CN107393321B - 一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法，包括如下步骤：11）采集交叉口交通运行参数和信号配时参数；12）确定检测器位置；13）检测相位切换事件；14）相位切换决策与实施；本发明有效解决了现代有轨电车的交叉口优先通行策略采用的主动优先控制策略和被动优先控制策略两种，上述两种控制策略在高峰时段交通量大时，均未考虑与现代有轨电车行驶不同向的车辆排队状态，直接给予现代有轨电车优先，造成其他方向车辆排队过长，出现排队溢出的现象，导致交通堵塞问题。

Description

一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制 方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术中交叉口信号控制技术领域，具体涉及一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法。

背景技术

现代有轨电车是以传统有轨电车为基础进行升级的公共交通方式，相对于公交车具有更大的运输能力、更加环保节能的交通运输工具。近年来我国现代有轨电车在飞速发展，如今北京、上海、沈阳、苏州、淮安、武汉、珠海等地现代有轨电车均已建成通车。至2020年，现代有轨电车线路规划将超过150条，规划总里程超过2500km，总投资超过3000亿元。

现代有轨电车作为一种地面轨道公共交通方式，使现代有轨电车优先通过交叉口是保证其运行效率和提高服务水平的主要措施之一。目前针对现代有轨电车的交叉口优先通行的控制策略一般分为主动优先控制策略和被动优先控制策略两种，前者是基于有轨电车方向检测器的优先控制方案，应用普遍；后者是定时控制方案。然而，现有两种控制策略在高峰时段交通量大时，均未考虑与现代有轨电车行驶不同向的交叉口进口道车辆排队状态，直接给予现代有轨电车优先，可能造成其他方向车辆排队过长，尤其短距离交叉口车辆可等待距离少，出现排队溢出的现象，导致交通堵塞发生连锁反应。因此，针对上述情况，本发明提出一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法很有必要。

发明内容

本发明提供了一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法，本发明有效解决了现代有轨电车的交叉口优先通行策略采用的主动优先控制策略和被动优先控制策略两种，上述两种控制策略在高峰时段交通量大时，均未考虑与现代有轨电车行驶不同向的车辆排队状态，直接给予现代有轨电车优先，造成其他方向车辆排队过长，出现排队溢出的现象，导致交通堵塞问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法，其特征在于：所述控制方法主要包括如下步骤：

11)采集交叉口交通运行参数和信号配时参数，包括采集现代有轨电车参数，车辆运行参数，行人过街参数，交叉口信号配时参数；

12)确定检测器位置，包括确定现代有轨电车方向上游检测器，上游触发检测器和下游检测器的位置，确定与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队检测器的位置；

13)检测相位切换事件，包括检测现代有轨电车到达位置，检测与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度；

14)相位切换决策与实施，包括相位切换、维持原相位，相位切换对应的绿灯调整时间计算。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤11)采集交叉口交通运行参数和信号配时参数方案包括以下步骤：

21)采集现代有轨电车参数，包括现代有轨电车长度、运行速度、在交叉口处的加减速度；

22)采集车辆运行参数，包括高峰小时交通量，高峰小时15min流量，车头间距；

23)采集信号配时方案中不同相位的行人过街长度和行人过街步行速度；

24)采集交叉口信号配时方案，包括信号周期时间，黄灯时间，最小绿灯间隔时间，其中最小绿灯间隔时间为黄灯时间之和。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤12)确定检测器位置包括以下步骤：

31)确定现代有轨电车方向上游检测器位置：确定上游检测器位置，其计算公式如下：

式中，L₁为上游检测器位置与交叉口停车线的距离，v为现代有轨电车的行驶车速，C_min为最小周期时长，G_imin为i相位最小绿灯时间；其中D_i为i相位行人延误或左转车辆延误，W_i为i相位行人或车辆通过交叉口的距离，v为行人或车辆的速度，Y_i为i相位绿灯间隔时间；

32)确定上游触发检测器位置，其计算公式如下：L₂＝L+A，式中，L₂为上游触发检测器放置位置与交叉口停车线的距离，L为有轨电车车长，A为现代有轨电车安全制动距离，A＝v²/2a，a为有轨电车减速度；

33)确定下游检测位置，其计算公式如下：L₃＝L，式中，L₃为有轨电车通过交叉口下游检测器位置距离本面进口道停车线距离；

34)确定主干路排队检测器位置，计算公式如下：

式中，L₄为与有轨电车不同向的道路交叉口进口道车辆排队检测器位置，w为驾驶员能够等待的最长信号周期数，C为原始信号周期时长，q^max(PHF₁₅)为进口道在高峰15min流量对应的最大流率，

