CN103000026A - 一种公交站台车辆到达分布分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种公交站台车辆到达分布分析方法,将公交站台上游的公交运行过程分为三部分考察:一是公交车辆经过信号交叉口的排队,通过停车线时流量分布的变化;二是各路段车流由于绿灯放行时间不同,经过交叉口停车线汇入到公交站台所在路段时流量分布的改变;三是到达公交站台所在路段后,由于车流离散性的影响,公交车辆行驶一段距离后到达公交站台位置时车流分布的变化。分阶段研究车流的运行特点,并利用较细的时间划分粒度,建立起相对连续的数值模拟方法,最终获得公交站台处,公交车辆到达流量的分布。有益于日后公交站台的设计、公交线路的调度优化、以及交通管理措施的优化。
Description
技术领域
本发明涉及一种公交站台车辆到达分布分析方法。
背景技术
城市公交车辆到达公交站点的时空分布是进行停靠站选址、选型的依据,科学准确的到达分布预测值可以为停车泊位的计算、站台尺寸的具体设计提供参照,也可以为公交运营计划的制定提供指导。这不仅是城市公交站台规划和建设的需求,也是提高城市公交运营服务水平的重要环节。
国内外公交运行环境差别较大,国外的公交准点率较高,公交到站有据可依,根据车辆的到站时刻即可推断大致的时刻,因此对公交车到站分布的研究并不多,重点在公交的行程时间预测方面。国内公交运行条件比较复杂,近年来的一些研究通过一些路段的调查数据统计分析认为公交车辆在短时段内的到达服从泊松分布,路段条件、数据量的选取方面都具有一定的典型性,缺乏普遍意义;也有一些通过软件仿真得到公交到站的分布,但是操作方法比较复杂,不具有推广性。
据发明人长期观察,城市道路公交站台距离交叉口不是很远,受交叉口信号控制的干扰比较大,加上多条线路的叠加作用,车辆到站的分布表现出一定的随机性。需要一种既能够体现公交车辆分布受干扰的影响因素的作用,又操作简单容易实现的计算方法。因此,基于对信号控制交叉口的时空影响特征、线路的叠加作用以及路段车流的离散性等方面因素的考虑,提出了一种新的公交站台车辆到达分布的计算方法,用于体现公交车辆到站的时空分布特征。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对公交线路,更全面的获取公交站台车辆到达分布的分析方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种公交站台车辆到达分布分析方法,包括如下步骤:
其中,统计得到C、N、qn、qbn、mn、[tn,t′n]、以及go,C为公交站台所在路段的上游信号交叉口的信号周期长度;n=1、…N,N为上游信号交叉口上流向公交站台的路段数;qn、qbn分别为一个信号周期C内上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的社会车流量和公交车流量;mn为上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的车道数;[tn,t′n]为一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段的绿灯起止时刻[tn,t′n];go为饱和车流平均车头时距;
步骤2.根据t″n=go*(ln+l′n-1),得出上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上排队车辆的清空时间t″n;
根据qb″n=qbn-qb′n,得出一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆在绿灯期间,以非饱和车流平均车头时距通过第n路段上停车线的公交车辆的车流量qb″n;
步骤5.根据tti、t″n与[tn,t′n]的关系,获得第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni;
步骤6.统计q1i公交车流量中,各辆公交车的车速,计算得到q1i公交车流量中的平均车速
根据各辆公交车的车速以及平均速度计算出q1i公交车流量中,经过L路段的行驶后,车流量变化进入第f个时段车流的公交车流量q2″f,其中f∈[1,I];
以及计算出q1i公交车流量中,经过L路段的行驶后,仍保持在第i时段内的公交车流量q2′i;
其中,L为公交站台距离上游信号交叉口的距离;
步骤7.根据q2″f和q2′i得到公交车随时间变化到达公交站台的流量分布q2i。
作为本发明的一种优选技术方案:所述饱和车流平均车头时距go=2~3s;
作为本发明的一种优选技术方案:所述时间步长C0=3~5s;
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤5中获得q1ni的过程包括如下步骤:
当tti∈[tn,tn+t″n),则根据得出第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni;
