CN108447282B - 一种基于车路协同的公交实时调度与优先控制方法 - Google Patents

一种基于车路协同的公交实时调度与优先控制方法 Download PDF

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CN108447282B CN201810486789.4A CN201810486789A CN108447282B CN 108447282 B CN108447282 B CN 108447282B CN 201810486789 A CN201810486789 A CN 201810486789A CN 108447282 B CN108447282 B CN 108447282B
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    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/087—Override of traffic control, e.g. by signal transmitted by an emergency vehicle

Abstract

本发明公开了一种基于车路协同的公交实时调度与优先控制方法，针对一条公交线路，上行方向或下行方向，首先基于车路协同环境，采集并输入研究路段内各交叉口、各站点、各公交车辆的位置信息，公交行驶车速，交叉口的信号配时方案；然后计算公交车辆在交叉口的信号延误，以及相邻公交车辆之间的车头时距，判别公交车辆“快慢车”属性；最后以整条公交线路，所有相邻公交车辆之间的车头时距与期望车头时距差值最小为目标函数，建立车头时距与公交车速、驻站时间、信号配时方案的函数关系，提出公交实时调度与优先控制模型与方法。本发明方法主要用于缓解同一线路公交车辆之间相互“集束”的问题，提高公交服务水平和可靠性。

Description

一种基于车路协同的公交实时调度与优先控制方法
技术领域
本发明属于交通运输和交通信息工程及控制领域，涉及公共交通调度以及公交优先领域，更具体地说，涉及一种基于车路协同的公交实时调度与优先控制方法。
背景技术
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，在公交优先战略的推动下，城市公共汽车交通(简称“公交”)系统正逐渐成为城市通勤交通方式的重要选择。然而诸多的不确定性，例如交叉口的红灯信号导致公交延误和行程时间波动性的增加，进而引发整条线路乃至整个公交走廊系统运行的低速度和不可靠，对公交系统的服务水平和吸引力造成了很大的负面影响。候车时间长、车内拥挤是乘坐公交时的两大普遍现象，而造成此现象的重要原因是因为前后两辆甚至多辆公交“串车”，形成同一线路公交车辆之间相互“集束”。
交通流的随机特性、公交站点乘客需求的随机性、交叉口处的信号控制延误是造成公交“集束”的主要原因，因此，无法在规划和设计阶段消除公交可靠性低的问题。较好的做法是通过实时调度和信号优先的方法，对公交运行状态进行实时调整，进而提高公交可靠性。近年来，车路协同技术的产生和发展对解决公交实时调度和优先问题提供了良好的契机。基于车路协同技术，能实现公交车辆与交叉口信号控制系统的双向通信，公交车辆能将实时位置、速度等信息发送至信号控制系统，以供优化信号配时，也能接收实时调度如速度调整、驻站等信息。
经对现有技术的文献检索发现，现有公交调度与公交优先方法在对策公交集束、公交可靠性差的问题上取得了较多的成果，但仍存在以下不足：
①研究学者在进行在线公交调度的研究时，大多将公交站间的旅行时间作为固定值或服从某种数学分布，忽略信号灯对公交站间旅行时间造成的剧烈波动。在我国城市，上下游两个公交站之间通常存在一个或多个信号交叉口，信号周期较大，且由于公交到达交叉口时遇到红灯或绿灯的随机性，公交站间旅行时间的波动性很大。
②研究学者在进行在线公交优先方法研究时，大多仅从信号控制的角度出发，不考虑公交线路、公交车队的整体运行情况，即为所有到达交叉口的公交提供优先，而有效的做法应该是为晚点的公交车提供优先，而为早到的公交不提供绿灯优先，甚至主动切换为红灯。
可以看出，已有针对公交在线调度的研究，忽略或简化了信号灯和公交优先对公交调度的影响；针对公交优先的研究，缺少与公交线路整体运行状况以及在线调度的结合。发明内容
技术问题：针对现有研究单方面考虑公交在线调度或信号优先的不足，本发明的目的是提供一种公交实时调度与优先控制方法，基于车路协同环境，从整体层面建立公交实时调度与优先控制模型，使公交线路上的车头时距保持均衡，提高公交服务水平和可靠性。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的公交实时调度与优先控制方法，包括如下步骤：
步骤1：基于车路协同环境，针对一条公交线路，上行方向或下行方向，收集研究区段上，正在运行的公交车辆总数，记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
，并将所有公交车辆进行编号，记为
Figure 219280DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
；收集每台公交车辆的位置信息
Figure 41481DEST_PATH_IMAGE004
，速度信息
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
；确定公交车
Figure 227742DEST_PATH_IMAGE002
与紧邻前车
Figure 91793DEST_PATH_IMAGE006
之间包含的公交站点总数，记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
，并按公交行驶方向将包含的公交站点进行编号，记为
Figure 312690DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
确定公交车
Figure 40213DEST_PATH_IMAGE002
与紧邻前车
Figure 41667DEST_PATH_IMAGE006
之间包含的交叉口总数，记为
Figure 709408DEST_PATH_IMAGE010
，同样，按公交行驶方向将包含的交叉口进行编号，记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 784812DEST_PATH_IMAGE012
；确定车辆
Figure 954674DEST_PATH_IMAGE002
与前方交叉口
Figure 443424DEST_PATH_IMAGE011
之间公交站点总数，记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
，按公交车行驶方向进行编号，记为
Figure 321381DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
；收集各交叉口的信号相位总数，记为
Figure 749826DEST_PATH_IMAGE016
