CN105679052A - 一种多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，该方法在交叉口处，采用基于公交乘客出行延误的公交优先请求优先水平评估方法，在多交叉口之间，以公交停靠站为节点，通过交叉口组别分配、组内交叉口信号相位差设置，形成站间不同宽度的双向公交绿波，实现协调控制。本发明在解决交叉口处多优先请求冲突问题的同时，考虑了多交叉口之间的协调控制，采用分段绿波，有效提高了绿波带宽度，保证了公交优先的准确执行，提升了公交优先效果和效率。

Description

一种多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法

技术领域

本发明涉及公共交通信号控制方法，尤其涉及一种多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法。

背景技术

中国的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》交通专题明确提出“通过优先发展公共交通解决城市交通拥堵问题”以及“大城市公交出行率达50％以上”的国家战略目标。并力争在2020年大城市公交出行率达到50％以上。然而，中国目前大部分城市的公交出行率均在15％以下，部分省会城市公交出行率甚至不足10％。针对目前城市的交通情况，最近几年，中国国内很多城市都在大力发展建设公共交通，努力完善公交系统结构。一些大城市正在逐步建成一个由地铁、有轨电车、快速公交(BusRapidTransit，BRT)和普通公交组成的多模式公交系统。与此同时，公交网络也日益发达，并发展为骨架线网、主干线网和支路线网三层结构的多层次公交线网。多模式多层次公交系统在很大程度上增加了公共交通的吸引力，但是不同模式不同层次车辆之间的相互干扰也日益增多。

公交信号优先是一种有效的提升公交服务水平的方法，但是随着多模式多层次地面公交网络的形成，交叉口处出现多公交车辆优先请求冲突的可能性大大增加。如何选取合适的评估优先请求优先水平的指标，从而有效地解决交叉口处多优先冲突问题在很大程度上决定了多模式多层次地面公交信号优先的效率。

申请号为201510436151.6的专利申请文件公开了一种信号交叉口多线路多公交车辆优先控制方法，该方法提出选择公交车辆乘客延误和下游公交站台乘客等待延误两个指标来对衡量多优先请求的优先水平，然后，将申请同一个优先策略的多线路多公交车辆所对应的延误加起来，延误大的优先请求对应的优先水平较高，给予更高优先通行权。该方法解决了多优先请求冲突问题，提高了公交优先的控制效率，但是其只考虑解决单交叉口处的优先请求冲突问题，在干线层面缺乏多交叉口之间的协调控制，因此会导致公交车辆在上游交叉口节省的时间在下游交叉口被浪费掉，大大降低了公交信号优先的效率。

申请号为201410730229.0的专利申请文件公开了一种交叉口多线路公交车辆优先请求冲突协调控制方法，该方法针对存在多线路公交车辆优先请求冲突的交叉口，综合考虑车辆行程时间延误、优先策略和道路等级等因素，建立了实时多线路优先请求冲突协调控制策略，解决了原有多线路优先请求冲突解决方法的不公平性。但是该方法同样只考虑解决单交叉口处的优先请求冲突问题，在干线层面缺乏多交叉口之间的协调控制，公交信号优先效率较低。

综上所述，现有关于多模式多层次地面公交信号优先的研究多从单交叉口之间展开，解决交叉口处优先请求冲突问题，而忽略了多交叉口之间的协调控制，从而导致上游交叉口节省的时间有可能在下游交叉口时被浪费掉，大大降低了公交信号优先效率。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，该方法在解决交叉口处多优先请求冲突问题的同时，考虑了多交叉口之间的协调控制，提高了公交信号优先效率。

