一種公交信號優(yōu)先的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通信號控制方法，尤其涉及一種公交信號優(yōu)先的控制方法，屬于智 能交通技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市公共交通是現(xiàn)代城市中效率最高、費用最省的道路運輸形式；提升公共交通 服務(wù)水平，增強公共交通出行吸引力，對高效利用道路交通設(shè)施資源、緩解城市交通擁堵、 改善人居環(huán)境具有重要意義。
[0003] 公交信號優(yōu)先系統(tǒng)是挖掘地面公交系統(tǒng)潛能，提高運行效率的有效途徑；公交信 號優(yōu)先在交叉口給予公交車輛相對于其他類型車輛更多的優(yōu)先權(quán)，使其在交叉口的延誤降 低，運行速度相應(yīng)提升；尤其是在交叉口間距較小的城市中心區(qū)，效果更為顯著。在快速公 交（BRT)和有軌電車系統(tǒng)中，信號優(yōu)先是不可或缺的元素，即使在沒有布設(shè)快速公交的公 交干線上，信號優(yōu)先也往往和公交專用道結(jié)合在一起，形成連續(xù)的專用路權(quán)。
[0004] 但是，傳統(tǒng)的公交信號優(yōu)先控制系統(tǒng)存在以下缺陷，限制了其在工程實踐中的應(yīng) 用：
[0005] 1)僅僅以公交延誤最小為目標對所有公交車提供優(yōu)先，導(dǎo)致背景信號頻頻被打 斷，非優(yōu)先方向上的社會車輛延誤過大；
[0006] 2)公交車輛信號優(yōu)先策略對社會車輛的影響未量化，難以保證配時計劃最優(yōu)；
[0007] 3)配時優(yōu)化過程中，采用動態(tài)規(guī)劃或者線性規(guī)劃方法，計算量大、耗時長，不能夠 適應(yīng)需求實時快速變化的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種公交信號優(yōu)先的控制方法；該控制方法 針對傳統(tǒng)公交信號優(yōu)先控制系統(tǒng)對背景信號和社會車輛考慮不足的問題。
[0009] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0010] 一種公交信號優(yōu)先的控制方法，采用滾動周期式的信號進行配時計劃操作，所述 一個滾動周期內(nèi)還包括多個固定的控制步長，通過在每個控制步長的結(jié)尾決定是否終結(jié)正 在實施的相位或切換到其它相位來確定整個滾動周期的配時計劃；一個滾動周期的長短由 用戶指定，且所述一個滾動周期的時間為40-120秒；所述控制步長的時間為5-10秒；
[0011] 一個滾動周期包含以下步驟：
[0012] (1)檢測交通信息，通過放置在道路交叉口進口道的檢測器檢測車輛經(jīng)過檢測器 的時間形成檢測記錄；且所述的車輛包括公交車輛和社會車輛；根據(jù)檢測記錄、現(xiàn)狀配時 計劃、上游道路交叉口配時計劃、車輛離開上游道路交叉口時間的信息估計車輛到達交叉 口的時間和排隊長度的交通量狀態(tài)；
[0013] (2)根據(jù)步驟（1)估計的交通量狀態(tài)，識別出影響信號相位切換的事件，并在識別 出影響信號相位切換的事件基礎(chǔ)上，通過基于規(guī)則的配時計劃生成模型，提出相位切換的 請求，同時考慮每個相位最大或最小綠燈限制，制定出多個備選配時計劃；
[0014] 其中，是在以下不同的影響信號相位切換的事件基礎(chǔ)上，通過基于規(guī)則的配時計 劃生成模型，提出相應(yīng)的相位切換請求：
[0015] (a)當排隊長度達到用戶指定值并且此排隊未被放行，盡快放行此排隊；
[0016] (b)當交叉口進口道排隊長度達到用戶指定值，立即放行此排隊；
[0017] (C)如果交叉口進口道排隊長度超過用戶指定值，繼續(xù)保持對此排隊的綠燈相 位；
[0018] (d)如果交叉口下游出口道上的排隊即將溢出到此交叉口，立即將相位的綠燈切 換為紅燈；
[0019] (e)如果長度超過用戶指定值的車隊接近交叉口，切換為綠燈相位直至車隊不受 停止線前的排隊影響直接通過交叉口；
[0020] (f)如果正在放行一個排隊，繼續(xù)放行此排隊；
[0021] (g)如果正在放行一個車隊，繼續(xù)放行此車隊；
[0022] (h)當公交車輛接近交叉口，切換公交車所在進口道相位為綠燈，放行公交車前面 的排隊，使得公交車能夠順利入站；
[0023] (i)當公交車輛接近交叉口，切換公交車所在進口道相位為綠燈直到公交車不需 要停止而順利通過交叉口；
[0024] 進一步，所述不同的影響信號相位切換的事件被賦予不同的權(quán)重，形成事件權(quán)重 排序列表，且允許用戶指定多個事件權(quán)重排序列表；
[0025] (3)在多個備選配時計劃中篩選出最優(yōu)配時計劃；所述的最優(yōu)配時計劃是通過計 算步驟（2)所制定出的多個備選配時計劃的費用函數(shù)中費用最小的；所述的費用函數(shù)包含 兩部分；且允許用戶可以定義費用函數(shù)各部分的權(quán)重：
[0026] (a)周期費用；實施配時計劃必然對車輛會造成一定的停車和延誤；因此，所述周 期費用為一個滾動周期內(nèi)所有通過交叉口的車輛的停車次數(shù)、延誤時間的線性組合；計算 式為：
【主權(quán)項】