，按顺序以数字进行编号记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 586195DEST_PATH_IMAGE018
，采集各交叉口各相位的有效绿灯时长
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
，信号周期时长
Figure 234345DEST_PATH_IMAGE020
。参数定义参见附图2；
步骤 2：计算公交车在各交叉口
Figure 978311DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 854737DEST_PATH_IMAGE012
的信号延误；
步骤3：计算相邻公交车辆之间的车头时距；
步骤4：根据所有相邻公交车辆之间的车头时距分布，判别所有公交
Figure 862008DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 325350DEST_PATH_IMAGE003
的“快慢车”属性；
步骤5：根据公交车辆的“快慢车”属性，采用公交调度与公交优先的优化方法，确定公交车辆的最佳行驶车速、驻站时间、以及相应的交叉口信号优先方案。
本发明中，步骤2中的车辆
Figure 76268DEST_PATH_IMAGE002
在交叉口
Figure 308667DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 250953DEST_PATH_IMAGE012
的信号延误的计算方法，包括如下步骤：
步骤 21：已知车辆m的行驶速度为
Figure 670433DEST_PATH_IMAGE005
，与交叉口
Figure 287359DEST_PATH_IMAGE011
距离为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
，车辆m在公交站点
Figure 46367DEST_PATH_IMAGE014
的停靠时间为
Figure 661019DEST_PATH_IMAGE022
，则车辆m行驶到交叉口
Figure 349488DEST_PATH_IMAGE011
所需的时间
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
，如式(1)所示：
Figure 911051DEST_PATH_IMAGE024
(1)
上式中，第一项为公交行驶时间，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE025
表示公交站点的停靠时间，
Figure 790145DEST_PATH_IMAGE026
表示交叉口的停车延误。
步骤22：设当前时刻交叉口
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE027
当前周期已运行时间为
Figure 808654DEST_PATH_IMAGE028
，计算当车辆m到达交叉口
Figure 468306DEST_PATH_IMAGE027
时的信号周期运行时间点
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE029
，如式(2)所示：
Figure 833559DEST_PATH_IMAGE030
(2)
步骤23：设公交车辆
Figure 629477DEST_PATH_IMAGE002
在交叉口
Figure 84467DEST_PATH_IMAGE011
的绿灯相位编号为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE031
，车辆m到达交叉口
Figure 903518DEST_PATH_IMAGE011
时，公交绿灯相位
Figure 400358DEST_PATH_IMAGE031
的开始时间点记为
Figure 316362DEST_PATH_IMAGE032
，结束时间点记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE033
，则：
Figure 411095DEST_PATH_IMAGE034
(3)
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE035
(4)
步骤24：根据车辆
Figure 717442DEST_PATH_IMAGE036
到达交叉口
Figure 752394DEST_PATH_IMAGE027
时，信号周期运行时间点
Figure 726166DEST_PATH_IMAGE029
与公交绿灯相位
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE037
的开始时间点
Figure 997660DEST_PATH_IMAGE038
、结束时间点
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE039
的先后关系，计算车辆m在交叉口
Figure 791303DEST_PATH_IMAGE027
的交叉口停车延误
Figure 629946DEST_PATH_IMAGE040
，如式(5)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE041
(5)
本发明中，步骤3中相邻公交车辆之间的车头时距计算方法，如公式(6)所示：
Figure 425602DEST_PATH_IMAGE042
(6)
式中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE043
表示公交车辆
Figure 629181DEST_PATH_IMAGE036
与前车
Figure 972438DEST_PATH_IMAGE044
之间的车头时距，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE045
表示公交车辆
Figure 286876DEST_PATH_IMAGE036
与前车
Figure 530513DEST_PATH_IMAGE044
之间的车头路程。
本发明中，步骤4中根据所有相邻公交车辆之间的车头时距分布，判别所有公交
Figure 170573DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 1126DEST_PATH_IMAGE003
的“快慢车”属性，包括如下步骤：
步骤41：定义相邻两辆公交车辆的期望车头时距为
Figure 384834DEST_PATH_IMAGE046
计算车辆
Figure 984442DEST_PATH_IMAGE002
与车辆
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE047
之间的车头时距偏差
Figure 762780DEST_PATH_IMAGE048
