一种基于驻站时间的专用道公交优先干线协调控制方法技术

本发明专利技术为一种基于驻站时间的专用道公交优先干线协调控制方法，其考虑独立的专用道公交优先干线协调情况下，各交叉口间协调不受社会车辆的影响，且相对于社会车辆干线协调来说，相邻交叉口配时变化时专用道公交运行状态较易判断，分析公交驻站时间的分布情况以及置信区间估计，结合公交运行速度及公交行驶路径等得出专用道公交运行时空轨迹，然后考虑行程时间、相位差等约束条件确定公交车通过下游交叉口的概率及期望，通过离线控制和主动控制相结合的方法实施公交信号优先干线协调，减少了车辆的延误时间，提高了公交车的运行效率。

A bus lane coordination control method based on station time for dedicated lane bus

The invention relates to a special road bus station based on the time priority arterial coordination control method, which considers the priority of bus lane trunk coordination, coordination is not affected by the social vehicles of each intersection, and relative to the social vehicle coordination, adjacent to the intersection with bus lane change operation the state is easy to judge the bus station, analysis of time distribution and confidence interval estimation, combining the operating speed and bus route so that bus lane running trajectory, and then considering the travel time, phase difference constraints to determine the probability of the bus through the downstream intersection and expectations, through the method of off-line control and active control. With the implementation of bus priority signal coordination, reduce the time delay of vehicles, improve the operating efficiency of the bus.