当tti∈[0,tn)∪[t′n,tc],得出第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni=0,其中tc是信号周期C结束时刻。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤6包括如下步骤:
步骤E1.统计q1i公交车流量中,各辆公交车的速度,并将q1i公交车流量根据公交车的速度进行划分;
步骤E4.初始化q2″f=0、q2′i=0,针对q1i公交车流量中K种不同的车速,分别对v1、v2、…vK作如下比较:
当时,则在q1i公交车流量中,对应于速度vK的公交车流量δk·q1i,经过L路段的行驶后,进入第f个时段车流;并根据进入的时段f,将进入第f个时段车流的公交车流量δk·q1i进行累加,将所有进入时段f的车流量累加结果赋值于q2″f,f=i+h,
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤7包括如下:
当f=i时,q2i=q2′i+q2′i;当f≠i时,q2i=q2′i;即得到公交车随时间变化的到达流量q2i。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤7后还包括如下步骤:
本发明所述一种公交站台车辆到达分布分析方法采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
(1)本发明针对公交站台以及公交站台上游信号交叉口上,公交车辆的行驶情况,分阶段进行分析,全面准确的分析得到公交站台车辆到达分布的情况;
(2)本发明通过分阶段建模,考虑了公交车辆在信号交叉口前排队、信号交叉口处信号的方案以及路段上行车的离散性等几方面,对公交车流量在时空分布上的作用机理,把握了站点间公交车运行的关键特征,确保了分析方法的合理性;
(3)本发明采取较细的时间粒度划分方式计算公交车流的时空分布,以离散的表达形式体现了车流的连续运行特征,操作方法简单,容易实现,确保了该方法的可行性。
附图说明
图1是本发明设计的方法流程图;
图2是本发明中公交站台及上游信号交叉口的布局示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明设计了一种公交站台车辆到达分布分析方法,提出一种获取公交站台公交车辆到达分布的分析方法。在对公交站台公交车辆到站的分析中,将上游公交运行过程分为三部分考察:一是公交车辆经过信号交叉口的排队,通过停车线时流量分布的变化;二是各路段车流由于绿灯放行时间不同,经过交叉口停车线汇入到公交站台所在路段时流量分布的改变;三是到达公交站台所在路段后,由于车流离散性的影响,公交车辆行驶一段距离后到达公交站台位置时车流分布的变化。通过分阶段研究车流的运行特点,并利用较细的时间划分粒度,建立起相对连续的数值模拟方法,最终获得公交站台处,公交车辆到达流量的分布。
本发明设计的一种公交站台车辆到达分布分析方法,包括如下步骤:
其中,通过研究人员到所测公交站台的所在地进行实地统计,获得C、N、qn、qbn、mn、[tn,t′n]、以及go,C为公交站台所在路段的上游信号交叉口的信号周期长度;n=1、…N,N为上游信号交叉口上流向公交站台的路段数;qn、qbn分别为一个信号周期C内上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的社会车流量和公交车流量;mn为上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的车道数;[tn,t′n]为一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段的绿灯起止时刻[tn,t′n];go为饱和车流平均车头时距;
针对上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上排队车辆的清空时间t″n的计算,先将进入信号交叉口的车辆分为三部分考虑,一部分是红灯期间,第n路段上,平均每条车道上排队的车辆数量ln,当绿灯开始放行时,以饱和车流平均车头时距go通过信号交叉口;一部分是绿灯开始时,第n路段上,平均到达每条车道上车辆队尾的车辆数量l′n,必须等到前车发动才能离开交叉口,与前车的车头时距也可以认为是饱和车流平均车头时距go;还有一部分是第n路段上,排队车辆清空后到达信号交叉口并通过信号交叉口的车辆,还按照原来车头时距通过。因此主要考虑前两部分车辆来计算上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上排队车辆的清空时间t″n。
步骤2.根据t″n=go*(ln+l′n-1),得出上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上排队车辆的清空时间t″n;
根据前述分析,将信号交叉口通过的三部分车流进行分析,认为前两部分车流以饱和车头时距通过信号交叉口,后一部分车流以非饱和车头时距通过。
