CN101540109B - 一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统，包括，车辆检测子系统，用于通过相应的检测设备检测普通车道上和公交专用道上的一段时间内的车流状况，统计通过的车辆数；交通数据预测子系统，用于利用现有时间段内的流量数据预测下一个时间段内的交通流量数据；车辆信号处理子系统，用于生成具体的公交信号优先控制策略和信号配时方案；交通信号控制子系统，用于按照控制策略，控制路口的各种信号灯；通信子系统，用于将检测信号传输到交通数据预测子系统中。本发明能有效地缓解公交优先与普通社会车辆和行人通行之间的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及公共交通领域，尤其涉及一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统。
背景技术
近年来，随着我国经济和社会的快速发展、城市化进程的迅速推进、城市人口的急剧膨胀，由此引发城市边缘的扩张、居住郊区化等带来的交通需求量剧增，同时道路交通设施供应、管理、技术、空间不足使得城市交通需求和供给的矛盾日益突出。
基于公交车辆具有运量大、人均占用道路面积少、运行效率高、节省能源、环境污染小等优点，2005年9月，国务院办公厅转发建设部等六部委文件“关于优先发展城市公共交通的意见”，要求“因地制宜地发展大运量快速公交系统”。
在众多的公共交通运输方式中，开辟公交专用道或者开通快速公交交通BRT(Bus Rapid Transportation)，都是一种较地铁、轻轨便宜的大容量运输方式，但不可避免的会出现公交车辆和社会普通车辆以及行人在通过交通路口的矛盾，尤其是在交通高峰时段，这个矛盾就更加明显。
发明内容
本发明为解决公交优先和普通社会车辆以及行人在利用交通资源时的矛盾，提供了一种根据流量变化自动完成公交车辆优先的控制系统。
一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统，包括，
车辆检测子系统，用于通过相应的检测设备检测普通车道上和公交专用道上的一段时间内的车流状况，统计通过的车辆数；
交通数据预测子系统，用于利用现有时间段内的流量数据预测下一个时间段内的交通流量数据；
车辆信号处理子系统，用于生成具体的公交信号优先控制策略和信号配时方案；
交通信号控制子系统，用于按照控制策略，控制路口的各种信号灯；
通信子系统，用于将检测信号传输到交通数据预测子系统中；将交通数据预测子系统生成的预测数据传输到车辆信号处理子系统中；以及将车辆信号处理子系统生成的控制策略传输到交通信号控制子系统中。
其中所述的车辆检测子系统包括用于检测普通社会车辆信息的普通社会车辆检测器和用于检测公交车辆的公交车辆检测器。
其中在该系统中加入跳相计数器，用于限制公交车辆连续跳相，使普通社会车辆也能顺利的通过路口。
其中在车流量的低峰时段，给公交车辆绝对的优先信号，具体为：检测到公交车辆将要在n秒内到达交叉口，则比对当前相位及其剩余的时间，判断公交车辆到达时是不是绿灯，如果不是，就通过提早切断其他相位的绿灯时间或者相位跳转的方法保证公交车辆到达时一定是绿灯。
其中在车流量的平峰时段，给予公交车辆相对优先信号，具体为：
5.1、当检测到公交车辆到达下游交叉口时正好是绿灯时，信号系统不做出反应，继续执行当前控制方案；
5.2、当检测到公交车辆到达下游交叉口时正好是绿灯末尾，剩余的绿灯时间不够公交车辆安全通过信号交叉口时，延长一定的绿灯时间；
5.3、当检测到公交车辆到达下游交叉口时是红灯，且不会在下一个相位就切换回公交信号相位时，可以根据其他相位的流量情况，缩短其他相位的绿灯时间，以便能够尽快将绿灯切换回公交相位，以减少公交的等待时间；
5.4、当检测到公交车辆到达下游交叉口时是红灯，且下一相位就切换回公交所在的相位时，将当前相位的绿灯时间提前截止，优先放行公交车辆。