技术方案：本发明所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，包括：

(1)根据公交车辆运行数据和公交位置信息，预测公交车到达停车线的到达时刻；

(2)根据预测的到达时刻，判断针对该公交车是否产生优先请求；

(3)若产生优先请求，则将该优先请求发送至信号控制机，并判断该优先请求是否满足预设的优先限制条件；

(4)若该优先请求满足所述优先限制条件，则判断该优先请求与其他优先请求之间，以及该优先请求与信号控制机内已有的未执行优先相位之间，是否存在冲突；

(5)若存在优先请求冲突，则评估该优先请求的优先水平，并判断该优先请求的优先水平是否为最高；

(6)若不存在优先请求冲突，或若该优先请求的优先水平为最高，则信号控制机接受该优先请求，产生优先相位，并评估该优先请求是否使得公交绿波带的宽度达到最大值；

(7)若达到最大值，则根据所述优先相位更新信号配时，从而完成多模式多层次地面公交信号优先协调控制。

进一步的，步骤(1)具体包括：

(11)当公交车辆经过到达检测器时，利用车载自动车辆定位系统，获取公交车辆运行数据；

(12)利用获取到的公交车辆运行数据和到达检测器的位置信息，预测公交车b到达停车线的到达时刻其中，

${\mathrm{AT}}_b^i=t+\frac{l}{v}$

式中，表示公交车b在相位i期间到达停车线的时间，t为公交车b到达检测器时间，v为公交车辆平均行驶速度，l为到达检测器至停车线的距离。

进一步的，步骤(2)具体包括：

(21)获取相位i的绿灯开始时刻g^S,i和结束时刻g^E,i；

(22)若预测的到达时刻则针对公交车b产生内容为红灯早断策略的优先请求，需要的优先时间为

(23)若则针对公交车b产生内容为绿灯延长策略的优先请求，需要的延长的时间

(24)若则结束本车辆的流程。

进一步的，步骤(3)具体包括：

(31)若产生优先请求，则将该优先请求发送至信号控制机；

(32)获取预设的优先限制条件；其中，所述优先限制条件包括相位i-1最小绿灯时间相位i+1最小绿灯时间和相位i的最大优先时间

(33)若优先请求的内容为绿灯延长策略，则当且时，判定该优先请求满足优先限制条件；若优先请求的内容为红灯早断策略，则当且时，判定该优先请求满足优先限制条件；

其中，gⁱ⁺¹、g^i-1分别表示相位i+1、i-1的绿灯持续时间。

进一步的，步骤(4)具体包括：

(41)若该优先请求满足所述优先限制条件，则判断信号控制机内是否存在已有的未执行优先相位；若是，执行(43)，若否，执行(42)；

(42)若在该优先请求所属的车辆处在同一个相位时，判定为不存在优先请求冲突；若处在不同相位时，判定为存在优先请求冲突；

(43)将当前优先请求产生时间与已有未执行优先相位的执行开始时间ST和执行结束时间ET按照如下规则进行对比判断：

若则判定为存在优先请求冲突；

若且则结束本车辆流程；

若则判定为不存在优先请求冲突。

进一步的，步骤(5)具体包括：

(51)若存在优先请求冲突，则利用车载自动车辆定位系统，获取公交车辆b实际到达停车线的时间以及实际车头时距

(52)选取公交乘客出行延误，包括在公交车上所经历的延误和在下游停靠站等待公交车的延误其中，

${\mathrm{IBD}}_b^i=({\mathrm{AT}}_b^i-{\mathrm{ST}}_b^i)\·O_b^i$

${\mathrm{WD}}_b^i={\mathrm{AWT}}_b^i-{\mathrm{SWT}}_b^i=\frac{\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\left({\mathrm{AH}}_b^i\right)}^2}{2\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\mathrm{AH}}_b^i}-\frac{\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\left({\mathrm{SH}}_b^i\right)}^2}{2\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\mathrm{SH}}_b^i}$

式中，是理论上公交车辆b在相位i到达停车线时间，是公交车辆载客数，AWTⁱ和SWTⁱ分别表示停靠站内乘客的实际等待时间和理论等待时间，表示公交车辆的理论车头时距，Bⁱ是相位i中申请同一个优先策略的公交车辆的集合；

(53)将申请同一个优先策略s的公交乘客出行延误相加，得到相应优先请求的优先水平评估模型P^s为：

$P^s=\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\mathrm{IBD}}_b^i+N_b^i\·{\mathrm{WD}}_b^i$

