CN103236164A - 一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，步骤10）采集交叉口的交通流数据、道路信息和公交运行信息；步骤20）布设路面；步骤30）确定初始信号配时方案；步骤40）测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长；步骤50）实时监控公交车的运营状态；步骤60）判断是否需要公交优先通行，如果需要，则进入步骤70）；否则，进入步骤80）；步骤70）响应该公交优先通行请求；步骤80）判断和处理其他公交优先通行请求；步骤90）当时，返回步骤50），监控公交车的运营状态；当时，结束对交叉口的公交优先通行控制。该车辆调控方法可使公交车最大程度的优先通过交叉口，提升公交系统的运行效率与乘客的出行效率。

Description

一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法

技术领域

本发明涉及信号控制技术及城市公交优先技术，具体来说，涉及一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法。

背景技术

现阶段，我国巨大的城市交通需求与整体相对落后的交通系统、交通结构形成了尖锐的矛盾，城市交通拥堵及其伴生的环境污染与安全等问题已引起整个社会的广泛关注。在通勤出行的高峰时段，在许多重要交通节点上，长时间、常态性的交通拥堵制约了城市经济的快速发展。公共交通系统具有运载量大、运送效率高、能源消耗低、相对污染少、运输成本低等优点，因此，发展公共交通是缓解城市交通问题的首选途径。近年来，交通专家与学者均提出大力发展公共交通、保障公共交通优先运行的思路以缓解日益严峻的交通问题，许多大中城市也相应的提出了优先发展与建立先进的公共交通系统的政策及措施，以公交信号优先及路权优先为代表的一些先进的技术、设备及方法已经投入日常的公交运营与管理当中。

然而，在公交信号优先控制的实际运用中，往往仅针对一个主要方向的公交线路设计公交优先信号(一般而言以直行的公交线路为主)，很少甚至直接忽视不同转向公交线路间对于公交优先信号需求的冲突。这种仅考虑主要方向而忽视其他转向公交线路优先需求的处理方法虽然降低了公交优先实现的难度，使之更具有可操作性，但是在许多城市公交系统的实际运营过程中，大量存在着不同转向公交线路共线的情况，因而该种公交信号优先的处理方法并不能很好的应对当下较为复杂的公交运行情况。同时，这种对次要方向公交线路优先请求的忽视牺牲了公交系统的部分利益，因而很难达到系统共赢的最优效果，其实际结果往往仅能优化局部的公交运行效率，而对于公交系统的整体效率提升不够。并且，当次要方向的公交车先于主要方向的公交车进入交叉口，此时即使信号为公交优先信号，但也会因为前车的阻挡而使所有公交车均不能享受公交优先，降低了优先系统的整体运行效率。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，该车辆调控方法可使公交车最大程度的优先通过交叉口，提升公交系统的运行效率与乘客的出行效率，降低交叉口对公交系统及公交系统不同转向公交线路间的相互影响。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，该调控方法包括以下步骤：

步骤10）在高峰小时时段，采集交叉口的交通流数据、道路信息和公交运行信息；

步骤20）布设路面：根据步骤10）采集的交叉口的交通流数据和公交运行信息，在路面上设置公交专用道、公交等候区、社会车辆车道、公交停靠站和车辆到达检测器；

步骤30）确定初始信号配时方案：根据社会车流的流向、社会车流的流量和社会车辆车道，确定交叉口各个社会车辆车道的渠化方案，且公交等候区的转向设置与位于该公交等候区后方的社会车辆车道的转向设置相同；然后采用韦伯斯特法，确定初始信号配时方案，并记录该初始信号配时方案的周期时长C，第j个相位的时长G_j、第j个相位的流量比Y_j，其中，j为信号相位序号，j=1、2、…、Q,Q表示该交叉口初始信号配时的相位数，Y_j表示第j个相位的流量比，G_j表示第j个相位的时长；

步骤40）测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长：测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长d_j，d_j=G_j-Y_jC，其中，d_j表示第j个信号相位的可压缩绿灯信号时长；

