CN108550257A - 一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法及系统 - Google Patents

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CN108550257A CN201810245970.6A CN201810245970A CN108550257A CN 108550257 A CN108550257 A CN 108550257A CN 201810245970 A CN201810245970 A CN 201810245970A CN 108550257 A CN108550257 A CN 108550257A
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Abstract

本发明提出了一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法及系统，该方法包括以下步骤：(1)在各进口道上游的设定位置，当有轨车辆经过时，发出该有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息；(2)计算有轨车辆的行程时间延误；(3)为有轨车辆分配优先策略，生成有轨车辆的第二优先请求信息；(4)将一定时间内产生的第二优先请求信息按照所属进口道进行分类，比较各进口道的头车的第二优先请求信息，合并具有相同的优先效益的进口道的所有第二优先请求信息，得到优先请求集合；(5)计算各优先请求集合的整体优先效益，执行整体优先效益最高的优先请求集合中所有头车的优先请求。本发明能够大大提高枢纽交叉口有轨车辆的通行效率。

Description

一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法及系统
技术领域
本发明属于交通信号控制技术领域，涉及一种协调控制技术，尤其是交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制技术。
背景技术
随着我国城市化的高速发展，我国各城市的规模正不断扩张，机动车保有量增多，人们出行频率上升，这使得城市交通的拥堵问题也越发严重。大力发展城市公共交通是缓解交通拥堵的重要措施。现代有轨电车系统作为一种新兴城市公共交通方式，具有运量适中、速度快、绿色环保、弹性灵活、舒适新颖以及建造成本较低等特点，被世界范围内很多大城市所采用。同时为了避免有轨电车在平交路口的延误，通常在交叉口控制中考虑有轨电车信号优先策略从而提高有轨电车服务水平。随着有轨电车线路的建设，我国一些大城市已经逐步形成有轨电车公共交通网络，其中一些重要交叉口被作为线路换乘的枢纽，存在多条有轨电车线路在此交会。当多条有轨电车线路同时对交叉口提出优先申请时，如何控制交叉口信号保证有轨电车的安全通行，同时优化车辆运行的效率，是影响有轨电车网络化运营稳定性和可靠性的主要因素。
现有的中国专利文献CN105096618A公开了一种有轨电车通过路口的优先控制方法与系统，该方法考虑两条有轨电车线路发生优先申请冲突情况时，通过判断当前相位状态与有轨电车优先申请方向的一致性决定优先通行方向。此方法只考虑两条有轨电车线路出现优先冲突，同时缺乏对有轨电车进路排列的时空逻辑分析，无法适应更加复杂的线路环境；另一方面在优先申请排序时缺少对不同线路有轨电车的运行状态比较，没有为晚点车辆减少通行延误，也忽略了早到车辆所在线路的稳定性，并未更好的提高有轨电车系统的服务水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制技术，以能够面向复杂交叉口有轨车辆的优先冲突，当平交路口信号控制机同时收到多条有轨电车线路提出的优先请求时，根据到达车辆运行延误等信息，对具有相同效益的有轨车辆优先申请集合进行比较，减少交叉口中有轨车辆的总延误，提高车辆运行效率和线路运营稳定性。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，包括以下步骤：
(1)在各进口道上游的设定位置，当有轨车辆经过时，发出所述有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息；
(2)根据所述步骤(1)中的第一优先请求信息和进路请求信息，预测对应的有轨车辆到达交叉口的时刻，计算所述有轨车辆的行程时间延误；
