CN108122420A - 一种路中型动态公交专用道清空距离设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，在城市主干路上多个连续信号控制交叉口，首先输入各交叉口各进口道的现状流量、车道数、信号配时方案、交叉口间路段长度。然后计算公交车从当前位置到下游各交叉口的理论最小到达时间、各交叉口的理论最大排队长度和理论最大清空时间；从公交车当前位置依次向下游搜索各交叉口，当首次出现理论最小到达时间大于理论最大清空时间的情况，确定该交叉口为参考交叉口。再考虑实际信号配时方案预测公交的实际到达时间，当某个交叉口公交的实际到达时间小于最大清空时间，则确定该交叉口的下游第一个交叉口为关键交叉口，从公交车当前位置到关键交叉口的距离即为动态公交专用道的清空距离。

Description

一种路中型动态公交专用道清空距离设置方法

技术领域

本发明属于交通工程和交通信息工程及控制系统领域，涉及城市道路空间资源动态利用技术领域，更具体地说，涉及一种路中型城市动态公交专用道清空距离的设置方法。

背景技术

随着城市化进程的发展，交通需求呈几何级数增长，城市所面临的交通压力越来越大；随之产生的拥堵，环境污染，能源问题备受关注，大力发展公共交通已经成为我国城市交通发展的基本政策，设置动态公交专用道是保障公交优先的同时，对策交通拥堵的有效手段。相比于静态公交专用道，动态公交专用道能在不开辟新的道路资源的基础上，确保公交车的优先通行，同时只对其他交通流造成较小的可接受的影响。

动态公交专用道是近年来交通工程领域研究的新问题，指在城市道路上划定一条车道作为动态公交专用道，当检测到公交到达时，清空下游车道，为公交提供优先；当无公交到来时，开放车道供其他交通流使用，是提高道路通行能力、保障公交优先的同时对策交通拥堵的新思路，目前相关研究主要集中在：①实施动态公交专用道的流量条件；②动态公交专用道的通行能力；③动态公交专用道在交叉口进口道处的优化控制。缺少对动态公交专用道清空距离的研究。

动态公交专用道的清空距离指当检测到公交车后，动态清空下游车道的距离。在清空距离内其他交通流不能驶入该动态公交专用道，清空距离的设置能保障公交在到达交叉口时不经历排队延误。如果清空距离设置过大，如10km，则其效果与设置静态专用道的效果类似，道路空间资源浪费严重，效果不佳；如果清空距离设置过小，如10m，则清空效果有限。因此，需发明有效的清空距离模型，既能保障公交优先，又能最大程度利用道路空间资源。

经对现有技术的文献检索发现，在相关文献中设定清空距离的方法主要有以下两种：①将公交所在的整个路段作为清空距离；②将公交当前位置至下一个遇到红灯的交叉口作为清空距离。方法①缺乏设置清空距离的理论依据，即使清空公交所在的当前路段及下一个路段，也存在无法有效清空其他交通流的可能性，不能有效保障公交优先。方法②在交通流饱和度较小时适应性较好，但当饱和度较高时，如早晚高峰，由于交叉口前排队长度很长，会出现公交在多个交叉口甚至每个交叉口都遇到红灯的情况，清空方案将失效。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，该方法能针对不同的道路与交通条件，自动计算相应的清空距离，在最大程度保障公交优先通行的同时,提高城市道路空间资源的利用效率。

技术方案：为解决上述问题，本发明的路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，包括如下步骤：

步骤1：采集并输入动态公交专用道道路基本数据与现状交通量、道路路段数量和交叉口数量。沿车辆行驶方向由小到大依次为路段和交叉口编号(见图2)；各个交叉口单个车道的饱和流率s(pcu/s)，车道数n，各交叉口间路段长度L_i(m)，公交车车速v_b(km/h)，社会车辆车速v_c(km/h)；信号周期时长C(s)，绿灯时长g(s)，红灯时长r(s)，如有协调控制采集相位差β(s)；反映交通流随机不均衡到达的车流波动系数α,，消散车流密度为k(pcu/km)，交叉口阻塞密度为k_j(pcu/km)，单个车道的通行能力为Q(pcu/h)，交叉口排队车辆平均车头间距l(m)。