式中，表示相位i时间内在下游公交停靠站等待申请某一个优先策略的公交车辆的乘客数；

(54)根据所述优先水平评估模型计算该优先请求的优先水平是否为最高。

进一步的，步骤(6)具体包括：

(61)若不存在优先请求冲突，或若该优先请求的优先水平为最高，则信号控制机接受该优先请求并产生信号优先相位；

(62)作出交叉口间距和信号配时时空图，并确定所述时空图的上限和下限控制交叉口；

(63)根据时空图的上限和下限控制交叉口，计算公交绿波带的宽度；

(64)评估被信号控制机接受的优先请求是否使得公交绿波带的宽度达到最大值。

进一步的，步骤(7)具体包括：

(71)若该优先请求使得公交绿波带的宽度达到最大值，则该优先请求所要求的优先相位被通过；

(72)信号控制机根据通过的优先相位更新信号配时；

(73)若运行时间小于相位i的绿灯结束时刻g^E，i，结束本车辆流程；否则，执行最新的信号配时，从而完成多模式多层次地面公交信号优先协调控制。

进一步的，步骤(63)中公交绿波带宽度的计算具体为：

当上限控制交叉口与下限控制交叉口为同一交叉口时，公交绿波带的宽度为：

Bⁱ＝g_iu＝g_id

当上限控制交叉口在下限控制交叉口上游时，公交绿波带的宽度为：

$B^i=g_{iu}+\frac{r_{iu}-r_{id}}{2}+\frac{\underset{k=1}{\overset{k=n_{iu,id}}{\Σ}}{l}_{j+k}}{v^i}-{\mathrm{\θ}}_{iu,id}$

当上限控制交叉口在下限控制交叉口下游时，公交绿波带的宽度为

$B^i=g_{iu}+\frac{r_{iu}-r_{id}}{2}-\frac{\underset{k=1}{\overset{k=n_{id,iu}}{\Σ}}{l}_{j+k}}{v^i}+{\mathrm{\θ}}_{id,iu}$

式中，g_iu表示上限控制交叉口的绿灯时间，g_id表示下限控制交叉口的绿灯时间；r_iu表示上限控制交叉口的红灯时间，r_id表示下限控制交叉口的红灯时间，n_iu,id表示下限控制交叉口至上限控制交叉口的交叉口个数，l_j+k表示交叉口组别内相邻交叉口I_j+k与I_j+k+1之间的交叉口间距；vⁱ是公交车辆在相位i的平均速度，θ_iu,id为下限控制交叉口至上限控制交叉口的相位差；n_id,iu为上限控制交叉口至下限控制交叉口的交叉口个数，θ_id,iu为上限控制交叉口至下限控制交叉口的相位差。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明针对多模式多层次地面公交信号优先协调控制，在交叉口处，采用基于公交乘客出行延误的公交优先请求优先水平评估方法，在多交叉口之间，以公交停靠站为节点，通过交叉口组别分配、组内交叉口信号相位差设置，形成站间不同宽度的双向公交绿波，实现协调控制；本发明在解决交叉口处多优先请求冲突问题的同时，考虑了多交叉口之间的协调控制，保证了公交优先的准确执行，提升了公交优先效果和效率，降低了公交优先对其他车辆和整个系统的负面影响，提高了公交系统服务水平。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的流程示意图；

图2是本实施例中公交信号优先系统的示意图；

图3是本实施例中交叉口间距和信号配时时空图；

图4是本实施例的交叉口布置图；

图5是本实施例与现有技术的模拟仿真结果对比图；其中(a)为对公交车平均延误而言，本实施例的仿真结果对比图；(b)为对所有车辆平均行程时间而言，本实施例的仿真结果对比图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，具体包括以下步骤：