步骤50）实时监控公交车的运营状态：通过公交车载定位系统实时监控公交车的运营状态，当检测到第i班次的公交车到达交叉口上游的车辆到达检测器时，记录其到达该车辆到达检测器的时刻T_i，并测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i，其中，i表示公交车的班次序号，i=1、2、3、…、P,P表示经过交叉口上游的所有公交线路的日总班次数；

步骤60）判断是否需要公交优先通行：将步骤50）测得的公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i，与步骤30）确定的交叉口的初始信号配时方案进行比对，判断是否需要申请公交优先通行请求；如果需要申请公交优先通行请求，则进入步骤70）；否则，进入步骤80）；

步骤70）响应该公交优先通行请求，设定步骤50）中第i班次公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i为第i班次公交车的优先通行请求时刻，并结合步骤40）确定的各个信号相位的可压缩绿灯信号时长，调整并执行信号配时方案，然后进入步骤90）；

步骤80）判断和处理其他公交优先通行请求：如果在公交专用道上，第i班次公交车前方没有其他公交优先通行请求的公交车停留时，则第i班次的公交车直接行驶通过交叉口；如果在公交专用道上，第i班次公交车前方存在其他公交优先通行请求的公交车停留时，将第i班次的公交车到达交叉口进口道中的公交专用车道的停车线的时刻T′_i，与步骤70）测算并调整得到的其他公交优先通行请求所对应的信号配时方案比对，如果第i班次的公交车直接通过交叉口而不遇到红灯信号，且时刻T′_i时，公交专用道前方没有其他公交优先通行请求的公交车辆停留，则不做任何操作；否则，引导公交专用道上前方提出公交优先请求的其他公交车驶入对应转向的公交等候区，并停止响应其公交优先请求，待第i班次的公交车行驶通过交叉口后，修改进入公交等候区的公交车的优先通行请求时刻为T′_i，重新响应该优先通行请求，并结合步骤40）确定的各个信号相位的可压缩绿灯信号时长，重新测算信号配时方案；

步骤90）当i<P时，返回步骤50），监控公交车的运营状态；当i≥P时，结束对交叉口的公交优先通行控制。

进一步，所述的步骤10）中，采集交叉口的交通流数据包括高峰小时时段，交叉口的东、西、南、北四个进口道方向的左转车辆数、左转大型车比例、直行车辆数、直行大型车比例、右转车辆数和右转大型车比例，道路信息包括东、西、南、北四个进口道方向的车道数，东、西、南、北进口道中设置有公交专用道的进口道方向上公交专用道的停车线至该公交专用道上游第一个交叉口的距离l_x；公交运行信息包括该交叉口的各个进口方向的公交总线路数N_x、左转公交线路数N_xL、直行公交线路数N_xT、右转公交线路数N_xR、公交车的最大车身长度L和公交车匀速行驶的最大速度v_max；其中，N_x=N_xL+N_xT+N_xR。

进一步，所述的步骤20）中，包括以下步骤：

步骤201）确定公交专用道位置：对于需要设置公交专用道的交叉口进口方向，该交叉口进口方向的车道编号由道路中央至外侧分别为1、2…、M_x，其中，M_x为设有公交专用道的交叉口进口方向x的车道总数，M_x≥3；公交专用道所在的车道编号由 $M_x\&times;\frac{N_{\mathrm{xR}}}{N_x}+\frac{N_{\mathrm{xL}}}{N_x}+\frac{M_x}{2}\&times;\frac{N_{\mathrm{xT}}}{N_x}$ 四舍五入后的值确定；

步骤202）确定公交等候区位置：将步骤201）确定的公交专用道以外的其余车道作为非公交专用道，非公交专用道的停车线设在公交专用道的停车线后方，且公交专用道的停车线和非公交专用道的停车线之间的距离为1.25L，非公交专用道的停车线至交叉口进口之间的区域设为公交等候区；

步骤203）确定社会车辆车道位置：除了步骤201）确定的公交专用道和步骤202）确定的公交等候区以外的车道，为社会车辆车道，且社会车辆车道与公交专用道之间通过划线进行非物理隔离；