步骤2：计算交叉口理论最大排队长度QU_max、理论最大清空时间t_{c max}。

步骤3：计算各交叉口理论最小到达时间t_m,dmin，并联合步骤2得到的理论最大清空时间t_{c max}确定参考交叉口，计算最大影响距离L_max。

步骤4：根据步骤3确定的最大影响距离，从最远端交叉口依次向上游选取交叉口作为研究对象，计算并比较目标交叉口的实际清空时间t_i,c和实际到达时间t_i,d，确定清空距离L_c。

步骤5：当公交在实际运行过程中每驶过一个交叉口，滚动式重新计算最大影响距离L_max及清空距离L_c。

本发明中，所述步骤2交叉口理论最大排队长度QU_max和理论最大清空时间t_{c max}的计算方法，包含如下步骤：

步骤21：根据步骤1输入交叉口排队车辆平均车头间距l，绿灯时长g,路段的通行能力为Q，各个交叉口各车道的饱和流率s，车流波动系数α，则一个信号周期内每个车道集结的最大车辆数Q_max如公式(1)所示：

根据步骤21得到最大车辆数Q_max，理论最大排队长度QU_max如公式(2)所示：

QU_max＝Q_max×l (2)

步骤22：根据步骤2输入的每个车道的饱和流率s，消散车流密度为k，交叉口阻塞密度为k_j，则消散波w如公式(3)所示：

步骤23：从绿灯开始时刻至最大排队车辆数清空完毕的时间称为理论最大清空时间t_{c max}，依据交通波理论和步骤21得到的最大排队长度QU_max、步骤22计算的消散波w，以排队交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，可获得车辆行车轨迹，如图3，图4所示。

步骤24：建立消散波曲线l₁。

y＝w×x (4)

绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)。

步骤25：根据步骤24，当QU_max≤|L|时，表示排队车辆可以在一个周期绿灯时间清空完，则理论最大清空时间t_{c max}如公式(6)所示：

步骤26：根据步骤24，当QU_max>|L|时，排队车辆在一个信号周期不能被清空，由步骤24可知一个信号周期可以清空|L|长度的车辆，则剩余的排队车辆数的长度Q_l如公式(7)所示。

不考虑排队溢出，则理论最大清空时间t_{c max}如公式(8)所示：

本发明中，所述步骤3中最大影响距离L_max的计算方法，包含如下步骤：

步骤31：考虑公交车到达情况，当公交车位于i₀号交叉口时，公交车以车速v_b行驶到达m号交叉口所需要的最小时间，称为理论最小到达时间t_m,dmin，如公式(9)所示：

步骤32：根据步骤31和步骤2的计算结果，比较公交下游各交叉口的理论最小到达时间t_m,dmin和最大理论清空时间t_{c max}。当存在一个m，满足公式(10)，则选定m+1号交叉口为参考交叉口。

步骤33：根据步骤32得到参考交叉口，最大影响距离L_max为i₀号交叉口与参考交叉口之间的距离，其值如公式(11)所示：

本发明中，所述步骤4最佳清空距离L_c的计算方法，包括如下步骤：

步骤41：根据信号配时方案和公交车车速v_b，得到公交车到达各交叉口的时刻T_i和公交车通过各交叉口的时刻T′_i。根据步骤3中公交车到达i₀号交叉口时最大影响距离L_max，从最大影响距离L_max处依次向上游选择交叉口，计算并比较交叉口的实际清空时间t_i,c和实际到达时间t_i,d，。对于参考交叉口(m+1号交叉口)，由步骤3可知其实际清空时间小于实际到达时间，如公式(12)所示。

t_m+1,c<t_m+1,d (12)

步骤42：对于s号交叉口(s∈{i₀+1,…,m})，在公交车位于i₀号交叉口时，s号交叉口排队的车辆数为根据公交行驶至交叉口时遇到红灯或绿灯信号，计算第s个交叉口的清空时间t_s,c。