(3)根据所述步骤(2)中预测的有轨车辆到达交叉口的时刻，为所述有轨车辆分配优先策略，结合第一优先请求信息和所述优先策略，生成有轨车辆的第二优先请求信息；
(4)将一定时间内产生的第二优先请求信息按照所属进口道进行分类，将位于各进口道最前端的有轨电车称作头车，比较各进口道的头车的第二优先请求信息，合并具有相同的优先效益的进口道的所有第二优先请求信息，得到优先请求集合；
(5)计算各优先请求集合的整体优先效益，执行整体优先效益最高的优先请求集合中所有头车的优先请求；所述整体优先效益是优先请求集合的通行优先权的量化指标。
所述步骤(1)中的第一优先请求信息包括对应有轨车辆的车辆线路l、车辆编号i、优先请求相位p和车辆速度v；所述步骤(1)中的进路请求信息包括进路请求编号r。
所述步骤(2)中按照下式预测对应的有轨车辆到达交叉口的时刻ATi：
其中：i为所述有轨车辆的编号；
为所述有轨车辆i经过对应进口道上游的设定位置的时刻；
L为所述设定位置距离交叉口的停车线的距离；
v表示所述有轨车辆的速度；
优选地，所述步骤(2)中根据下式计算所述有轨车辆的行程时间延误TDi：
TDi＝Hi-Pl
其中：i为所述有轨车辆的编号；
Hi为有轨车辆i与同一线路前车i-1的车头时距；i-1为同一线路的前车的编号；
Pl为有轨车辆所在的车辆线路l的发车时间间隔。
所述步骤(3)中根据所述步骤(2)中预测的有轨车辆到达交叉口的时刻，为所述有轨车辆分配优先策略包括：
若到达交叉口时所述有轨车辆的优先请求相位为绿灯状态，则不执行优先策略；
若到达交叉口时所述有轨车辆的优先请求相位为红灯状态：若所述有轨车辆到达交叉口的时刻在所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯最大延长时间的允许范围内，则优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯延长操作；
若所述有轨车辆到达交叉口的时刻不在所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯最大延长时间的允许范围内，则优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作。
优选地，所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯延长操作具体为：所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯的结束时刻延长到所述有轨车辆到达交叉口的时刻。
优选地，所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作具体为：所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的绿灯时间压缩为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的绿灯时间的最小绿灯时间。
优选地，所述步骤(3)中按照以下方式生成有轨车辆的第二优先请求信息：
SPi＝{head,str,p}
其中：SPi表示有轨车辆i的第二优先请求信息；
head等于0表示所述有轨车辆不是所在进口道上的头车，head等于1表示所述有轨车辆是所在进口道上的头车；
str表示所述有轨车辆的优先策略，str等于0时表示所述有轨车辆没有优先策略，str等于-1表示所述有轨车辆的优先策略为红灯早断策略，str等于1表示所述有轨车辆的优先策略为绿灯延长策略；
p为所述有轨车辆的优先请求相位。
所述步骤(4)中的一定时间的时间起点和时间终点按照以下方式确定：
时间起点的确定：在当前的信号灯周期内，首个第二优先请求信息产生的时刻；
时间终点的确定：从所述时间起点开始，比较所产生的第二优先请求信息中优先策略的执行时刻，选择最早的执行时刻作为参考执行时刻，直到当前时刻晚于或等于当前的参考执行时刻时，结束所述比较，并且将当前的参考执行时刻作为所述时间终点；
所述一定时间为从所述时间起点到所述时间终点的时间段，且所述一定时间包含所述时间起点和所述时间终点。
优选地，所述执行时刻在分配优先策略时产生，并且在分配优先策略时：
若所述有轨车辆不执行优先策略，则执行时刻为预测的有轨车辆到达交叉口的时刻前所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间；