步骤204）确定公交停靠站位置：公交停靠站设置在交叉口下游距离交叉口25—50m的机非隔离带处，并在交叉口下游各个出口道设置机动车交织区；

步骤205）布设车辆到达检测器：在交叉口下游的道路上布设车辆到达检测器，且该车辆到达检测器位于机动车交织区的末端。

进一步，所述的步骤204）中，机动车交织区的起始端位于交叉口下游各个出口道，机动车交织区的末端位于公交停靠站向下游方向的15m处，机动车交织区布设在路面上。

进一步，所述的步骤50）中，测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i的过程如下：

步骤501）测算该公交车的平均行驶速度：该公交车在交叉口上游的平均行驶速度

由式（1）确定：

$\stackrel{\&OverBar;}{v}=\frac{l_x-30}{l_x}{v}_{\max }$ 式(1)

步骤502）测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i：由步骤501）得到的公交车的平均行驶速度

，根据式（2）测算第i班次的公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i：

$T_i^{\&prime;}=T_i+\frac{l_x}{\stackrel{\&OverBar;}{v}}$ 式(2)。

进一步，所述的步骤60）判断是否需要申请公交优先通行请求的判别方法为：当且仅当交叉口的初始信号配时方案在时刻T′_i，在第i班次公交车行驶方向为红灯信号时，需要申请公交优先通行请求；否则，不需要申请公交优先通行请求。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

1)扩大了公交优先控制的适用范围。现有技术的车辆调控方法中，对公交线路优先请求的响应通常只涉及主要方向，而忽视次要方向。本发明的车辆调控方法，涉及了所有方向的公交线路优先请求的响应，扩大了公交优先控制的适用范围。

2)提升优先冲突请求的响应成功率。现有技术中，公交专用道固定于道路内侧、中侧或外侧的单一模式。而本发明提出了一种根据公交线路转向比例确定公交专用道位置的设置方法，使公交专用道的设置可以更好的响应不同转向公交车的信号优先请求，提升优先冲突请求的响应成功率，降低交叉口对公交系统及公交系统不同转向公交线路间的相互影响。

3)提升公交系统的运行效率与乘客的出行效率。本发明的车辆调控方法基于公交实际运营过程中不同转向的公交车在交叉口申请公交优先请求时所存在的冲突，重新设置交叉口渠化、上下游车道及车辆到达检测器，通过空间隔离在最大程度上保障不同转向公交车的通行效率。在时间上，通过预测公交车辆到达交叉口的时间，响应与处理不同转向公交车的公交优先请求冲突，重新分配交叉口信号配时方案。本发明的方法使公交车可以最大程度的优先通过交叉口，提升公交系统的运行效率与乘客的出行效率，降低交叉口对公交系统及公交系统不同转向公交线路间的相互影响。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

图2为采用本发明的方法设置的十字交叉口示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明的一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，包括以下步骤：

步骤10）在高峰小时时段，采集交叉口的交通流数据、道路信息和公交运行信息。

在步骤10）中，采集交叉口的交通流数据包括高峰小时时段，交叉口的东、西、南、北四个进口道方向的左转车辆数、左转大型车比例、直行车辆数、直行大型车比例、右转车辆数和右转大型车比例，道路信息包括东、西、南、北四个进口道方向的车道数，东、西、南、北进口道中设置有公交专用道的进口道方向上公交专用道的停车线至该公交专用道上游第一个交叉口的距离l_x；公交运行信息包括该交叉口的各个进口方向的公交总线路数N_x、左转公交线路数N_xL、直行公交线路数N_xT、右转公交线路数N_xR、公交车的最大车身长度L和公交车匀速行驶的最大速度v_max；其中，N_x=N_xL+N_xT+N_xR。该交叉口的各个进口方向x包括东、西、南、北四个方向的进口方向，即N_x包括N_东、N_西、N_南和N_北。同样，N_xL包括N_东L、N_西L、N_南L和N_北L；N_xT包括N_东T、N_西T、N_南T和N_北T；N_xR包括N_东R、N_西R、N_南R和N_北R。l_x包括l_东、l_西、l_南和l_北。

