之间的相位差以及各个信号灯的相位顺序，最小化双向有轨电车的行程时间，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：根据现有信号配时方案的周期时长、绿信比以及社会车辆在路段上行驶的平均车速，确定优化前面向社会车辆的绿波的带宽；步骤2：调查获得有轨电车在各个站点的最小以及最大停站时间、在路段上行驶的最大安全速度、平均加速度以及平均减速度；步骤3：初始化社会车辆绿波带宽的收缩因子，并确定其下限的阈值；步骤4：在当前社会车辆绿波带宽收缩因子的条件下，依次确定各个交叉口相应的相位顺序的组合约束，确定面向社会车辆的环形整数约束，确定面向有轨电车的环形整数约束，确定同时面向有轨电车和社会车辆的环形整数约束；步骤5：在满足步骤4中各约束的条件下，根据步骤2中获得的数据，利用分支定界法调整各个交叉口之间的相位差、有轨电车在各路段上的速度以及停站时间，使得有轨电车能够直接通过交叉口而不需要停车等待，且双向有轨电车的行程时间最小，记录当前条件下求解得到的双向有轨电车的最小行程时间；步骤6：判断当前社会车辆绿波带宽收缩因子是否大于步骤3所确定的下限的阈值，若为是，则转至步骤4，重新执行步骤4、5，若为否，即当前社会车辆绿波带宽收缩因子等于其下限阈值，则继续执行步骤7；步骤7：绘制双向有轨电车的最小行程时间随社会车辆绿波带宽收缩因子变化的曲线，保证步骤1中的优化前面向社会车辆的绿波的带宽的前提下，选择使得双向有轨电车行程时间减少幅度最大的绿波带宽收缩因子。2.按照权利要求1所述一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法，其特征在于，步骤4中确定各个交叉口相应的相位顺序的组合约束具体为，避免有轨电车和左转车辆冲突的相位组合，根据如下的双向左转相位组合分别约束上行方向和下行方向有轨电车的相位时长1-(ri+liαi)和αi表示交叉口i处有轨电车相位类型，δi，的取值共同决定在交叉口i处社会车辆上下行方向的相位组合类型；ri，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处直行红灯时长和周期的比值；li，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处左转相位时长和周期的比值。3.按照权利要求1所述一种专有路权下有轨电车信号被动优先方法，其特征在于，步骤4中面向社会车辆的环形整数约束如下：其中ti，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆的在交叉口i和i+1之间的行驶时间；wi，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆通过交叉口时距相位切换时刻的时间差；δi，的取值共同决定在交叉口i处社会车辆上下行方向的相位组合类型；li，分别为按有轨电车上行方向和下行方向行驶的社会车辆在交叉口i处左转相位时长和周期的比值；ri，分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：暨育雄，唐钰，尤齐渊，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31