CN106781563A - 一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，包括步骤：控制区域划分并编号，按照交叉口下游是否有公交停靠站，将潮汐交通流作用下的城市快速路划分为两类控制区域；搭建交通特征数据集；确定交叉口初始信号配时方案，包括各交叉口的初始信号相位结构、各交叉口的初始信号控制周期、各交叉口的各相位初始绿灯时间的确定；对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定；确定交叉口公交优先信号配时优化方案，利用“试值法”确定各交叉口的公交优先绿灯通行时间、各交叉口的各相位绿灯通行时间；确定交叉口公交优先信号协调配时方案。大幅降低快速路主车流在各交叉口处的等待延误，提高通行效率。

Description

一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法

技术领域

本发明涉及一种信号协调配时方法，特别是涉及一种潮汐交通流作用下的城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，属于交通信号控制技术领域。

背景技术

随着城市道路交通拥堵程度的不断加剧，越来越多城市开始大力发展公共交通，并通过在干线交叉口处增加公交车辆通行时间来提升城市快速路主交通流向的通行效率。

然而，仅将快速路每个交叉口公交优先信号配时优化方案简单组合并不能很好的提升整条快速路的通行效果，需要充分考虑各交叉口信号配时方案的相互协调。另外，快速路的公交停靠站将在很大程度上影响相邻交叉口的车流运行特征，特别是影响上游交叉口的公交车流的运行特征。

所以，十分需要分析交叉口与下游停靠站之间的相互作用影响，并综合考虑其影响下的交叉口公交优先信号配时方案。因此，在开展城市快速路交叉口公交优先信号配时优化方面的研究时，需要重点考虑车流在快速路各交叉口之间、及在交叉口与停靠站之间相互作用的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，能大幅降低快速路主车流在各交叉口处的等待延误，提高整体通行效率，特别适用于潮汐交通流情况，极具有产业上的利用价值。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，包括以下步骤：

1)控制区域划分并编号；

按照交叉口下游是否有公交停靠站，将潮汐交通流作用下的城市快速路划分为两类控制区域，分别为A类控制区和B类控制区；

并按照城市快速路的主交通流流向，对A类控制区和B类控制区从上游到下游的顺序进行编号；

2)搭建交通特征数据集；

对于潮汐交通流作用下的城市快速路，需搭建城市快速路交通特征数据集；

对于两类控制区域，分别搭建A类控制区交通特征数据集和B类控制区交通特征数据集；

3)确定交叉口初始信号配时方案；

包括各交叉口的初始信号相位结构、各交叉口的初始信号控制周期、各交叉口的各相位初始绿灯时间的确定；

4)对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定；

5)确定交叉口公交优先信号配时优化方案；

利用“试值法”确定各交叉口的公交优先绿灯通行时间、各交叉口的各相位绿灯通行时间；

6)确定交叉口公交优先信号协调配时方案；

根据交叉口初始信号配时方案中各交叉口的初始信号控制周期，选取最大信号控制周期作为交叉口统一信号控制周期，确定各交叉口的统一信号下公交优先相位绿灯通行时间、各交叉口的统一信号下各相位绿灯通行时间，并采用“时空轨迹图”法确定各交叉口之间的相位差。

本发明进一步设置为：所述步骤1)中的A类控制区为交叉口下游没有停靠站的城市快速路区域、A类控制区内包含下游没有停靠站的交叉口，B类控制区为交叉口下游有停靠站的城市快速路区域、B类控制区内包含下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站；

对A类控制区从上游到下游的顺序进行编号，是将A类控制区中下游没有停靠站的交叉口依次记为其中i表示A类控制区中下游没有停靠站的交叉口的个数，i为自然数；

对B类控制区从上游到下游的顺序进行编号，是将B类控制区中下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站依次记为其中j表示B类控制区中下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站的个数，j为自然数。

本发明进一步设置为：所述步骤2)搭建交通特征数据集，具体为，

2-1)对于潮汐交通流作用下的城市快速路，需搭建城市快速路交通特征数据集；

城市快速路交通特征数据集包括相邻交叉口之间的间距，交叉口与停靠站之间的间距，快速路主流向车流在相邻交叉口之间运行的平均速度，快速路主流向车流在交叉口与停靠站之间运行的平均速度；

2-2)对于两类控制区域，分别搭建A类控制区交通特征数据集和B类控制区交通特征数据集；

A类控制区交通特征数据集包括A类控制区中的交叉口交通特征数据集；

B类控制区交通特征数据集包括B类控制区中的交叉口交通特征数据集和交叉口下游的停靠站交通特征数据集；

将A类控制区中的交叉口交通特征数据集和B类控制区中的交叉口交通特征数据集统一列为交叉口交通特征数据集；

交叉口交通特征数据集中的各类信息按照交叉口进口道方向分车道进行采集，交叉口下游的停靠站交通特征数据集中的各类信息按照各停靠公交线路分班次进行采集；

将交叉口交通特征数据集记为I，I＝{q_Ig,q_It,O_Ig,O_It}，其中，q_Ig、q_It分别表示交叉口处单位时间内的非优先通行车辆流量与优先通行公交车辆流量，O_Ig、O_It分别表示调查时间与车流量调查时段保持一致情况下的交叉口范围内的非优先通行车辆车均载客人数和优先通行公交车辆车均载客人数；所述非优先通行车辆包括社会车辆和非优先通行公交车辆，统计非优先通行公交车辆的流量需按照换乘成当量小汽车、即一辆非优先通行公交车辆相当于2辆小汽车进行统计；

将交叉口下游的停靠站交通特征数据集记为S，

S＝{T_Sa,T_Sd,P_Sb,P_Sa,O_St,f(t),h(t)}，

其中，T_Sa、T_Sd分别表示单位时间在停靠站停靠的公交车辆的到站时间和离站时间，P_Sb、P_Sa分别表示公交车辆进站时的乘客上车数量和乘客下车数量，O_St表示交叉口下游的停靠站处公交车辆载客人数，f(t)、h(t)分别表示候车乘客到站分布函数和候车乘客离站登车分布函数。