为车头间距，N为与有轨电车不同向的道路交叉口进口道车道数。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤13)检测相位切换事件包括以下步骤：

41)通过上游检测器、上游触发检测器和下游检测器每隔1秒检测1次现代有轨电车是否到达上游检测器、上游触发检测器和下游检测器；

42)通过排队检测器每隔1秒检测1次检测与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤14)相位切换决策与实施包括以下步骤：

51)根据现代有轨电车到达位置和与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度进行相位切换决策，包括相位切换和维持原相位；

52)根据相位决策结果，实施相位决策方案，包括当维持原相位则绿灯时间不调整；当切换相位，则根据有轨电车达到上游检测器或上游触发检测器时所在的相位以及排队检测器检测的车辆排队状态，确定调整后的相位绿灯时间；具体为当信号灯处于第i相位时，对于有轨电车的不同状态和车辆排队状态，第i相位的绿灯时间调整方案为：以有轨电车行驶通过的进口道直行方向所在相位为第一相位，该进口道左转方向所在相位为第二相位，与有轨电车不同方向道路交叉口进口道直行方向所在相位为第三相位，且该进口道左转方向所在相位为第四相位，各相位调整绿灯时间如下所示：

式中：G′_i：i相位调整后的绿灯时间，s；G_i：i相位的原始绿灯时间，s；G_imim：i相位最短绿灯时间，s；M：上游触发检测器检测到现代有轨电车时的绿灯相位；N：上游检测器检测到现代有轨电车时的绿灯相位；Occ:排队检测器是否检测到社会车辆排队，1表示排队，0表示非排队；t：当前绿灯进行的时长，s；μ：现代有轨电车从刹车决策点至通过交叉口所需时长，

s；ω：当前相位缩短后的绿灯时间，ω＝C_min-G₂-G₄-Y₂-Y₃-Y₄，s。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

本发明为现代有轨电车优先控制技术中交叉口信号配时方案优化提供定量指导，考虑由于现代有轨电车主动优先引起的与其不同方向的道路上车辆排队过长甚至溢出的事件，在现代有轨电车优先的前提下，通过在现代有轨电车行驶方向设置的上游检测器、上游触发检测器检测到现代有轨电车到达状态，设置在与现代有轨电车行驶不同向道路的排队检测器检测到车辆排队状态，结合信号灯所处相位序列，决策相位切换，并以调整绿灯时间实施相位切换方案，有效提高交叉口的服务水平，防止与现代有轨电车行驶不同向道路的上车辆排队溢出造成上游交叉口通行瘫痪。

附图说明

图1为本发明优先控制方法流程图

图2为本发明交叉口检测器放置示意图；

图中A为上游检测器，B为上游触发检测器，C为下游检测器，D为排队检测器，L₁为上游检测器距交叉口停车线的距离，L₂为上游触发检测器距交叉口停车线的距离，L₃下游检测器距交叉口停车线的距离，L₄为排队检测器距交叉口停车线的距离；

图3位本发明方法的实例交叉口信号配时图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，下面结合附图与具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围，说明如下：

如附图1所示，本发明现代有轨电车交叉口优先控制方法，包括以下步骤：

1、采集交叉口交通运行参数和信号配时参数

采集交叉口交通运行参数和信号配时参数，包括采集现代有轨电车参数，车辆运行参数，行人过街参数，交叉口信号配时参数，具体为采集现代有轨电车参数，包括现代有轨电车长度、运行速度、在交叉口处的加减速度；采集车辆运行参数，包括高峰小时交通量，高峰小时15min流量，车头间距；采集信号配时方案中不同相位的行人过街长度和行人过街步行速度；采集交叉口信号配时方案，包括信号周期时间，黄灯时间，最小绿灯间隔时间，其中最小绿灯间隔时间为黄灯时间之和。

以上数据可通过实地数据调查和现代有轨电车运营公司获取。

本实施例以江苏省淮安市淮海东路—交通路交叉口为例，交叉口相位分布如表1所示和信号配时图如附图3所示。

表1交叉口相位分布

现代有轨电车车长30m，行人过街延误3s，车辆左转延误2s，四个相位的绿灯间隔时间均为3s，现代有轨电车行程速度19km/h(5.28m/s)，制动时地点车速16km/h(4.44m/s)，减速度为2m/s²，南北方向行人过街穿过路口的长度为23m，东西方向行人过街穿过路口的长度为25m，左转时通过路口的长度为28m，行人步行速度1.2m/s，车辆左转速度2.8m/s，原始信号周期时长155s，q^max(PHF₁₅)为1765veh/h，车头间距为5m/veh，驾驶员能够等待的最长信号周期数为1.5个，东西方向交叉口进口道数目为4个。