1. 一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，采用滾動周期式的信號進行配時計劃 操作，一個滾動周期包含W下步驟： (1) 檢測交通信息，形成檢測記錄；根據(jù)檢測記錄、現(xiàn)狀配時計劃、上游道路交叉口配 時計劃、車輛離開上游道路交叉口時間的信息估計車輛到達交叉口的時間和排隊長度的交 通量狀態(tài)； (2) 根據(jù)步驟（1)估計的交通量狀態(tài)，識別出影響信號相位切換的事件，制定出多個備 選配時計劃； (3) 在多個備選配時計劃中篩選出最優(yōu)配時計劃； (4) 實施步驟（3)中篩選出的最優(yōu)配時計劃。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，所述一個滾動 周期內(nèi)還包括多個固定的控制步長，通過在每個控制步長的結(jié)尾決定是否終結(jié)正在實施的 相位或切換到其它相位來確定整個滾動周期的配時計劃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，所述一個滾 動周期的長短由用戶指定，且所述一個滾動周期的時間為40-120秒；所述控制步長的時間 為5-10秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，步驟（1)所述檢 測記錄是放置在道路交叉口進口道的檢測器檢測車輛經(jīng)過檢測器的時間記錄；且所述的車 輛包括公交車輛和社會車輛。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，步驟（2)是在識 別出影響信號相位切換的事件基礎(chǔ)上，通過基于規(guī)則的配時計劃生成模型，提出相位切換 的請求，同時考慮每個相位最大或最小綠燈限制，制定出多個備選配時計劃。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，是在W下不同 的影響信號相位切換的事件基礎(chǔ)上，通過基于規(guī)則的配時計劃生成模型，提出相應(yīng)的相位 切換請求： (a)當排隊長度達到用戶指定值并且此排隊未被放行，盡快放行此排隊； 化）當交叉口進口道排隊長度達到用戶指定值，立即放行此排隊； (C)如果交叉口進口道排隊長度超過用戶指定值，繼續(xù)保持對此排隊的綠燈相位； (d) 如果交叉口下游出口道上的排隊即將溢出到此交叉口，立即將相位的綠燈切換為 紅燈； (e) 如果長度超過用戶指定值的車隊接近交叉口，切換為綠燈相位直至車隊不受停止 線前的排隊影響直接通過交叉口； (f) 如果正在放行一個排隊，繼續(xù)放行此排隊； (g) 如果正在放行一個車隊，繼續(xù)放行此車隊； 化）當公交車輛接近交叉口，切換公交車所在進口道相位為綠燈，放行公交車前面的排 隊，使得公交車能夠順利入站； (i)當公交車輛接近交叉口，切換公交車所在進口道相位為綠燈直到公交車不需要停 止而順利通過交叉口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，所述不同的影 響信號相位切換的事件被賦予不同的權(quán)重，形成事件權(quán)重排序列表，且允許用戶指定多個 事件權(quán)重排序列表。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，步驟（3)是通過 計算步驟（2)所制定出的多個備選配時計劃的費用函數(shù)，篩選出多個備選配時計劃中費用 最小的為最優(yōu)配時計劃。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，所述的費用函 數(shù)包含兩部分，且允許用戶定義費用函數(shù)的各部分的權(quán)重： (a)周期費用；所述周期費用為一個滾動周期內(nèi)通過交叉口所有車輛的停車次數(shù)、延 誤時間的線性組合；計算式為：
其中，PI為費用函數(shù)值； 〇Y為車型換算系數(shù)； 屯和S。分別是第n輛車的延誤和停車次數(shù)； kd和k ,分別是延誤和停車次數(shù)權(quán)重； T。為交叉口 i 一個滾動周期的終止費用； kic為終止費用權(quán)重； Ny為第V種車型車輛總數(shù)； V為道路上行駛的圭型益數(shù)； 化）終止費用；所述終止費用為前滾動周期結(jié)束后，無車輛加入排隊，此情況下所有車 輛的延誤；計算式為：
其中，T。為交叉口 i 一個滾動周期的終止費用； 95?！逗蚎 分別為進口道j滾動周期末期的排隊長度； Uj為進口道j上的信號顯示，且U j.= 0時為綠燈，U j.= 1時為紅燈； a C是顯示綠燈進口道的延誤與顯示紅燈進口道的延誤的相對權(quán)重，且a E>〇; Rmw為進口道j最短剩余紅燈時間； 噸為進口道數(shù)量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交信號優(yōu)先的控制方法，其特征在于，步驟（4)是實 施一個滾動周期內(nèi)最優(yōu)配時計劃前的多個控制步長；且未實施的其它備選配時計劃作為下 一個滾動周期優(yōu)化過程的起始配時計劃。

【專利摘要】本發(fā)明公開了一種公交信號優(yōu)先的控制方法，采用滾動周期式的信號進行配時計劃操作，一個滾動周期包含以下步驟：（1）檢測交通信息，形成檢測記錄；根據(jù)檢測記錄、現(xiàn)狀配時計劃、上游道路交叉口配時計劃、車輛離開上游道路交叉口時間的信息估計車輛到達本道路交叉口的時間和排隊長度，估計交通量狀態(tài)；（2）識別出影響信號相位切換的事件，制定出多個備選配時計劃；（3）在多個備選配時計劃中篩選出最優(yōu)配時計劃；（4）實施步驟（3）中篩選出的最優(yōu)配時計劃。本發(fā)明通過引入基于規(guī)則的配時計劃生成模型，克服了動態(tài)規(guī)劃模型計算量大、實時性差的缺陷；并通過引入性能指標函數(shù)，量化了公交車輛優(yōu)先對其他車輛的影響，提高了控制性能。
【IPC分類】G08G1-087
【公開號】CN104599513
【申請?zhí)枴緾N201510048015
【發(fā)明人】李 杰, 范東濤, 凌鐳
【申請人】江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月29日