若所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作，则执行时刻为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位绿灯时间到达最小绿灯时间前所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间；
若所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯延长操作，则执行时刻为所述有轨车辆优先请求相位的绿灯时间结束时刻前所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间。
优选地，所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间按照如下方式确定：根据所述有轨车辆的进路请求编号，查询所述交叉口处的静态联锁表，获取所述有轨车辆请求进路中所需道岔及其应处位置，通过对比道岔状态计算道岔的动作时间，得到：
若道岔状态与进路所需一致，则所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间等于联锁控制器检查道岔状态并维持道岔锁闭所需的时间；
若道岔状态与进路所需不一致，则所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间等于联锁控制器检查道岔状态、转动道岔并维持道岔锁闭所需的时间。
所述步骤(4)包括：
(41)对所述一定时间内产生的第二优先请求信息按照不同的进口道进行分类得到进口道优先请求信息SPdir，其中dir∈{E,W,S,N}，E表示东进口道，W表示西进口道，S表示南进口道，N表示北进口道；
(42)找出各SPdir中head＝1的所有第二优先请求信息SPi，称为头车优先请求；
(43)保留优先请求相位相同的头车优先请求，对比优先策略；
(44)若优先策略一致，或者其中的一个优先策略为无优先策略，则认为两头车具有相同的优先效益，合并优先效益一致的头车所在的进口道优先请求信息SPdir，得到SPj，其中j≤4。
所述步骤(5)中计算优先请求集合的整体优先效益包括：
(51)计算各优先请求集合SPRj中在所有头车的优先请求未获得允许的条件下，所导致的道岔转换延误时间SDi；
(52)按照下式计算各优先请求集合SPRj的整体优先效益：
其中：PSPRj表示优先请求集合SPRj的整体优先效益；
n表示优先请求集合SPRj中有轨车辆的总数量；
TDi表示编号为i的有轨车辆的行程时间延误。
优选地，所述步骤(51)具体包括：根据所述有轨车辆的进路请求编号，查询所述交叉口处的静态联锁表，获取对应进路中所需道岔及其应处位置，通过对比道岔状态计算道岔的动作时间，得到：
若进路排列无需占用通行相位时间，则SDi等于0；
若进路排列需占用通行相位时间且道岔状态与进路所需一致，则SDi等于联锁控制器检查道岔状态并维持道岔锁闭所需的时间；
若进路排列需占用通行相位时间且道岔状态与进路所需不一致，则SDi等于联锁控制器检查道岔状态、转动道岔并维持道岔锁闭所需的时间。
在各进口道的所述设定位置处布设请求检测器，以检测有轨车辆的通过。
优选地，当有有轨车辆经过所述请求检测器时，所述请求检测器发出所述有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息。
优选地，上述有轨车辆为有轨电车。
一种实现上述交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法的协调控制系统，包括平交路口优先控制器、联锁控制器、路口信号控制器和请求检测器；
所述请求检测器设置在各进口道的设定位置处，用于检测有轨车辆经过所述设定位置，并向所述平交路口优先控制器发送所述有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息；
所述平交路口优先控制器接收第一优先请求信息和所述进路请求信息，并发送给所述路口信号控制器和所述联锁控制器；
所述路口信号控制器接收的第一优先请求信息和进路请求信息，并执行所述交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法；
所述联锁控制器用于检查道岔状态，发送道岔动作信号。