2、确定检测器位置包括以下步骤：

计算上游检测器位置：

L₁＝v·C_min，

式中，L₁为上游检测器位置与交叉口停车线的距离，v为现代有轨电车的行驶车速，C_min为最小周期时长，G_imin为i相位最小绿灯时间；其中D_i为i相位行人延误或左转车辆延误，W_i为i相位行人或车辆通过交叉口的距离，v为行人或车辆的速度，Y_i为i相位绿灯间隔时间。本实例中，对于车辆直行的第一相位和第三相位，存在行人过街，最小绿灯时间计算参数取行人行走对应的参数；对于车辆左转专用的第二相位和第四相位，无行人过街，最小绿灯时间计算参数取左转车辆行驶参数。

第一相位南北直行最小绿灯时间：

第二相位南北左转最小绿灯时间：

第三相位东西直行最小绿灯时间：

第四相位南北左转最小绿灯时间：

计算上游触发器位置：L₁＝v·C_min＝5.28×70＝369.6m。

计算上游触发检测器位置，其计算公式如下：L₂＝L+A，式中，L₂为上游触发检测器放置位置与交叉口停车线的距离，L为有轨电车车长，A为现代有轨电车安全制动距离，A＝v²/2a，a为有轨电车减速度。本实例中A＝v_a ²/2a＝4.44²/2×2＝4.9m，则L₂＝L+A＝30+4.9＝34.9m。

计算下游检测位置，其计算公式如下：L₃＝L，式中，L₃为有轨电车通过交叉口下游检测器位置距离本面进口道停车线距离，，本实例中L₃＝L＝30m。。

计算主干路排队检测器位置，计算公式如下：

式中，L₄为与有轨电车不同向的道路交叉口进口道车辆排队检测器位置，w为驾驶员能够等待的最长信号周期数，C为原始信号周期时长，q^max(PHF₁₅)为进口道在高峰15min流量对应的最大流率，

为车头间距，N为与有轨电车不同向的道路交叉口进口道车道数，本实例中

3、检测相位切换事件包括以下步骤：

通过上游检测器、上游触发检测器和下游检测器每隔1秒检测1次现代有轨电车是否到达上游检测器、上游触发检测器和下游检测器；

通过排队检测器每隔1秒检测1次检测与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度；

4、相位切换决策与实施：

根据现代有轨电车到达位置和与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度进行相位切换决策，包括相位切换和维持原相位；

根据相位决策结果，实施相位决策方案，包括当维持原相位则绿灯时间不调整；当切换相位，则根据有轨电车达到上游检测器或上游触发检测器时所在的相位以及排队检测器检测的车辆排队状态，确定调整后的相位绿灯时间；具体为当信号灯处于第i相位时，对于有轨电车的不同状态和车辆排队状态，第i相位的绿灯时间调整方案为：以有轨电车行驶通过的进口道直行方向所在相位为第一相位，该进口道左转方向所在相位为第二相位，与有轨电车不同方向道路交叉口进口道直行方向所在相位为第三相位，且该进口道左转方向所在相位为第四相位，各相位调整绿灯时间如下所示：

式中：G′_i：i相位调整后的绿灯时间，s；G_i：i相位的原始绿灯时间，s；G_imim：i相位最短绿灯时间，s；M：上游触发检测器检测到现代有轨电车时的绿灯相位；N：上游检测器检测到现代有轨电车时的绿灯相位；Occ:排队检测器是否检测到社会车辆排队，1表示排队，0表示非排队；t：当前绿灯进行的时长，s；μ：现代有轨电车从刹车决策点至通过交叉口所需时长，

s；ω：当前相位缩短后的绿灯时间，ω＝C_min-G₂-G₄-G₂-Y₄，s。本实例中，当有轨电车到达上游触发检测器时，信号相位处于第一相位，假设当前绿灯已进行10s，则取t＝10s。