高峰小时是本领域的术语，为交通流量最大的那个小时。对于高峰小时的交叉口交通流流量流向数据的采集，可以采用视频自动采集法、人工采集法等多种方法。本发明推荐采用精确度较高的视频自动采集法进行调查，视频自动采集法的详细内容可参考文献(王炜、过秀成著《交通工程学》)。在本专利中，交叉口可以是十字形，也可以是叉形，只要两个路面相交，形成四叉路口即可。

车辆分为小型车、中型车和大型车。车辆的类型及相关尺寸可参考王炜、过秀成著《交通工程学》的16-19页的内容。在后续步骤中采用韦伯斯特法计算信号配时时，需要采用上述交通流数据。左转大车比例是左转大型车数量除以车辆总数。右转大车比例是右转大型车数量除以车辆总数。直行大型车比例是直行大型车数量除以车辆总数。

步骤20）布设路面：根据步骤10）采集的交叉口的交通流数据和公交运行信息，在路面上设置公交专用道、公交等候区、社会车辆车道、公交停靠站和车辆到达检测器。

步骤20）具体包括步骤201）至步骤205）：

步骤201）确定公交专用道位置：对于需要设置公交专用道的交叉口进口方向，该交叉口进口方向的车道编号由道路中央至外侧分别为1、2…、M_x，其中，M_x为设有公交专用道的交叉口进口方向的车道总数，M_x≥3；公交专用道所在的车道编号由 $M_x\&times;\frac{N_{\mathrm{xR}}}{N_x}+\frac{N_{\mathrm{xL}}}{N_x}+\frac{M_x}{2}\&times;\frac{N_{\mathrm{xT}}}{N_x}$ 四舍五入后的值确定；

步骤202）确定公交等候区位置：将步骤201）确定的公交专用道以外的其余车道作为非公交专用道，非公交专用道的停车线设在公交专用道的停车线后方，且公交专用道的停车线和非公交专用道的停车线之间的距离为1.25L，非公交专用道的停车线至交叉口进口之间的区域设为公交等候区；

步骤203）确定社会车辆车道位置：除了步骤201）确定的公交专用道和步骤202）确定的公交等候区以外的车道，为社会车辆车道，且社会车辆车道与公交专用道之间通过划线进行非物理隔离；

步骤204）确定公交停靠站位置：公交停靠站设置在交叉口下游距离交叉口25—50m的机非隔离带处，并在交叉口下游各个出口道设置机动车交织区；机动车交织区的起始端位于交叉口下游各个出口道，机动车交织区的末端位于公交停靠站向下游方向的15m处，机动车交织区布设在路面上。机动车交织区可以通过在路面上画线来表征。

步骤205）布设车辆到达检测器：在交叉口下游的道路上布设车辆到达检测器，且该车辆到达检测器位于机动车交织区的末端。

步骤30）确定初始信号配时方案：根据社会车流的流向、社会车流的流量和社会车辆车道，确定交叉口各个社会车辆车道的渠化方案，且公交等候区的转向设置与位于该公交等候区后方的社会车辆车道的转向设置相同；然后采用韦伯斯特（对应英文为：WEBSTER）法，确定初始信号配时方案，并记录该初始信号配时方案的周期时长C，第j个相位的时长G_j、第j个相位的流量比Y_j，其中，j为信号相位序号，j=1、2、…、Q,Q表示该交叉口初始信号配时的相位数，Y_j表示第j个相位的流量比，G_j表示第j个相位的时长。

在步骤30）中，确定初始信号配时方案时，仅仅考虑社会车流流向、社会车流流量与社会车辆车道的设置，而不考虑公交车流流向、公交车流流量及公交专用道的设置，信号配时方案采用现有技术实现，优选美国《道路通行能力手册2010》中的推荐方法。

步骤40）测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长：测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长d_j，d_j=G_j-Y_jC，其中，d_j表示第j个信号相位的可压缩绿灯信号时长；