本发明进一步设置为：所述步骤3)确定交叉口初始信号配时方案，具体为，

3-1)设定各交叉口的初始信号相位结构为：主路方向直行，主路方向左转、右转，支路方向直行，支路方向左转、右转；其中，支路方向垂直于主路方向；

若主路方向右转与主路方向直行共用外侧车道、或支路方向右转与支路方向直行共用外侧车道、或主路方向直行车流饱和度大于主路方向左转车流饱和度、或支路方向直行车流饱和度大于支路方向左转车流饱和度时，则改变所设定的各交叉口的初始信号相位结构，将主路方向左转和支路方向左转的信号分别单独成为一个相位，主路方向直行和主路方向右转的信号合成一个相位，支路方向直行和支路方向右转的信号合成一个相位，得到各交叉口的改变后初始信号相位结构为：主路方向直行、右转，主路方向左转，支路方向直行、右转，支路方向左转；

3-2)用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期C，计算公式为，

其中，k为交叉口的第k个相位，K为交叉口的相位总数量，k和K均为自然数；为第k相位的初始关键车流饱和度，关键车流饱和度是指该相位多股车流中饱和度最大的那股车流的饱和度；X为各相位初始关键车流饱和度之和；L表示信号周期的损失时间；

3-3)确定各交叉口的各相位初始绿灯时间，计算公式为，

其中，Y^k为周期内第k相位的黄灯时间。

本发明进一步设置为：所述信号周期的损失时间L取3-4秒。

本发明进一步设置为：所述步骤4)对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定，具体为，

4-1)对于A类控制区，将以A类控制区内交叉口所有乘客出行延误D(U_A)最小为该控制区内交叉口公交优先信号配时方案的控制目标，即得A类控制区交叉口公交优先信号配时模型为，

其中，D_I为交叉口处乘客总延误，D_Ig为非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误，D_It为优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误；

通过分析交叉口车道车流饱和度情况，建立A类控制区交叉口公交优先信号配时模型的约束条件，

其中，λ^k表示交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的信号配时绿信比；表示交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的车辆饱和度；其中，表示单位时间内信号周期的第k相位实际通行的车道的交通量，表示单位时间内信号周期的第k相位所允许通行的车道的通行能力，取1800pcu/h·lane；

4-2)对于B类控制区，将以B类控制区内交叉口与下游停靠站所有乘客出行延误D(U_B)最小为该控制区内交叉口公交优先信号配时方案的控制目标，即得B类控制区交叉口公交优先信号配时模型为，

其中，D_S为交叉口下游公交停靠站处乘客总延误，D_So为交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误，D_Si为交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误；

通过分析交叉口车道车流饱和度情况，建立B类控制区交叉口公交优先信号配时模型的约束条件，

4-3)分别计算非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig和优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It；

4-3-1)通过计算信号控制交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的非优先通行车辆车均延误确定单位时间内非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig，

其中，表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆流量；表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆车均载客人数；C表示各交叉口的初始信号控制周期；L表示信号周期的损失时间；表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆饱和度；g^k表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的绿灯通行时间；

4-3-2)通过计算信号控制交叉口处单位时间内信号周期的公交优先通行相位第b相位中优先通行的公交车辆车均延误确定单位时间内优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It，

其中，b∈K，b为自然数；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆流量；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆车均载客人数；λ^b表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的信号配时绿信比；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆饱和度；表示交叉口处单位时间内的信号周期的公交优先相位所允许通行的公交车道的通行能力，取900bus/h·lane；g^b表示交叉口处单位时间内的信号周期的公交优先相位的绿灯通行时间；

4-4)利用图解法，分别计算交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误D_So和交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误D_Si；

4-4-1)通过分析公交停靠站处候车乘客数量变化情况，利用图解法计算单位时间内的交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误D_So，

其中，m为第m条公交线路，M为公交线路的总数量，m和M均为自然数；n为第n辆公交车，N为公交车的总数量，n和N均为自然数；表示在交叉口下游公交停靠站处等待第m条公交线路的第n辆公交车的乘客候车延误；分别表示第m条公交线路的第n-1辆、第n辆公交车在交叉口下游公交停靠站处的离站时刻；表示第m条公交线路第n辆公交车在交叉口下游公交停靠站处的到站时刻；f^mn(t)、h^mn(t)分别表示在交叉口下游公交停靠站处等待第m条公交线路的第n辆公交车的乘客到站、离站登车分布函数；

4-4-2)通过分析公交车辆在停靠站停靠期间车内乘客数量变化情况，利用图解法计算单位时间内的交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误D_Si，

其中，表示交叉口下游公交停靠站处第m条公交线路的第n辆公交车内乘客的等待延误；表示第m条公交线路的第n辆公交车进入交叉口下游公交停靠站时的载客人数。

本发明进一步设置为：所述步骤5)确定交叉口公交优先信号配时优化方案，具体为，

5-1)以步骤3)所确定的各交叉口的各相位初始绿灯时间g^k(0)作为信号配时方案第k相位绿灯时间的初始值g^k，即g^k＝g^k(0)；

5-2)计算此时控制区域内交叉口所有乘客出行总延误D(U)；

D(U)＝∑D(U_A)+∑D(U_B)，其中，D(U_A)为A类控制区内交叉口所有乘客出行延误，D(U_B)为B控制区内交叉口所有乘客出行延误；

5-3)开始试值，令其中，为试值过程中公交优先相位绿灯时间，g^b为初始阶段公交公交优先相位绿灯时间；

并计算试值过程中各相位社会车辆通行绿灯时间其中，C为各交叉口的初始信号控制周期，Y为信号周期内所有黄灯时间之和；

5-4)计算此时控制区域内交叉口各进口道车流饱和度情况其中，表示试值过程中交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的车辆饱和度；表示试值过程中交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的信号配时绿信比；

