CN109035818B - 一种基于交叉口双站台的brt车辆优先控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，属于道路交通控制领域，首先在交叉口进出口处分别设置一个停靠站台，接着制定出BRT预停靠方案和停靠站台后的离站时刻表，然后比较BRT车辆实际离站时刻D_m与预定离站时刻d_m的大小，最后采用BRT车辆车速引导与交叉口信号配时协同调整的“双重补偿”修正BRT车辆行驶过程中产生的偏差，让车辆准确地执行预停靠方案。本发明减少了信号灯对BRT车辆的行车限制，降低BRT车辆停车次数和延误，提高BRT车辆绿灯时间内的利用率及整条线路的运营效率。

Description

一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法

技术领域

本发明属于道路交通控制领域，具体方法涉及到BRT交叉口双站台的新颖设置、BRT站台信息发布、BRT车辆车速引导及交叉口信号配时协同调整。

背景技术

受信号灯交通管控和社会车流的影响，BRT(快速公交系统)车辆在交叉口的停车现象时有发生，车辆运营效率低、行车服务水平差等严重制约着BRT高效、快捷、环保效应的发挥。针对这类交通问题，许多城市采用了各种各样的公交优先控制方法，例如信号灯红灯早断、绿灯延长、插入相位等。但以上公交优先控制方法仅仅是在交叉口信号配时上进行调整，况且高峰时段的交通拥堵、交通饱和、BRT车辆停车次数多、运营效率低等实质性问题愈加凸显，交叉口信号配时可调整余地非常之小，易造成BRT优先控制难以实施。

发明内容

针对以上情况，本发明提出一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，在交叉口进、出口处各设置一个停靠站台，当BRT车辆遇到红灯则在进口处站台上下客，遇到绿灯则通过交叉口在出口处站台上下客，从而减少信号灯对BRT车辆的行车限制，降低BRT车辆停车次数和延误，提高BRT车辆绿灯时间内的利用率及整条线路的运营效率。

一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，在交叉口进出口处分别设置一个停靠站台，制定出BRT预停靠方案和停靠站台后的离站时刻表，然后比较BRT车辆实际离站时刻D_m与预定离站时刻d_m的大小，采用BRT车辆车速引导与交叉口信号配时协同调整的方式修正BRT车辆行驶过程中产生的偏差，让车辆准确地执行预停靠方案；其中m为交叉口编号。

进一步，所述交叉口进口处设置一号停靠站台，交叉口出口处设置二号停靠站台。

进一步，所述BRT预停靠方案和预定离站时刻表根据发车时刻d₀、所经交叉口的定时信号配时、相邻交叉口的距离L_(m-1,m)、站台平均停靠时间q以及BRT车辆的平均运行车速V制定而成。

进一步，所述BRT预停靠方案的制定过程为：建立平面直角坐标系，在坐标系上画出每个交叉口的相位配时图，根据BRT平均运行车速和相位配时图画出BRT预定行驶轨迹，判断BRT车辆停靠进口站台还是出口站台。

进一步，所述离站时刻表具体为：若停靠在进口处站台，则预定离站时刻为：

若停靠在出口处站台，则预定离站时刻为：

其中d_m-1为BRT车辆在上个交叉口站台的预定离站时刻，t_等待为BRT车辆上下客完成时至红灯结束的时间间隔。

进一步，所述BRT车辆车速引导与交叉口信号配时协同调整的方式具体为：若BRT车辆实际离站时刻D_m早于预定离站时刻d_m，则BRT车辆降低行驶车速；若BRT车辆实际离站时刻D_m晚于预定离站时刻d_m，则BRT车辆提升行驶车速；在BRT车辆经车速引导后，若仍无法达到预定停靠方案，则交叉口信号灯采用红灯早断或绿灯延长的方式对BRT车辆行驶过程中产生的偏差进行二重修正，让BRT车辆有效地执行预停靠方案。

进一步，所述车速引导计算公式为：

本发明具有以下几点有益效果：

1、BRT双站台的设置可减小红灯对BRT车辆的影响(若遇到红灯则在进口处站台上下客，遇到绿灯则通过交叉口在出口处站台上下客)，提高绿灯时间内的利用率，BRT车辆可平顺通过交叉口，减少BRT车辆停车次数和停车延误；

2、通过提高BRT车辆在绿灯时间内的利用率，减少BRT车辆在交叉口的停车次数，从而减少BRT车辆在交叉口处的尾气排放，降低车辆油耗，符合绿色交通发展理念；

3、该BRT优先控制方法以BRT车辆车速引导为主，以交叉口信号配时协调为辅，几乎不需对交叉口信号配时进行调整，对社会车流的干扰较小。

附图说明

图1为交叉口BRT双站台设置图；

图2为BRT站台停靠指示灯说明图；

图3为BRT预定行驶说明图；

图4为BRT车速引导和信号配时说明图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但是本发明的保护范围不限于此。

