CN107730934B - 一种配时关联的间歇式公交专用道实时控制方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种配时关联的间歇式公交专用道实时控制方法与系统，该系统包括主控制器、车道控制标、显示屏、信号机、公交GPS；主控制器向车道控制标发送指令，改变其显示颜色，当车道控制标显示黄色时，社会车辆不能进入公交专用道；当车道控制标显示绿色时，社会车辆可进入公交专用道。通过本系统对车道控制标的控制，不仅保障公交车的正常通行，而且也提高了社会车辆的通行效率，也减少了公交专用道对整个交通路网的影响，提高了道路的利用率。

Description

一种配时关联的间歇式公交专用道实时控制方法与系统
技术领域
本发明涉及智能交通控制领域，尤其涉及一种间歇式公交专用道实时控制技术。
背景技术
随着科学的发展和社会的进步，人民生活水平的提高，汽车保有量已迅猛的增长，交通拥堵问题也日益严重，不仅降低了城市日常性运输的效率，也提高了城市各项运行成本。虽然近年来，国家每年都投入了大量的资金、人力和物力完善、改造和修建城市道路基础设施，但仍然赶不上机动车的增长速度和交通需求的增加，交通供需矛盾日益突出。特别是一些大城市，新建道路的空间和所需成本已经非常有限且成本高昂，导致道路的建设速度远远滞后于机动车的增加，进一步恶化了城市交通环境。
国内外大量交通发展经验表明，大力发展公共交通是一个行之有效的方法。公共交通的种类的种类比较多，现代公共交通一般包括常规公交、地铁、轻轨、出租车及轮渡等。与轨道交通及出租车等其他公共交通相比，常规公交车的建设周期短，运量也比较大，而对道路的占用率比较小，对于交通流的疏散效果也比较明显。因此，优先发展常规公共交通可以作为解决现有交通问题的一个有效的办法。其中发展间歇式公交专用道是一个两全之策，既达到了优先发展公交，提高公交运行速度的要求，又能让社会车辆同时有效的利用道路，高效的通过，一举两得。与此同时，通过相关配时来实行实时的控制方法，更能有效的提高道路的利用率，使公交车和社会车辆都能快速通过。对城市道路的交通拥堵和城市过饱和的交通状况都得到了有效的缓解。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：
本发明的间歇式公交专用道实时控制系统包括主控制器、车道控制标、显示屏、信号机、公交GPS；主控制器向车道控制标发送指令，改变其显示颜色，当车道控制标显示黄色时，社会车辆不能进入公交专用道；当车道控制标显示绿色时，社会车辆可进入公交专用道，车道控制标由太阳能供电，采用无线通信；车道控制标的工作状态及灯色状态反馈给主控制器；主控制器控制显示屏显示相应的信息，显示屏上的动态信息可提示间歇式公交专用道的“开放”与“关闭”，该显示屏安装在公交专用道起始处；公交GPS将公交位置、速度信息发送至主控制器；信号机将配时信息发送至主控制器。
本发明的间歇式公交专用道实时控制方法包括如下步骤：
(1)当路口公交专用道所在相位为红灯时，对车道控制标的控制策略如下：
①如果整个路段中无公交车辆，则
L/vb>Tr+Tp
其中，L为整个路段长度；Tr为红灯剩余时间；Tp为L1路段车辆排队消散完毕需要的时间(排队末车通过停车线，速度为饱和流率下对应车速)，Tp＝L1/vb；vb为社会车辆车速；
②如果路段中有且只有一辆公交车，则
其中，为路段车辆排队消散完毕需要的时间， 路段为社会车辆可进入路段，路段中公交车位置为ha；
③如果路段中有且只有一辆公交车，则
如果且Lm/vbh<Tr+Tg，则通过Lm/vbh＝L/vb得到Lm的上游边界点所在位置，其中Lm为公交车上游车道控制标开始显示绿色的边界点到下游路口的距离；vbh为饱和流率下的车速；Tg为公交专用道所在相位的绿灯时间；
