CN103903472B - 一种实时的brt车辆进站优化、站台客流引导系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统及方法，其系统包括数据接口单元、数据存储单元、数据处理单元及信息发布模块；其中，所述数据接口单元与BRT运营管理系统的实时信息数据库相接口，获取所需的实时BRT运营管理数据；所述数据处理单元接收数据接口单元发送的动态数据，进行BRT车辆和子站的匹配，且在需要时对BRT车辆进行进站优化，最后将BRT车辆和子站的匹配结果输出到信息发布模块；所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和匹配停靠站台位置信息在BRT站台显示出来，进行客流引导。本发明可以对BRT车辆进站进行实时匹配、优化，消除BRT车辆排队进站现象，同时可实现站台车辆到达信息准确显示，从而能有效实现站台客流正确引导。

Description

一种实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统及方法

技术领域

本发明涉及交通管理的技术领域，尤其是指一种实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统及方法。

背景技术

快速公交系统（BusRapidTransit）简称BRT，是一种新型公共客运系统，利用现代化公交技术配合智能交通和运营管理，开辟公交专用道路和建造新式公交车站，实现轨道交通运营服务，达到轻轨服务水准的一种独特的城市客运系统。

但是城市BRT系统，在高峰期间还是无法避免由于BRT运行车辆密集，导致车辆进站排队，影响BRT车站服务水平；另一方面，由于有的车辆上下乘客较多，停车上下客的时间太久，导致前面的子站空出来，后面的车又无法靠上去，无法充分利用车站停车子站的能力。

目前，尚未找到针对BRT车辆进站优化和站台客流引导方面的专利和文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种行之有效、科学合理的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统及方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统，是安装在BRT运营管理系统中，作为BRT运营管理系统的一个应用子系统，包括有数据接口单元、数据存储单元、数据处理单元及信息发布模块；其中，所述数据接口单元与BRT运营管理系统的实时信息数据库相接口，获取所需的实时BRT运营管理数据；所述数据处理单元接收数据接口单元发送的动态数据，进行BRT车辆和子站的匹配，且在需要时对BRT车辆进行进站优化，最后将BRT车辆和子站的匹配结果输出到信息发布模块；所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和匹配停靠站台位置信息在BRT站台显示出来，进行客流引导。

本发明所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导方法，包括以下步骤：

1）确定BRT车站对应的检测区；

2）从BRT运营管理系统或数据检测装置获取所需数据；

3）所述数据处理单元根据获取实时数据计算进入检测区的BRT车辆i预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i；

4）根据所述BRT车辆预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i进行BRT车辆和子站的匹配，在需要时对BRT车辆进行进站优化；

5）所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和停靠子站信息显示出来，进行客流引导。

在步骤1）中，所述检测区为位于BRT车站上游1km的BRT专用道的一个50m区段，如果两个BRT车站间隔距离不足1km，就在上一个BRT车站出口处设为检测区；同时要求在检测区与BRT车站之间的通路具有唯一性，即在检测区与BRT车站之间的道路没有其他BRT车辆再进入。

在步骤2）中，需要对进入检测区的BRT车辆进行检测，并按照进入检测区的先后顺序进行编号，以i表示；同时对BRT车站的子站按照车辆行驶方向进行顺序编号，以j表示；其中，所需数据包括进入检测区的BRT车辆i的ID、所属线路、进入检测区的时间T_i、运行速度v_i、BRT车辆在检测区与车站间路段的平均运行速度检测区与车站间路段距离L，以及车站每个子站j的基本信息，如车站子站总数n_j。