步骤50）监控公交车的运营状态：通过公交车载定位系统实时监控公交车的运营状态，当检测到第i班次的公交车到达交叉口上游的车辆到达检测器时，记录其到达该车辆到达检测器的时刻T_i，并测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i，其中，i表示公交车的班次序号，i=1、2、3、…、P,P表示经过交叉口上游的所有公交线路的日总班次数。

在步骤50）中，测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i的过程如下：

步骤501）测算该公交车的平均行驶速度：该公交车在交叉口上游的平均行驶速度由式（1）确定：

$\stackrel{\&OverBar;}{v}=\frac{l_x-30}{l_x}{v}_{\max }$ 式(1)

步骤502）测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i：由步骤501）得到的公交车的平均行驶速度，根据式（2）测算第i班次的公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i：

$T_i^{\&prime;}=T_i+\frac{l_x}{\stackrel{\&OverBar;}{v}}$ 式(2)。

步骤60）判断是否需要公交优先通行：将步骤50）测得的公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i，与步骤30）确定的交叉口的初始信号配时方案进行比对，判断是否需要申请公交优先通行请求；如果需要申请公交优先通行请求，则进入步骤70）；否则，进入步骤80）。

在步骤60）中，判断是否需要申请公交优先通行请求的判别方法为：当且仅当交叉口的初始信号配时方案在时刻T′_i，在第i班次公交车行驶方向为红灯信号时，需要申请公交优先通行请求；否则，不需要申请公交优先通行请求。

步骤70）响应该公交优先通行请求，设定步骤50）中第i班次公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i为第i班次公交车的优先通行请求时刻，并结合步骤40）确定的各个信号相位的可压缩绿灯信号时长，调整并执行信号配时方案，然后进入步骤90）。

在步骤70）中，优选采用美国公交信号优先手册中《Transit SignalPriority(TSP):A Planning and Implementation Handbook》提出的绿灯早启、绿灯延长及插入新相位等方法计算并调整信号配时方案。

步骤80）判断和处理其他公交优先通行请求：如果在公交专用道上，第i班次公交车前方没有其他公交优先通行请求的公交车停留时，则第i班次的公交车直接行驶通过交叉口；如果在公交专用道上，第i班次公交车前方存在其他公交优先通行请求的公交车停留时，将第i班次的公交车到达交叉口进口道中的公交专用车道的停车线的时刻T′_i，与步骤70）测算并调整得到的其他公交优先通行请求所对应的信号配时方案比对，如果第i班次的公交车直接通过交叉口而不遇到红灯信号，且时刻T′_i时，公交专用道前方没有其他公交优先通行请求的公交车辆停留，则不做任何操作；否则，引导公交专用道上前方提出公交优先请求的其他公交车驶入对应转向的公交等候区，并停止响应其公交优先请求，待第i班次的公交车行驶通过交叉口后，修改进入公交等候区的公交车的优先通行请求时刻为T′_i，重新响应该优先通行请求，并结合步骤40）确定的各个信号相位的可压缩绿灯信号时长，重新测算信号配时方案。

在步骤80）中，重新测算信号配时方案的方法为现有技术，例如，采用美国公交信号优先手册中《Transit Signal Priority(TSP):A Planning andImplementation Handbook》提出的绿灯早启、绿灯延长及插入新相位等方法计算并调整信号配时方案。

步骤90）当i<P时，返回步骤50），监控公交车的运营状态；当i≥P时，结束对交叉口的公交优先通行控制。

在步骤90）中，当结束对交叉口的公交优先通行控制时，可采用常规的交叉口控制方法控制车辆通行。

上述车辆调控方法通过对交叉口上下游的公交专用道及车辆到达检测器的设置，预测公交车辆到达交叉口的时间，响应与处理不同转向公交车的公交优先请求冲突，并重新分配交叉口信号配时方案，使公交车可以优先通过交叉口。本发明充分考虑了不同转向的公交车在交叉口申请公交优先请求的冲突，通过空间上的隔离与对公交优先请求的响应在最大程度保障不同转向公交的通行权，提升公交车辆的运行速度。本发明方法便于计算与实际操作，实用性强，可以大大保障城市公交系统在交叉口的运行效率，具有重要的现实意义。