，如式(7)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE049
(7)
步骤42：根据偏差值正负，以及允许偏差范围
Figure 752733DEST_PATH_IMAGE050
，判断车辆
Figure 736869DEST_PATH_IMAGE002
的“快慢车”属性，如式(8)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE051
(8)
式中
Figure 355764DEST_PATH_IMAGE052
取值为-1时表示公交车辆
Figure 399943DEST_PATH_IMAGE036
与紧邻前车的车头时距偏小，为快车；
Figure 142772DEST_PATH_IMAGE052
取值为0时表示公交车辆m与紧邻前车的车头时距在正常范围内；
Figure 930599DEST_PATH_IMAGE052
取值为1时表示公交车辆m与紧邻前车的车头时距偏大，为慢车。
本发明中，步骤5中所述公交调度与公交优先的优化方法，包括如下步骤：
步骤51：设研究路段车辆最低行驶速度为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE053
，车辆最高行驶速度为
Figure 176904DEST_PATH_IMAGE054
，定义公交车辆
Figure 624940DEST_PATH_IMAGE036
优化后的最佳行驶车速为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE055
，则：
Figure 323906DEST_PATH_IMAGE056
(9)
步骤52：考虑驻站时乘客能接受的最长等待时间为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE057
，优化后车辆m在站点
Figure 758167DEST_PATH_IMAGE058
的驻站时间记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE059
，则：
Figure 858978DEST_PATH_IMAGE060
(10)
步骤53：更新车辆
Figure 244960DEST_PATH_IMAGE036
到达信号交叉口
Figure 962381DEST_PATH_IMAGE027
所需的时间，记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE061
，如式(11)所示：
Figure 262650DEST_PATH_IMAGE062
(11)
式中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE063
表示优化后交叉口的停车延误，
Figure 14705DEST_PATH_IMAGE064
表示优化后在公交站点的驻站时间；
步骤54：根据式(2)，更新车辆m到达交叉口
Figure 774851DEST_PATH_IMAGE027
时的周期运行时间点，记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE065
；根据式(3)、(4)、(5)，更新车辆m在交叉口
Figure 952803DEST_PATH_IMAGE027
的停车延误，记为
Figure 886124DEST_PATH_IMAGE066
。
步骤55：设各相位的最短有效绿灯时长为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE067
，车辆m到达交叉口
Figure 430369DEST_PATH_IMAGE027
时，公交绿灯相位
Figure 423733DEST_PATH_IMAGE037
的最早开始时间点记为
Figure 850166DEST_PATH_IMAGE068
，最迟结束时间点记为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE069
，则：
Figure 288975DEST_PATH_IMAGE070
(12)
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE071
(13)
步骤56：根据更新后，公交车辆
Figure 218885DEST_PATH_IMAGE072
到达交叉口
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE073
时，周期运行时间点
Figure 55254DEST_PATH_IMAGE074
与
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE075
、
Figure 670781DEST_PATH_IMAGE076
的先后关系，设
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE077
为二元变量，
Figure 618009DEST_PATH_IMAGE078
，如(14)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE079
(14)
设
Figure 166539DEST_PATH_IMAGE080
为二元变量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE081
，如式(15)所示：
Figure 704968DEST_PATH_IMAGE082
(15)
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE083
三者应满足如式(16)所示的约束：
Figure 840414DEST_PATH_IMAGE084
(16)
上式能确保公交为慢车，且信号相位允许的情况下，使公交能获得信号优先。
步骤57：若
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE085
设
Figure 841867DEST_PATH_IMAGE086
为三元变量，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE087
，如式(17)所示：
Figure 480790DEST_PATH_IMAGE088
(17)
计算交叉口
Figure 721278DEST_PATH_IMAGE027
的各相位
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE089
应调整的有效绿灯时长
Figure 344020DEST_PATH_IMAGE090
，如(18)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE091
(18)
式(18)中，
Figure 131586DEST_PATH_IMAGE092
表示，若