步骤3.根据得出一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆在绿灯期间,以饱和车流平均车头时距go通过第n路段上停车线的公交车辆的车流量qb′n;
根据qb″n=qbn-qb′n,得出一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆在绿灯期间,以非饱和车流平均车头时距通过第n路段上停车线的公交车辆的车流量qb″n;
针对第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的各路段上的排队车辆在信号交叉口内汇合后,进入公交站台所在路段的公交车流量q1i的计算,各路段上的车流是按照绿灯放行时段进入下游路段的,不同的信号相位组合,使得这各路段上的车流可能有同时放行的时段,也有独立放行的时段,因此要根据各路段的绿灯起始时间来确定各路段流入公交站台所在路段的公交车流量这和q1i。即使在同一绿灯时间内,同一路段上的公交车流量也是不同的,根据前面的分析,先将同一绿灯放行期间的公交车流分为两部分计算,即通过比较信号周期C划分为各个时段后,每个时段的起始时刻tti与绿灯的起始、结束时间[tn,t′n]之间的关系,将同一绿灯放行期间的公交车流分为两部分计算;然后再将上游信号交叉口上流向公交站台的各道路上的公交车流量进行汇总,即获得得出第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的各路段上的排队车辆在信号交叉口内汇合后,进入公交站台所在路段的公交车流量q1i。
步骤5.根据tti、t″n与[tn,t′n]的关系,获得第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni;
由于本发明的思路是将公交车流划分为若干个离散的时空单元进行数值模拟,即模拟各时段内的公交车流量,受车流速度离散分布的影响,每个时段内的公交车流量将发生改变。以第i个时段为例,一部分低于平均车速行驶的车辆将落后到(i+h)单元;一部分高于平均车速行驶的车辆将行驶到(i-h)单元。同时,其他时段内的一部分公交车流量也会行驶到第i个时段内。经过长度为L的路段的行驶,每个时段内的公交车流量都将发生改变。
步骤6.统计q1i公交车流量中,各辆公交车的车速,计算得到q1i公交车流量中的平均车速
以及计算出q1i公交车流量中,经过L路段的行驶后,仍保持在第i时段内的公交车流量q2′i;
其中,L为公交站台距离上游信号交叉口的距离;
步骤7.根据q2″f和q2′i得到公交车随时间变化到达公交站台的流量分布q2i。
本发明针对公交站台以及公交站台上游信号交叉口上,公交车辆的行驶情况,分阶段进行分析,全面准确的分析得到公交站台车辆到达分布的情况,通过分阶段建模,考虑了公交车辆在信号交叉口前排队、信号交叉口处信号的方案以及路段上行车的离散性等几方面,对公交车流量在时空分布上的作用机理,把握了站点间公交车运行的关键特征,确保了分析方法的合理性。
作为本发明的一种优选技术方案:所述饱和车流平均车头时距go=2~3s;
作为本发明的一种优选技术方案:所述时间步长C0=3~5s;
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤5中获得q1ni的过程包括如下步骤:
当tti∈[0,tn)∪[t′n,tc],得出第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni=0,其中tc是信号周期C结束时刻。
当公交站台距离上游信号交叉口的距离L较短时,可以忽略车速离散性的影响,认为各路段汇入公交站台所在路段的公交车流即为公交车流量到站的分布;当路段L长度较长时,必须要考虑车速离散分布的影响。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤6包括如下步骤:
步骤E1.统计q1i公交车流量中,各辆公交车的速度,并将q1i公交车流量根据公交车的速度进行划分;
步骤E4.初始化q2″f=0、q2′i=0,针对q1i公交车流量中K种不同的车速,分别对v1、v2、…vK作如下比较:
当时,则在q1i公交车流量中,对应于速度vK的公交车流量δk·q1i,经过L路段的行驶后,进入第f个时段车流;并根据进入的时段f,将进入第f个时段车流的公交车流量δk·q1i进行累加,将所有进入时段f的车流量累加结果赋值于q2″f,f=i+h,
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤7包括如下:
当f=i时,q2i=q2′i+q2′i;当f≠i时,q2i=q2′i;即得到公交车随时间变化的到达流量q2i。
作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤7后还包括如下步骤:
本发明最终获得的公交车随时间变化的到达流量q2i和公交车到达公交车站时的车头时距gi,对其进行分析,得到的分析结果将有利于日后公交站台的设计、公交线路的调度优化、以及交通管理措施的优化。