下面给出一个具体实施例。

以江苏省南京市鼓楼地区某主要道路的一个十字交叉口为例，说明该发明方法的实用性与优势。

该保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，包括以下步骤：

步骤10）在高峰小时时段，采集交叉口的交通流数据、道路信息和公交运行信息。采集得到数据包含公交车的最大车身长度L=10m，公交车匀速行驶的最大速度v_max=10m/s，l_北（即北进口道中，公交专用道的停车线至该公交专用道上游第一个交叉口的距离）=100m，l_南（即南进口道中，公交专用道的停车线至该公交专用道上游第一个交叉口的距离）=40m。其他的交通流数据、道路信息和公交运行信息见表1。

表1

步骤20）布设路面：根据步骤10）采集的交叉口的交通流数据和公交运行信息，在路面上设置公交专用道、公交等候区、社会车辆车道、公交停靠站和车辆到达检测器；

步骤201）确定公交专用道位置：对于该交叉口，需要在其南北进口方向设置公交专用道，通过计算确定南进口方向的公交专用道为第2车道，北进口的公交专用道为第2车道；

步骤202）确定公交等候区位置：将该交叉口南北进口方向的第1、3、4车道的社会车辆停车线后移12.5m，并将停车线后移后社会车辆停车线至交叉口进口的区域作为公交等候区；

步骤203）确定社会车辆车道位置：该交叉口南北进口方向的第1、3、4车道为社会车辆车道，对应的社会车辆停车线由步骤202）后移后确定；社会车辆车道与公交专用道之间通过划线进行非物理隔离；

步骤204）确定公交停靠站位置：调整南北方向的公交停靠站位置，将其设置在交叉口下游距离交叉口35m的机非隔离带处，并在南北方向交叉口下游各个出口道设置机动车交织区，交织区起于南北方向交叉口下游出口位置，结束于南北方向公交停靠站下游15m处；

步骤205）布设车辆到达检测器：在南北方向交叉口下游的道路上布设车辆到达检测器，且该车辆到达检测器位于机动车交织区的末端。

步骤30）根据社会车流的流向、社会车流的流量和社会车辆车道，采用常规方法确定交叉口各个社会车辆车道的渠化方案，并将公交等候区的转向设置成与其后方社会车辆车道相同的转向设置。渠化方案见表2所示。

表2

之后，采用韦伯斯特法，确定初始信号配时方案，得到初始信号配时方案周期时长C=140s，具体的配时方案及流量比见下表3。

表3

步骤40），测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长可直接通过式d_j=G_j-Y_jC计算得到，结果见表4。

表4

相位序号	1	2	3	4
					压缩绿灯信号时长	9s	11s	3s	9s

步骤50）通过公交车载定位系统实时监控公交车的运营状态，当检测到第i班次的公交车到达交叉口上游的车辆到达检测器时，记录其到达该车辆到达检测器的时刻T_i，并测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i。通过检测发现第100班次的公交车（26路）由北向南即将到达交叉口，并测算其达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i=8:00:05；

步骤60）判断是否需要公交优先通行后发现，由于8:00:05南北进口方向不是直行绿灯，第100班次的不能直接通过交叉口，通过的判断，需要申请公交优先通行请求。

步骤70）响应该公交优先通行请求，采用第2相位的绿灯早启策略调整信号配时方案，调整后的信号配时方案如表5所示。

表5

操作完成，由于i<P，返回步骤50），监控公交车的运营状态。通过检测发现，第101班次的公交车（47路）由北向南即将到达交叉口，并测算其达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T′_i=8:00:20。

判断是否需要公交优先通行后发现，由于8:00:20南北进口方向为左转绿灯，因而可以直接通过交叉口，不需要申请公交优先。

由于该车前方有第100班次的公交车停留，且通过判断第101班次的公交车由于前车的影响不能通过交叉口，则引导第100班次的公交车驶入直行的公交等待区，并停止响应第100班次的公交优先请求，让第101班次的公交车先行驶通过。

