一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤10：采集公交车实时位置信息；步骤20：预测公交车到达交叉口停止线的行驶时间；步骤30：对下一个周期内可以行驶到路口的所有公交车选取一种优先策略，计算每种优先策略下公交车总的延误时间；其中优先策略包括绿灯延长、绿灯唤回和相位跳过三种；步骤40：选取公交车总延误时间最小的信号优先策略为最优策略。采用本发明专利技术的方法，用以完成主动公交信号优先，其优化模型以及求解算法不仅继承了数学模型的严谨性，同时具有面对实际情况时的实用性，最大可能的减少公交车和普通交通的延误和服务中断以获得最大收益。

An active bus signal priority control method based on bus real time location information

The invention discloses a control method of active bus priority signal bus real-time positioning based on the information, which is characterized in that the method comprises the following steps: Step 10: acquisition of real-time bus location information; step 20: prediction of bus arrival intersection stop line travel time; step 30: for the next period can travel to all bus the intersection of a selected priority strategy, calculate the total delay time of each bus priority strategy; the priority strategy including extension, recall and skip the three green phase; step 40: select the bus signal priority strategy of minimum total delay for optimal strategy. The method of the invention is used to complete the active transit signal priority, the optimization model and solving algorithm not only inherits the mathematical model of rigor, and with practical case, the maximum possible reduction of buses and ordinary traffic delays and service interruption to gain maximum benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法
本专利技术涉及城市公交车优先通行技术，尤其涉及一种基于公交车实时定位信息的主动式公交信号优先控制方法，
技术介绍
伴随着日益放缓的交通系统扩容，持续增长的城市出行需求已经使许多城市路网在接近或超过其运营能力的情况下运转，造成了城市交叉口过度延误和早晚高峰时段路段常发性拥堵等问题。交通的延误和堵塞进而又造成了额外的车辆能耗、尾气排放以及相应的社会经济损失，同时，相关可能发生的出行者行为变化也会触发一些交通安全隐患。然而，在人口稠密的城市区域范围内,为了解决或减缓交通拥堵和其后续影响，抑制交通出行需求和扩容系统通行能力的方法和策略经常会因其过高的投入和有限的区域可行性而难以得到实施。这时，推进多交通模式系统整合和有效利用现有系统通行能力的措施正被更多的研究者和决策者作为一个可行的发展方向用以减少常发性交通拥堵进而缓解在前面提到的各种不利环境和社会影响。在这个背景下，找出促使私家车出行需求向公共交通出行需求转换的有效方法和手段，并在同时提高公共交通的运营效率就变得非常关键。对于那些正在经历着高速、高密度的城镇化进程的发展中国家如中国、印度和巴西，城市公共交通系统需要在有限的城市路网通行能力下，承载大部分的城市交通出行需求，也使得这一发展方向变得更为重要。在全世界范围内，基于公交优先理念发展和实施了许多各种不同的优先措施和策略。这些不同的措施和策略主要包括了基于路段的公交优先方案如公交车专用车道，基于交叉口的公交优先方案如公交信号优先以及两者的综合应用。对于那些因为各方面原因而没有条件或机会实施基于路段的公交优先方案并(或)拥有大量交通信号灯的城市路网系统，公交车的信号灯优先就成为了提高公交车运营效率最具有意义的方向和措施。此外，就减少公交延误和提高公交运营速度而言，公交优先相关的措施更是相对于其他主要交通走廊公共交通项目而言投入较少的选择。近年来，在交通探测、通讯、数据处理和分析以及出行者信息发布上的技术快速发展也使得更有效的公交信号优先方法成为可能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种延误时间更短的公交优先控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤10：采集公交车实时位置信息；采集的公交车实时位置信息包含以下数据：公交车的经纬度、公交车速度以及公交车行驶方向；步骤20：预测公交车到达交叉口停止线的行驶时间；步骤20.1：基于历史数据拟合公交车排队时间与排队长度Di,k之间的函数关系：式中，ai和bi为路段系数，针对不同的路段，ai和bi取值并不相同，具体的计算公式为：步骤20.2：基于历史数据拟合公交车排队长度和红灯剩余时间之间的函数关系：式中，ci和di为路段系数；针对不同路段，ci和di取值不相同，具体的计算公式为：步骤20.3：根据公交车实时位置计算公交车行驶到交叉口所需的时间：当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速为零且交叉路口为红灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中：Di,k,t为公交车k在路段i时刻t距离下游最临近交叉路口的距离，由步骤10中采集的公交车的经纬度数据确定，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速为零且交叉路口为绿灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，为绿灯在路段i时刻t的绿灯配时值，为绿灯在路段i时刻t的剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速不为零且交叉路口为红灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间为Ti,k,t为：式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速不为零且交叉路口为绿灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，Vi,k,t为当前公交车的速度；当公交车所处位置在公交车站触发区内，若此时交叉路口为红灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站触发区内，若此时交叉路口为绿灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，为公交车通过交叉路口所需的时间，为公交车从当前位置至离开车站所需的时间；当公交车所处位置在公交车站触发区外，当前公交车速度不为零且交叉路口为红灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间为：式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站触发区外，当前公交车速度不为零且交叉路口为绿灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间为：式中，为绿灯在路段i时刻t的剩余时间，为公交车和车站之间的距离，为车站距离下游最临近交叉路口的距离，为在某一天w＝{1,2,3,4,5,6,7}在不同时间区间段s针对路段i乘客上下车所需的平均时间，Vi,k,t为公交车k在路段i于时刻t的车速，N为当前公交车至车站间的公交车数量；步骤30：对下一个周期内可以行驶到路口的所有公交车选取一种优先策略，计算每种优先策略下公交车总的延误时间；其中优先策略包括绿灯延长、绿灯唤回和相位跳过三种；步骤40：选取公交车总延误时间最小的信号优先策略为最优策略：对于每一种公交车实施的公交信号优先策略，计算出来的总延误时间，选取公交车辆总延误最小的策略，即对应的信号优先策略作为最优的信号优先策略，其中，wi表示公交车i预设的优先级，为由信号灯红灯控制造成的交通控制延误。所述步骤30中不同公交车三种优先策略的选择方法是：令公交车到达交叉路口的所需的总时间为Ti,k,t，令为绿灯在路段i时刻t的剩余时间，α为绿灯可延长的最大时间，若公交车到达路口时路口仍然是绿灯，公交车无需信号优先策略；若公交车采用绿灯延长策略；若公交车采取绿灯延长策略也不能通过路口，则需要判断下一相位是否可以跳过，可以跳过则采用相位跳过策略，不能跳过则采用绿灯唤回策略。所述步骤20.1的具体方法为：步骤20.1.1：公交车排队时间拟合计算所需的历史数据如下：第一次记录公交车在路段i的排队时刻t0,k、公交车k到达交叉路口的时间t1,k、第一次记录公交车k在路段i时下游最临近交叉路口在时刻t0,k还剩余的红灯时间以及第一次记录公交车k在路段i时距离下游最临近交叉路口的距离利用这些数据，计算得到红灯变为绿灯后公交车k由当前位置行驶到交叉口所需的时间为：此时基于历史数据采用最小二乘方法构建与之间的函数关系，将与分别简化为与Di,k。所述步骤20.2的具体方法为：步骤20.2.1：在某一天w＝{1,2,3,4,5,6,7}，针对不同时间区段s，公交车k在路段i在时刻t对应的红灯剩余时间不为零时，提取当前排队队列中距离交叉路口最远的公交车，令其排队距离为数据库记录不同周同一天同一时间区段对应的和保持相应的数据大小为kmax＝1000；步骤20.2.2：基于历史数据采用最小二乘方法构建与之间的函数关系，将和分别简化为和本专利技术提出的方法适用于人口稠密的城市道路路网，以找出对于下一个交通信号灯周期最优的BSP(公交信号优先)策略为目标，同时考虑了对在同一信号周期从不同方向接近交叉口的多辆公交车造成的综合影响。模型的目标是最小化公交乘客的延误，以及由于BSP措施而可能强加于目标交叉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤10：采集公交车实时位置信息；采集的公交车实时位置信息包含以下数据：公交车的经纬度、公交车速度以及公交车行驶方向；步骤20：预测公交车到达交叉口停止线的行驶时间；步骤20.1：基于历史数据拟合公交车排队时间