步骤43：当公交行驶至交叉口时遇到红灯，参考步骤24，步骤25，步骤26绘制车辆行车轨迹图，以及交通波理论计算从绿灯开始时刻到清空完成的理论清空时间t_s,c′。为公交车到达第i₀号交叉口的时刻，为离开第i₀号交叉口的时刻，由于红灯导致的等待时间t_w如公式(13)所示：

计算s号交叉口的清空时间t_s,c，如公式(14)所示：

步骤44：当公交行驶至交叉口时遇到绿灯，且该周期剩余绿灯时长为g_l，参考步骤24，步骤25，步骤26以s号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，绘制车辆行车轨迹图，如公式(15)建立消散波曲线l₁′。

y＝w×x (15)

如公式(16)所示，绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂′。

步骤45：联立l₁′，l₂′求得两曲线交点(T′,L′)。

步骤46：当时，排队车辆可以在一个绿灯时间清空完，则清空时间t_s,c如公式(17)所示：

步骤47：当时，排队车辆可以在一个绿灯时间不能完成清空，该周期剩余车辆排队长度Q′如公式(18)所示。

则实际清空时间t_s，c如公式(19)所示：

步骤48：对于第一个出现t_s，c>t_s，d的号交叉口，确定该交叉口的下游第一个交叉口为关键交叉口，清空距离L_c为i₀号交叉口至关键交叉口之间的路段长度，如公式(20)所示：

当最大影响距离L_max范围内所有交叉口都有t_s,c≤t_s,d，选取i₀+1号交叉口为关键交叉口，清空距离为i₀号交叉口前方一个路段的长度，如公式(21)所示：

本发明中，所述步骤5中当公交每驶过一个交叉口，滚动式重新计算最大影响距离L_max及清空距离L_c的计算方法，包含如下步骤：

步骤51：为计算各交叉口清空时间，重新确定清空距离L_c，需要更新各路段动态公交专用道上的车辆数。当公交车到达i₀+1号交叉口时,公交车前方的各路段车辆数为根据步骤48判断各路段是否处于清空状态，采用不同方法更新

步骤52：当路段处于清空状态时，清空车辆数Q_i,c依据步骤24，步骤25，步骤26求解得到，的计算如公式(22)所示：

步骤53：当路段不处于清空状态时，根据步骤1输入的现状流量，的计算如公式(23)所示：

步骤54：重新计算并更新最大影响距离L_max及清空距离L_c，方法如步骤3、步骤4所述。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法的研究对象示意图；

图3为本发明求解理论最大清空时间时单个周期能够消散完车队的车辆轨迹图；

图4为本发明求解理论最大清空时间时单个周期未能消散完车队的车辆轨迹图。

具体实施方式

结合附图和实施例，对本发明技术方案详细说明如下：

选择如图2所示的一段城市主干路连续交叉口为研究对象，本发明选择江苏省常州市境内纬劳动路西向东城市道路作为发明的研究对象，其动态公交专用道含7个连续的信号交叉口，按顺序从对交叉口，路段进行编号；车道数为4条，各交叉口单个车道的饱和流率s为0.42(pcu/s)(1512pcu/h)，各个路段长度L_i，如表1所示。

表1路段长度表。

路段编号	1	2	3	4	5	6
							Li路段长度(m)	450	400	400	600	500	540

相关参数如下，公交车车速为25(km/h)，社会车辆车速为40(km/h)，每个交叉口的周期时长C均为110s，公交行进方向相位的绿灯时长g为50(s)，红灯时长r为60(s)，相位差β为10，车流波动系数α为1.1，消散车流密度k为55(pcu/km)，交叉口阻塞密度k_j为170pcu/km，交叉口排队车辆平均车头间距l为6(m)。

表2各交叉口进口道现状交通量(1个小时)。

已知，绿灯时长g为50(s)，根据公式(1)得到一个信号周期内每个车道集结的最大车辆数Q_max。

计算最大排队长度QU_max，根据公式(2)计算理论最大排队长度QU_max。

QU_max＝54×6＝324m

根据公式(3)计算消散波w。

以排队交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，绘制车辆行车轨迹图(如图3，图4)。建立消散波曲线l₁：

y＝-3.6×x

绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂：

y＝11.1×(x-50)