优选地，所述有轨车辆为有轨电车。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明对交叉口信号周期内的优先请求进行分类合并，非常适用于多条有轨车辆线路交汇的枢纽交叉口的优先申请冲突问题，能够评估一定时间内到达交叉口区域的多辆有轨车辆的整体优先效益，同时避免多列有轨车辆积压在交叉口，提高了枢纽交叉口有轨车辆的通行效率。本发明提出了优先请求集合的效益评估，由于到达交叉口的有轨车辆运行状况不同，需要考虑有轨车辆的行程延误，同时各线路有轨车辆在无法获得优先申请允许时，将会根据道岔状态产生道岔转换延误，对有轨车辆优先效益也有影响，因此考虑道岔转换造成的延误进行总体延误计算，从而更好的保障延误较大的有轨电车优先通行，减少了交叉口中有轨车辆的总延误，提高了车辆运行效率和线路运营稳定性。上述有轨车辆尤其为有轨电车。
附图说明
图1为本发明一实施例中交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法的流程图；
图2为本实施例中该交叉口处线路与检测器布设的结构示意图；
图3为本实施例中有轨电车优先请求冲突情况示意图；
图4a为本实施例中交叉口信号相位划分示意图；
图4b为本实施例中交叉口区段和道岔示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
本发明提出一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，图1所示为该协调控制方法的流程图。本实施例中有轨车辆为有轨电车。该协调控制方法总体包括以下步骤：
(1)在各进口道上游的设定位置，当有轨车辆经过时，发出该有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息。
其中，第一优先请求信息包括对应有轨车辆的车辆线路l、车辆编号i、优先请求相位p和车辆速度v；进路请求信息包括进路请求编号r。
(2)根据步骤(1)中的第一优先请求信息和进路请求信息，预测对应的有轨车辆到达交叉口的时刻，计算该有轨车辆的行程时间延误。
(3)根据步骤(2)中预测的有轨车辆到达交叉口的时刻，为该有轨车辆分配优先策略，结合第一优先请求信息和该优先策略，生成有轨车辆的第二优先请求信息。
(4)将一定时间内产生的第二优先请求信息按照所属进口道进行分类，将位于各进口道最前端的有轨电车称作头车，比较各进口道的头车的第二优先请求信息，合并具有相同的优先效益的进口道的所有第二优先请求信息，得到优先请求集合。
(5)计算各优先请求集合的整体优先效益，执行整体优先效益最高的优先请求集合中所有头车的优先请求。该整体优先效益是优先请求集合的通行优先权的量化指标，该值越大表示该优先请求集合的通行优先权越高。
如图2所示，本实施例中交叉口四个方向都设有有轨电车专用道，同时每个进口道方向各有三个方向有轨电车线路进入。有轨电车专用道上设有三个检测器，依次是请求检测器、进入检测器和离开检测器，其中请求检测器被设置在距离交叉口停车线前200米(即上述步骤(1)中的设定位置)处，检测有轨电车到达，接收有轨电车信号优先请求和进路请求信息。进入检测器被设置在距离交叉口停车线前3米处，用于检测车辆是否驶入交叉口，若有轨电车进入交叉口，则适时关闭有轨电车信号灯，同时保持敌对信号为禁止信号，直到有轨电车通过离开检测器，才解除敌对信号锁定，离开检测器被设置在交叉口出口道后一定位置，具体距离根据有轨电车车长确定。
根据检测器检测到的数据进行步骤(2)中的相关参数计算：
(21)当有轨电车i在时刻经过请求检测器，系统根据有轨电车速度预测其到达进口道停车线时刻ATi：其中i为有轨电车的编号，L表示请求检测器距离交叉口停车线的距离，v表示有轨电车的速度。
(22)计算有轨电车行程时间延误TDi：TDi＝Hi-Pl，其中Hi表示有轨电车i与同一线路前车i-1的车头时距， 表示该有轨电车经过请求检测器的时刻，表示该有轨电车i的同一线路前车i-1经过该请求检测器的时刻；Pl表示有轨电车线路l的发车时间间隔。行程时间延误导致有轨电车线路运营稳定性下降，从而使得有轨电车车头时距偏离计划发车时间间隔。
步骤(3)中为有轨电车分配优先策略包括：
若到达交叉口时有轨电车的优先请求相位为绿灯状态，则不分配优先策略；
若到达交叉口时有轨电车的优先请求相位为红灯状态：
若有轨电车到达交叉口的时刻在有轨电车的优先请求相位的绿灯最大延长时间的允许范围内，则优先策略为有轨电车的优先请求相位的绿灯延长操作，具体为：有轨电车的优先请求相位的绿灯的结束时刻延长到有轨电车到达交叉口的时刻；