在步骤3）中，计算所述进入检测区的BRT车辆i预计到达车站时间Ta_i采用距离L除以样本平均行驶速度v_i来预测，即：

${\mathrm{Ta}}_i=T_i+L/{\stackrel{\‾}{v}}_i$

其中，L为检测区与车站间路段距离，单位为m；为车辆i在检测区与车站间路段的平均运行速度，单位为m/s，可用系统历史数据计算获得；

离去时间Td_i采用Ta_i加上车辆停留时间T_stay来预测，即：

Td_i＝Ta_i+T_stay

其中，车辆停留时间T_stay为由车站进站时间T_进站、乘客上下车时间T_上下和出站启动时间T_出站组成，即：

T_stay＝T_进站+T_上下+T_出站

其中，l为车辆驶入BRT子站停车时车辆之间的最少间隔，取值等于BRT车辆长度，单位为m；b为进站时制动减速度，通常取b=1.5m/s²；

BRT乘客上下车时间为乘客上车时间和下车时间中的较大值来决定，如下：

其中，Ω为BRT车辆容量，单位为人；K为BRT车辆上下车乘客占车容量的比例，通常取k=0.25～0.35；t₀为每位乘客上车或下车所用的时间，单位为s，平均为0.5s；n_d为乘客上下车用的车门数；

其中，a为车辆离开子站的加速度，可取a=1m/s²。

在步骤4）中，根据BRT车辆预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i进行BRT车辆i和子站j的初次匹配，选择在Ta_i未被占用的最下游的子站j作为停靠子站，也就是子站j已经匹配的最大离去时间Td^j要早于车辆i预计到达时间Ta_i,即：

max{j|(Td^j＜Ta_i)}

且Td^j＝max{Td^j _i'}

其中，Td^j _i’为已经匹配到子站j的车辆i’的预计离去时间；

若没有子站j的离去时间早于车辆i的预计到达时间，即公式max{j|(Td^j＜Ta_i)}的j=NULL，这表明车辆i到达车站时所有的子站j都被占用，车辆i需要在车站外排队等候，这样会引起车辆进站混乱并降低车辆服务水平，此时需要对车辆i的进站速度v_i进行调整优化，令：

Ta'_i＝min{Td^j}+10

其中，min{Td^j}表示所有子站已经匹配的最大预计离去时间的最小值，单位为s；

${v_i}^{\′}=\frac{L}{{{\mathrm{Ta}}^{\′}}_i-T_i}$

其中，v_i’为车辆i调整后的速度，再用这个速度替换原先速度v_i计算调整后的预计到达时间Ta_i和Td_i，并将车辆i匹配到有最小Td^j的子站，同时利用所述数据接口单元通知运营管理系统将车辆i将速度调整为v_i’。

在步骤5）中，所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和停靠子站信息显示出来，进行客流引导；所述信息发布模块对到达的车辆显示到达信息，对离去的车辆信息进行删除。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明通过实时数据可对BRT车辆进站进行匹配、优化、从而消除BRT车辆排队进站的现象，提高BRT车站的通过能力和服务水平；

2、本发明可实现站台车辆信息准确预报和显示，从而实现站台客流正确引导，具有较大的实际推广价值。

附图说明

图1为本发明所述BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的结构简图。

图2为本发明所述BRT车辆进站优化、站台客流引导方法的步骤框架图。

图3为本发明的一个实施例的BRT子站编号。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统，是安装在BRT运营管理系统中，作为BRT运营管理系统的一个应用子系统，包括有数据接口单元、数据存储单元、数据处理单元及信息发布模块；其中，所述数据接口单元与BRT运营管理系统的实时信息数据库相接口，获取所需的实时BRT运营管理数据；所述数据处理单元接收数据接口单元发送的动态数据，进行BRT车辆和子站的匹配，且在需要时对BRT车辆进行进站优化，最后将BRT车辆和子站的匹配结果输出到信息发布模块；所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和匹配停靠站台位置信息在BRT站台显示出来，进行客流引导。

以下为本实施例所述BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的具体操作方法，如图2所示，包括以下步骤：

1）确定BRT车站对应的检测区；

2）从BRT运营管理系统或数据检测装置获取所需数据；

3）所述数据处理单元根据获取实时数据计算进入检测区的BRT车辆i预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i；