联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)＝(38,137)。

QU_max>|L|，排队车辆在一个绿灯时间内不能完成清空；根据公式(7)计算剩余排队长度Q_l。

不是整数，根据公式(8)计算理论最大清空时间t_{c max}。

清空距离是以路段为基本单元，当公交车位于1号交叉口时，t_4,dmin≤t_{c max}<t_5,dmin。

确定5号交叉口为参考交叉口，求得最大影响距离L_max。

以公交车到达1号时刻T₁为起始时刻，根据公交车现有车速和位置，信号灯状态，计算公交车到达各个交叉口的时刻T_i和离开交叉口的时刻T_i′如表4所示。

表4各个交叉口的时刻T_i和离开交叉口的时刻(公交车位于1号交叉口)。

交叉口编号	1	2	3	4	5	6	7
								Ti(ti,d)	0	71	174	284	422	518	634
Ti′	6	116	226	336	446	556	666

公交车在1号交叉口时的最大清空影响距离为1号交叉口至5号交叉口之间的路段，由公式(12)可知。

t_5,c<t_5,d

从5号交叉口向上游依次选取交叉口作为研究对象；首先选定4号交叉口，参考理论最大清空时间t_{c max}计算方法，以4号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，建立消散波曲线l₁。

y＝-3.6×x

绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

y＝11.1×(x-50)

公交行驶至4号交叉口时为红灯，联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)＝(38,137),在4号交叉口排队的车辆即为N_3,1＝40veh，排队车辆可以在一个绿灯时间清空完，根据步骤24，步骤25，步骤26，计算4号交叉口的必要清空时间t_4,c′。

根据公式(14)，计算4号交叉口的实际清空时间t_4,c。

t_4,c＝(6-0)+[((2-1)×0)mod 110]+148＝154s<284s

比较4号交叉口公交车实际清空时间t_4,c和实际到达时间t_4,d。

t_4,c<t_4,d

公交车在到达4号交叉口之前，4号交叉口车辆清空完全，不会对公交车造成延误。因此4号交叉口不在清空范围内，继续选取3号交叉口作为研究对象，参考理论最大清空时间t_{c max}计算方法，以4号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，建立消散波曲线l₁。

y＝-3.6×x

绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

y＝11.1×(x-50)

公交行驶至3号交叉口时为红灯，联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)＝(38,137),在3号交叉口排队的车辆即为N_2,1＝40veh，排队车辆可以在一个绿灯时间清空完，根据步骤24，步骤25，步骤26，计算3号交叉口的必要清空时间t_3,c′。

根据公式(14)，计算3号交叉口的实际清空时间t_3,c。

t_3,c＝(6-0)+[((2-1)×0)mod 110]+221＝227s

比较3号交叉口公交车实际清空时间t_3,c和实际到达时间t_3,d。

t_3,c>t_3,d

由上述可得，t_3,c>t_3,d，因此3号交叉口需要清空，确定4号交叉口为关键交叉口，根据公式(20)所示，清空距离L_c为1号交叉口至关键交叉口之间的路段长度。

为动态计算各交叉口清空时间，动态确定清空距离L_c，当公交行驶至下一个交叉口时，需要更新各路段动态公交专用道上的车辆数。当公交车到达2号交叉口，对动态公交专用道上各路段车辆数N_i,2进行更新。

对于2、3号路段，由于在处于清空状态，求解得到在T₁-T₂时段内该路段清空的车辆数Q_i,c。由信号配时方案可知，T₁-T₂时段内，只经过了一个绿灯周期，根据步骤24，步骤25，步骤26，一个绿灯周期清空的车辆数为：

根据公式(22)得到

N_2,2＝46-23＝23veh

N_3,2＝40-23＝17veh

对于4-6号路段，当公交车在1号交叉口时不是清空区段，根据公式(23)计算N_i，2，分别如下列公式所示，并整理得到表5。

表5各路段车辆数(公交车位于2号交叉口)