若有轨电车到达交叉口的时刻不在有轨电车的优先请求相位的绿灯最大延长时间的允许范围内，则优先策略为有轨电车的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作，具体为：有轨电车的优先请求相位的前一相位的绿灯时间压缩为该有轨电车的优先请求相位的前一相位的绿灯时间的最小绿灯时间；该最小绿灯时间为该绿灯所允许的最小点亮时间。
上述步骤(3)中按照以下方式生成有轨电车的第二优先请求信息：
SPi＝{head,str,p}
其中：SPi表示有轨电车i的第二优先请求信息；
head等于0表示有轨电车不是所在进口道上的头车，head等于1表示有轨电车是所在进口道上的头车；
str表示有轨电车的优先策略，str等于0时表示有轨电车没有优先策略，str等于-1表示有轨电车的优先策略为红灯早断策略，str等于1表示有轨电车的优先策略为绿灯延长策略；
p为有轨电车的优先请求相位。
步骤(4)中的一定时间的时间起点和时间终点按照以下方式确定：
时间起点的确定：在该交叉口当前的信号灯周期内，首个第二优先请求信息产生的时刻；
时间终点的确定：从上述时间起点开始，比较所产生的第二优先请求信息中优先策略的执行时刻，选择最早的执行时刻作为参考执行时刻，直到当前时刻晚于或等于当前的参考执行时刻时，结束上述比较，并且将当前的参考执行时刻作为该时间终点；
上述一定时间为从上述时间起点到上述时间终点的时间段，且该一定时间包含上述时间起点和上述时间终点。
优选地，所述执行时刻在分配优先策略时产生，并且在分配优先策略时：
若该有轨电车不执行优先策略，则执行时刻为预测的该有轨电车到达交叉口的时刻前该有轨电车请求进路所需道岔的动作时间；
若优先策略为该有轨电车的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作，则执行时刻为该有轨电车的优先请求相位的前一相位绿灯时间到达最小绿灯时间前该有轨电车请求进路所需道岔的动作时间；
若优先策略为该有轨电车的优先请求相位的绿灯延长操作，则执行时刻为该有轨电车的优先请求相位的绿灯时间结束时刻前该有轨电车请求进路所需道岔的动作时间；
优选地，该有轨电车请求进路所需道岔的动作时间按照如下方式确定：根据该有轨电车的进路请求编号r，查询上述交叉口处的静态联锁表，获取该有轨电车请求进路中所需道岔及其应处位置，通过对比道岔状态计算道岔的动作时间，得到：
若道岔状态与进路所需一致，则有轨电车请求进路所需道岔的动作时间等于联锁控制器检查道岔状态并维持道岔锁闭所需的时间；
若道岔状态与进路所需不一致，则有轨电车请求进路所需道岔的动作时间等于联锁控制器检查道岔状态、转动道岔并维持道岔锁闭所需的时间。
上述步骤(4)包括：
(41)对一定时间内产生的第二优先请求信息按照不同的进口道进行分类后合并得到进口道优先请求信息SPdir，其中dir∈{E,W,S,N}，E表示东进口道，W表示西进口道，S表示南进口道，N表示北进口道；
(42)找出各SPdir中head＝1的所有第二优先请求信息SPi，称为头车优先请求；
(43)保留优先请求相位相同的头车优先请求，对比优先策略；
(44)若优先策略一致，或者其中的一个优先策略为无优先策略，则认为两头车具有相同的优先效益，合并具有相同的优先效益的头车所在的进口道优先请求信息SPdir，得到SPj，其中j≤4。
本实施例中，如图3所示，当前相位状态为相位4，编号为2的有轨电车即将到达交叉口且请求相位4的红灯早断，SP2＝{1,-1,1}；编号为3和4的有轨电车的优先请求相位为相位4，其中编号为4的有轨电车请求相位4的绿灯延长，SP3＝{1,0,4}，SP4＝{1,1,4}；此时编号为1的有轨电车的优先请求相位为相位3，无需优先策略，SP1＝{0,0,3}。下面进行优先请求集合的分类与合并，具体为：
首先，根据有轨电车所在进口道进行优先请求分类，得到SPS＝{SP3}，SPE＝{SP4}，SPW＝{SP2,SP1}。然后，根据各进口道优先请求中头车的优先请求信息进行优先集合合并，其中SPS与SPE中头车优先请求SP3与SP4，两者优先申请相位一致，同时SP3无需优先策略，SP4需要绿灯延长，符合合并条件，因此得到SPR1＝{SP3,SP4}，SPR2＝{SP2,SP1}。
为了更好地比较不同优先条件下各优先请求集合的优先效益，需要考虑道岔转动对未获得优先信号的有轨电车所带来的延误，因此需要对交叉口配置静态联锁表。图4a为本实施例中该交叉口处的相位划分示意图；图4b为本实施例中该交叉口区段和道岔布设示意图(其中1-8表示所在路口的序号)，表1为根据图4a和图4b配置的本实施例的静态联锁表。
表1静态联锁表
