CN109003445A - 一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法 - Google Patents

一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法，该方法首先获取计算周期、补偿后的周期、补偿后的绿信比，然后确定协调相位配时图、干线协调绿波相位差、干线协调有效绿波范围，最后通过计算协调相位绿灯时间阈值，制定有轨电车优先控制规则，按照所述优先控制规则对有轨电车进行控制。本发明通过分析有效绿波，基于此确定汽车协调周期阈值范围，进而在有轨电车优先的过程中尽可能小的影响汽车运行。

Description

一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法
技术领域
本发明涉及一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法，具体涉及一种涉及到统筹社会车辆干线绿波和有轨电车信号优先的控制方法。
背景技术
有轨电车引其架设简单，环保经济且使用年限长等诸多优点，现已成为国内外诸多城市公共交通中不可或缺的一部分。随着国家大力倡导公共交通，有轨电车优先信号控制也成为近年来的研究热点。因此在出行交通更加繁忙的今天，如何在保证社会车辆出行效率的同时，提高公共交通的优先性是城市交通发展的必要问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，针对有轨电车运行特点和社会车辆干线绿波通行需求，本发明提出一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法，该方法包括如下步骤：
(1)获取计算周期，依据交叉口流量分布，根据Webster公式计算交叉口周期及其绿信比
其中，C0最佳周期长度；L总损失时间；Y交叉口流量比；
(2)获取补偿后的周期，设置周期补偿周期ΔC，其中0＜ΔC＜Cmax-C0，获取新的交叉口周期为
C1＝C0+ΔC
(3)获取补偿后的绿信比，根据交叉口流量比对交叉口信号配时进行绿信比设置
其中，gi第i个相位的绿灯时长，yi第i个相位的最大流量比；
(4)确定协调相位配时图，选取干线交叉口最大周期Cmax为公共周期C，获取交叉口的协调相位配试图和非协调相位配时控制方案；
(5)确定干线协调绿波相位差，通过确定干线协调交叉口距离以及设计绿波通行速度vd确定交叉口间的协调相位差并确定干线协调控制方案；
(6)确定干线协调有效绿波范围，根据GPS信息获取下游交叉口的车辆达到分布，根据分布期望值确定有效绿波区；
(7)计算协调相位绿灯时间阈值，依照交叉口最大绿灯时间和最小绿灯时间要求，计算交叉口协调相位最大绿灯时间gjxmax和非协调相位最小绿灯时间gjfmin；
(8)设置有轨电车检测器位置，有轨电车检测器应该靠近下游路口处，距离要大于S
S＝vb·tb
其中，vb为有轨电车行驶均速，tb为下游交叉口信号变换所需最小时间(黄灯、全红时间等)；
(9)制定有轨电车优先控制规则，按照所述优先控制规则对有轨电车进行控制。
优选地，步骤(9)中制定有轨电车优先控制规则具体包括如下步骤：
(i)有轨电车优先方向同干线协调方向一致状态下的优先控制
当检测器检测到有轨电车时，判断有轨电车到达交叉口的时间为t1
其中，t0为检测器检测到有轨电车的时刻；
(1)若tgs＜t1＜tge，此时有轨电车不停车通过该交叉口，原有信号控制不变；
其中，tgs为协调相位绿灯开始时刻，tge为协调绿灯相位结束时刻；
(2)若t1＜tgs，此时到达时刻处于协调绿灯相位开始前，对非协调相位的红灯早断方案进行分析，具体如下：
1)若gf-(tgs-t1)≥gfmin且tge-t1≤gxmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为tgs-t1；其中，gf为非协调相位绿灯时长；
2)若gf-(tgs-t1)＜gfmin且tge-t1≤gxmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gf-gfmin；
3)若gf-(tgs-t1)≥gfmin且tge-t1>gxmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gxmax-(tge-tgs)；
4)若gf-(tgs-t1)＜gfmin且tge-t1>gxmax，依照协调相位绿灯延长判断策略确定优先控制方案；
(3)若t1>tge，此时到达时刻处于协调绿灯时间结束后，对协调相位的绿灯延长可能进行分析，具体如下：
1)若gx+(t1-tge)＜gxmax且gf-(t1-tge)≤gfmin，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为t1-tge；其中，gx是协调相位绿灯时长；
2)若gx+(t1-tge)＜gxmax且gf-(t1-tge)>gfmin，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gf-gfmin；
3)若gx+(t1-tge)>gxmax且gf-(t1-tge)≤gfmin，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gxmax-gx；