本发明的目的是通过交叉口BRT双站台的设置以及BRT车辆车速引导与交叉口信号配时“双重补偿”方式修正实际离站时刻D_m与预定离站时刻d_m的偏差，让BRT有效地执行预停靠方案。此方法可在交叉口处减小红灯对BRT车辆的影响(红灯上下客，绿灯就通过)，提高绿灯时间内的利用率，减少BRT车辆在交叉口处的停车次数。若BRT车辆到达交叉口时，信号灯显示为红灯，则停靠在一号站台(进口)上下客；若BRT车辆到达交叉口时，信号灯显示为绿灯，则通过交叉口在二号站台(出口)上下客；若BRT车辆实际离站时刻D_m早于预定离站时刻d_m，则BRT车辆降低车速；若BRT车辆实际离站时刻D_m晚于预定离站时刻d_m，则BRT车辆提升车速，尽可能在预定时刻到达下个停靠站台。在BRT车辆经车速引导后，若仍无法达到预定停靠方案，则交叉口信号灯采用红灯早断或绿灯延长的方式对BRT车辆行驶过程中产生的偏差进行二重修正，让BRT车辆有效地执行预停靠方案。

具体步骤为：

一、给定参数

通过调查，确定BRT的整条线路走向、每个交叉口定时信号配时和相邻交叉口的距离L_(m-1,m)；根据路段上的车速限制，设定车载显示屏给出的最大车速v_max和最小车速v_min；每班BRT车辆的发车时刻d₀，站台平均停靠时间q以及BRT车辆的平均运行车速V；其中m取1、2、3、4、…。

二、设置交叉口BRT双站台

如图1所示的十字交叉口，将十字交叉口分为东、南、西、北方向四个路口，附图1仅对东、西方向作出说明。

将十字交叉口中间位置的信号灯称为交叉口信号灯1(黑色为红灯，灰色为黄灯，白色为绿灯)；在紧邻交叉口的进、出口处各设置一个BRT站台4、5，BRT车辆在交叉口进、出口处均可上下乘客，6、7为BRT车辆，由于BRT是双向交通，故BRT站台两侧均可停靠BRT车辆；并且在每个站台设置站台停靠指示灯2、3(如图2，LED灯的四面均为蓝色)，便于乘客获取BRT车辆到站信息；其中8、9、10、11为四个方向的人行横道标线，12、13、14、15为四个方向的停车线，16、17为BRT行车引导线(路段中央分隔线)，用于分隔对向BRT车辆。

三、制定预停靠方案和离站时刻表

1、制定预停靠方案

根据发车时刻d₀、所经过交叉口定时信号配时、相邻交叉口之间的距离L_(m-1,m)、站台平均停靠时间q以及BRT车辆的平均运行车速V，采用“时空图法”制定出BRT预停靠方案，如图3所示：

(1)以时间t为纵坐标、距离L为横坐标建立平面直角坐标系；

(2)在坐标系上画出每个交叉口的相位配时图，根据BRT平均运行车速和相位配时图画出BRT预定行驶轨迹，判断BRT车辆停靠进口站台还是出口站台，如图3所示，图中r_m为红灯相位时长，g_m为绿灯相位时长；

(3)得出BRT车辆的预停靠方案，实行“红灯上下客，绿灯就通过”的策略。

如图3所示，BRT车辆发车时刻为d₀，此时每个交叉口信号配时状态已知(h_m为已知)，这里以d₀为基准，每个交叉口当前信号配时剩余时长记为h_m。

2、制定离站时刻表

制定BRT离站时刻表，BRT车辆在交叉口的情况分为两种：

一是停靠在进口处站台，此时BRT预定离站时刻为：

其中，d_m-1为BRT车辆在上个交叉口站台的预定离站时刻；BRT车辆上下客完成后，若信号灯为绿灯，则t_等待＝0，BRT车辆上下客完成时至红灯结束的时间间隔记为t_等待；

二是停靠在出口处站台，此时BRT预定离站时刻为：

图3中交叉口S₁、S₂、S₃的BRT车辆预定离站时刻如表1所示：

表1 BRT离站时刻表

四、BRT站台信息发布

每班BRT车辆有相应的预停靠方案和离站时刻表，发车前其预停靠方案会发送至沿途所有预停靠站台。每个交叉口进、出口处站台设置了站台停靠指示灯如图2(LED灯的四面均为蓝色)，便于乘客获取BRT车辆到站信息。在当班BRT车辆离站后，下一班BRT车辆预停靠站台的LED指示灯开始蓝灯常亮，直至BRT车辆到达站台后指示灯开始闪烁，此时还未买票进站的乘客将禁止进站。由于BRT平均停靠时间远远小于下一班BRT车辆到达站台的时间，所以乘客获取下班BRT车辆到站信息后有充分的时间前往站台。