之后，对第100班次的公交车，设定其优先通行请求时刻为8:0:20，重新响应该优先通行请求，得到新的调整的信号配时方案如表6所示。

表6

步骤90）操作完成，由于i<P，跳转回步骤50），监控公交车的运营状态。

最终，对第100班次及第101班次的公交车采用本发明，计算得到2辆公交车的总车延误为：19s(第100班次)+0s(第101班次)=19s。若每辆公交车均有乘客50名，则总人延误为950s。

若仍采用韦伯斯特配时方法确定信号的始配时方案，但是不采用本发明方法给以信号优先，而是采用常规的感应式公交优先策略，产生的车延误计算见下表7所示。

表7

线路编号	26	47
			预计到达时间	8:0:5	8:0:20
离去时间	8:0:27	8:2:11
			延误时间	22s	111s

通过计算，采用常规的感应式公交优先方法，计算得到2辆公交车的总车延误为：133s。同样假定每辆公交均有乘客50名，则总人延误为6650s。可以看出，本发明方法降低了公交车在一个交叉口的85.7%的延误，大大节约了公交乘客的时间，提升了出行的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，其特征在于，该调控方法包括以下步骤：

步骤10）在高峰小时时段，采集交叉口的交通流数据、道路信息和公交运行信息；

步骤20）布设路面：根据步骤10）采集的交叉口的交通流数据和公交运行信息，在路面上设置公交专用道、公交等候区、社会车辆车道、公交停靠站和车辆到达检测器；

步骤30）确定初始信号配时方案：根据社会车流的流向、社会车流的流量和社会车辆车道，确定交叉口各个社会车辆车道的渠化方案，且公交等候区的转向设置与位于该公交等候区后方的社会车辆车道的转向设置相同；然后采用韦伯斯特法，确定初始信号配时方案，并记录该初始信号配时方案的周期时长C，第j个相位的时长G_j、第j个相位的流量比Y_j，其中，j为信号相位序号，j=1、2、…、Q,Q表示该交叉口初始信号配时的相位数，Y_j表示第j个相位的流量比，G_j表示第j个相位的时长；

步骤40）测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长：测算各个信号相位的可压缩绿灯信号时长d_j，d_j=G_j-Y_jC，其中，d_j表示第j个信号相位的可压缩绿灯信号时长；

步骤50）实时监控公交车的运营状态：通过公交车载定位系统实时监控公交车的运营状态，当检测到第i班次的公交车到达交叉口上游的车辆到达检测器时，记录其到达该车辆到达检测器的时刻T_i，并测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T'_i，其中，i表示公交车的班次序号，=1、2、3、…、P,P表示经过交叉口上游的所有公交线路的日总班次数；

步骤60）判断是否需要公交优先通行：将步骤50）测得的公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T'_i，与步骤30）确定的交叉口的初始信号配时方案进行比对，判断是否需要申请公交优先通行请求；如果需要申请公交优先通行请求，则进入步骤70）；否则，进入步骤80）；

步骤70）响应该公交优先通行请求，设定步骤50）中第i班次公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T'_i为第i班次公交车的优先通行请求时刻，并结合步骤40）确定的各个信号相位的可压缩绿灯信号时长，调整并执行信号配时方案，然后进入步骤90）；

步骤80）判断和处理其他公交优先通行请求：如果在公交专用道上，第i班次公交车前方没有其他公交优先通行请求的公交车停留时，则第i班次的公交车直接行驶通过交叉口；如果在公交专用道上，第i班次公交车前方存在其他公交优先通行请求的公交车停留时，将第i班次的公交车到达交叉口进口道中的公交专用车道的停车线的时刻T'_i，与步骤70）测算并调整得到的其他公交优先通行请求所对应的信号配时方案比对，如果第i班次的公交车直接通过交叉口而不遇到红灯信号，且时刻T'_i时，公交专用道前方没有其他公交优先通行请求的公交车辆停留，则不做任何操作；否则，引导公交专用道上前方提出公交优先请求的其他公交车驶入对应转向的公交等候区，并停止响应其公交优先请求，待第i班次的公交车行驶通过交叉口后，修改进入公交等候区的公交车的优先通行请求时刻为T'_i，重新响应该优先通行请求，并结合步骤40）确定的各个信号相位的可压缩绿灯信号时长，重新测算信号配时方案；