4)若gx+(t1-tge)>gxmax且gf-(t1-tge)>gfmin，重新依照非协调相位红灯早断判断策略确定优先控制方案；
(ii)有轨电车优先方向同干线协调方向交叉状态下的优先控制
(1)若tgs＜t1＜tge，此时有轨电车不停车通过该交叉口，原有信号控制不变；
其中，tgs为优先相位绿灯开始时刻，tge为优先绿灯相位结束时刻；
(2)若t1＜tgs，此时到达时刻处于优先相位绿灯开始前，对非优先相位的红灯早断进行分析，具体如下：
1)若gx-(tgs-t1)≥gxtrue且tge-t1≤gfmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为tgs-t1；
2)若gx-(tgs-t1)＜gxture且tge-t1≤gfmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gx-gxture；
3)若gx-(tgs-t1)≥gxture且tge-t1>gfmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gfmax-(tge-tgs)；
4)若gx-(tgs-t1)＜gxture且tge-t1>gfmax，重新依照协调相位绿灯延长判断策略确定优先控制方案；
(3)若t1>tge，此时到达时刻处于优先相位绿灯结束后，对优先相位的绿灯延长可能进行分析，具体如下：
1)若gf+(t1-tge)＜gfmax且gx-(t1-tge)≤gxture，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为t1-tge；
2)若gf+(t1-tge)＜gfmax且gx-(t1-tge)>gxture，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gx-gxture；
3)若gf+(t1-tge)>gfmax且gx-(t1-tge)≤gxture，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gfmax-gf；
4)若gf+(t1-tge)>gfmax且gx-(t1-tge)>gxture，重新依照非协调相位红灯早断判断策略确定优先控制方案。
附图说明
图1是有效绿波示意图。
具体实施方式
Step1：获取计算周期
依据交叉口流量分布，根据Webster公式计算交叉口周期及其绿信比
其中：C0最佳周期长度(s)；L总损失时间(s)；Y交叉口流量比；
Step2：获取补偿后的周期
设置周期补偿周期ΔC，其中0＜ΔC＜Cmax-C0。因此获取新的交叉口周期为
C1＝C0+ΔC (2)
要注意ΔC值的确定过程中应当考虑周期变化对干线协调及通行能力的影响。
Step3：获取补偿后的绿信比
根据交叉口流量比对交叉口信号配时进行绿信比设置
其中：gi第i个相位的绿灯时长，yi第i个相位的最大流量比。
Step4：确定协调相位配时图
基于上述周期和绿信比分析，并从中选取干线交叉口最大周期Cmax为公共周期C，获取交叉口的协调相位配试图和非协调相位配时控制方案。
Step5：确定干线协调绿波相位差
通过确定干线协调交叉口距离以及设计绿波通行速度vd确定交叉口间的协调相位差并确定干线协调控制方案。
Step6：确定干线协调有效绿波范围
因绿波设计速度同实际运行速度存在差异，如图1所示因为实际同设计速度的偏差会造成车辆到达在绿波带上的不均与分布。
因此可以根据GPS信息获取下游交叉口的车辆达到分布，根据分布期望值确定有效绿波区。
Step7：计算协调相位绿灯时间阈值
依照交叉口最大绿和最小绿要求，计算交叉口协调相位最大绿灯时间gjxmax和非协调相位最小绿灯时间gjfmin。
Step8：有轨电车检测器位置要求
有轨电车检测器应该靠近下游路口处，其中距离要大于S
S＝vb·tb (4)
其中，vb为有轨电车行驶均速，tb为下游交叉口信号变换所需最小时间(黄灯、全红时间等)。
Step9：有轨电车优先控制规则
(i)有轨电车优先方向同干线协调方向一致状态下的优先控制
当检测器检测到有轨电车时(t0时刻)，结合历史平均速度和检测器到交叉口的距离，可以判断有轨电车到达交叉口的时间为t1
(1)若tgs＜t1＜tge，此时有轨电车可以不停车通过该交叉口，因此原有信号控制不变；
其中tgs为协调相位绿灯开始时刻，tge为协调绿灯相位结束时刻。
(2)若t1＜tgs，此时到达时刻处于协调绿灯相位开始前，因此需要对非协调相位的红灯早断可能进行分析，具体如下：
1)若gf-(tgs-t1)≥gfmin且tge-t1≤gxmax，此时红灯早断不影响非协调相位最小绿要求，亦满足协调相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行红灯早断操作，红灯早断时长为tgs-t1；其中，gf为非协调相位绿灯时长；
2)若gf-(tgs-t1)＜gfmin且tge-t1≤gxmax，此时红灯早断会影响非协调相位最小绿要求，但满足协调相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行红灯早断操作，红灯早断时长为gf-gfmin；
3)若gf-(tgs-t1)≥gfmin且tge-t1>gxmax，此时红灯早断不影响非协调相位最小绿要求，但协调相位绿灯时长超过最大绿要求，因此，此时执行红灯早断操作，红灯早断时长为gxmax-(tge-tgs)；