(1)根据公交车辆运行数据和公交位置信息，预测公交车到达停车线的到达时刻。

具体的，步骤(1)包括：(11)当公交车辆经过到达检测器时，利用车载自动车辆定位(AutomaticVehicleLocation，AVL)系统，获取公交车辆运行数据；其中，公交车辆和AVL具体位置如图2所示；(12)利用获取到的公交车辆运行数据和到达检测器的位置信息，预测公交车b到达停车线的到达时刻其中，式中，表示公交车b在相位i期间到达停车线的时间，t为公交车b到达检测器时间，v为公交车辆平均行驶速度，l为到达检测器至停车线的距离。

(2)根据预测的到达时刻，判断针对该公交车是否产生优先请求。若是，执行步骤(3)；若否，结束本车辆流程。

具体的，步骤(2)包括：(21)获取相位i的绿灯开始时刻g^S,i和结束时刻g^E,i，其中，相位是指一段时间，是信号配时中得一个专有名词；(22)若预测的到达时刻(即公交车b到达停车线时，相位i处于红灯时间)，公交车不能通过停车线，则针对公交车b产生内容为红灯早断策略的优先请求，需要的优先时间为(23)若(即公交车b不能在相位i绿灯截止时间之前到达停车线)，则针对公交车b产生内容为绿灯延长策略的优先请求，需要的延长的时间(24)若无优先请求，则结束本车辆的流程。

(3)将该优先请求发送至信号控制机，并判断该优先请求是否满足预设的优先限制条件。若是，则执行步骤(4)；若否，结束本车辆流程。

具体的，步骤(3)包括：(31)将该优先请求发送至信号控制机；(32)获取预设的优先限制条件；其中，所述优先限制条件包括相位i-1最小绿灯时间相位i+1最小绿灯时间和相位i的最大优先时间(33)若优先请求的内容为绿灯延长策略，则当且时，判定该优先请求满足优先限制条件，否则结束本车辆流程；若优先请求的内容为红灯早断策略，则当且时，判定该优先请求满足优先限制条件，否则结束本车辆流程；其中，gⁱ⁺¹、g^i-1分别表示相位i+1、i-1的绿灯持续时间。

(4)判断该优先请求与其他优先请求之间，以及该优先请求与信号控制机内已有的未执行优先相位之间，是否存在冲突。若是，则执行步骤(5)，若否，则执行步骤(6)。

具体的，步骤(4)包括：(41)判断信号控制机内是否存在已有的未执行优先相位；若是，执行(43)，若否，执行(42)；(42)若在该优先请求所属的车辆处在同一个相位时，判定为不存在优先请求冲突；若处在不同相位时，判定为存在优先请求冲突；(43)将当前优先请求产生时间与已有未执行优先相位的执行开始时间ST和执行结束时间ET按照如下规则进行对比判断：若则判定为存在优先请求冲突；若且此时虽然存在冲突，但已有优先相位在执行过程中，根据信号控制机在一个相位内只执行一个优先相位的原则，当前优先请求将会被信号控制机拒绝，因此结束本车辆流程；若则判定为不存在优先请求冲突。

(5)评估该优先请求的优先水平，并判断该优先请求的优先水平是否为最高。若是，则执行步骤(6)；若否，结束本车辆流程。

具体的，步骤(5)包括：(51)利用车载自动车辆定位系统，获取公交车辆b实际到达停车线的时间以及实际车头时距(52)选取公交乘客出行延误，包括在公交车上所经历的延误和在下游停靠站等待公交车的延误(53)将申请同一个优先策略s的公交乘客出行延误相加，得到相应优先请求的优先水平评估模型P^s；(54)根据所述优先水平评估模型计算该优先请求的优先水平是否为最高。可以看出，公交车辆延误越大，其所对应的优先请求优先水平就越高，其中：

${\mathrm{IBD}}_b^i=({\mathrm{AT}}_b^i-{\mathrm{ST}}_b^i)\·O_b^i$

${\mathrm{WD}}_b^i={\mathrm{AWT}}_b^i-{\mathrm{SWT}}_b^i=\frac{\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\left({\mathrm{AH}}_b^i\right)}^2}{2\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\mathrm{AH}}_b^i}-\frac{\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\left({\mathrm{SH}}_b^i\right)}^2}{2\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\mathrm{SH}}_b^i}$