交叉口编号	1	2	3	4	5	6
							车辆数	-	23	17	42	53	44

以公交车到达2号时刻T₂为起始时刻，对公交车到达各个交叉口的时刻T_i和离开交叉口的时刻T₂′如表6所示。

表6各个交叉口的时刻T_i和离开交叉口的时刻T₂′(公交车位于2号交叉口)。

交叉口编号	1	2	3	4	5	6	7
								Ti(ti,d)	-	0	103	213	351	447	563
Ti′	-	45	155	265	375	485	595

根据公式(10)计算可知，当公交车到达2号交叉口时，t_5，dmin≤t_{c max}<t_6，dmin。

确定6号交叉口为参考交叉口，求得最大影响距离

由公式(12)可得：

t_6,c<t_6,d

从6号交叉口向上游依次选取交叉口作为研究对象；首先选定5号交叉口，参考理论最大清空时间t_{c max}计算方法，以5号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，建立消散波曲线l₁，绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

5号交叉口为红灯，联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)＝(38,137),在5号交叉口排队的车辆即为N_4,2＝42veh，根据步骤24，步骤25，步骤26，计算5号交叉口的必要清空时间t_5,c′。

根据公式(14)，计算5号交叉口的实际清空时间t_4,c。

t_5,c＝(45-0)+[((2-1)×0)mod 110]+152＝197s<351s

比较5号交叉口公交车实际清空时间t_5,c和实际到达时间t_5,d。

t_5,c<t_5,d

选定4号交叉口，参考理论最大清空时间t_{c max}计算方法，以4号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，建立消散波曲线l₁，绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

4号交叉口西进口直行方向为红灯，联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)＝(38,137),在4号交叉口排队的车辆即为N_3,2＝17veh，根据步骤34，步骤35，步骤36，计算4号交叉口的必要清空时间t_5,c′。

根据公式(14)，计算4号交叉口的实际清空时间t_4,c。

t_4,c＝(45-0)+[((2-1)×0)mod 110]+38＝83s<213s

比较4号交叉口公交车实际清空时间t_4,c和实际到达时间t_4,d。

t_4,c<t_4,d

选定3号交叉口，参考理论最大清空时间t_{c max}计算方法，以3号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，建立消散波曲线l₁，绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

3号交叉口西进口直行方向为红灯，联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)＝(38,137),在3号交叉口排队的车辆即为N_2,2＝23veh，使得，排队车辆可以在一个绿灯时间清空完，根据步骤24，步骤25，步骤26，计算3号交叉口的必要清空时间t_3,c′。

根据公式(14)，计算3号交叉口的实际清空时间t_3,c。

t_3,c＝(45-0)+[((2-1)×0)mod 110]+110＝155s>103s

比较3号交叉口公交车实际清空时间t_3,c和实际到达时间t_3,d。

t_3,c>t_3,d

由上述可得，t_3,c>t_3,d，采用提前一个路段清空的方法，确定4号交叉口为关键交叉口，根据公式(20)所示，清空距离L_c为2号交叉口至关键交叉口之间的路段长度。

即清空距离为800米。当公交车在实际运行过程中，每到达一个交叉口，则对动态公交专用道上各路段车辆数，公交车行车轨迹，最大影响距离L_max及清空距离L_c重新更新，方法同上。

Claims (5)

1.一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：采集并输入动态公交专用道道路基本数据与现状交通量、道路路段数量和交叉口数量。沿车辆行驶方向由小到大依次为路段和交叉口编号(见图2)；各个交叉口单个车道的饱和流率s(pcu/s)，车道数n，各交叉口间路段长度L_i(m)，公交车车速v_b(km/h)，社会车辆车速v_c(km/h)；信号周期时长C(s)，绿灯时长g(s)，红灯时长r(s)，如有协调控制采集相位差β(s)；反映交通流随机不均衡到达的车流波动系数α,，消散车流密度为k(pcu/km)，交叉口阻塞密度为k_j(pcu/km)，单个车道的通行能力为Q(pcu/h)，交叉口排队车辆平均车头间距l(m)。

