CN103021194A

CN103021194A - 一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法

Info

Publication number: CN103021194A
Application number: CN2012105786558A
Authority: CN
Inventors: 王炜; 戴光远; 王昊; 胡晓健
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103021194B

Abstract

本发明公开了一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，针对站间含多个交叉口的长站距公交停靠站，在统一信号周期及配时的基础上将站间交叉口进行分组处理，设置组内交叉口信号相位差并协调组间交叉口信号相位差，通过调节公交车发车时刻最终实现站间单向分段绿波。本发明方法主要缓解由于“潮汐交通”引起的单向公交需求快速上升和拥堵问题，通过设置站间单向分段绿波，保障公交车的快速高效运行，同时提高公交服务水平以及乘客的出行效率，增强公交吸引能力同时缓解道路拥堵。

Description

一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法

技术领域

本发明属于城市交通的公交信号控制领域，涉及一种公交停靠站站间单向分段式的绿波设置方法。

背景技术

随着我国快速城镇化和机动化发展，交通需求呈几何级数增长，交通拥堵日益严重，交通事故频繁发生，交通能源消耗和污染物排放不断加剧。无论在提高运输效率、缓解交通拥堵，还是在节能减排、可持续发展方面，公共交通都具有无可比拟的优势，优先发展城市公共交通已成为全社会的广泛共识。然而，我国城市公共交通当前的实际情况与国家需求及《国家中长期科学和技术发展规划纲要》制定的目标之间仍存有巨大差距，无法有效引导非机动化为主体的交通结构向以公交为主体的交通结构的转型。

通过信号协调控制，设置公交绿波是提高公交运行效率的有效途径。公交绿波区别于社会车辆的绿波，与公交停靠站关系紧密，不仅要考虑交叉口间的信号协调，也要考虑停靠站对绿波的影响。

城市交通拥堵主要发生在早晚居民出行的高峰时刻，高峰时刻城市交通的“潮汐现象”十分明显，即双向交通流量不均衡性显著。对于公共交通来说，高峰时刻双向的公交需求差异较大，某一方向的公交需求将会快速上升。高峰时刻双向公交绿波难以实现，同时双向公交绿波也不能很好的契合“潮汐交通”的特点，对公交需求较大的方向设置单向公交绿波可以有针对性的缓解“潮汐交通”造成的问题。

本发明方法针对站间含多个交叉口的长站距公交停靠站，考虑停靠站对公交绿波的影响以及高峰时刻城市交通特性，提出了一种站间单向分段式公交绿波的设置方法，通过交叉口的分组处理、组内组间交叉口信号相位差的协调控制以及发车时间的调节，保障公交车的快速高效运行，同时提高公交服务水平以及乘客的出行效率，增强公交吸引能力同时缓解道路拥堵。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种可缓解单向公交需求快速上升和拥堵问题，提高公交运行效率的长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，包括如下步骤：

步骤1：采集包含首末站的公交停靠站数量N_a，按公交车行驶方向编号n_i，i＝1，2，…，N_a，采集公交首末站之间交叉口数量N_b，按公交车行驶方向编号S_j，j＝1，2，…，N_b，确定相邻公交停靠站n_i与ni+1之间交叉口数量N_i，并以N_i为判定条件判断是否设置单向分段绿波信号；当N_i≥3时，符合设置要求，转至步骤2；否则，不设置单向分段绿波信号，流程结束；

步骤2：确定交叉口信号周期及配时。采集每个交叉口总的交通流量比率Y_j、每周期总损失时间L_j，利用韦伯斯特方程得到交叉口S_j的初始信号周期采集每个交叉口公交车行驶方向的交通流量比率y_j，得到交叉口S_j公交车行驶方向的初始绿灯时间

确定信号周期最大值C_m＝maxC′_j，统一交叉口S_j信号周期为C_j＝C_m，确定绿灯时间

步骤3：根据站间交叉口分组方法，对所有交叉口进行分组处理，确定各分组组别；

步骤4：根据组内信号相位差设置方法，确定各组别内部非控制交叉口与控制交叉口之间的信号相位差；

步骤5：根据组间信号相位差协调方法，确定各组别间相邻交叉口的信号相位差；

步骤6：根据发车时刻调整方法，确定公交车在首末站的出发时间。

本发明中，步骤3中提及的站间交叉口分组方法是指，选取公交停靠站n_i与n_i+1之间的交叉口S_j，S_j+1，…，S_j+k，这些交叉口包括公交停靠站n_i下游第一个交叉口但不包括公交停靠站n_i+1下游第一个交叉口；将选取的交叉口归于同一组别，将停靠站n_i记为组别O_i，相邻停靠站之间交叉口数量即为N_i＝k+1；以此类推，确定所有交叉口的分组组别。