$P^s=\underset{b\∈B^i}{\Σ}{\mathrm{IBD}}_b^i+N_b^i\·{\mathrm{WD}}_b^i$

式中，是理论上公交车辆b在相位i到达停车线时间，是公交车辆载客数，AWTⁱ和SWTⁱ分别表示停靠站内乘客的实际等待时间和理论等待时间，表示公交车辆的理论车头时距，Bⁱ是相位i中申请同一个优先策略的公交车辆的集合；表示相位i时间内在下游公交停靠站等待申请某一个优先策略的公交车辆的乘客数。

其中，本实施例提出采用某条线路公交车上所有乘客的延误和下游公交停靠站等待该条线路的所有乘客的等待延误，而不是平均延误，来衡量公交车辆优先请求优先水平的大小，显然这样更能很好地反映不同模式不同层次公交车辆的优先需求，从而将优先通行权给最需要的公交车辆，优化了公交优先服务顺序，提升了公交信号优先效率。

(6)信号控制机接受该优先请求，产生优先相位，并评估该优先请求是否使得公交绿波带的宽度达到最大值。若是，执行步骤(7)；若否，结束本车辆流程。

具体的，步骤(6)包括：(61)信号控制机接受该优先请求并产生信号优先相位；(62)作出交叉口间距和信号配时时空图，并确定所述时空图的上限和下限控制交叉口；(63)根据时空图的上限和下限控制交叉口，计算公交绿波带的宽度；(64)评估被信号控制机接受的优先请求是否使得公交绿波带的宽度达到最大值。

其中，时空图的具体制作步骤为；如图3所示，首先，将交叉口分组，两个相邻停靠站之间的交叉口分为一组。选取停靠站S_j和S_j+1之间的交叉口组别Z_j，其包含交叉口I_j，I_j+1，…，I_j+m，交叉口数量为m+1；然后，以公交车行驶上行方向为基准，采集交叉口组别内各相邻交叉口I_j+k与I_j+k+1之间的交叉口间距l_j+k，以道路长度为横轴，时间为纵轴构建直角坐标系，作出交叉口组别Z_j的交叉口间距与交叉口信号配时时空图，所述时空图中的坐标系原点为：横轴，组别Z_j内第一个交叉口的位置；纵轴，组别Z_j内第一个交叉口的红灯中心时刻。

其中，确定时空图的上限和下限控制交叉口的具体步骤为：作出的时空图中插入以1/vⁱ为斜率的直线，在保证直线穿过时空图中所有交叉口绿灯时间的前提下，上下移动直线，其中vⁱ是公交车辆在相位i的平均速度；当直线向上移动触碰到任意交叉口红灯时间底端时，该交叉口即为上限控制交叉口，当同时触碰到多个交叉口红灯时间底端时，选择其中一个作为上限控制交叉口，记为I_iu，；当直线向下移动触碰到任意交叉口红灯时间顶端时，该交叉口即为下限控制交叉口，当同时触碰到多个交叉口红灯时间顶端时，选择其中一个作为下限控制交叉口，记为I_id。

其中，步骤(63)中公交绿波带宽度的计算具体为：

当上限控制交叉口与下限控制交叉口为同一交叉口时，公交绿波带的宽度为：

Bⁱ＝g_iu＝g_id

当上限控制交叉口在下限控制交叉口上游时，公交绿波带的宽度为：

$B^i=g_{iu}+\frac{r_{iu}-r_{id}}{2}+\frac{\underset{k=1}{\overset{k=n_{iu,id}}{\Σ}}{l}_{j+k}}{v^i}-{\mathrm{\θ}}_{iu,id};$

当上限控制交叉口在下限控制交叉口下游时，公交绿波带的宽度为：

$B^i=g_{iu}+\frac{r_{iu}-r_{id}}{2}-\frac{\underset{k=1}{\overset{k=n_{id,iu}}{\Σ}}{l}_{j+k}}{v^i}+{\mathrm{\θ}}_{id,iu}.$