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE093
，交叉口
Figure 625015DEST_PATH_IMAGE027
的各相位
Figure 301984DEST_PATH_IMAGE089
对应调整的时长，计算方法如式(19)所示：
Figure 910558DEST_PATH_IMAGE094
(19)
式(18)中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE095
表示，若
Figure 534437DEST_PATH_IMAGE096
，交叉口
Figure 679110DEST_PATH_IMAGE027
的各相位
Figure 261402DEST_PATH_IMAGE089
应调整的时长，计算方法如式(20)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE097
(20)
步骤58：使用公交调度与公交优先的优化方法后，计算车辆m与紧邻前车之间的车头时距，记为
Figure 91692DEST_PATH_IMAGE098
，如式(21)所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE099
(21)
步骤59：以整条公交线路，所有相邻公交车辆之间的车头时距与期望车头时距差值最小为目标函数，如式(22)所示，基于约束条件(1)-(21)，优化得出公交最佳行驶速度，最佳驻站时间，与信号优先的最佳设置地点以及对应的信号调整方案。
Figure 722525DEST_PATH_IMAGE100
(22)
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明方法针对城市主干路多个交叉口和多个公交站点，在整体层面考虑车头时距稳定性进行公交实时调度和信号优先的协同优化，克服现有方法仅从调度或优先单方面考虑，无法在整体层面获得最优解的不足。能通过调度与信号优先的协同优化，使公交线路上公交车辆间的公交车头时距保持均衡，提高公交服务可靠性。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明方法的参数定义示意图。
图3为本发明方法的具体实施例示意图。
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：
示例：选择如图3所示的一段城市主干路段为研究对象，以研究路段起点为原点，以公交行驶方向为x轴建立坐标系，研究路段共包含8个公交站点，6个信号控制交叉口，当前时刻路段内公交车总数
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE101
，并分别进行数字编号，设相邻两辆公交车辆的期望车头时距
Figure 190546DEST_PATH_IMAGE102
，允许偏差范围
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE103
。对于路段内所有公交车辆，目前行驶速度
Figure 385816DEST_PATH_IMAGE104
，研究路段的车辆最低行驶速度
Figure DEST_PATH_IMAGE105
，最高行驶速度
Figure 204868DEST_PATH_IMAGE106
，驻站时乘客能接受的最长等待时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE107
。对于路段内所有交叉口
Figure 170550DEST_PATH_IMAGE027
，信号周期时长
Figure 522771DEST_PATH_IMAGE108
=150s，公交绿灯相位编号
Figure DEST_PATH_IMAGE109
，各相位有效绿灯时长
Figure 384548DEST_PATH_IMAGE110
，
Figure DEST_PATH_IMAGE111
，
Figure 487633DEST_PATH_IMAGE112
，
Figure DEST_PATH_IMAGE113
相位最小绿灯时长
Figure 958804DEST_PATH_IMAGE114
，
Figure DEST_PATH_IMAGE115
，
Figure 135838DEST_PATH_IMAGE116
，
Figure DEST_PATH_IMAGE117
。采集的站点和交叉口以及公交车辆的位置信息，如表1所示。
表1：站点和交叉口以及公交车辆的位置信息
Figure 168516DEST_PATH_IMAGE118
根据步骤2，通过公式(1)-(5)，计算时公交车辆在各交叉口
Figure 290056DEST_PATH_IMAGE011
的信号延误，如表2所示。
表2：公交车辆m在交叉口
Figure 564917DEST_PATH_IMAGE011
的信号延误
Figure DEST_PATH_IMAGE119
根据步骤3，通过公式(6)计算研究路段内的各公交车辆与紧邻前车的车头时距：
Figure 127617DEST_PATH_IMAGE120
，
Figure DEST_PATH_IMAGE121
，
Figure 127934DEST_PATH_IMAGE122
。
根据计算的车头时距结果，判断车辆m的“快慢车”属性：
Figure DEST_PATH_IMAGE123
；
Figure 635970DEST_PATH_IMAGE124
；
Figure DEST_PATH_IMAGE125
。
根据步骤5中公交调度与公交优先的优化方法，以目标函数公式(22)，约束条件公式(1)-(21)，求解优化控制方案，获得最优解，得出公交最佳行驶速度，最佳驻站时间与最佳信号优先的方案，如表3所示。
表3：优化后的最佳公交调度与公交优先方案
Figure 215987DEST_PATH_IMAGE126
根据优化前以及优化后与紧邻前车的车头时距计算结果，计算得优化前目标函数值为68.4，采取公交调度与公交优先的优化方法后，目标函数值为26.3。通过对比优化前后各相邻公交车辆之前的车头时距，亦能看出采用本发明的方法后，公交之间车头时距分布更加均衡，能有效缓解公交集束现象，从而提高公交服务水平和可靠性。

Claims (1)

1.一种基于车路协同的公交实时调度与优先控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：基于车路协同环境，针对一条公交线路，上行方向或下行方向，收集研究区段上，正在运行的公交车辆总数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，并将所有公交车辆进行编号，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；收集每台公交车辆的位置信息
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，速度信息