如果就终止试值，此时的g^b即为优化的交叉口公交优先绿灯通行时间、g^k即为优化的交叉口第k相位的绿灯通行时间；否则继续执行步骤5-5)；

5-5)计算新信号配时方案条件下控制区域内交叉口所有乘客出行总延误

其中，为新信号配时方案条件下A类控制区内交叉口所有乘客出行延误，为新信号配时方案条件下B控制区内交叉口所有乘客出行延误；

如果就终止试值，此时的g^b即为优化的交叉口公交优先绿灯通行时间；否则，令并转至步骤5-3)继续进行试值，直至确定最终优化结果。

本发明进一步设置为：所述步骤6)确定交叉口公交优先信号协调配时方案，具体为，

6-1)根据交叉口初始信号配时方案中各交叉口的初始信号控制周期，选取最大信号控制周期作为交叉口统一信号控制周期C^(C)，

6-2)确定各交叉口的统一信号下公交优先相位绿灯通行时间g^b(C)、各交叉口的统一信号下各相位绿灯通行时间g^k(C)，

其中，C为各交叉口的初始信号控制周期，g^b为步骤5)所确定的交叉口的公交优先绿灯通行时间，g^k为步骤5)所确定的交叉口的各相位绿灯通行时间；

6-3)采用“时空轨迹图”法确定各交叉口之间的相位差，保证连续交叉口中公交优先绿灯通行时间最小的交叉口的绿灯时间成为该城市快速路协调的公交优先绿灯时间。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明提供的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，将潮汐交通流作用下的城市快速路划分为两类控制区域，分析控制区域各交叉口之间的相互协调作用，确定交叉口公交优先信号协调配时方案，从而有效避免仅片面研究单一交叉口公交优先配时而忽略整条线路各交叉口之间相互影响的情况；因此，本发明的公交优先信号协调配时方法，能更加真实的反映潮汐交通流作用下城市快速路车流在各交叉口之间的运行特征，能大幅降低快速路主车流在各交叉口处的等待延误，提高整体通行效率及地面公共交通运行服务水平。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明步骤4)中公交停靠站处候车乘客的等待延误“图解法”计算示意图；

图3是本发明步骤4)中公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误“图解法”计算示意图；

图4是本发明步骤5)中“试值法”求解流程图；

图5是本发明步骤6)中“时空轨迹图”示意图；

图6是本发明实施例的城市快速路平面布局图；

图7是本发明实施例的城市快速路控制区域划分及编号图(包含区段间距和平均车速)；

图8是本发明实施例的#1交叉口平面布局及初始信号配时方案；

图9是本发明实施例的#2交叉口平面布局及初始信号配时方案；

图10是本发明实施例的#3交叉口平面布局及初始信号配时方案；

图11是本发明实施例的#4交叉口平面布局及初始信号配时方案；

图12是本发明实施例的#5交叉口平面布局及初始信号配时方案；

图13是本发明实施例的潮汐交通流作用下城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方案。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明提供一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，如图1所示，包括以下步骤：

1)控制区域划分并编号；

按照交叉口下游是否有公交停靠站，将潮汐交通流作用下的城市快速路划分为两类控制区域，分别为A类控制区和B类控制区；

并按照城市快速路的主交通流流向，对A类控制区和B类控制区从上游到下游的顺序进行编号。

A类控制区为交叉口下游没有停靠站的城市快速路区域、A类控制区内包含下游没有停靠站的交叉口，B类控制区为交叉口下游有停靠站的城市快速路区域、B类控制区内包含下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站；

对A类控制区从上游到下游的顺序进行编号，是将A类控制区中下游没有停靠站的交叉口依次记为其中i表示A类控制区中下游没有停靠站的交叉口的个数，i为自然数；

对B类控制区从上游到下游的顺序进行编号，是将B类控制区中下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站依次记为其中j表示B类控制区中下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站的个数，j为自然数。

2)搭建交通特征数据集；

对于潮汐交通流作用下的城市快速路，需搭建城市快速路交通特征数据集；

对于两类控制区域，分别搭建A类控制区交通特征数据集和B类控制区交通特征数据集。

具体为，

2-1)对于潮汐交通流作用下的城市快速路，需搭建城市快速路交通特征数据集；

城市快速路交通特征数据集包括相邻交叉口之间的间距，交叉口与停靠站之间的间距，快速路主流向车流在相邻交叉口之间运行的平均速度，快速路主流向车流在交叉口与停靠站之间运行的平均速度；

2-2)对于两类控制区域，分别搭建A类控制区交通特征数据集和B类控制区交通特征数据集；

A类控制区交通特征数据集包括A类控制区中的交叉口交通特征数据集；

B类控制区交通特征数据集包括B类控制区中的交叉口交通特征数据集和交叉口下游的停靠站交通特征数据集；

将A类控制区中的交叉口交通特征数据集和B类控制区中的交叉口交通特征数据集统一列为交叉口交通特征数据集；

交叉口交通特征数据集中的各类信息按照交叉口进口道方向分车道进行采集，交叉口下游的停靠站交通特征数据集中的各类信息按照各停靠公交线路分班次进行采集；

将交叉口交通特征数据集记为I，I＝{q_Ig,q_It,O_Ig,O_It}，其中，q_Ig、q_It分别表示交叉口处单位时间内的非优先通行车辆流量与优先通行公交车辆流量，O_Ig、O_It分别表示调查时间与车流量调查时段保持一致情况下的交叉口范围内的非优先通行车辆车均载客人数和优先通行公交车辆车均载客人数；所述非优先通行车辆包括社会车辆和非优先通行公交车辆，统计非优先通行公交车辆的流量需按照换乘成当量小汽车、即一辆非优先通行公交车辆相当于2辆小汽车进行统计；