其中在车流量的高峰时段，当公交车所在的相位的末尾到达公交车辆时，给一个额外的绿灯时间。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比具有以下优点和积极效果：
1、能够通过检测设备来识别行驶的普通车辆和公交车辆，并对流量进行分布统计，在统计的基础之上，进行交通数据预测；
2、能够保证公交车辆快速的通过信号交叉口，实现了人均等候红灯时间的减少；
3、能够根据车道上流量的变化情况自动执行不同的控制方案，改变了现有路口信号灯信号配时不够灵活的缺点，有助于提高路口的通行效率；
4、设计了跳相计数器，可以通过设置跳相计数器来避免因为公交车频繁到来导致的其他社会车辆的过长延误。
附图说明
图1是根据流量变化自动完成公交车辆信号优先的控制系统；
图2是车辆检测子系统在道路上的分布。
具体实施方式
本发明一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统，包括车辆检测子系统、交通数据预测子系统、车辆信号处理子系统，交通信号控制子系统和通信子系统等五大部分，如图1所示，其中
1、车辆检测子系统还包括，普通社会车辆检测器和公交车辆检测器，该子系统主要负责通过相应的检测设备检测普通车道上和公交专用道上的5分钟内的车流状况，统计通过的车辆数；由于需要对交通流量进行预测，车辆检测子系统一般布置在上游交叉口的出口处，布设图如图2所示，公交车辆检测器1安装在公交专用通道上，一般位于道路的中央，用于检测公交车辆信号，并将检测到的结果传递给车辆信号处理子系统；普通社会车辆检测器2用于检测普通社会车辆，并将敬到的结果传递给车辆信号处理子系统；
2、通信子系统负责将检测信号传输到交通数据预测子系统中；
3、交通数据预测子系统主要利用现有5分钟的流量数据预测下一个5分钟的交通流量数据。由于当前检测的流量数据并不一定符合下一个信号周期的交通流量情况，所以需要使用预测的方法，根据本周期的流量去预测下一个周期的流量，以保证信号配时的时效性；
4、通信子系统负责将交通数据预测子系统生成的预测数据传输到车辆信号处理子系统中，车辆信号处理子系统负责生成具体的公交信号优先控制策略和信号配时方案。根据检测的流量，车辆信号处理子系统一般会将道路上的交通状况分为畅通、拥挤、堵塞三个状态，状态的具体阈值标定根据实际情况而定；
5、由于信号配时参数是预测的结果，需要根据不同的交通状态执行不同的交通信号控制策略，公交车辆的优先级有所不同；通过这种分级的控制方式实现公交车优先通过与其他社会车辆通行效率的均衡，具体流程分述如下：
a、低峰时段的控制策略
由于此时路面上车流量较少，公交信号优先并不会给其他社会车辆造成过大的干扰，所以此时可以考虑给与公交车以绝对的信号优先，即检测到公交车辆将要在n秒内到达交叉口，则比对当前相位及其剩余的时间，判断公交车辆到达时是不是绿灯，如果不是，就通过提早切断其他相位的绿灯时间或者相位跳转的方法保证公交车辆到达时一定是绿灯；同时为了避免与公交车辆相冲突的相位上的车辆等待过长时间，在系统中加入了跳相计数器，不能连续进行跳相，不能连续跳相的周期数可人为设定。
b、平峰时段的系统控制策略
平峰时段需要特别注意公交信号优先给其他社会车辆带来的干扰，避免其他社会车辆的延误过大，所以此时适宜考虑相对的公交信号优先。根据公交车辆到达的情况给与不同的信号优先策略。
1)当检测到公交车辆到达下游交叉口时正好是绿灯时，信号系统不做出反应，继续执行当前控制方案；
2)当检测到公交车辆到达下游交叉口时正好是绿灯末尾，剩余的绿灯时间不够公交车辆安全通过信号交叉口时，考虑延长一定的绿灯时间；
3)当检测到公交车辆到达下游交叉口时是红灯，且不会在下一个相位就切换回公交信号相位时，可以根据其他相位的流量情况，适当缩短其他相位的绿灯时间，以便能够尽快将绿灯切换回公交相位，以减少公交的等待时间；