【技术实现步骤摘要】
一种基于驻站时间的专用道公交优先干线协调控制方法
本专利技术是关于公交优先的控制方法，主要是针对独立的专用道公交优先进行协调控制，属于城市道路交通信号控制领域。
技术介绍
目前公交优先的发展受到多种因素的制约，如受道路资源有限和机动车数量增多等，多数城市公共交通出行比率较低，公交车辆服务水平较差，准点率低等，致使很多出行者不选择公交出行，公交没有完全有效发挥其对交通的疏散作用。因此，我们必须寻求可行的办法来解决公共交通现有的问题。在城市道路中，影响交通状况的位置主要是道路交叉口，公交车相对于其他车辆来说有载客量大、运行速度慢等特点，如果公交车在道路交叉口不能顺利通过会产生更多的延误，因此分析公交优先的难点主要是在交叉口上。如果公交车可以在一个甚至多个交叉口都顺利通过，交通延误就会大幅度减小，整条线路的运行时间也相应的减小，这就保障了公交车的准点率和服务水平。针对公交优先控制系统的多数研究是以单个交叉口为目标的协调控制，但是基于多公交信号优先和干线协调控制的研究较少，公交车在道路上行驶需要连续的通过多个紧密联系的交叉口，因此要综合考虑整体的协调效果，设计交叉口群的公交优先控制模型，即干线公交优先协调控制方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种基于驻站时间的专用道公交优先干线协调控制方法，考虑独立的专用道公交优先干线协调情况下，各交叉口间协调不受社会车辆的影响，结合公交运行速度及公交行驶路径等得出专用道公交运行时空轨迹，然后考虑行程时间、相位差等约束条件确定公交车通过下游交叉口的概率及期望，该方法具体采用以下步骤：(1)计算公交车在两交叉口之间的行驶时间两个交叉口间距离为Lab，公交车平均行驶速度为VB，进站加速度为a，那么在两交叉口的行程时间：式中：ts为公交驻站时间区间；t±为公交车加减速延误；VB为公交车速度；a为公交车加速度；(2)确定公交车通过下游交叉口的概率及期望在驻站时间的置信区间[ts1，ts2]下，公交车在两交叉口的行程时间Tab划分为Tab1、Tab2：公交车经过交叉口a的时刻为ta，根据驻站时间置信区间定义两端点分别为ts1、ts2时，公交车到达下游交叉口的时间区间为[td1，td2]，两交叉口相位差为βi，公共周期为C，绿灯时间为g，则：计算i个交叉口中每辆车在绿灯区间a、绿灯和红灯交叉区间b、红灯区间c的通行概率λim：式中：gs为绿灯结束时刻；(3)根据路段的最大通行期望来确定最佳通行概率，以确定最佳离线信号控制的协调相位差，其具体步骤如下：(31)选取第i交叉口并对其历史到达分布进行统计分析，根据步骤(2)计算每辆车的通行概率，交叉口i在相位差情况下的时段通过期望Ei为：其中m为统计时段内的公交车辆数，Ci为公共周期，(32)令βi＝βi+1，判断βi≤Ci，若成立，则执行(31)操作，否则执行(33)操作；(33)令i＝i+1，判断i≤n，若成立，则执行(31)操作，否则执行(34)操作；其中，n为干线交叉口数量；(34)通过上述过程构造通过期望矩阵E其中Enj为第n个交叉口在第j个相位差条件下的期望值，j＝Ci；(35)从矩阵E中寻找每个交叉口最大的期望值矩阵Emax故可以获得个交叉口的最佳相位差为[j1j2…jn]。优选地，该方法还包括(4)通过离线控制和主动控制相结合的方法实施公交信号优先干线协调，步骤如下：(41)当检测器检测到公交车有优先请求时，判断该请求是否处于放行相位，若是，则执行(42)，否则执行(43)；(42)如果公交车在公交相位绿灯期间到达停止线，则信号不变，否则执行(45)；(43)判断请求相位是否是下一相位，如果是，则执行(44)，否则信号不变；(44)如果公交车在公交相位绿灯期间到达停止线，则信号不变，否则执行(46)；(45)启动绿灯延长模块，显示完毕后执行(47)；(46)启动红灯早断模块，显示完毕后执行(47)；(47)公交车通过路口后立即恢复原信号配时。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明：图1是本专利技术的方法流程图。图2是数据采集点示意图。图3是公交到达下游交叉口信号示意图。图4是最佳相位差求解流程图。图5是主动控制流程图。具体实施方式本专利技术的方法流程如图1所示。采集道路交通信息，包括两交叉口间距离、公交车停靠过程参数、公交车线路、公交车流量、停靠站类型等。首先选择发车频率比较高的晚高峰期间进行数据采集，线路及站点的选择要求具有公交专用道且有多条公交线路经过，如图2所示。(1)分析公交车辆的驻站时间分布情况以及驻站时间置信区间估计，结合公交运行速度和公交行驶路径等得出公交车在公交专用道的运行时空轨迹。针对采集到的驻站时间数据进行分布拟合，公交车的驻站时间分布是表示了公交车所有的驻站时间落在每个时间区间里的次数，确定每个线路公交车驻站时间分布的概率密度函数。为了使公交在绿灯时间内最大概率通过交叉口，研究驻站时间在一定的概率下分布在某个区间，从而判断公交车到达下游交叉口的时间，一般选取置信度为90％的置信区间。根据已经求出的驻站时间服从90％置信度区间的值，在保证原有信号周期的前提下，通过调整两个交叉口之间的相位差，使公交车能最大概率的在绿灯时间到达下游交叉口，周期时间内通过更多的公交车辆数。公交车在两交叉口之间的行驶时间，为了计算的方便在这里只考虑正常运行时候的行驶时间和上文估计的驻站时间。根据研究需要定义两个交叉口间距离为Lab，公交车平均行驶速度为VB，进站加速度为a，那么在两交叉口的行程时间：式中：ts——公交驻站时间区间，s；t±——公交车加减速延误，s；VB——公交车速度，m/s；a——公交车加速度，m/s2。(2)考虑行程时间、相位差等约束条件确定公交车通过下游交叉口的概率及期望。为了判断公交车到达下游交叉口时能否顺利通过，利用行程时间Tab及驻站时间的置信区间[ts1，ts2]对其进行分析，因此行程时间分别为：设检测到某路公交车经过交叉口a的时刻为ta，根据驻站时间置信区间定义两端点分别为ts1、ts2时，公交车到达下游交叉口的时间区间为[td1，td2]，两交叉口相位差为βi，公共周期为C，绿灯时间为g，因此：由上式分析知，公交车到达下游交叉口时有三种情况，如下图3所示，分别为到达时间区间属于绿灯区间(a)、绿灯和红灯交叉区间(b)、红灯区间(c)。对于a、b、c三种情况对应不同的通过交叉口概率，则依次分析i个交叉口中每辆车的通行概率λim，因此：式中：gd＝gs-t1dgd——公交可以通行的绿灯时长，s；gs——绿灯结束时刻，s。(3)根据路段的最大通行期望来确定最佳通行概率，以确定最佳离线信号控制的协调相位差。因为专用道公交的分布受交叉口信号控制和驻站时间影响，因此其分布运行状态同上下游交叉口的相位差分布有较大关联，因此，从专用道公交的分布通行概率出发，通过寻找特定路段的最大通行期望来确定最佳通行概率，进而确定最佳离线信号控制的协调相位差，其具体步骤如下：Step1：令干线交叉口数量为n，令干线交叉口i同下游i+1交叉口的相位差为βi。Step2：选取第i交叉口并对其历史到达分布进行统计分析，统计时段为30min，并利用公式(6)依次分析每辆车的通行概率λm，因此交叉口i在相位差情况下的时段通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于驻站时间的专用道公交优先干线协调控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)计算公交车在两交叉口之间的行驶时间两个交叉口间距离为Lab，公交车平均行驶速度为VB，进站加速度为a，那么在两交叉口的行程时间：

【技术特征摘要】
1.一种基于驻站时间的专用道公交优先干线协调控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)计算公交车在两交叉口之间的行驶时间两个交叉口间距离为Lab，公交车平均行驶速度为VB，进站加速度为a，那么在两交叉口的行程时间：式中：ts为公交驻站时间区间；t±为公交车加减速延误；VB为公交车速度；a为公交车加速度；(2)确定公交车通过下游交叉口的概率及期望在驻站时间的置信区间[ts1，ts2]下，公交车在两交叉口的行程时间Tab划分为Tab1、Tab2：公交车经过交叉口a的时刻为ta，根据驻站时间置信区间定义两端点分别为ts1、ts2时，公交车到达下游交叉口的时间区间为[td1，td2]，两交叉口相位差为βi，公共周期为C，绿灯时间为g，则：计算i个交叉口中每辆车在绿灯区间a、绿灯和红灯交叉区间b、红灯区间c的通行概率λim：式中：gs为绿灯结束时刻；(3)根据路段的最大通行期望来确定最佳通行概率，以确定最佳离线信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小明，尚春琳，黄晓琴，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11