本发明的步骤4中提及的组内信号相位差设置方法，包括如下步骤：

步骤41：根据步骤2得到的各交叉口绿灯时间g_j，选取O_i组内绿灯时间最小的交叉口为控制交叉口，记为S_ic，确定O_i组内公交绿波带宽度为控制交叉口绿灯时间B_i＝g_ic＝min g_j；

步骤42：采集相邻交叉口S_j与S_j+1之间路段长度l_j，确定O_i组内非控制交叉口S_j与控制交叉口S_ic之间的距离：当S_j在S_ic上游方向时，距离为

当S_j在S_ic下游方向时，距离为

步骤43：采集相邻停靠站n_i与n_i+1之间公交车平均行驶速度v_i，根据步骤2得到的得到的统一信号周期C_m，设置O_i组内非控制交叉口S_j与控制交叉口S_ic之间的信号相位差：当S_j在S_ic上游方向时，相位差当S_j在S_ic下游方向时，相位差

以此类推，确定各组别间相邻交叉口的信号相位差。

本发明的步骤5中提及的组间信号相位差协调方法，包括如下步骤：

步骤51：选取组别O_i内最后一个交叉口S_j+k与组别O_i+1内第一个交叉口S_j+k+1，设置两交叉口之间的信号相位差，即设置组间信号相位差；

步骤52：采集每一个停靠站n_i与上游最近交叉口之间的距离d_i、公交车在停靠站n_i的停靠时间t_i(包括公交车加减速、开关门及乘客上下客时间)、相邻停靠站n_i与n_i+1之间公交车平均行驶速度v_i，相邻交叉口S_j与S_j+1之间路段长度l_j，根据步骤2得到的得到的统一信号周期C_j＝C_m，确定O_i组与O_i+1组间信号相位差为

θ_{j + k, j + k + 1} = Int * C_{m} + \frac{d_{i + 1}}{v_{i}} + \frac{l_{j + k} - d_{i + 1}}{v_{i + 1}} + t_{i + 1};

以此类推，确定各组别间相邻交叉口的信号相位差。

本发明的步骤6中提及的发车时刻调整方法，包括如下步骤：

步骤61：公交车从首末站出发，首末站对应n₁，公交车到达的第一个交叉口即为组别O₁内第一个交叉口S₁；

步骤62：采集S₁信号初始绿灯中心时刻为T₁、公交车首末站与S₁距离为D，相邻停靠站n₁与n₂之间公交车平均行驶速度v₁、根据步骤2得到的统一信号周期C_j＝C_m，确定公交车首末站发车时刻为

本发明的步骤4、步骤23提及的组内信号相位差，以及步骤5、步骤32提及的组间信号相位差，均指两信号红灯中心时刻差值。

本发明的步骤23、步骤32、步骤42中Int指取整运算函数。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明针对站间含多个交叉口的长站距公交停靠站，在统一信号周期及配时的基础上将站间交叉口进行分组处理，设置组内交叉口信号相位差并协调组间交叉口信号相位差，通过调节公交车发车时刻最终实现站间单向分段绿波，缓解了由于“潮汐交通”引起的单向公交需求快速上升和拥堵问题，提高了公交运行效率。

本发明长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法考虑了公交停靠站对公交绿波的影响以及高峰时刻城市“潮汐交通”的特性，针对公交停靠站之间有多个交叉口、站间距离较长的情况，通过交叉口的分组处理、组内组间交叉口信号相位差的协调控制以及发车时间的调节，大大提高了单向公交站间分段绿波带宽，充分契合了“潮汐交通”的特点，满足了快速上升的单向公交需求，同时保障了公交的运行效率，有效的增强了公交吸引能力，从而进一步优化居民出行结构、缓解交通拥堵。

本发明方法在考虑公交停靠站之间有多个交叉口、站间距离较长的情况下，通过交叉口的分组处理以及组内组间交叉口信号相位差的协调控制，实现公交停靠站站间单向分段式的绿波，能够缓解由于“潮汐交通”引起的单向公交需求快速上升和拥堵问题。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法选择的常州境内某一路段实例示意图。

具体实施方式

结合附图和实施例，对本发明技术方案详细说明如下：

示例：选择江苏省常州市境内一段含3个公交停靠站、7个信号交叉口的公交行驶路段为发明的研究对象。根据相邻公交停靠站之间交叉口数量，判断是否设置单向分段绿波信号。相邻停靠站之间交叉口数量均大于等于三个，可以设置，如表1所示：