步骤2：计算交叉口理论最大排队长度QU_max、理论最大清空时间t_{c max}。

步骤3：计算各交叉口理论最小到达时间t_m,dmin，并联合步骤2得到的理论最大清空时间t_{c max}确定参考交叉口，计算最大影响距离L_max。

步骤4：根据步骤3确定的最大影响距离，从最远端交叉口依次向上游选取交叉口作为研究对象，计算并比较目标交叉口的实际清空时间t_i,c和实际到达时间t_i,d，确定最佳清空距离L_c。

步骤5：当公交在实际运行过程中每驶过一个交叉口，滚动式重新计算最大影响距离L_max及清空距离L_c。

2.根据权利要求1所述的一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，其特征在于，本发明中，所述步骤2交叉口理论最大排队长度和理论最大清空时间的计算方法，包含如下步骤：

步骤21：根据步骤1输入交叉口排队车辆平均车头间距l，绿灯时长g,路段的通行能力为Q，各个交叉口各车道的饱和流率s，车流波动系数α，则一个信号周期内每个车道集结的最大车辆数Q_max如公式(1)所示：

<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>Q</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>C</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> <mn>3600</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

根据步骤21得到最大车辆数Q_max，理论最大排队长度QU_max如公式(2)所示：

QU_max＝Q_max×l (2)

步骤22：根据步骤2输入的每个车道的饱和流率s，消散车流密度为k，交叉口阻塞密度为k_j，则消散波w如公式(3)所示：

<mrow> <mi>w</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>s</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mn>3600</mn> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>k</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤23：从绿灯开始时刻至最大排队车辆数清空完毕的时间称为理论最大清空时间t_{c max}，依据交通波理论和步骤21得到的最大排队长度QU_max、步骤22计算的消散波w，以排队交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，可获得车辆行车轨迹，如图3，图4所示。

步骤24：建立消散波曲线l₁。

y＝w×x (4)

绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂。

<mrow> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> <mn>3.6</mn> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>g</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

联立l₁，l₂求得两曲线交点(T,L)。

步骤25：根据步骤24，当QU_max≤|L|时，表示排队车辆可以在一个周期绿灯时间清空完，则理论最大清空时间t_{c max}如公式(6)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>QU</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>QU</mi> <mi>max</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤26：根据步骤24，当QU_max>|L|时，排队车辆在一个信号周期不能被清空，由步骤24可知一个信号周期可以清空|L|长度的车辆，则剩余的排队车辆数的长度Q_l如公式(7)所示。

<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>mod</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>QU</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mi>L</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mo>|</mo> <mi>L</mi> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

不考虑排队溢出，则理论最大清空时间t_{c max}如公式(8)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>int</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>QU</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mi>L</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mi>C</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>Q</mi> <mi>l</mi> </msub> <mrow> <mo>|</mo> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

3.根据权利要求1所述的一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，其特征在于，本发明中，所述步骤3中最大影响距离的计算方法，包含如下步骤：

步骤31：考虑公交车到达情况，当公交车位于i₀号交叉口时，公交车以车速v_b行驶到达m号交叉口所需要的最小时间，称为理论最小到达时间t_m,dmin，如公式(9)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>,</mo> <mi>d</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mo>&amp;Sigma;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>/</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤32：根据步骤31和步骤2的计算结果，比较公交下游各交叉口的理论最小到达时间t_m,dmin和最大理论清空时间t_{c max}。当存在一个m，满足公式(10)，则选定m+1号交叉口为参考交叉口。

<mrow> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <mrow> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>/</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>max</mi> </mrow> </msub> <mo>&lt;</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <mi>m</mi> </msubsup> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>/</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤33：根据步骤32得到参考交叉口，最大影响距离L_max为i₀号交叉口与参考交叉口之间的距离，其值如公式(11)所示：

<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>11</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

4.根据权利要求1所述的一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，其特征在于，本发明中，所述步骤4最佳清空距离的计算方法，包括如下步骤：

步骤41：根据信号配时方案和公交车车速v_b，得到公交车到达各交叉口的时刻T_i和公交车通过各交叉口的时刻T‘_i。根据步骤3中公交车到达i₀号交叉口时最大影响距离L_max，从最大影响距离L_max处依次向上游选择交叉口，计算并比较交叉口的实际清空时间t_i,c和实际到达时间t_i,d，。对于参考交叉口(m+1号交叉口)，由步骤3可知其实际清空时间小于实际到达时间，如公式(12)所示。

t_m+1,c<t_m+1,d (12)