4)当检测到公交车辆到达下游交叉口时是红灯，且下一相位就切换回公交所在的相位时，可以考虑将当前相位的绿灯时间提前截止，优先放行公交车辆。
c、高峰时段的系统控制策略
对于流量很大的交叉口和高峰时段不宜给与公交车辆过高的优先级，此时一个微小的扰动都将会使交叉口的总体延误急剧上升，而且由于公交车辆享有单独的车道，已经是一种公交优先的体现，车辆即使等待红灯也只会在停车线附近等待，不会在路口二次停车，所以此种情况下，不考虑给与公交车辆专门的信号优先，仅考虑在公交所在相位的末尾到达公交车辆时，给与一个额外的延长绿灯时间，其他时候将其作为一般的车辆来进行处理。
6、通信子系统负责将车辆信号处理子系统生成的控制策略传输到交通信号控制子系统中；
7、交通信号控制子系统负责按照控制策略，控制路口的各种信号灯，并以红黄绿的灯色来显示，以完成对交叉口车辆的运行控制。
本发明一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统能够通过检测设备来识别行驶的普通车辆和公交车辆，并对流量进行分布统计；能够保证公交车辆快速的通过信号交叉口，实现了人均等候红灯时间的减少；能够根据车道上流量的变化情况自动执行不同的控制方案，改变了现有路口信号灯信号配时不够灵活的缺点，有助于提高路口的通行效率；同时本系统设计了跳相计数器，可以通过设置跳相计数器来避免因为公交车频繁到来导致的其他社会车辆的过长延误。
Claims (3)
1.一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统，其特征在于，包括，
车辆检测子系统用于通过相应的检测设备检测普通车道上和公交专用道上的一段时间内的车流状况，统计通过的车辆数；
交通数据预测子系统，用于利用现有时间段内的流量数据预测下一个时间段内的交通流量数据；
车辆信号处理子系统，用于生成具体的公交信号优先控制策略和信号配时方案；
在车流量的低峰时段，给公交车辆绝对的优先信号，具体为：检测到公交车辆将要在n秒内到达交叉口，则比对当前相位及其剩余的时间，判断公交车辆到达时是不是绿灯，如果不是，就通过提早切断其他相位的绿灯时间或者相位跳转的方法保证公交车辆到达时一定是绿灯；
车流量的平峰时段，给予公交车辆相对优先信号，具体为：当检测到公交车辆到达下游交叉口时正好是绿灯时，信号系统不做出反应，继续执行当前控制方案；当检测到公交车辆到达下游交叉口时正好是绿灯末尾，剩余的绿灯时间不够公交车辆安全通过信号交叉口时，延长一定的绿灯时间；当检测到公交车辆到达下游交叉口时是红灯，且不会在下一个相位就切换回公交信号相位时，可以根据其他相位的流量情况，缩短其他相位的绿灯时间，以便能够尽快将绿灯切换回公交相位，以减少公交的等待时间；当检测到公交车辆到达下游交叉口时是红灯，且下一相位就切换回公交所在的相位时，将当前相位的绿灯时间提前截止，优先放行公交车辆；
车流量的高峰时段，当公交车所在的相位的末尾到达公交车辆时，给一个额外的绿灯时间；
交通信号控制子系统，用于按照控制策略，控制路口的各种信号灯；
通信子系统，用于将检测信号传输到交通数据预测子系统中；将交通数据预测子系统生成的预测数据传输到车辆信号处理子系统中；以及将车辆信号处理子系统生成的控制策略传输到交通信号控制子系统中。
2.如权利要求1所述的一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统，其特征在于，所述的车辆检测子系统包括用于检测普通社会车辆信息的普通社会车辆检测器和用于检测公交车辆的公交车辆检测器。
3.如权利要求1所述的一种根据车流变化自动完成公交车辆优先的控制系统，其特征在于，在该系统中加入跳相计数器，用于限制公交车辆连续跳相，使普通社会车辆也能顺利的通过路口。
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