4)若gf-(tgs-t1)＜gfmin且tge-t1>gxmax，此时红灯早断会影响非协调相位最小绿要求，协调相位绿灯时长超过最大绿要求，故此时需重新依照协调相位绿灯延长判断策略确定优先控制方案。
(3)若t1>tge，此时到达时刻处于协调绿灯时间结束后，因此需要对协调相位的绿灯延长可能进行分析，具体如下：
1)若gx+(t1-tge)＜gxmax且gf-(t1-tge)≤gfmin，此时绿灯延长不影响非协调相位最小绿要求，亦满足协调相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为t1-tge；其中，gx是协调相位绿灯时长；
2)若gx+(t1-tge)＜gxmax且gf-(t1-tge)>gfmin，此时绿灯延长会影响非协调相位最小绿要求，亦满足协调相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gf-gfmin；
3)若gx+(t1-tge)>gxmax且gf-(t1-tge)≤gfmin，此时绿灯延长不影响非协调相位最小绿要求，但协调相位绿灯时长超过最大绿要求，因此，此时执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gxmax-gx；
4)若gx+(t1-tge)>gxmax且gf-(t1-tge)>gfmin，此时绿灯延长会影响非协调相位最小绿要求，且协调相位绿灯时长超过最大绿要求，故此时需重新依照非协调相位红灯早断判断策略确定优先控制方案。
(ii)有轨电车优先方向同干线协调方向交叉状态下的优先控制
(1)若tgs＜t1＜tge，此时有轨电车可以不停车通过该交叉口，因此原有信号控制不变；
其中tgs为优先相位绿灯开始时刻，tge为优先绿灯相位结束时刻。
(2)若t1＜tgs，此时到达时刻处于优先相位绿灯开始前，因此需要对非优先相位(协调相位)的红灯早断可能进行分析，具体如下：
1)若gx-(tgs-t1)≥gxtrue且tge-t1≤gfmax，此时红灯早断不影响协调相位有效绿波带要求，亦满足优先相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行红灯早断操作，红灯早断时长为tgs-t1；
2)若gx-(tgs-t1)＜gxture且tge-t1≤gfmax，此时红灯早断会影响协调相位有效绿波带要求，但满足优先相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行红灯早断操作，红灯早断时长为gx-gxture；
3)若gx-(tgs-t1)≥gxture且tge-t1>gfmax，此时红灯早断不影响协调相位有效绿波带要求，但优先相位绿灯时长超过最大绿要求，因此，此时执行红灯早断操作，红灯早断时长为gfmax-(tge-tgs)；
4)若gx-(tgs-t1)＜gxture且tge-t1>gfmax，此时红灯早断会影响协调相位有效绿波带要求，优先相位绿灯时长超过最大绿要求，故此时需重新依照协调相位绿灯延长判断策略确定优先控制方案。
(3)若t1>tge，此时到达时刻处于优先相位绿灯结束后，因此需要对优先相位的绿灯延长可能进行分析，具体如下：
1)若gf+(t1-tge)＜gfmax且gx-(t1-tge)≤gxture，此时绿灯延长不影响协调相位有效绿波带要求，亦满足优先相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为t1-tge；
2)若gf+(t1-tge)＜gfmax且gx-(t1-tge)>gxture，此时绿灯延长会影响协调相位有效绿波带要求，且优先相位绿灯时长不超过最大绿要求，因此，此时执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gx-gxture；
3)若gf+(t1-tge)>gfmax且gx-(t1-tge)≤gxture，此时绿灯延长不影响协调相位有效绿波带要求，但优先相位绿灯时长超过最大绿要求，因此，此时执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gfmax-gf；
4)若gf+(t1-tge)>gfmax且gx-(t1-tge)>gxture，此时绿灯延长会影响协调相位有效绿波带要求，且优先相位绿灯时长超过最大绿要求，故此时需重新依照非协调相位红灯早断判断策略确定优先控制方案。

Claims (2)

1.一种面向有效绿波的有轨电车优先信号控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)获取计算周期，依据交叉口流量分布，根据Webster公式计算交叉口周期及其绿信比
其中，C0最佳周期长度；L总损失时间；Y交叉口流量比；
(2)获取补偿后的周期，设置周期补偿周期ΔC，其中0＜ΔC＜Cmax-C0，获取新的交叉口周期为
C1＝C0+ΔC
(3)获取补偿后的绿信比，根据交叉口流量比对交叉口信号配时进行绿信比设置
其中，gi第i个相位的绿灯时长，yi第i个相位的最大流量比；
(4)确定协调相位配时图，选取干线交叉口最大周期Cmax为公共周期C，获取交叉口的协调相位配试图和非协调相位配时控制方案；