将交叉口下游的停靠站交通特征数据集记为S，

S＝{T_Sa,T_Sd,P_Sb,P_Sa,O_St,f(t),h(t)}，

其中，T_Sa、T_Sd分别表示单位时间在停靠站停靠的公交车辆的到站时间和离站时间，P_Sb、P_Sa分别表示公交车辆进站时的乘客上车数量和乘客下车数量，O_St表示交叉口下游的停靠站处公交车辆载客人数，f(t)、h(t)分别表示候车乘客到站分布函数和候车乘客离站登车分布函数。

3)确定交叉口初始信号配时方案；

包括各交叉口的初始信号相位结构、各交叉口的初始信号控制周期、各交叉口的各相位初始绿灯时间的确定。

具体为，

3-1)设定各交叉口的初始信号相位结构为：主路方向直行，主路方向左转、右转，支路方向直行，支路方向左转、右转；其中，支路方向垂直于主路方向；

若主路方向右转与主路方向直行共用外侧车道、或支路方向右转与支路方向直行共用外侧车道、或主路方向直行车流饱和度大于主路方向左转车流饱和度、或支路方向直行车流饱和度大于支路方向左转车流饱和度时，则改变所设定的各交叉口的初始信号相位结构，将主路方向左转和支路方向左转的信号分别单独成为一个相位，主路方向直行和主路方向右转的信号合成一个相位，支路方向直行和支路方向右转的信号合成一个相位，得到各交叉口的改变后初始信号相位结构为：主路方向直行、右转，主路方向左转，支路方向直行、右转，支路方向左转；

3-2)用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期C，计算公式为，

其中，k为交叉口的第k个相位，K为交叉口的相位总数量，k和K均为自然数；为第k相位的初始关键车流饱和度，关键车流饱和度是指该相位多股车流中饱和度最大的那股车流的饱和度；X为各相位初始关键车流饱和度之和；L表示信号周期的损失时间，取3-4秒；

3-3)确定各交叉口的各相位初始绿灯时间，计算公式为，

其中，Y^k为周期内第k相位的黄灯时间。

4)对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定，具体为，

4-1)对于A类控制区，将以A类控制区内交叉口所有乘客出行延误D(U_A)最小为该控制区内交叉口公交优先信号配时方案的控制目标，即得A类控制区交叉口公交优先信号配时模型为，

其中，D_I为交叉口处乘客总延误，D_Ig为非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误，D_It为优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误；

通过分析交叉口车道车流饱和度情况，建立A类控制区交叉口公交优先信号配时模型的约束条件，

其中，λ^k表示交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的信号配时绿信比；表示交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的车辆饱和度；其中，表示单位时间内信号周期的第k相位实际通行的车道的交通量，表示单位时间内信号周期的第k相位所允许通行的车道的通行能力，取1800pcu/h·lane；

4-2)对于B类控制区，将以B类控制区内交叉口与下游停靠站所有乘客出行延误D(U_B)最小为该控制区内交叉口公交优先信号配时方案的控制目标，即得B类控制区交叉口公交优先信号配时模型为，

其中，D_S为交叉口下游公交停靠站处乘客总延误，D_So为交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误，D_Si为交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误；

通过分析交叉口车道车流饱和度情况，建立B类控制区交叉口公交优先信号配时模型的约束条件，

4-3)分别计算非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig和优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It；

4-3-1)通过计算信号控制交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的非优先通行车辆车均延误确定单位时间内非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig，

其中，表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆流量；表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆车均载客人数；C表示各交叉口的初始信号控制周期；L表示信号周期的损失时间；表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆饱和度；g^k表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的绿灯通行时间；

4-3-2)通过计算信号控制交叉口处单位时间内信号周期的公交优先通行相位第b相位中优先通行的公交车辆车均延误确定单位时间内优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It，

其中，b∈K，b为自然数；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆流量；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆车均载客人数；λ^b表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的信号配时绿信比；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆饱和度；表示交叉口处单位时间内的信号周期的公交优先相位所允许通行的公交车道的通行能力，取900bus/h·lane；g^b表示交叉口处单位时间内的信号周期的公交优先相位的绿灯通行时间；

4-4)利用图解法，分别计算交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误D_So和交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误D_Si；

4-4-1)通过分析公交停靠站处候车乘客数量变化情况，利用图解法计算单位时间内的交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误D_So，如图2所示；

其中，m为第m条公交线路，M为公交线路的总数量，m和M均为自然数；n为第n辆公交车，N为公交车的总数量，n和N均为自然数；表示在交叉口下游公交停靠站处等待第m条公交线路的第n辆公交车的乘客候车延误；分别表示第m条公交线路的第n-1辆、第n辆公交车在交叉口下游公交停靠站处的离站时刻；表示第m条公交线路第n辆公交车在交叉口下游公交停靠站处的到站时刻；f^mn(t)、h^mn(t)分别表示在交叉口下游公交停靠站处等待第m条公交线路的第n辆公交车的乘客到站、离站登车分布函数；

4-4-2)通过分析公交车辆在停靠站停靠期间车内乘客数量变化情况，利用图解法计算单位时间内的交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误D_Si，如图3所示；

其中，表示交叉口下游公交停靠站处第m条公交线路的第n辆公交车内乘客的等待延误；表示第m条公交线路的第n辆公交车进入交叉口下游公交停靠站时的载客人数。

5)确定交叉口公交优先信号配时优化方案；

利用“试值法”确定各交叉口的公交优先绿灯通行时间、各交叉口的各相位绿灯通行时间，如图4所示。

具体为，

5-1)以步骤3)所确定的各交叉口的各相位初始绿灯时间g^k(0)作为信号配时方案第k相位绿灯时间的初始值g^k，即g^k＝g^k(0)；

5-2)计算此时控制区域内交叉口所有乘客出行总延误D(U)；

D(U)＝∑D(U_A)+∑D(U_B)，其中，D(U_A)为A类控制区内交叉口所有乘客出行延误，D(U_B)为B控制区内交叉口所有乘客出行延误；

5-3)开始试值，令其中，为试值过程中公交优先相位绿灯时间，g^b为初始阶段公交公交优先相位绿灯时间；

并计算试值过程中各相位社会车辆通行绿灯时间其中，C为各交叉口的初始信号控制周期，Y为信号周期内所有黄灯时间之和；

5-4)计算此时控制区域内交叉口各进口道车流饱和度情况其中，表示试值过程中交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的车辆饱和度；表示试值过程中交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的信号配时绿信比；