式中，g_iu表示上限控制交叉口的绿灯时间，g_id表示下限控制交叉口的绿灯时间；r_iu表示上限控制交叉口的红灯时间，r_id表示下限控制交叉口的红灯时间，n_iu,id表示下限控制交叉口至上限控制交叉口的交叉口个数，l_j+k表示交叉口组别内相邻交叉口I_j+k与I_j+k+1之间的交叉口间距；vⁱ是公交车辆在相位i的平均速度，θ_iu,id为下限控制交叉口至上限控制交叉口的相位差；n_id,iu为上限控制交叉口至下限控制交叉口的交叉口个数，θ_id,iu为上限控制交叉口至下限控制交叉口的相位差。

(7)根据所述优先相位更新信号配时，从而完成多模式多层次地面公交信号优先协调控制。

具体的，步骤(7)包括：(71)若该优先请求使得公交绿波带的宽度达到最大值，则该优先请求所要求的优先相位被通过；(72)信号控制机根据通过的优先相位更新信号配时；(73)若运行时间小于相位i的绿灯结束时刻g^E，i，结束本车辆流程；否则，执行最新的信号配时，从而完成多模式多层次地面公交信号优先协调控制。

下面以南京市中山南路(淮海路-集庆路)路段中的10个交叉口为例来对本实施例的方法进行验证分析：

1)首先，获取案例交叉口的基本情况。

该案例总共有10条公交线路，19个公交停靠站，其中，中山南路设置有公交专用道，具体布置图如图4所示。另外，该交叉口的初始信号配时也附在图4中。根据需要调查了2016年3月1日上午7:00到9:00的交通情况，所得流量数据如表1所示、公交停靠站乘客到达率如表2所示。

表1交叉口基本流量数据(veh/h)

表1中：L、T、R分别代表左转、直行和右转；-代表该方向不能通行。

表2公交停靠站乘客到达率(pers/s)

表2中：-代表某一条公交线路不在此停靠站停靠。

2)基于VISSIM仿真软件，以COM接口为中介，利用MATLAB汇编语言，搭建仿真平台。首先，根据调查获取的数据，对VISSIM构建的交叉口模型进行标定，以使其更符合现实情况。到达检测器设置在停车线前150米处。仿真车辆上装有用于实时收集公交车辆运行信息数据的AVL系统。然后，通过COM接口，使用MATLAB编程实现优先请求产生和判断、冲突的判定、优先请求优先水平评估和相邻停靠站之间绿波。而多模式多层次地面公交协调控制过程中需要的相关数据都是利用VISSIM软件中的相关模块或者功能来获取。

3)为了验证本实施例的有效性和可行性，本实施例使用其他三种信号控制模型、三种需求场景(分别为场景1：30％高峰小时交通量；场景2：60％高峰小时交通量；场景3：高峰小时交通量)来进行对比分析，控制模型的具体情况如下：

模型1：无优先；

模型2：在交叉口处使用优先请求优先水平评估模型解决冲突，不考虑多交叉口之间的协调控制；

模型3：在交叉口处使用优先请求优先水平评估模型解决冲突，在多交叉口之间使用传统的协调控制方法；

模型4：本发明方法。

4)按照本实施例的具体实施方案，在搭建的仿真平台上分别对四种场景进行模拟仿真。选取公交车平均延误和车辆平均总行程时间为指标来衡量本发明方法的有效性，仿真结果如表3和图5(a)、(b)所示。从表3可知，不管在什么需求场景下，与其他三种模型相比，本实施例(模型4)都可以显著降低公交车辆的平均延误。另外，平均总行程时间在本发明方法实行后，不仅不会增加，反而在一定程度上有明显的下降趋势。