本发明采取较细的时间粒度划分方式计算公交车流的时空分布,以离散的表达形式体现了车流的连续运行特征,操作方法简单,容易实现,确保了该方法的可行性。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于包括如下步骤:
根据得出一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段,在绿灯期间,平均到达每条车道上车辆队尾的车辆数量l′n;
其中,统计得到C、N、qn、qbn、mn、[tn,t′n]、以及go,C为公交站台所在路段的上游信号交叉口的信号周期长度;n=1、…N,N为上游信号交叉口上流向公交站台的路段数;qn、qbn分别为一个信号周期C内上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的社会车流量和公交车流量;mn为上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的车道数;[tn,t′n]为一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段的绿灯起止时刻[tn,t′n];go为饱和车流平均车头时距;
步骤2.根据t″n=go*(ln+l′n-1),得出上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上排队车辆的清空时间t″n;
根据qb″n=qbn-qb′n,得出一个信号周期C内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆在绿灯期间,以非饱和车流平均车头时距通过第n路段上停车线的公交车辆的车流量qb″n;
步骤5.根据tti、t″n与[tn,t′n]的关系,获得第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交 站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni;
以及计算出q1i公交车流量中,经过L路段的行驶后,仍保持在第i时段内的公交车流量q2′i;
其中,L为公交站台距离上游信号交叉口的距离;
步骤7.根据q2″f和q2′i得到公交车随时间变化到达公交站台的流量分布q2i。
2.根据权利要求1所述一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于:所述饱和车流平均车头时距go=2~3s。
3.根据权利要求1所述一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于:所述时间步长C0=3~5s。
4.根据权利要求1所述一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于:所述步骤5中获得q1ni的过程包括如下步骤:
当tti∈[tn+t″n,t′n),则根据得出第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni;
当tti∈[0,tn)∪[t′n,tc],得出第i个时段内,上游信号交叉口上流向公交站台的第n路 段上的排队车辆中,通过第n路段上停车线位置的公交车流量q1ni=0,其中tc是信号周期C结束时刻。
5.根据权利要求1所述一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于:所述步骤6包括如下步骤:
步骤E1.统计q1i公交车流量中,各辆公交车的速度,并将q1i公交车流量根据公交车的速度进行划分;
步骤E4.初始化q2″f=0、q2′i=0,针对q1i公交车流量中K种不同的车速,分别对v1、v2、…vK作如下比较:
当时,则在q1i公交车流量中,对应于速度vK的公交车流量δk·q1i,经过L路段的行驶后,进入第f个时段车流;并根据进入的时段f,将进入第f个时段车流的公交车流量δk·q1i进行累加,将所有进入时段f的车流量累加结果赋值于q2″f,f=i+h,
当时,则在q1i公交车流量中,对应于速度vK的公交车流量δk·q1i,仍保持在第i个时段车流内,将此公交车流量δk·q1i进行累加,将仍然保留在i时段内的车流量累加结果赋值于q2′i。
6.根据权利要求1所述一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于:所述步骤7包括如下:
当f=i时,q2i=q2′i+q2′i;当f≠i时,q2i=q2′i;即得到公交车随时间变化的到达流量q2i。
7.根据权利要求1所述一种公交站台车辆到达分布分析方法,其特征在于:所述步骤7后还包括如下步骤:
步骤8.根据获得公交车随时间变化到达公交站台时的车头时距gi。
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Granted publication date: 20141210 Termination date: 20171128 |