如果就终止试值，此时的g^b即为优化的交叉口公交优先绿灯通行时间、g^k即为优化的交叉口第k相位的绿灯通行时间；否则继续执行步骤5-5)；

5-5)计算新信号配时方案条件下控制区域内交叉口所有乘客出行总延误

其中，为新信号配时方案条件下A类控制区内交叉口所有乘客出行延误，为新信号配时方案条件下B控制区内交叉口所有乘客出行延误；

如果就终止试值，此时的g^b即为优化的交叉口公交优先绿灯通行时间；否则，令并转至步骤5-3)继续进行试值，直至确定最终优化结果。

6)确定交叉口公交优先信号协调配时方案；

根据交叉口初始信号配时方案中各交叉口的初始信号控制周期，选取最大信号控制周期作为交叉口统一信号控制周期，确定各交叉口的统一信号下公交优先相位绿灯通行时间、各交叉口的统一信号下各相位绿灯通行时间，并采用“时空轨迹图”法确定各交叉口之间的相位差。

具体为，

6-1)根据交叉口初始信号配时方案中各交叉口的初始信号控制周期，选取最大信号控制周期作为交叉口统一信号控制周期C^(C)，

6-2)确定各交叉口的统一信号下公交优先相位绿灯通行时间g^b(C)、各交叉口的统一信号下各相位绿灯通行时间g^k(C)，

其中，C为各交叉口的初始信号控制周期，g^b为步骤5)所确定的交叉口的公交优先绿灯通行时间，g^k为步骤5)所确定的交叉口的各相位绿灯通行时间；

6-3)采用“时空轨迹图”法确定各交叉口之间的相位差，如图5所示，保证连续交叉口中公交优先绿灯通行时间最小的交叉口的绿灯时间成为该城市快速路协调的公交优先绿灯时间。

实施例：

通过一个实例对本发明公交优先信号协调配时方法给出进一步说明，图6所示为城市快速路平面布局图，其包括5个十字型交叉口和2个港湾式公交停靠站，该快速路交通流在早、晚高峰时段呈现出潮汐交通流的特点：早高峰时段(7:00-9:00)，由西向东交通流远大于由东向西交通流；晚高峰时段(17:00-19:00)，由东向西交通流远大于由西向东交通流。下面根据本发明公交优先信号协调配时方法具体步骤，计算获得潮汐交通流作用下该城市快速路交叉口公交优先信号协调控制配时方案。

S1：控制区域划分并编号。

S11：结合图6所示的该快速路平面布局特征及控制区域划分原则，将该快速路#1交叉口、#3交叉口、#5交叉口划分为A类控制区；将该快速路#2交叉口与#1停靠站、#4交叉口与#2停靠站划分为B类控制区，如图7所示。

S12：结合S11对控制区域的划分，并按照城市快速路的主交通流流向，对A类控制区和B类控制区从上游到下游的顺序进行编号；将A类控制区#1交叉口、#3交叉口、#5交叉口分别编号为将B类控制区#2交叉口与#1停靠站、#4交叉口与#2停靠站分别编号为如图7所示。

S2：搭建交通特征数据集。

S21：经过实地调查，搭建城市快速路交通特征数据集，具体是确定该城市快速路各交叉口与停靠站之间的间距、快速路主流向车流在各区间中的平均速度，如图7所示。

S22：控制区域内各交叉口与停靠站交通特征数据集搭建。

各控制区域内交叉口交通特征数据集：经过实地调查，调查时间选取工作日早高峰时段(8:00-9:00)，5个交叉口各进口道社会车辆、公交车辆流量(q_Ig、q_It)信息如表1所示，5个交叉口非优先车辆(包含社会车辆和非优先公交车辆)车均乘客数和优先通行公交车辆车均乘客数如表2所示。

表1

交叉口编号	非优先车辆车均乘客人数	优先通行公交车辆车均乘客人数
			#1交叉口	1.78	10.65
#2交叉口	1.77	10.65
			#3交叉口	1.82	20
#4交叉口	1.81	20
			#5交叉口	1.78	28.27

表2

B类控制区域内公交停靠站交通特征数据集：经过实地调查，调查时间与交叉口交通数据调查时间一致。经调查，有A、B、C三条公交线路停靠在该干线中的两个公交停靠站，调查时段内#1停靠站、#2停靠站各条公交线路车辆实际到站时间(T_Sa)、实际离站时间(T_Sd)、上车人数(P_Sb)、下车人数(P_Sa)、车上载客人数(O_St)分别如表3、表4所示。

表3

表4

通过调查分析，两个公交停靠站候车乘客到达率f(t)在每一个车辆到达间隔周期内都服从均匀分布，两个公交停靠站每位乘客离站率h(t)均为0.6人/秒。

S3：确定交叉口初始信号配时方案。

S31：结合S22构建的交叉口交通数据集，根据设定的各交叉口的初始信号相位结构或各交叉口的改变后初始信号相位结构，分别确定该快速路5个交叉口的相位结构，如图8至图12所示，其中相位1为公交优先相位。

S32：结合S22构建的交叉口交通数据集，用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期，分别为：#1交叉口初始信号控制周期为120秒；#2交叉口初始信号控制周期为132秒；#3交叉口初始信号控制周期为138秒；#4交叉口初始信号控制周期为160秒；#5交叉口初始信号控制周期为145秒。

S33：结合S22构建的交叉口交通数据集，分别计算出快速路5个交叉口的各相位初始绿灯时间，如图8至图12所示。

S4：对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定。

S41：针对该快速路A类控制区，构建A类控制区域内各交叉口公交优先信号配时优化模型：

min(D_Ig+D_It)