图5(a)和(b)显示了与前三种方法相比，本实施例具有减小公交车平均延误和车辆平均总行程时间的能力。从图5(a)可以看出，随着需求总量的增加，本实施例相对其他三种方法降低公交车平均延误的能力也在逐渐增加。当需求总量为30％高峰小时交通量时，与方法1、2和3相比，本实施例降低公交车平均延误的比例为20.43％、13.43和6.9％。而当需求总量达到高峰小时交通量时，相应的比例为25.83％、24.89％和17.56％。同样的情况也出现在图5(b)。

表3仿真运行结果

5)从仿真效果可以看出，与之前的研究方法相比，本实施例可以有效改善多模式多层次地面公交协调控制效果。

Claims (9)

1.一种多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：包括：

(1)根据公交车辆运行数据和公交位置信息，预测公交车到达停车线的到达时刻；

(2)根据预测的到达时刻，判断针对该公交车是否产生优先请求；

(3)若产生优先请求，则将该优先请求发送至信号控制机，并判断该优先请求是否满足预设的优先限制条件；

(4)若该优先请求满足所述优先限制条件，则判断该优先请求与其他优先请求之间，以及该优先请求与信号控制机内已有的未执行优先相位之间，是否存在优先请求冲突；

(5)若存在优先请求冲突，则评估该优先请求的优先水平，并判断该优先请求的优先水平是否为最高；

(6)若不存在优先请求冲突，或若该优先请求的优先水平为最高，则信号控制机接受该优先请求，产生优先相位，并评估该优先请求是否使得公交绿波带的宽度达到最大值；

(7)若达到最大值，则根据所述优先相位更新信号配时，从而完成多模式多层次地面公交信号优先协调控制。

2.根据权利要求1所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(1)具体包括：

(11)当公交车辆经过到达检测器时，利用车载自动车辆定位系统，获取公交车辆运行数据；

(12)利用获取到的公交车辆运行数据和到达检测器的位置信息，预测公交车到达停车线的到达时刻其中，

${\mathrm{AT}}_b^i=t+\frac{l}{v}$

式中，表示公交车b在相位i期间到达停车线的时间，t为公交车b到达检测器时间，v为公交车辆平均行驶速度，l为到达检测器至停车线的距离。

3.根据权利要求1所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：

(21)获取相位i的绿灯开始时刻g^S,i和结束时刻g^E,i；

(22)若预测的到达时刻则针对公交车b产生内容为红灯早断策略的优先请求，需要的优先时间为

(23)若则针对公交车b产生内容为绿灯延长策略的优先请求，需要的延长的时间

(24)若则结束本车辆的流程。

4.根据权利要求1所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：

(31)若产生优先请求，则将该优先请求发送至信号控制机；

(32)获取预设的优先限制条件；其中，所述优先限制条件包括相位i-1最小绿灯时间相位i+1最小绿灯时间和相位i的最大优先时间

(33)若优先请求的内容为绿灯延长策略，则当且时，判定该优先请求满足优先限制条件；若优先请求的内容为红灯早断策略，则当且时，判定该优先请求满足优先限制条件；

其中，gⁱ⁺¹、g^i-1分别表示相位i+1、i-1的绿灯持续时间。

5.根据权利要求1所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(4)具体包括：

(41)若该优先请求满足所述优先限制条件，则判断信号控制机内是否存在已有的未执行优先相位；若是，执行(43)，若否，执行(42)；

(42)若在该优先请求所属的车辆处在同一个相位时，判定为不存在优先请求冲突；若处在不同相位时，判定为存在优先请求冲突；

(43)将当前优先请求产生时间与已有未执行优先相位的执行开始时间ST和执行结束时间ET按照如下规则进行对比判断：

若则判定为存在优先请求冲突；

若且则结束本车辆流程；

若则判定为不存在优先请求冲突。

6.根据权利要求1所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(5)具体包括：

(51)若存在优先请求冲突，则利用车载自动车辆定位系统，获取公交车辆b实际到达停车线的时间以及实际车头时距

(52)选取公交乘客出行延误，包括在公交车上所经历的延误和在下游停靠站等待公交车的延误其中，