【技术特征摘要】
1.一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤10：采集公交车实时位置信息；采集的公交车实时位置信息包含以下数据：公交车的经纬度、公交车速度以及公交车行驶方向；步骤20：预测公交车到达交叉口停止线的行驶时间；步骤20.1：基于历史数据拟合公交车排队时间与排队长度Di,k之间的函数关系：式中，ai和bi为路段系数，针对不同的路段，ai和bi取值并不相同，具体的计算公式为：步骤20.2：基于历史数据拟合公交车排队长度和红灯剩余时间之间的函数关系：式中，ci和di为路段系数；针对不同路段，ci和di取值不相同，具体的计算公式为：步骤20.3：根据公交车实时位置计算公交车行驶到交叉口所需的时间：当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速为零且交叉路口为红灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中：Di,k,t为公交车k在路段i时刻t距离下游最临近交叉路口的距离，由步骤10中采集的公交车的经纬度数据确定，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速为零且交叉路口为绿灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，为绿灯在路段i时刻t的绿灯配时值，为绿灯在路段i时刻t的剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速不为零且交叉路口为红灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间为Ti,k,t为：式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速不为零且交叉路口为绿灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，Vi,k,t为当前公交车的速度；当公交车所处位置在公交车站触发区内，若此时交叉路口为红灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站触发区内，若此时交叉路口为绿灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：

【专利技术属性】
技术研发人员：时春，李宗志，
申请(专利权)人：江苏未来智慧交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32