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；确定公交车
Figure 383810DEST_PATH_IMAGE002
与紧邻前车
Figure DEST_PATH_IMAGE006
之间包含的公交站点总数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，并按公交行驶方向将包含的公交站点进行编号，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；确定公交车
Figure 431269DEST_PATH_IMAGE002
与紧邻前车
Figure 364590DEST_PATH_IMAGE006
之间包含的交叉口总数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，同样，按公交行驶方向将包含的交叉口进行编号，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
；确定车辆
Figure 971152DEST_PATH_IMAGE002
与前方交叉口
Figure 28099DEST_PATH_IMAGE011
之间公交站点总数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，按公交车行驶方向进行编号，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；收集各交叉口的信号相位总数，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，按顺序以数字进行编号记为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，采集各交叉口各相位的有效绿灯时长
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，信号周期时长
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
步骤2：计算公交车在各交叉口
Figure 500538DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 706391DEST_PATH_IMAGE012
的信号延误；
步骤3：计算相邻公交车辆之间的车头时距；
步骤4：根据所有相邻公交车辆之间的车头时距分布，判别所有公交
Figure 338098DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 564680DEST_PATH_IMAGE003
的“快慢车”属性；
步骤5：根据公交车辆的“快慢车”属性，采用公交调度与公交优先的优化方法，确定公交车辆的最佳行驶车速、驻站时间、以及相应的交叉口信号优先方案；
所述步骤2中公交车在各交叉口
Figure 540727DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 363320DEST_PATH_IMAGE012
的信号延误的计算方法包括如下步骤：
步骤 21：已知车辆m的行驶速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，与交叉口
Figure DEST_PATH_IMAGE022
距离为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，车辆m在公交站点
Figure DEST_PATH_IMAGE024
的停靠时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，则车辆m行驶到交叉口
Figure 521638DEST_PATH_IMAGE022
所需的时间
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，如式(1)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
(1)
上式中，第一项为公交行驶时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
表示公交站点的停靠时间，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
表示交叉口的停车延误；
步骤22：设当前时刻交叉口
Figure 846352DEST_PATH_IMAGE011
当前周期已运行时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，计算当车辆m到达交叉口
Figure 480334DEST_PATH_IMAGE011
时的信号周期运行时间点
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，如式(2)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
(2)
步骤23：设公交车辆
Figure DEST_PATH_IMAGE033
在交叉口
Figure DEST_PATH_IMAGE034
的绿灯相位编号为
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，车辆m到达交叉口
Figure 73995DEST_PATH_IMAGE034
时，公交绿灯相位
Figure 368710DEST_PATH_IMAGE035
的开始时间点记为
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，结束时间点记为
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
(3)
Figure DEST_PATH_IMAGE039
(4)
步骤24：根据车辆
Figure DEST_PATH_IMAGE040
到达交叉口
Figure 655204DEST_PATH_IMAGE022
时，信号周期运行时间点
Figure DEST_PATH_IMAGE041
与公交绿灯相位
Figure DEST_PATH_IMAGE042
的开始时间点
Figure DEST_PATH_IMAGE043
、结束时间点
Figure DEST_PATH_IMAGE044
的先后关系，计算车辆m在交叉口
Figure 255775DEST_PATH_IMAGE022
的交叉口停车延误
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，如式(5)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
(5)
所述步骤3中，相邻公交车辆之间的车头时距计算方法，如公式(6)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE047
(6)