此指示灯为大功率LED指示灯，安装在BRT站台的顶部，底柱高1.5米，底面直径30cm，每个指示灯有4面LED灯泡(东南西北四个方向各一面)，便于乘客在站台外的各个方向观察站台信息。

五、BRT车辆车速引导与交叉口信号配时协调“双重补偿”

在BRT车辆的行驶过程中，停靠时间、运行车速、GPS定位等都可能存在误差和不确定性，导致实际离站时刻D_m与离站时刻表不一致，故需对BRT车辆进行车速修正及交叉口信号配时协调。

1、针对BRT产生的偏差进行车速引导：

当D_m≠d_m时，BRT车辆需进行车速引导；此时BRT车辆实际离站时刻D_m与预定离站时刻d_m有偏差，如图4所示，图中t_m为BRT车辆预定到站时刻，T_m为BRT车辆实际到站时刻，r_m为红灯相位时长，g_m为绿灯相位时长。

当D_m＞d_m时，如图4中交叉口S₁所示，D₁＞d₁，此时BRT车辆需提升行驶车速；当D_m＜d_m时，如图4中交叉口S₂所示，D₂＜d₂，此时BRT车辆需降低行驶车速；车速引导计算公式如下：

2、针对BRT车辆产生的偏差进行交叉口信号配时协调(红灯早断或绿灯延长)

当车速引导范围达到BRT速度区间[v_min,v_max]的极值时，可采用交叉口信号灯红灯早断或绿灯延长的方式，尽可能让BRT按预定停靠方案停站。

情形一：如图4中交叉口S₄所示，若BRT车辆实际离站时刻与预定离站时刻有偏差；虽已对BRT车辆进行车速引导，v已达最小值v_min，但仍遭遇红灯不能通过交叉口，此时可采用红灯早断的方式让v车辆通过交叉口；

情形二：如图4中交叉口S₅所示，若BRT车辆实际离站时刻与预定离站时刻有偏差；虽已对BRT车辆进行车速引导，v已达最大值v_max，但仍遭遇红灯不能通过交叉口，此时可采用绿灯延长的方式让BRT车辆通过交叉口。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，其特征在于，在交叉口进出口处分别设置一个停靠站台，制定出BRT预停靠方案和停靠站台后的离站时刻表，然后比较BRT车辆实际离站时刻D_m与预定离站时刻d_m的大小，采用BRT车辆车速引导与交叉口信号配时协同调整的方式修正BRT车辆行驶过程中产生的偏差，让车辆准确地执行预停靠方案；其中m为交叉口编号；

所述BRT预停靠方案的制定过程为：建立平面直角坐标系，在坐标系上画出每个交叉口的相位配时图，根据BRT平均运行车速和相位配时图画出BRT预定行驶轨迹，判断BRT车辆停靠进口站台还是出口站台。

2.根据权利要求1所述的一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，其特征在于，所述交叉口进口处设置一号停靠站台，交叉口出口处设置二号停靠站台。

3.根据权利要求1所述的一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，其特征在于，所述BRT预停靠方案和预定离站时刻表根据发车时刻d₀、所经交叉口的定时信号配时、相邻交叉口的距离L_(m-1,m)、站台平均停靠时间q以及BRT车辆的平均运行车速V制定而成。

4.根据权利要求3所述的一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，其特征在于，所述离站时刻表具体为：若停靠在进口处站台，则预定离站时刻为：

若停靠在出口处站台，则预定离站时刻为：

其中d_m-1为BRT车辆在上个交叉口站台的预定离站时刻，t_等待为BRT车辆上下客完成时至红灯结束的时间间隔。

5.根据权利要求1所述的一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，其特征在于，所述BRT车辆车速引导与交叉口信号配时协同调整的方式具体为：若BRT车辆实际离站时刻D_m早于预定离站时刻d_m，则BRT车辆降低行驶车速；若BRT车辆实际离站时刻D_m晚于预定离站时刻d_m，则BRT车辆提升行驶车速；在BRT车辆经车速引导后，若仍无法达到预定停靠方案，则交叉口信号灯采用红灯早断或绿灯延长的方式对BRT车辆行驶过程中产生的偏差进行二重修正，让BRT车辆有效地执行预停靠方案。

6.根据权利要求3或5所述的一种基于交叉口双站台的BRT车辆优先控制方法，其特征在于，所述车速引导计算公式为：

Images