(5)确定干线协调绿波相位差，通过确定干线协调交叉口距离以及设计绿波通行速度vd确定交叉口间的协调相位差并确定干线协调控制方案；
(6)确定干线协调有效绿波范围，根据GPS信息获取下游交叉口的车辆达到分布，根据分布期望值确定有效绿波区；
(7)计算协调相位绿灯时间阈值，依照交叉口最大绿灯时间和最小绿灯时间要求，计算交叉口协调相位最大绿灯时间gjxmax和非协调相位最小绿灯时间gjfmin；
(8)设置有轨电车检测器位置，有轨电车检测器应该靠近下游路口处，距离要大于S
S＝vb·tb
其中，vb为有轨电车行驶均速，tb为下游交叉口信号变换所需最小时间(黄灯、全红时间等)；
(9)制定有轨电车优先控制规则，按照所述优先控制规则对有轨电车进行控制。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(9)中制定有轨电车优先控制规则具体包括如下步骤：
(i)有轨电车优先方向同干线协调方向一致状态下的优先控制
当检测器检测到有轨电车时，判断有轨电车到达交叉口的时间为t1
其中，t0为检测器检测到有轨电车的时刻；
(1)若tgs＜t1＜tge，此时有轨电车不停车通过该交叉口，原有信号控制不变；
其中，tgs为协调相位绿灯开始时刻，tge为协调绿灯相位结束时刻；
(2)若t1＜tgs，此时到达时刻处于协调绿灯相位开始前，对非协调相位的红灯早断方案进行分析，具体如下：
1)若gf-(tgs-t1)≥gfmin且tge-t1≤gxmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为tgs-t1；其中，gf为非协调相位绿灯时长；
2)若gf-(tgs-t1)＜gfmin且tge-t1≤gxmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gf-gfmin；
3)若gf-(tgs-t1)≥gfmin且tge-t1>gxmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gxmax-(tge-tgs)；
4)若gf-(tgs-t1)＜gfmin且tge-t1>gxmax，依照协调相位绿灯延长判断策略确定优先控制方案；
(3)若t1>tge，此时到达时刻处于协调绿灯时间结束后，对协调相位的绿灯延长可能进行分析，具体如下：
1)若gx+(t1-tge)＜gxmax且gf-(t1-tge)≤gfmin，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为t1-tge；其中，gx是协调相位绿灯时长；
2)若gx+(t1-tge)＜gxmax且gf-(t1-tge)>gfmin，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gf-gfmin；
3)若gx+(t1-tge)>gxmax且gf-(t1-tge)≤gfmin，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gxmax-gx；
4)若gx+(t1-tge)>gxmax且gf-(t1-tge)>gfmin，重新依照非协调相位红灯早断判断策略确定优先控制方案；
(ii)有轨电车优先方向同干线协调方向交叉状态下的优先控制
(1)若tgs＜t1＜tge，此时有轨电车不停车通过该交叉口，原有信号控制不变；
其中，tgs为优先相位绿灯开始时刻，tge为优先绿灯相位结束时刻；
(2)若t1＜tgs，此时到达时刻处于优先相位绿灯开始前，对非优先相位的红灯早断进行分析，具体如下：
1)若gx-(tgs-t1)≥gxtrue且tge-t1≤gfmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为tgs-t1；
2)若gx-(tgs-t1)＜gxture且tge-t1≤gfmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gx-gxture；
3)若gx-(tgs-t1)≥gxture且tge-t1>gfmax，执行红灯早断操作，红灯早断时长为gfmax-(tge-tgs)；
4)若gx-(tgs-t1)＜gxture且tge-t1>gfmax，重新依照协调相位绿灯延长判断策略确定优先控制方案；
(3)若t1>tge，此时到达时刻处于优先相位绿灯结束后，对优先相位的绿灯延长可能进行分析，具体如下：
1)若gf+(t1-tge)＜gfmax且gx-(t1-tge)≤gxture，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为t1-tge；
2)若gf+(t1-tge)＜gfmax且gx-(t1-tge)>gxture，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gx-gxture；
3)若gf+(t1-tge)>gfmax且gx-(t1-tge)≤gxture，执行绿灯延长操作，绿灯延长时长为gfmax-gf；
4)若gf+(t1-tge)>gfmax且gx-(t1-tge)>gxture，重新依照非协调相位红灯早断判断策略确定优先控制方案。
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