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
表示公交车辆
Figure 121969DEST_PATH_IMAGE002
与前车
Figure 333507DEST_PATH_IMAGE006
之间的车头时距，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
表示公交车辆
Figure 151422DEST_PATH_IMAGE002
与前车
Figure 369782DEST_PATH_IMAGE006
之间的车头路程；
所述步骤4中根据所有相邻公交车辆之间的车头时距分布，判别所有公交
Figure 587137DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 669494DEST_PATH_IMAGE003
的“快慢车”属性的计算方法，包括如下步骤：
步骤41：定义相邻两辆公交车辆的期望车头时距为
Figure DEST_PATH_IMAGE050
计算车辆
Figure 314102DEST_PATH_IMAGE002
与车辆
Figure DEST_PATH_IMAGE051
之间的车头时距偏差
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，如式(7)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
(7)
步骤42：根据偏差值正负，以及允许偏差范围
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，判断车辆
Figure 19758DEST_PATH_IMAGE002
的“快慢车”属性，如式(8)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE055
(8)
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE056
取值为-1时表示公交车辆
Figure 827089DEST_PATH_IMAGE040
与紧邻前车的车头时距偏小，为快车；
Figure 498373DEST_PATH_IMAGE056
取值为0时表示公交车辆m与紧邻前车的车头时距在正常范围内；
Figure 579462DEST_PATH_IMAGE056
取值为1时表示公交车辆m与紧邻前车的车头时距偏大，为慢车；
所述步骤5中公交调度与公交优先的优化方法，包括如下步骤：
步骤51：设研究路段车辆最低行驶速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE057
，车辆最高行驶速度为
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，定义公交车辆
Figure 365890DEST_PATH_IMAGE040
优化后的最佳行驶车速为
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
(9)
步骤52：考虑驻站时乘客能接受的最长等待时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE061
，优化后车辆m在站点
Figure DEST_PATH_IMAGE062
的驻站时间记为
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE064
(10)
步骤53：更新车辆
Figure 456206DEST_PATH_IMAGE040
到达信号交叉口
Figure 372209DEST_PATH_IMAGE022
所需的时间，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE065
，如式（11）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE066
(11)
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE067
表示优化后交叉口的停车延误，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
表示优化后在公交站点的驻站时间；
步骤54：根据式(2)，更新车辆m到达交叉口
Figure 342308DEST_PATH_IMAGE022
时的周期运行时间点，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE069
；根据式（3）、（4）、（5），更新车辆m在交叉口
Figure 773289DEST_PATH_IMAGE022
的停车延误，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE070
；
步骤55：设各相位最短绿灯时长为
Figure DEST_PATH_IMAGE071
，车辆m到达交叉口
Figure 730879DEST_PATH_IMAGE022
时，公交绿灯相位
Figure 580018DEST_PATH_IMAGE042
的最早开始时间点记为
Figure DEST_PATH_IMAGE072
，最迟结束时间点记为
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE074
(12)
Figure DEST_PATH_IMAGE075
(13)
步骤56：根据更新后，公交车辆
Figure DEST_PATH_IMAGE076
到达交叉口
Figure DEST_PATH_IMAGE077
时，周期运行时间点
Figure DEST_PATH_IMAGE078
与
Figure DEST_PATH_IMAGE079
、
Figure DEST_PATH_IMAGE080
的先后关系，设
Figure DEST_PATH_IMAGE081
为二元变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
，如(14)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE083
(14)
设
Figure DEST_PATH_IMAGE084
为二元变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
，如式(15)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE086
(15)
Figure DEST_PATH_IMAGE087
三者应满足如式(16)所示的约束：
Figure DEST_PATH_IMAGE088
(16)
上式能确保公交为慢车，且信号相位允许的情况下，使公交能获得信号优先；
步骤57：若
Figure DEST_PATH_IMAGE089
设
Figure DEST_PATH_IMAGE090