${\mathrm{IBD}}_b^i=({\mathrm{AT}}_b^i-{\mathrm{ST}}_b^i)\·O_b^i$

${\mathrm{WD}}_b^i={\mathrm{AWT}}_b^i-{\mathrm{SWT}}_b^i=\frac{\underset{b\∈B^i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\mathrm{AH}}_b^i\right)}^2}{2\underset{b\∈B^i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{AH}}_b^i}-\frac{\underset{b\∈B^i}{\mathrm{\Σ}}{\left({\mathrm{SH}}_b^i\right)}^2}{2\underset{b\∈B^i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SH}}_b^i}$

式中，是理论上公交车辆b在相位i到达停车线时间，是公交车辆载客数，AWTⁱ和SWTⁱ分别表示停靠站内乘客的实际等待时间和理论等待时间，表示公交车辆的理论车头时距，Bⁱ是相位i中申请同一个优先策略的公交车辆的集合；

(53)将申请同一个优先策略s的公交乘客出行延误相加，得到相应优先请求的优先水平评估模型P^s为：

$P^s=\underset{b\∈B^i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{IBD}}_b^i+N_b^i\·{\mathrm{WD}}_b^i$

式中，表示相位i时间内在下游公交停靠站等待申请某一个优先策略的公交车辆的乘客数；

(54)根据所述优先水平评估模型计算该优先请求的优先水平是否为最高。

7.根据权利要求1所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(6)具体包括：

(61)若不存在优先请求冲突，或若该优先请求的优先水平为最高，则信号控制机接受该优先请求并产生信号优先相位；

(62)作出交叉口间距和信号配时时空图，并确定所述时空图的上限和下限控制交叉口；

(63)根据时空图的上限和下限控制交叉口，计算公交绿波带的宽度；

(64)评估被信号控制机接受的优先请求是否使得公交绿波带的宽度达到最大值。

8.根据权利要求7所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(7)具体包括：

(71)若该优先请求使得公交绿波带的宽度达到最大值，则该优先请求所要求的优先相位被通过；

(72)信号控制机根据通过的优先相位更新信号配时；

(73)若运行时间小于相位i的绿灯结束时刻g^E，i，结束本车辆流程；否则，执行最新的信号配时，从而完成多模式多层次地面公交信号优先协调控制。

9.根据权利要求7所述的多模式多层次地面公交信号优先协调控制方法，其特征在于：步骤(63)中公交绿波带宽度的计算具体为：

当上限控制交叉口与下限控制交叉口为同一交叉口时，公交绿波带的宽度为：

Bⁱ＝g_iu＝g_id

当上限控制交叉口在下限控制交叉口上游时，公交绿波带的宽度为：

$B^i=g_{iu}+\frac{r_{iu}-r_{id}}{2}+\frac{\underset{k=1}{\overset{k=n_{iu,id}}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{j+k}}{v^i}-{\mathrm{\θ}}_{iu,id}$

当上限控制交叉口在下限控制交叉口下游时，公交绿波带的宽度为：

$B^i=g_{iu}+\frac{r_{iu}-r_{id}}{2}+\frac{\underset{k=1}{\overset{k=n_{id,iu}}{\mathrm{\Σ}}}{l}_{j+k}}{v^i}-{\mathrm{\θ}}_{id,iu}$

式中，g_iu表示上限控制交叉口的绿灯时间，g_id表示下限控制交叉口的绿灯时间；r_iu表示上限控制交叉口的红灯时间，r_id表示下限控制交叉口的红灯时间，n_iu,id表示下限控制交叉口至上限控制交叉口的交叉口个数，l_j+k表示交叉口组别内相邻交叉口I_j+k与I_j+k+1之间的交叉口间距；vⁱ是公交车辆在相位i的平均速度，θ_iu,id为下限控制交叉口至上限控制交叉口的相位差；n_id,iu为上限控制交叉口至下限控制交叉口的交叉口个数，θ_id,iu为上限控制交叉口至下限控制交叉口的相位差。