如果且L/vbh<Tr，则公交车上游车道控制标为黄色；
如果且L/vbh>Tr，则通过Lm/vbh＝L/vb得到Lm的上游边界点所在位置，此时，如果Lm/vbh<Tr，则公交车上游车道控制标为黄色；如果Lm/vbh>Tr，则找到Lm下游的m'，使得Lm'/vbh＝Tr，Lm'到Lm之间的车道控制标为绿色；
④当上游路口第二辆公交车进入路段，此时再次回到③，ha变为第二辆公交车位置；
如果则上游车道控制标均显示黄色；
(2)当路口公交专用道所在相位为绿灯时，车道控制标的控制策略如下：
①当路段中有少于一辆公交车时，
L3/vbh<Tg且L/vb＞L3/vbh得到L3的上游边界，L3的上游边界为车道控制标开始显示绿色的位置；
②当路段中有多于一辆公交车时，L3/vbh<Tg且L/vb＞L3/vbh得到L3的上游边界，如得到的L3位置在第一辆公交车之后，则L3的上游边界为车道控制标开始显示绿色的位置；否则，第一辆公交车后的车道控制标均显示黄色。
本发明具有如下有益效果：
本发明在保证公交车优先的同时，允许社会车辆利用公交车间隔时间进入专用道行驶，因此提高了道路资源的利用效率，减少了常规公交专用道对社会交通的影响。对于完善公共交通网络结构，提高公交线路(特别是发车频率较低的公交线路)的吸引力具有实用价值。通过相关配时及相关计算，来控制社会车辆的进入，这样精确了社会车辆允许进入专用公交车道的时间，不仅保障公交车的正常通行，而且也提高了社会车辆的通行效率，也减少了公交专用道对整个交通路网的影响，提高了道路的利用率。其中车道控制标由太阳能供电不仅节约了资源，而且支持无线通信，方便了与控制器之间的通信联系。
附图说明
图1是本发明系统结构图。
图2是间歇式公交专用道路段示意图。
图3是公交专用道路段公交位置示意图。
具体实施方式
(1)系统构成
系统由主控制器、车道控制标、显示屏、信号机、公交GPS构成，其关系如图1所示：
①主控制器向车道控制标发送指令，改变其显示颜色。当车道控制标显示黄色时，社会车辆不能进入公交专用道；当车道控制标显示绿色时，社会车辆可进入公交专用道。车道控制标由太阳能供电，支持无线通信，在公交专用道与普通车道的分割线上以一定的密度分布(如间距小于1米)。
②车道控制标的工作状态及灯色状态反馈给主控制器。
③主控制器控制显示屏显示相应的信息。显示屏上的动态信息可提示间歇式公交专用道的“开放”与“关闭”。该显示屏安装在公交专用道起始处。
④公交GPS将公交位置、速度信息发送至主控制器。
⑤信号机将配时信息发送至主控制器。
(2)当路口公交专用道所在相位为红灯时，车道控制标的控制策略如下：
①当开始对间歇式公交专用道车道控制标进行控制时，如果整个路段中无公交车辆，则控制策略如下：
L/vb>Tr+Tp
如图2所示，L对应整个路段长度，L1对应的路段其上游边界为车道控制标开始显示绿色的起点，L1即路段为社会车辆可进入路段；Tr为红灯剩余时间；Tp为L1路段车辆排队消散完毕需要的时间(排队末车通过停车线，速度为饱和流率下对应车速)，Tp＝L1/vb；vb为社会车辆车速。
②当开始对间歇式公交专用道车道控制标进行控制时，如果路段中有且只有一辆公交车，则公交车下游车道控制标控制策略如下：
设路段中公交车位置为ha，则：
为路段车辆排队消散完毕需要的时间，
对应的路段如图3所示，其上游边界为车道控制标开始显示绿色的起点，即路段为社会车辆可进入路段。
③当开始对间歇式公交专用道车道控制标进行控制时，如果路段中有且只有一辆公交车，则公交车上游车道控制标控制策略如下：
如果且Lm/vbh<Tr+Tg，则通过Lm/vbh＝L/vb得到Lm的上游边界点所在位置，其中Lm为公交车上游车道控制标开始显示绿色的边界点到下游路口的距离，公交车上游车道控制标为绿色区段为公交车上游车道控制标开始显示绿色的边界点到公交车间路段；vbh为饱和流率下的车速；L为整个路段的长度；Tg为公交专用道所在相位的绿灯时间。