4）根据所述BRT车辆预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i进行BRT车辆和子站的匹配，在需要时对BRT车辆进行进站优化；

5）所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和停靠子站信息显示出来，进行客流引导。

在步骤1）中，所述检测区为位于BRT车站上游1km的BRT专用道的一个50m区段，如果两个BRT车站间隔距离不足1km，就在上一个BRT车站出口处设为检测区；同时要求在检测区与BRT车站之间的通路具有唯一性，即在检测区与BRT车站之间的道路没有其他BRT车辆再进入。

在步骤2）中，需要对进入检测区的BRT车辆进行检测，并按照进入检测区的先后顺序进行编号，以i表示；同时对BRT车站的子站按照车辆行驶方向进行顺序编号，以j表示；其中，所需数据包括进入检测区的BRT车辆i的ID、所属线路、进入检测区的时间T_i、运行速度v_i、BRT车辆在检测区与车站间路段的平均运行速度检测区与车站间路段距离L，以及车站每个子站j的基本信息，如车站子站总数n_j。

在步骤3）中，计算所述进入检测区的BRT车辆i预计到达车站时间Ta_i采用距离L除以样本平均行驶速度来预测，即：

${\mathrm{Ta}}_i=T_i+L/{\stackrel{\‾}{v}}_i$

其中，L为检测区与车站间路段距离，单位为m；为车辆i在检测区与车站间路段的平均运行速度，单位为m/s，可用系统历史数据计算获得；

离去时间Td_i采用Ta_i加上车辆停留时间T_stay来预测，即：

Td_i＝Ta_i+T_stay

其中，车辆停留时间T_stay为由车站进站时间T_进站、乘客上下车时间T_上下和出站启动时间T_出站组成，即：

T_stay＝T_进站+T_上下+T_出站

其中，l为车辆驶入BRT子站停车时车辆之间的最少间隔，取值等于BRT车辆长度，单位为m；b为进站时制动减速度，通常取b=1.5m/s²；

BRT乘客上下车时间为乘客上车时间和下车时间中的较大值来决定，如下：

其中，Ω为BRT车辆容量，单位为人；K为BRT车辆上下车乘客占车容量的比例，通常取k=0.25～0.35；t₀为每位乘客上车或下车所用的时间，单位为s，平均为0.5s；n_d为乘客上下车用的车门数；

其中，a为车辆离开子站的加速度，可取a=1m/s²。

在步骤4）中，根据BRT车辆预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i进行BRT车辆i和子站j的初次匹配，选择在Ta_i未被占用的最下游的子站j作为停靠子站，也就是子站j已经匹配的最大离去时间Td^j要早于车辆i预计到达时间Ta_i,即：

max{j|(Td^j＜Ta_i)}

且Td^j＝max{Td^j _i'}

其中，Td^j _i’为已经匹配到子站j的车辆i’的预计离去时间；

若没有子站j的离去时间早于车辆i的预计到达时间，即公式max{j|(Td^j＜Ta_i)}的j=NULL，这表明车辆i到达车站时所有的子站j都被占用，车辆i需要在车站外排队等候，这样会引起车辆进站混乱并降低车辆服务水平，此时需要对车辆i的进站速度v_i进行调整优化，令：

Ta'_i＝min{Td^j}+10

其中，min{Td^j}表示所有子站已经匹配的最大预计离去时间的最小值，单位为s；

${v_i}^{\′}=\frac{L}{{{\mathrm{Ta}}^{\′}}_i-T_i}$

其中，v_i’为车辆i调整后的速度，再用这个速度替换原先速度v_i计算调整后的预计到达时间Ta_i和Td_i，并将车辆i匹配到有最小Td^j的子站，同时利用所述数据接口单元通知运营管理系统将车辆i将速度调整为v_i’。

在步骤5）中，所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和停靠子站信息显示出来，进行客流引导，而进行匹配后每个子站j都会有匹配的停靠车辆i的信息，包括线路、预计到达时间ΔT=Ta_i-T_i，所述信息发布模块就是将这些信息按顺序发布给子站j上方的可变信息板，进行客流引导；所述信息发布模块对到达的车辆显示到达信息，对离去的车辆信息进行删除。