表1相邻公交停靠站之间交叉口数量

相邻公交停靠站	n₁，n₂	n₂，n₃
			站间交叉口	S₁，S₂，S₃	S₄，S₅，S₆，S₇

根据每个交叉口总的交通流量比率、每周期总损失时间、每个交叉口公交车行驶方向的交通流量比率，确定初始信号周期、公交车行驶方向的初始绿灯时间；计算信号周期最大值，统一交叉口信号周期，确定各交叉口公交车行驶方向的绿灯时间，如表2所示：

表2各交叉口信号周期及绿灯时间

根据站间交叉口分组方法，对所有交叉口进行分组处理，确定各分组组别，如表3所示：

表3交叉口分组组别

组别	O₁	O₂
			相邻公交停靠站	n₁，n₂	n₂，n₃
包含交叉口	S₁，S₂，S₃	S₄，S₅，S₆，S₇

根据组内信号相位差设置方法，确定各组别内部非控制交叉口与控制交叉口之间的信号相位差，如表4所示：

表4组内信号相位差

根据组间信号相位差协调方法，确定各组别间相邻交叉口的信号相位差，如表5所示：

表5组间信号相位差

根据发车时刻调整方法，确定公交车在首末站的出发时间。

n₁为公交车始发站，公交车到达的第一个交叉口即为组别O₁内第一个交叉口S₁；n₁与S₁距离为为280米，n₁与n₂之间公交车平均行驶速度12.5米/秒，统一的信号周期事120秒，设S₁信号初始绿灯中心时刻为6:30:00，则始发站的公交车发车时刻为6:29:37，并以周期的整数倍为发车间隔。

Claims

1.一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：采集包含首末站的公交停靠站数量N_a，按公交车行驶方向编号n_i，i＝1，2，…，N_a，采集公交首末站之间交叉口数量N_b，按公交车行驶方向编号S_j，j＝1，2，…，N_b，确定相邻公交停靠站n_i与n_i+1之间交叉口数量N_i，并以N_i为判定条件判断是否设置单向分段绿波信号：当N_i≥3时，符合设置要求，转至步骤2；否则，不设置单向分段绿波信号，流程结束；

步骤2：确定交叉口信号周期及配时：采集每个交叉口总的交通流量比率Y_j、每周期总损失时间L_j，利用韦伯斯特方程得到交叉口S_j的初始信号周期采集每个交叉口公交车行驶方向的交通流量比率y_j，得到交叉口S_j公交车行驶方向的初始绿灯时间

2.根据权利要求1所述的一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，所述步骤3中的站间交叉口分组方法是指，选取公交停靠站n_i与n_i+1之间的交叉口S_j，S_j+1，…，S_j+k，这些交叉口包括公交停靠站n_i下游第一个交叉口但不包括公交停靠站n_i+1下游第一个交叉口；将选取的交叉口归于同一组别，将停靠站n_i记为组别O_i，相邻停靠站之间交叉口数量即为N_i＝k+1；以此类推，确定所有交叉口的分组组别。

3.根据权利要求1所述的一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，所述步骤4中的组内信号相位差设置方法包括如下步骤：

当S_j在S_ic下游方向时，距离为

步骤43：采集相邻停靠站n_i与n_i+1之间公交车平均行驶速度v_i，根据步骤2得到的得到的统一信号周期C_m，设置O_i组内非控制交叉口S_j与控制交叉口S_ic之间的信号相位差：当S_j在S_ic上游方向时，相位差

当S_j在S_ic下游方向时，相位差

以此类推，确定各组别间相邻交叉口的信号相位差。

4.根据权利要求1所述的一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，所述步骤5中的组间信号相位差协调方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤52：采集每一个停靠站n_i与上游最近交叉口之间的距离d_i、公交车在停靠站n_i的停靠时间t_i、相邻停靠站n_i与n_i+1之间公交车平均行驶速度v_i、相邻交叉口S_j与S_j+1之间路段长度l_j，所述停靠时间t_i包括公交车加减速、开关门及乘客上下客时间，然后根据所述步骤2得到的统一信号周期C_j＝C_m，确定O_i组与O_i+1组间信号相位差为

以此类推，确定各组别间相邻交叉口的信号相位差。

5.根据权利要求1所述的一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，所述步骤6中的发车时刻调整方法包括如下步骤：

步骤62：采集S₁信号初始绿灯中心时刻为T₁、公交车首末站与S₁距离为D，相邻停靠站n₁与n₂之间公交车平均行驶速度v₁、根据所述步骤2得到的统一信号周期C_j＝C_m，确定公交车首末站发车时刻为

6.根据权利要求1所述的一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，所述步骤4和步骤23中的组内信号相位差，以及步骤5和步骤32中的组间信号相位差，均指两信号红灯中心时刻差值。

7.根据权利要求1所述的一种长站距公交站间单向分段绿波信号设置方法，其特征在于，所述步骤23、步骤32和步骤42中Int指取整运算函数。