S42：针对该快速路B类控制区，构建B类控制区域内各交叉口公交优先信号配时优化模型：

min(D_Ig+D_It+D_So+D_Si)

S43：计算交叉口处车辆乘客总延误D_I。

结合S22中交叉口交通数据集，分别计算出初始信号配时方案条件下的非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig和优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It，进而计算出快速路5个交叉口的乘客总延误D_I，如表5所示。

表5

S44：计算停靠站处公交车辆乘客总延误D_S。

结合S22中交叉口交通数据集，利用图解法分别计算#1停靠站和#2停靠站处线路A、B、C共28辆公交车辆内乘客总延误D_Si和停靠站处候车乘客的等待延误D_So，进而分别计算出#1停靠站、#2停靠站处公交车辆乘客总延误D_S，分别为81763秒和90875秒。

S5：利用“试值法”，对潮汐交通流作用下城市快速路各交叉口公交优先信号配时优化方案进行求解，优化后的各交叉口的各相位绿灯通行时间，如表6所示。

表6

S6：确定交叉口公交优先信号协调配时方案。

S61：选取该快速路中#4交叉口的信号周期160秒作为该快速路的交叉口统一信号控制周期。

S62：确定该快速路5个交叉口在信号周期为160秒时公交优先相位绿灯通行时间(相位1)和其他各相位的绿灯通行时间，如表7所示。

S63：采用“时空轨迹图”法确定该快速路各交叉口之间的相位差，如图13所示。

表7

本发明的创新点在于，与现状信号配时方案相比，该快速路交叉口公交优先信号协调配时优化后的方案能够大幅降低快速路西向东的车流在各交叉口处的等待延误，经计算可降低21.9％，而且优化后的交叉口公交优先信号协调配时方案在提高快速路车流整体通行效率方面效果十分明显。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)控制区域划分并编号；

按照交叉口下游是否有公交停靠站，将潮汐交通流作用下的城市快速路划分为两类控制区域，分别为A类控制区和B类控制区；

并按照城市快速路的主交通流流向，对A类控制区和B类控制区从上游到下游的顺序进行编号；

2)搭建交通特征数据集；

对于潮汐交通流作用下的城市快速路，需搭建城市快速路交通特征数据集；

对于两类控制区域，分别搭建A类控制区交通特征数据集和B类控制区交通特征数据集；

3)确定交叉口初始信号配时方案；

包括各交叉口的初始信号相位结构、各交叉口的初始信号控制周期、各交叉口的各相位初始绿灯时间的确定；

4)对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定；

5)确定交叉口公交优先信号配时优化方案；

利用“试值法”确定各交叉口的公交优先绿灯通行时间、各交叉口的各相位绿灯通行时间；

6)确定交叉口公交优先信号协调配时方案；

根据交叉口初始信号配时方案中各交叉口的初始信号控制周期，选取最大信号控制周期作为交叉口统一信号控制周期，确定各交叉口的统一信号下公交优先相位绿灯通行时间、各交叉口的统一信号下各相位绿灯通行时间，并采用“时空轨迹图”法确定各交叉口之间的相位差。

2.根据权利要求1所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述步骤1)中的A类控制区为交叉口下游没有停靠站的城市快速路区域、A类控制区内包含下游没有停靠站的交叉口，B类控制区为交叉口下游有停靠站的城市快速路区域、B类控制区内包含下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站；

对A类控制区从上游到下游的顺序进行编号，是将A类控制区中下游没有停靠站的交叉口依次记为其中i表示A类控制区中下游没有停靠站的交叉口的个数，i为自然数；

对B类控制区从上游到下游的顺序进行编号，是将B类控制区中下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站依次记为其中j表示B类控制区中下游有停靠站的交叉口和位于该交叉口下游的停靠站的个数，j为自然数。

3.根据权利要求2所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述步骤2)搭建交通特征数据集，具体为，

2-1)对于潮汐交通流作用下的城市快速路，需搭建城市快速路交通特征数据集；

城市快速路交通特征数据集包括相邻交叉口之间的间距，交叉口与停靠站之间的间距，快速路主流向车流在相邻交叉口之间运行的平均速度，快速路主流向车流在交叉口与停靠站之间运行的平均速度；

2-2)对于两类控制区域，分别搭建A类控制区交通特征数据集和B类控制区交通特征数据集；

A类控制区交通特征数据集包括A类控制区中的交叉口交通特征数据集；

B类控制区交通特征数据集包括B类控制区中的交叉口交通特征数据集和交叉口下游的停靠站交通特征数据集；

将A类控制区中的交叉口交通特征数据集和B类控制区中的交叉口交通特征数据集统一列为交叉口交通特征数据集；

交叉口交通特征数据集中的各类信息按照交叉口进口道方向分车道进行采集，交叉口下游的停靠站交通特征数据集中的各类信息按照各停靠公交线路分班次进行采集；

将交叉口交通特征数据集记为I，I＝{q_Ig,q_It,O_Ig,O_It}，其中，q_Ig、q_It分别表示交叉口处单位时间内的非优先通行车辆流量与优先通行公交车辆流量，O_Ig、O_It分别表示调查时间与车流量调查时段保持一致情况下的交叉口范围内的非优先通行车辆车均载客人数和优先通行公交车辆车均载客人数；所述非优先通行车辆包括社会车辆和非优先通行公交车辆，统计非优先通行公交车辆的流量需按照换乘成当量小汽车、即一辆非优先通行公交车辆相当于2辆小汽车进行统计；

将交叉口下游的停靠站交通特征数据集记为S，

S＝{T_Sa,T_Sd,P_Sb,P_Sa,O_St,f(t),h(t)}，

其中，T_Sa、T_Sd分别表示单位时间在停靠站停靠的公交车辆的到站时间和离站时间，P_Sb、P_Sa分别表示公交车辆进站时的乘客上车数量和乘客下车数量，O_St表示交叉口下游的停靠站处公交车辆载客人数，f(t)、h(t)分别表示候车乘客到站分布函数和候车乘客离站登车分布函数。