为三元变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE091
，如式(17)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE092
(17)
计算交叉口
Figure 209101DEST_PATH_IMAGE022
的各相位
Figure DEST_PATH_IMAGE093
应调整的有效绿灯时长
Figure DEST_PATH_IMAGE094
，如式(18)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE095
(18)
式(18)中，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
表示，若
Figure DEST_PATH_IMAGE097
，交叉口
Figure 173384DEST_PATH_IMAGE022
的各相位
Figure 277606DEST_PATH_IMAGE093
对应调整的时长，计算方法如式(19)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE098
(19)
式（18）中，
Figure DEST_PATH_IMAGE099
表示，若
Figure DEST_PATH_IMAGE100
，交叉口
Figure 89573DEST_PATH_IMAGE022
的各相位
Figure 745682DEST_PATH_IMAGE093
应调整的时长，计算方法如式（20）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE101
(20)
步骤58：使用公交调度与公交优先的优化方法后，计算车辆m与紧邻前车之间的车头时距，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE102
，如式（21）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE103
(21)
步骤59：以整条公交线路，所有相邻公交车辆之间的车头时距与期望车头时距差值最小为目标函数，如式(22)所示，基于约束条件(1)-(21)，优化得出公交最佳行驶速度，最佳驻站时间，与信号优先的最佳设置地点以及对应的信号调整方案；
Figure DEST_PATH_IMAGE104
(22)。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7137151B2 (ja) * 2019-03-20 2022-09-14 トヨタ自動車株式会社 運行制御装置及び車両
CN110085040B (zh) * 2019-04-09 2020-12-01 东南大学 基于公交信号优先的实时车头时距均衡控制方法和系统
CN110796877B (zh) * 2019-05-14 2022-11-15 广州学塾加软件科技有限公司 一种面向单向公交线路的交通信号控制与公交调度协同控制方法
CN111540219B (zh) * 2020-05-06 2021-08-06 亚哲科技股份有限公司 基于人工智能车路协同的双向公交信号优先协同方法
CN112652179B (zh) * 2020-12-17 2023-03-31 黑龙江省交通运输信息和规划研究中心(黑龙江省收费公路联网运营结算中心) 车路协同环境下公交优先通行信号控制方法及系统
CN112907994A (zh) * 2021-01-18 2021-06-04 兆边(上海)科技有限公司 一种智能网联环境下公交协同控制方法、装置及终端设备
CN112669643B (zh) * 2021-03-16 2021-06-04 长沙理工大学 一种基于双层规划的公交实时调度与信号控制方法
CN113077641B (zh) * 2021-03-24 2022-06-14 中南大学 一种面向公交在途控制的决策映射方法、装置及存储介质
CN113947901B (zh) * 2021-10-15 2022-10-25 长沙理工大学 一种基于交叉口定时配时的快速公交站点位置布设方法
CN117058909B (zh) * 2023-09-01 2024-01-23 大连海事大学 一种考虑信号协调和防串车的公交驻站补电方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107730883A (zh) * 2017-09-11 2018-02-23 北方工业大学 一种车联网环境下交叉口区域车辆调度方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107730883A (zh) * 2017-09-11 2018-02-23 北方工业大学 一种车联网环境下交叉口区域车辆调度方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Coordinated Optimization of Bus Headways for Passenger Corridors;Jing Teng;《2009 International Joint Conference on Computational Sciences and Optimization》;20090807;981-985 *
Probabilistic Prediction of Bus Headway Using Relevance Vector Machine Regression;Haiyang Yu;《IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems》;20161115;第18卷(第7期);1772-1781 *
公交线路车头时距特征分析及运行状态研究;张建;《交通运输系统工程与信息》;20151231;第15卷(第6期);220-226 *
城市公交车辆到站时间可靠性分析方法;陈峥嵘;《2012中国城市规划年会论文集》;20140530;1-9 *
基于车头时距稳定性影响阈值的常规公交系统优化;张素丽;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20150315(第03期);C034-1750 *
车路协同环境下信号交叉口公交优先控制优化研究;胡兴华;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20170215(第02期);C034-118 *
近交叉口公交站点的公交优先控制策略;龙科军;《长沙交通学院学报》;20081231;第24卷(第4期);52-57 *
随机环境下公交系统鲁棒性优化方法研究;梁士栋;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20171115(第11期);C034-50 *

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