步骤42：对于s号交叉口(s∈{i₀+1,…,m})，在公交车位于i₀号交叉口时，s号交叉口排队的车辆数为根据公交行驶至交叉口时遇到红灯或绿灯信号，计算第s个交叉口的清空时间t_s,c。

步骤43：当公交行驶至交叉口时遇到红灯，参考步骤24，步骤25，步骤26绘制车辆行车轨迹图，以及交通波理论计算从绿灯开始时刻到清空完成的理论清空时间t_s,c′。为公交车到达第i₀号交叉口的时刻，为离开第i₀号交叉口的时刻，由于红灯导致的等待时间t_w如公式(13)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>13</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

计算s号交叉口的清空时间t_s,c，如公式(14)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mo>(</mo> <mrow> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>mod</mi> <mi> </mi> <mi>C</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>14</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤44：当公交行驶至交叉口时遇到绿灯，且该周期剩余绿灯时长为g_l，参考步骤24，步骤25，步骤26以s号交叉口为y轴零点，车辆行进方向为正方向，绿灯开始时间为x轴原点，绘制车辆行车轨迹图，如公式(15)建立消散波曲线l₁′。

y＝w×x (15)

如公式(16)所示，绿灯结束时间最后一辆社会车辆的轨迹曲线l₂′。

<mrow> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mi>c</mi> </msub> <mn>3.6</mn> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>g</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>16</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤45：联立l₁′，l₂′求得两曲线交点(T′,L′)。

步骤46：当时，排队车辆可以在一个绿灯时间清空完，则清空时间t_s,c如公式(17)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>l</mi> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>l</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>17</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤47：当时，排队车辆可以在一个绿灯时间不能完成清空，该周期剩余车辆排队长度Q′如公式(18)所示。

<mrow> <msup> <mi>Q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mi>mod</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msup> <mi>L</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>|</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mi>L</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mo>|</mo> <mi>L</mi> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>18</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

则实际清空时间t_s,c如公式(19)所示：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>g</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>int</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mrow> <mo>|</mo> <msup> <mi>L</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>|</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mi>L</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mi>C</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <msup> <mi>Q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mrow> <mo>|</mo> <mi>w</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>Q</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mo>&amp;times;</mo> <mn>3.6</mn> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <mi>c</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>19</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤48：对于第一个出现t_s,c>t_s,d的号交叉口，确定该交叉口的下游第一个交叉口为关键交叉口，清空距离L_c为i₀号交叉口至关键交叉口之间的路段长度，如公式(20)所示：

当最大影响距离L_max范围内所有交叉口都有t_s,c≤t_s,d，选取i₀+1号交叉口为关键交叉口，清空距离为i₀号交叉口前方一个路段的长度，如公式(21)所示：

<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>L</mi> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>21</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

5.根据权利要求1所述的一种路中型动态公交专用道清空距离的设置方法，其特征在于，本发明中，所述步骤5中当公交每驶过一个交叉口，滚动式重新计算最大影响距离及清空距离的计算方法，包含如下步骤：

步骤51：为计算各交叉口清空时间，重新确定清空距离L_c，需要更新各路段动态公交专用道上的车辆数。当公交车到达i₀+1号交叉口时,公交车前方的各路段车辆数为根据步骤48判断各路段是否处于清空状态，采用以下步骤更新

步骤52：当路段处于清空状态时，清空车辆数Q_i,c依据步骤24，步骤25，步骤26求解得到，的计算如公式(22)所示：

<mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>22</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤53：当路段不处于清空状态时，根据步骤1输入的现状流量，的计算如公式(23)所示：

<mrow> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>N</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>i</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mo>(</mo> <msub> <mi>q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>s</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>n</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>w</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>w</mi> <mi>l</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mn>3600</mn> <mo>&amp;times;</mo> <mi>n</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mo>+</mo> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>23</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤54：重新计算并更新最大影响距离L_max及清空距离L_c，方法如步骤3、步骤4所述。