步骤90）当i<P时，返回步骤50），监控公交车的运营状态；当i≥P时，结束对交叉口的公交优先通行控制。

2.按照权利要求1所述的保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，其特征在于，所述的步骤10）中，采集交叉口的交通流数据包括高峰小时时段，交叉口的东、西、南、北四个进口道方向的左转车辆数、左转大型车比例、直行车辆数、直行大型车比例、右转车辆数和右转大型车比例，道路信息包括东、西、南、北四个进口道方向的车道数，东、西、南、北进口道中设置有公交专用道的进口道方向上公交专用道的停车线至该公交专用道上游第一个交叉口的距离l_x；公交运行信息包括该交叉口的各个进口方向的公交总线路数N_x、左转公交线路数N_xL、直行公交线路数N_xT、右转公交线路数N_xR、公交车的最大车身长度L和公交车匀速行驶的最大速度v_max；其中，N_x=N_xL+N_xT+N_xR。

3.按照权利要求1所述的保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，其特征在于，所述的步骤20）中，包括以下步骤：

步骤201）确定公交专用道位置：对于需要设置公交专用道的交叉口进口方向，该交叉口进口方向的车道编号由道路中央至外侧分别为1、2…、M_x，其中，M_x为设有公交专用道的交叉口进口方向x的车道总数，M_x≥3；公交专用道所在的车道编号由

四舍五入后的值确定；

步骤202）确定公交等候区位置：将步骤201）确定的公交专用道以外的其余车道作为非公交专用道，非公交专用道的停车线设在公交专用道的停车线后方，且公交专用道的停车线和非公交专用道的停车线之间的距离为1.25L，非公交专用道的停车线至交叉口进口之间的区域设为公交等候区；

步骤203）确定社会车辆车道位置：除了步骤201）确定的公交专用道和步骤202）确定的公交等候区以外的车道，为社会车辆车道，且社会车辆车道与公交专用道之间通过划线进行非物理隔离；

步骤204）确定公交停靠站位置：公交停靠站设置在交叉口下游距离交叉口25—50m的机非隔离带处，并在交叉口下游各个出口道设置机动车交织区；

步骤205）布设车辆到达检测器：在交叉口下游的道路上布设车辆到达检测器，且该车辆到达检测器位于机动车交织区的末端。

4.按照权利要求3所述的保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，其特征在于，所述的步骤204）中，机动车交织区的起始端位于交叉口下游各个出口道，机动车交织区的末端位于公交停靠站向下游方向的15m处，机动车交织区布设在路面上。

5.按照权利要求1所述的保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，其特征在于，所述的步骤50）中，测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T'_i的过程如下：

步骤501）测算该公交车的平均行驶速度：该公交车在交叉口上游的平均行驶速度

由式（1）确定：

$\stackrel{\&OverBar;}{v}=\frac{l_x-30}{l_x}{v}_{\max }$    式（1）

步骤502）测算该公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T'_i：由步骤501）得到的公交车的平均行驶速度

，根据式（2）测算第i班次的公交车到达交叉口进口道中公交专用道的停车线的时刻T'_i：

$T_i^{\&prime;}=T_i+\frac{l_x}{\stackrel{\&OverBar;}{v}}$    式（2）。

6.按照权利要求1所述的保障公交车辆优先通行的车辆调控方法，其特征在于，所述的步骤60）判断是否需要申请公交优先通行请求的判别方法为：当且仅当交叉口的初始信号配时方案在时刻T'_i，在第i班次公交车行驶方向为红灯信号时，需要申请公交优先通行请求；否则，不需要申请公交优先通行请求。

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