表1中，进路表示方法由轨道编号表示，3/4G表示由道岔3至道岔4的轨道，以此类推；联锁道岔一栏表示进路下道岔应有状态，单独道岔编号表示该道岔应当处于定位，～表示道岔处于反位，若位于道岔编号右侧则表示道岔应当处于右侧反位，若位于道岔编号左侧则表示道岔应当处于左侧反位。罗马字母后加上G(如IG、ⅡG、ⅢG、ⅣG)表示四个直行方向轨道，具体参考图4b中标记的对应轨道。
上述步骤(5)中计算优先请求集合的整体优先效益包括：
(51)计算各优先请求集合SPRj中在所有头车的优先请求未获得允许的条件下，所导致的道岔转换延误时间SDi；
(52)按照下式计算各优先请求集合SPRj的整体优先效益：
其中：PSPRj表示优先请求集合SPRj的整体优先效益；
n表示优先请求集合SPRj中有轨电车的总数量；
TDi表示编号为i的有轨电车的行程时间延误；
步骤(51)具体包括：根据有轨电车的进路请求编号r，查询交叉口处的静态联锁表，获取对应进路中所需道岔及其应处位置，通过对比道岔状态计算道岔转换延误时间，得到：
若进路排列无需占用通行相位时间，则SDi等于0；
若进路排列需占用通行相位时间且道岔状态与进路所需一致，则SDi等于联锁控制器检查道岔状态并维持道岔锁闭所需的时间；
若进路排列需占用通行相位时间且道岔状态与进路所需不一致，则SDi等于联锁控制器检查道岔状态、转动道岔并维持道岔锁闭所需的时间。
本实施例中，步骤(5)中的道岔转换延误时间的计算过程如下：
(1)若满足SPR1＝{SP3,SP4}中头车优先信号，则导致SPR2中编号为1和2的有轨电车在交叉口前停车等待，编号为2的有轨电车请求进路中的道岔转换将额外占用相位1的绿灯时间，编号为1的有轨电车请求进路中的道岔转换仍利用相位3的红灯结束前时间，则SD1＝0，SD2＝Tswitch；
(2)若满足SPR2＝{SP2,SP1}中头车优先信号，则导致SPR1中编号为3和4的有轨电车在交叉口前停车等待，其请求进路中的道岔转换同样占用相位4绿灯时间，则SD3＝Tswitch，SD4＝Tswitch；
本实施例中，根据转辙机性能，转换道岔并锁闭需要12秒，检查并维持道岔状态一般需要5秒，即Tswitch＝12秒，Tmaintain＝5秒。
计算前述公式，计算优先请求集合SPRj的整体优先效益PSPRj。根据整体优先效益，判断优先请求集合的优先水平，给予优先水平高的优先请求集合中所有头车以优先通行权，从而解决多优先申请的冲突问题。
本发明还提出了一种实现上述交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法的协调控制系统，该协调控制系统包括平交路口优先控制器、联锁控制器、路口信号控制器和请求检测器。其中，请求检测器设置在各进口道的设定位置处，用于检测有轨车辆经过该设定位置，并向平交路口优先控制器发送有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息(具体内容与上述协调控制方法的相同)。平交路口优先控制器接收第一优先请求信息和进路请求信息，并发送给路口信号控制器和联锁控制器。路口信号控制器接收第一优先请求信息和进路请求信息，执行交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，具体为执行上述协调控制方法中的步骤(2)至步骤(5)，具体内容参照上述协调控制方法。联锁控制器用于检查道岔状态，发送道岔动作信号给路口信号控制器。
该有轨车辆尤其为有轨电车。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在各进口道上游的设定位置，当有轨车辆经过时，发出所述有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息；
(2)根据所述步骤(1)中的第一优先请求信息和进路请求信息，预测对应的有轨车辆到达交叉口的时刻，计算所述有轨车辆的行程时间延误；
(3)根据所述步骤(2)中预测的有轨车辆到达交叉口的时刻，为所述有轨车辆分配优先策略，结合第一优先请求信息和所述优先策略，生成有轨车辆的第二优先请求信息；
(4)将一定时间内产生的第二优先请求信息按照所属进口道进行分类，将位于各进口道最前端的有轨电车称作头车，比较各进口道的头车的第二优先请求信息，合并具有相同的优先效益的进口道的所有第二优先请求信息，得到优先请求集合；
(5)计算各优先请求集合的整体优先效益，执行整体优先效益最高的优先请求集合中所有头车的优先请求；所述整体优先效益是优先请求集合的通行优先权的量化指标。