4.根据权利要求1所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述步骤3)确定交叉口初始信号配时方案，具体为，

3-1)设定各交叉口的初始信号相位结构为：主路方向直行，主路方向左转、右转，支路方向直行，支路方向左转、右转；其中，支路方向垂直于主路方向；

若主路方向右转与主路方向直行共用外侧车道、或支路方向右转与支路方向直行共用外侧车道、或主路方向直行车流饱和度大于主路方向左转车流饱和度、或支路方向直行车流饱和度大于支路方向左转车流饱和度时，则改变所设定的各交叉口的初始信号相位结构，将主路方向左转和支路方向左转的信号分别单独成为一个相位，主路方向直行和主路方向右转的信号合成一个相位，支路方向直行和支路方向右转的信号合成一个相位，得到各交叉口的改变后初始信号相位结构为：主路方向直行、右转，主路方向左转，支路方向直行、右转，支路方向左转；

3-2)用Webster法确定各交叉口的初始信号控制周期C，计算公式为，

$\left\{\begin{array}{c}C=\frac{1.5L+5}{1-X}\\ X=\underset{k\∈K}{\mathrm{\Σ}}{x}_I^{k\left(0\right)}\end{array}\right.$

其中，k为交叉口的第k个相位，K为交叉口的相位总数量，k和K均为自然数；为第k相位的初始关键车流饱和度，关键车流饱和度是指该相位多股车流中饱和度最大的那股车流的饱和度；X为各相位初始关键车流饱和度之和；L表示信号周期的损失时间；

3-3)确定各交叉口的各相位初始绿灯时间，计算公式为，

$g^{k\left(0\right)}=\frac{x_I^{k\left(0\right)}C}{X}-Y^k$

其中，Y^k为周期内第k相位的黄灯时间。

5.根据权利要求4所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述信号周期的损失时间L取3-4秒。

6.根据权利要求1所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述步骤4)对于两类控制区域，分别构建交叉口公交优先信号配时模型并对模型参数进行标定，具体为，

4-1)对于A类控制区，将以A类控制区内交叉口所有乘客出行延误D(U_A)最小为该控制区内交叉口公交优先信号配时方案的控制目标，即得A类控制区交叉口公交优先信号配时模型为，

$\left\{\begin{array}{c}\min D\left(U_A\right)\\ D\left(U_A\right)=D_I\\ D_I=D_{Ig}+D_{It}\end{array}\right.$

其中，D_I为交叉口处乘客总延误，D_Ig为非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误，D_It为优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误；

通过分析交叉口车道车流饱和度情况，建立A类控制区交叉口公交优先信号配时模型的约束条件，

$\begin{array}{cc}s.t.max\frac{x_I^k}{{\mathrm{\λ}}^k}\≤0.9& k\∈K\end{array}$

其中，λ^k表示交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的信号配时绿信比；表示交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的车辆饱和度；其中，表示单位时间内信号周期的第k相位实际通行的车道的交通量，表示单位时间内信号周期的第k相位所允许通行的车道的通行能力，取1800pcu/h·lane；

4-2)对于B类控制区，将以B类控制区内交叉口与下游停靠站所有乘客出行延误D(U_B)最小为该控制区内交叉口公交优先信号配时方案的控制目标，即得B类控制区交叉口公交优先信号配时模型为，

$\left\{\begin{array}{c}\min D\left(U_B\right)\\ D\left(U_B\right)=D_I+D_S\\ D_I=D_{Ig}+D_{It}\\ D_S=D_{So}+D_{Si}\end{array}\right.$

其中，D_S为交叉口下游公交停靠站处乘客总延误，D_So为交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误，D_Si为交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误；

通过分析交叉口车道车流饱和度情况，建立B类控制区交叉口公交优先信号配时模型的约束条件，

$\begin{array}{cc}s.t.max\frac{x_I^k}{{\mathrm{\λ}}^k}\≤0.9& k\∈K\end{array}$

4-3)分别计算非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig和优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It；

4-3-1)通过计算信号控制交叉口处单位时间内信号周期的第k相位的非优先通行车辆车均延误确定单位时间内非优先通行车辆在交叉口处的乘客总延误D_Ig，

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{Ig}=\underset{k\∈K}{\mathrm{\Σ}}({\stackrel{\‾}{d}}_{Ig}^k\·q_{Ig}^k\·O_{Ig}^k)\\ {\stackrel{\‾}{d}}_{Ig}^k=\frac{0.38C{(1-{\mathrm{\λ}}^k)}^2}{(1-{\mathrm{\λ}}^k)}+173{x_{Ig}^k}^2\[(x_{Ig}^k-1)+\sqrt{{(x_{Ig}^k-1)}^2+\frac{16x_{Ig}^k}{c_I^k}}\]\\ {\mathrm{\λ}}^k=\frac{g^k}{C-L}\end{array}\right.$

其中，表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆流量；表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆车均载客人数；C表示各交叉口的初始信号控制周期；L表示信号周期的损失时间；表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的非优先通行车辆饱和度；g^k表示交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的绿灯通行时间；

4-3-2)通过计算信号控制交叉口处单位时间内信号周期的公交优先通行相位第b相位中优先通行的公交车辆车均延误确定单位时间内优先通行公交车辆在交叉口处的乘客总延误D_It，

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{It}={\stackrel{\‾}{d}}_{It}\·q_{It}^b\·O_{It}^b\\ {\stackrel{\‾}{d}}_{It}=\frac{0.38C{\left(1-{\mathrm{\λ}}^b\right)}^2}{\left(1-{\mathrm{\λ}}^b\right)}+173x_{It}^{b2}\[\left(x_{It}^b-1\right)+\sqrt{{\left(x_{It}^b-1\right)}^2+\frac{16x_{It}^b}{c_{It}^b}}\]\\ {\mathrm{\λ}}^b=\frac{g^b}{C-L}\end{array}\right.$