下面以广州某BRT站台为例，对本发明进行具体说明，其情况如下：该站有四个子站，该BRT车站距离上一BRT车站800m，且两个车站之间的BRT专用道通路唯一，因此将上一车站出口设为检测区。

然后对进入检测区的BRT车辆进行检测，并按照进入检测区的先后顺序进行编号，以i表示，i=1，2，3….；同时对BRT车站的四个子站按照车辆行驶方向进行顺序编号，以j表示，j=1，2，3，4，如图3所示。

所需数据包括进入检测区的BRT车辆i的ID、所属线路、进入检测区的时间T_i、运行速度v_i、BRT车辆在检测区与车站间路段的平均运行速度检测区与车站间路段距离L=800m，车站子站总数为4。

本例中B10线路的车辆i进入检测区的时间T_i=300s，运行速度v_i=6.8m/s，车辆长度l为18m，车辆容量Ω为160人，上下车乘客比例k为0.3，n_d=3，t₀=0.5s，b=1.5m/s²，a=m/s²，则预计车辆i到达车站时间Ta_i：

${\mathrm{Ta}}_i=T_i+L/{\stackrel{\‾}{v}}_i=300+800/6.4=425\left(s\right)$

车辆i的离去时间Td_i：

而BRT车站每个子站1、2、3、4最大匹配离去时间分别为：440s、430s、435s、426s，均大于车辆i的到达时间425s，则需要对车辆i的速度进行优化调整，令：

Ta'_i＝min{Td^j}+10

=min{440,430,435,426}+10=426+10=436（s）

则优化调整的速度为：

$\begin{array}{c}{v_i}^{\′}=\frac{L}{{{\mathrm{Ta}}^{\′}}_i-T_i}\\ =\frac{800}{436-300}=5.9(m/s)\end{array}$

重新计算车辆i离去车站的时间Td_i：

同时将车辆i匹配到子站4。

最后将匹配结果和预计到达时间ΔT=436-300=136s发送到信息发布模块，信息发布模块将在子站4的可变信息板加入车辆i的到站信息，如下：

B10，预计到达时间136s。

综上所述，本发明可以对BRT车辆进站进行实时匹配、优化，消除BRT车辆排队进站现象，以提高BRT车站的通过能力和服务水平，同时可实现站台车辆到达信息准确显示，从而能有效实现站台客流正确引导，具有较大的实际推广价值，值得推广。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统，其特征在于：所述系统是安装在BRT运营管理系统中，作为BRT运营管理系统的一个应用子系统，包括有数据接口单元、数据存储单元、数据处理单元及信息发布模块；其中，所述数据接口单元与BRT运营管理系统的实时信息数据库相接口，获取所需的实时BRT运营管理数据；所述数据处理单元接收数据接口单元发送的动态数据，进行BRT车辆和子站的匹配，当车辆需要在车站外排队等候时，需要对车辆的进站速度进行调整优化，最后将BRT车辆和子站的匹配结果输出到信息发布模块；所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和匹配停靠站台位置信息在BRT站台显示出来，进行客流引导。

2.一种如权利要求1所述实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定BRT车站对应的检测区；

2)从BRT运营管理系统或数据检测装置获取所需数据；

3)所述数据处理单元根据获取实时数据计算进入检测区的BRT车辆i预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i；

4)根据所述BRT车辆预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i进行BRT车辆和子站的匹配，当车辆需要在车站外排队等候时，需要对车辆的进站速度进行调整优化；

5)所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和停靠子站信息显示出来，进行客流引导。

3.根据权利要求2所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的实现方法，其特征在于：在步骤1)中，所述检测区为位于BRT车站上游1km的BRT专用道的一个50m区段，如果两个BRT车站间隔距离不足1km，就在上一个BRT车站出口处设为检测区；同时要求在检测区与BRT车站之间的通路具有唯一性，即在检测区与BRT车站之间的道路没有其他BRT车辆再进入。