2.根据权利要求1所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中的第一优先请求信息包括对应有轨车辆的车辆线路l、车辆编号i、优先请求相位p和车辆速度v；
所述步骤(1)中的进路请求信息包括进路请求编号r。
3.根据权利要求1所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中按照下式预测对应的有轨车辆到达交叉口的时刻ATi：
其中：i为所述有轨车辆的编号；
为所述有轨车辆i经过对应进口道上游的设定位置的时刻；
L为所述设定位置距离交叉口的停车线的距离；
v表示所述有轨车辆的速度；
优选地，所述步骤(2)中根据下式计算所述有轨车辆的行程时间延误TDi：
TDi＝Hi-Pl
其中：i为所述有轨车辆的编号；
Hi为有轨车辆i与同一线路前车i-1的车头时距；i-1为同一线路的前车的编号；
Pl为有轨车辆所在的车辆线路l的发车时间间隔。
4.根据权利要求1或2所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中根据所述步骤(2)中预测的有轨车辆到达交叉口的时刻，为所述有轨车辆分配优先策略包括：
若到达交叉口时所述有轨车辆的优先请求相位为绿灯状态，则不执行优先策略；
若到达交叉口时所述有轨车辆的优先请求相位为红灯状态：若所述有轨车辆到达交叉口的时刻在所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯最大延长时间的允许范围内，则优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯延长操作；
若所述有轨车辆到达交叉口的时刻不在所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯最大延长时间的允许范围内，则优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作；
优选地，所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯延长操作具体为：所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯的结束时刻延长到所述有轨车辆到达交叉口的时刻；
优选地，所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作具体为：所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的绿灯时间压缩为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的绿灯时间的最小绿灯时间；
优选地，所述步骤(3)中按照以下方式生成有轨车辆的第二优先请求信息：
SPi＝{head,str,p}
其中：SPi表示有轨车辆i的第二优先请求信息；
head等于0表示所述有轨车辆不是所在进口道上的头车，head等于1表示所述有轨车辆是所在进口道上的头车；
str表示所述有轨车辆的优先策略，str等于0时表示所述有轨车辆没有优先策略，str等于-1表示所述有轨车辆的优先策略为红灯早断策略，str等于1表示所述有轨车辆的优先策略为绿灯延长策略；
p为所述有轨车辆的优先请求相位。
5.根据权利要求1所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中的一定时间的时间起点和时间终点按照以下方式确定：
时间起点的确定：在当前的信号灯周期内，首个第二优先请求信息产生的时刻；
时间终点的确定：从所述时间起点开始，比较所产生的第二优先请求信息中优先策略的执行时刻，选择最早的执行时刻作为参考执行时刻，直到当前时刻晚于或等于当前的参考执行时刻时，结束所述比较，并且将当前的参考执行时刻作为所述时间终点；
所述一定时间为从所述时间起点到所述时间终点的时间段，且所述一定时间包含所述时间起点和所述时间终点；
优选地，所述执行时刻在分配优先策略时产生，并且在分配优先策略时：
若所述有轨车辆不执行优先策略，则执行时刻为预测的有轨车辆到达交叉口的时刻前所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间；