其中，b∈K，b为自然数；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆流量；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆车均载客人数；λ^b表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的信号配时绿信比；表示交叉口处单位时间内的公交优先相位的优先通行公交车辆饱和度；表示交叉口处单位时间内的信号周期的公交优先相位所允许通行的公交车道的通行能力，取900bus/h·lane；g^b表示交叉口处单位时间内的信号周期的公交优先相位的绿灯通行时间；

4-4)利用图解法，分别计算交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误D_So和交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误D_Si；

4-4-1)通过分析公交停靠站处候车乘客数量变化情况，利用图解法计算单位时间内的交叉口下游公交停靠站处候车乘客的等待延误D_So，

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{So}=\underset{m\∈M}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\∈N}{\mathrm{\Σ}}{D}_{So}^{mn}\\ D_{So}^{mn}={\∫}_0^{T_{Sd}^{mn}-T_{Sd}^{m\left(n-1\right)}}\left(T_{Sd}^{mn}-T_{Sd}^{m\left(n-1\right)}-t\right)f^{mn}\left(t\right)dt-{\∫}_0^{T_{Sd}^{mn}-T_{Sa}^{mn}}\left(T_{Sd}^{mn}-T_{Sa}^{mn}-t\right)h^{mn}\left(t\right)dt\end{array}\right.$

其中，m为第m条公交线路，M为公交线路的总数量，m和M均为自然数；n为第n辆公交车，N为公交车的总数量，n和N均为自然数；表示在交叉口下游公交停靠站处等待第m条公交线路的第n辆公交车的乘客候车延误；分别表示第m条公交线路的第n-1辆、第n辆公交车在交叉口下游公交停靠站处的离站时刻；表示第m条公交线路第n辆公交车在交叉口下游公交停靠站处的到站时刻；f^mn(t)、h^mn(t)分别表示在交叉口下游公交停靠站处等待第m条公交线路的第n辆公交车的乘客到站、离站登车分布函数；

4-4-2)通过分析公交车辆在停靠站停靠期间车内乘客数量变化情况，利用图解法计算单位时间内的交叉口下游公交停靠站处公交车辆内乘客的等待延误D_Si，

$\left\{\begin{array}{c}{D}_{Si}=\underset{m\∈M}{\mathrm{\Σ}}\underset{n\∈N}{\mathrm{\Σ}}{D}_{Si}^{mn}\\ D_{Si}^{mn}=O_{St}^{mn}\left(T_{Sd}^{mn}-T_{Sa}^{mn}\right)+{\∫}_0^{T_{Sd}^{mn}-T_{Sa}^{mn}}\left(T_{Sd}^{mn}-T_{Sa}^{mn}-t\right)h^{mn}\left(t\right)dt\end{array}\right.$

其中，表示交叉口下游公交停靠站处第m条公交线路的第n辆公交车内乘客的等待延误；表示第m条公交线路的第n辆公交车进入交叉口下游公交停靠站时的载客人数。

7.根据权利要求1所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述步骤5)确定交叉口公交优先信号配时优化方案，具体为，

5-1)以步骤3)所确定的各交叉口的各相位初始绿灯时间g^k(0)作为信号配时方案第k相位绿灯时间的初始值g^k，即g^k＝g^k(0)；

5-2)计算此时控制区域内交叉口所有乘客出行总延误D(U)；

D(U)＝ΣD(U_A)+ΣD(U_B)，其中，D(U_A)为A类控制区内交叉口所有乘客出行延误，D(U_B)为B控制区内交叉口所有乘客出行延误；

5-3)开始试值，令其中，为试值过程中公交优先相位绿灯时间，g^b为初始阶段公交公交优先相位绿灯时间；

并计算试值过程中各相位社会车辆通行绿灯时间 其中，C为各交叉口的初始信号控制周期，Y为信号周期内所有黄灯时间之和；

5-4)计算此时控制区域内交叉口各进口道车流饱和度情况其中，表示试值过程中交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的车辆饱和度；表示试值过程中交叉口处单位时间内的信号周期的第k相位的信号配时绿信比；

如果就终止试值，此时的g^b即为优化的交叉口公交优先绿灯通行时间、g^k即为优化的交叉口第k相位的绿灯通行时间；否则继续执行步骤5-5)；

5-5)计算新信号配时方案条件下控制区域内交叉口所有乘客出行总延误

其中，为新信号配时方案条件下A类控制区内交叉口所有乘客出行延误，为新信号配时方案条件下B控制区内交叉口所有乘客出行延误；

如果就终止试值，此时的g^b即为优化的交叉口公交优先绿灯通行时间；否则，令并转至步骤5-3)继续进行试值，直至确定最终优化结果。

8.根据权利要求1所述的一种城市快速路交叉口公交优先信号协调配时方法，其特征在于：所述步骤6)确定交叉口公交优先信号协调配时方案，具体为，

6-1)根据交叉口初始信号配时方案中各交叉口的初始信号控制周期，选取最大信号控制周期作为交叉口统一信号控制周期C^(C)，

$C^{\left(C\right)}=\max \{C_A^1,...C_A^i,C_B^1,...C_B^j\};$

6-2)确定各交叉口的统一信号下公交优先相位绿灯通行时间g^b(C)、各交叉口的统一信号下各相位绿灯通行时间g^k(C)，

$\left\{\begin{array}{c}{g}^{b\left(C\right)}=\frac{C^{\left(C\right)}}{C}{g}^b\\ g^{k\left(C\right)}=\frac{C^{\left(C\right)}}{C}{g}^k\end{array}\right.$

其中，C为各交叉口的初始信号控制周期，g^b为步骤5)所确定的交叉口的公交优先绿灯通行时间，g^k为步骤5)所确定的交叉口的各相位绿灯通行时间；

6-3)采用“时空轨迹图”法确定各交叉口之间的相位差，保证连续交叉口中公交优先绿灯通行时间最小的交叉口的绿灯时间成为该城市快速路协调的公交优先绿灯时间。