如果且L/vbh<Tr，则公交车上游车道控制标为黄色。
如果且L/vbh>Tr，则通过Lm/vbh＝L/vb得到Lm的上游边界点所在位置，此时，如果Lm/vbh<Tr，则公交车上游车道控制标为黄色；如果Lm/vbh>Tr，则找到Lm下游的m'，使得Lm'/vbh＝Tr，此时，Lm'到Lm之间的车道控制标为绿色。
④当开始对间歇式公交专用道车道控制标进行控制时，当上游路口第二辆公交车进入路段，此时再次回到③，ha变为第二辆公交车位置。
如果则上游车道控制标均显示黄色。
(3)当路口公交专用道所在相位为绿灯时，车道控制标的控制策略如下：
①当路段中有少于一辆公交车时，
L3/vbh<Tg且L/vb＞L3/vbh得到L3的上游边界，L3的上游边界为车道控制标开始显示绿色的位置；
②当路段中有多于一辆公交车时，L3/vbh<Tg且L/vb＞L3/vbh得到L3的上游边界，如得到的L3位置在第一辆公交车之后，则L3的上游边界为车道控制标开始显示绿色的位置；否则，第一辆公交车后的车道控制标均显示黄色。

Claims (1)

1.一种配时关联的间歇式公交专用道实时控制系统，其特征在于，该系统包括主控制器、车道控制标、显示屏、信号机、公交GPS；
主控制器向车道控制标发送指令，改变其显示颜色，当车道控制标显示黄色时，社会车辆不能进入公交专用道；当车道控制标显示绿色时，社会车辆可进入公交专用道，车道控制标由太阳能供电，采用无线通信；
车道控制标的工作状态及灯色状态反馈给主控制器；
主控制器控制显示屏显示相应的信息，显示屏上的动态信息可提示间歇式公交专用道的“开放”与“关闭”，该显示屏安装在公交专用道起始处；
公交GPS将公交位置、速度信息发送至主控制器；
信号机将配时信息发送至主控制器
所述系统采用如下控制方法：
(1)当路口公交专用道所在相位为红灯时，对车道控制标的控制策略如下：
①如果整个路段中无公交车辆，则
L/vb>Tr+Tp
其中，L为整个路段长度；Tr为红灯剩余时间；Tp为L1路段车辆排队消散完毕需要的时间，Tp＝L1/vb；vb为社会车辆车速；
②如果路段中有且只有一辆公交车，则
其中，为路段车辆排队消散完毕需要的时间， 路段为社会车辆可进入路段，路段中公交车位置为ha；
③如果路段中有且只有一辆公交车，则
如果且Lm/vbh<Tr+Tg，则通过Lm/vbh＝L/vb得到Lm的上游边界点所在位置，其中Lm为公交车上游车道控制标开始显示绿色的边界点到下游路口的距离；vbh为饱和流率下的车速；Tg为公交专用道所在相位的绿灯时间；
如果且L/vbh<Tr，则公交车上游车道控制标为黄色；
如果且L/vbh>Tr，则通过Lm/vbh＝L/vb得到Lm的上游边界点所在位置，此时，如果Lm/vbh<Tr，则公交车上游车道控制标为黄色；如果Lm/vbh>Tr，则找到Lm下游的m'，使得Lm'/vbh＝Tr，Lm'到Lm之间的车道控制标为绿色；
④当上游路口第二辆公交车进入路段，此时再次回到③，ha变为第二辆公交车位置；
如果则上游车道控制标均显示黄色；
(2)当路口公交专用道所在相位为绿灯时，车道控制标的控制策略如下：
①当路段中有少于一辆公交车时，
L3/vbh<Tg且L/vb＞L3/vbh得到L3的上游边界，L3的上游边界为车道控制标开始显示绿色的位置；
②当路段中有多于一辆公交车时，L3/vbh<Tg且L/vb＞L3/vbh得到L3的上游边界，如得到的L3位置在第一辆公交车之后，则L3的上游边界为车道控制标开始显示绿色的位置；否则，第一辆公交车后的车道控制标均显示黄色。
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