ω＝C_min-G₂-G₄-Y₂-Y₄＝70-17-20-3-3＝27s，

本实例中4个相位绿灯调整时间如下所示：

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法，其特征在于：所述控制方法主要包括如下步骤：

11)采集交叉口交通运行参数和信号配时参数，包括采集现代有轨电车参数，车辆运行参数，行人过街参数，交叉口信号配时参数；

12)确定检测器位置，包括确定现代有轨电车方向上游检测器，上游触发检测器和下游检测器的位置，确定与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队检测器的位置；

13)检测相位切换事件，包括检测现代有轨电车到达位置，检测与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度；

14)相位切换决策与实施，包括相位切换、维持原相位，相位切换对应的绿灯调整时间计算；

所述步骤12)确定检测器位置包括以下步骤：

31)确定现代有轨电车方向上游检测器位置：确定上游检测器位置，其计算公式如下：

式中，L₁为上游检测器位置与交叉口停车线的距离，V为现代有轨电车的行驶车速，C_min为最小周期时长，G_imin为i相位最小绿灯时间；其中D_i为i相位行人延误或左转车辆延误，W_i为i相位行人或车辆通过交叉口的距离，v为行人或车辆的速度，Y_i为i相位绿灯间隔时间；

32)确定上游触发检测器位置，其计算公式如下：L₂＝L+A，式中，L₂为上游触发检测器放置位置与交叉口停车线的距离，L为有轨电车车长，A为现代有轨电车安全制动距离，A＝v²/2a，a为有轨电车减速度；

33)确定下游检测位置，其计算公式如下：L₃＝L，式中，L₃为有轨电车通过交叉口下游检测器位置距离本面进口道停车线距离；

34)确定主干路排队检测器位置，计算公式如下：

式中，L₄为与有轨电车不同向的道路交叉口进口道车辆排队检测器位置，w为驾驶员能够等待的最长信号周期数，C为原始信号周期时长，q^max(PHF₁₅)为进口道在高峰15min流量对应的最大流率，

为车头间距，N为与有轨电车不同向的道路交叉口进口道车道数；

所述步骤14)相位切换决策与实施包括以下步骤：

51)根据现代有轨电车到达位置和与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度进行相位切换决策，包括相位切换和维持原相位；

52)根据相位决策结果，实施相位决策方案，包括当维持原相位则绿灯时间不调整；当切换相位，则根据有轨电车达到上游检测器或上游触发检测器时所在的相位以及排队检测器检测的车辆排队状态，确定调整后的相位绿灯时间；具体为当信号灯处于第i相位时，对于有轨电车的不同状态和车辆排队状态，第i相位的绿灯时间调整方案为：以有轨电车行驶通过的进口道直行方向所在相位为第一相位，该进口道左转方向所在相位为第二相位，与有轨电车不同方向道路交叉口进口道直行方向所在相位为第三相位，且该进口道左转方向所在相位为第四相位，各相位调整绿灯时间如下所示：

式中：G_i′：i相位调整后的绿灯时间，s；G_i：i相位的原始绿灯时间，s；G_imim：i相位最短绿灯时间，s；M：上游触发检测器检测到现代有轨电车时的绿灯相位；N：上游检测器检测到现代有轨电车时的绿灯相位；Occ:排队检测器是否检测到社会车辆排队，1表示排队，0表示非排队；t：当前绿灯进行的时长，s；μ：现代有轨电车从刹车决策点至通过交叉口所需时长，

s；ω：当前相位缩短后的绿灯时间，ω-C_min-G₂-G₄-Y₂-Y₃-Y₄，s。

2.根据权利要求1所述的一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法，其特征在于：所述步骤11)采集交叉口交通运行参数和信号配时参数方案包括以下步骤：

21)采集现代有轨电车参数，包括现代有轨电车长度、运行速度、在交叉口处的加减速度；

22)采集车辆运行参数，包括高峰小时交通量，高峰小时15min流量，车头间距；

23)采集信号配时方案中不同相位的行人过街长度和行人过街步行速度；

24)采集交叉口信号配时方案，包括信号周期时间，黄灯时间，最小绿灯间隔时间，其中最小绿灯间隔时间为黄灯时间之和。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于预防车辆排队溢出的现代有轨电车交叉口优先控制方法，其特征在于：所述步骤13)检测相位切换事件包括以下步骤：

41)通过上游检测器、上游触发检测器和下游检测器每隔1秒检测1次现代有轨电车是否到达上游检测器、上游触发检测器和下游检测器；

42)通过排队检测器每隔1秒检测1次检测与现代有轨电车行驶不同向道路的车辆排队长度。

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