若所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位的红灯早断操作，则执行时刻为所述有轨车辆的优先请求相位的前一相位绿灯时间到达最小绿灯时间前所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间；
若所述优先策略为所述有轨车辆的优先请求相位的绿灯延长操作，则执行时刻为所述有轨车辆优先请求相位的绿灯时间结束时刻前所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间；
优选地，所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间按照如下方式确定：根据所述有轨车辆的进路请求编号，查询所述交叉口处的静态联锁表，获取所述有轨车辆请求进路中所需道岔及其应处位置，通过对比道岔状态计算道岔的动作时间，得到：
若道岔状态与进路所需一致，则所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间等于联锁控制器检查道岔状态并维持道岔锁闭所需的时间；
若道岔状态与进路所需不一致，则所述有轨车辆请求进路所需道岔的动作时间等于联锁控制器检查道岔状态、转动道岔并维持道岔锁闭所需的时间。
6.根据权利要求4所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述步骤(4)包括：
(41)对所述一定时间内产生的第二优先请求信息按照不同的进口道进行分类得到进口道优先请求信息SPdir，其中dir∈{E,W,S,N}，E表示东进口道，W表示西进口道，S表示南进口道，N表示北进口道；
(42)找出各SPdir中head＝1的所有第二优先请求信息SPi，称为头车优先请求；
(43)保留优先请求相位相同的头车优先请求，对比优先策略；
(44)若优先策略一致，或者其中的一个优先策略为无优先策略，则认为两头车具有相同的优先效益，合并优先效益一致的头车所在的进口道优先请求信息SPdir，得到SPj，其中j≤4。
7.根据权利要求6所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中计算优先请求集合的整体优先效益包括：
(51)计算各优先请求集合SPRj中在所有头车的优先请求未获得允许的条件下，所导致的道岔转换延误时间SDi；
(52)按照下式计算各优先请求集合SPRj的整体优先效益：
其中：PSPRj表示优先请求集合SPRj的整体优先效益；
n表示优先请求集合SPRj中有轨车辆的总数量；
TDi表示编号为i的有轨车辆的行程时间延误；
优选地，所述步骤(51)具体包括：根据所述有轨车辆的进路请求编号，查询所述交叉口处的静态联锁表，获取对应进路中所需道岔及其应处位置，通过对比道岔状态计算道岔转换延误时间，得到：
若进路排列无需占用通行相位时间，则SDi等于0；
若进路排列需占用通行相位时间且道岔状态与进路所需一致，则SDi等于联锁控制器检查道岔状态并维持道岔锁闭所需的时间；
若进路排列需占用通行相位时间且道岔状态与进路所需不一致，则SDi等于联锁控制器检查道岔状态、转动道岔并维持道岔锁闭所需的时间。
8.根据权利要求1所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：在各进口道的所述设定位置处布设请求检测器，以检测有轨车辆的通过；
优选地，当有有轨车辆经过所述请求检测器时，所述请求检测器发出所述有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法，其特征在于：所述有轨车辆为有轨电车。
10.一种实现权利要求1-9中任一项所述的交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法的协调控制系统，其特征在于：包括平交路口优先控制器、联锁控制器、路口信号控制器和请求检测器；
所述请求检测器设置在各进口道的设定位置处，用于检测有轨车辆经过所述设定位置，并向所述平交路口优先控制器发送所述有轨车辆的第一优先请求信息和进路请求信息；
所述平交路口优先控制器接收第一优先请求信息和所述进路请求信息，并发送给所述路口信号控制器和所述联锁控制器；
所述路口信号控制器接收的第一优先请求信息和进路请求信息，并执行所述交叉口多线路有轨车辆交汇的协调控制方法；
所述联锁控制器用于检查道岔状态，发送道岔动作信号；
优选地，所述有轨车辆为有轨电车。
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