4.根据权利要求2所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的实现方法，其特征在于：在步骤2)中，需要对进入检测区的BRT车辆进行检测，并按照进入检测区的先后顺序进行编号，以i表示；同时对BRT车站的子站按照车辆行驶方向进行顺序编号，以j表示；其中，所需数据包括进入检测区的BRT车辆i的ID、所属线路、进入检测区的时间T_i、运行速度v_i、BRT车辆在检测区与车站间路段的平均运行速度检测区与车站间路段距离L，以及车站每个子站j的基本信息。

5.根据权利要求2所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的实现方法，其特征在于：在步骤3)中，计算所述进入检测区的BRT车辆i预计到达车站时间Ta_i采用距离L除以样本平均行驶速度来预测，即：

${\mathrm{Ta}}_i=T_i+L/{\stackrel{\‾}{v}}_i$

其中，L为检测区与车站间路段距离，单位为m；为车辆i在检测区与车站间路段的平均运行速度，单位为m/s，用系统历史数据计算获得；T_i为进入检测区的时间；

离去时间Td_i采用Ta_i加上车辆停留时间T_stay来预测，即：

Td_i＝Ta_i+T_stay

其中，车辆停留时间T_stay为由车站进站时间T_进站、乘客上下车时间T_上下和出站启动时间T_出站组成，即：

T_stay＝T_进站+T_上下+T_出站

其中，l为车辆驶入BRT子站停车时车辆之间的最少间隔，取值等于BRT车辆长度，单位为m；b为进站时制动减速度，取b＝1.5m/s²；

BRT乘客上下车时间为乘客上车时间和下车时间中的较大值来决定，如下：

其中，Ω为BRT车辆容量，单位为人；K为BRT车辆上下车乘客占车容量的比例，取k＝0.25～0.35；t₀为每位乘客上车或下车所用的时间，单位为s，平均为0.5s；n_d为乘客上下车用的车门数；

其中，a为车辆离开子站的加速度，取a＝1m/s²。

6.根据权利要求2所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的实现方法，其特征在于：在步骤4)中，根据BRT车辆预计到达车站时间Ta_i和离去时间Td_i进行BRT车辆i和子站j的初次匹配，选择在Ta_i未被占用的最下游的子站j作为停靠子站，也就是子站j已经匹配的最大离去时间Td^j要早于车辆i预计到达时间Ta_i,即：

max{j|(Td^j＜Ta_i)}

且Td^j＝max{Td^j _i'}

其中，Td^j _i’为已经匹配到子站j的车辆i’的预计离去时间；

若没有子站j的离去时间早于车辆i的预计到达时间，即公式max{j|(Td^j＜Ta_i)}的j＝NULL，这表明车辆i到达车站时所有的子站j都被占用，车辆i需要在车站外排队等候，这样会引起车辆进站混乱并降低车辆服务水平，此时需要对车辆i的进站速度v_i进行调整优化，令：

Ta'_i＝min{Td^j}+10

其中，min{Td^j}表示所有子站已经匹配的最大预计离去时间的最小值，单位为s；

${v_i}^{\′}=\frac{L}{{{\mathrm{Ta}}^{\′}}_i-T_i}$

其中，v_i’为车辆i调整后的速度，再用这个速度替换原先速度v_i计算调整后的预计到达时间Ta_i和Td_i，并将车辆i匹配到有最小Td^j的子站，同时利用所述数据接口单元通知运营管理系统将车辆i将速度调整为v_i’。

7.根据权利要求2所述的实时的BRT车辆进站优化、站台客流引导系统的实现方法，其特征在于：在步骤5)中，所述信息发布模块将即将到达的BRT车辆和停靠子站信息显示出来，进行客流引导；所述信息发布模块对到达的车辆显示到达信息，对离去的车辆信息进行删除。