CN109979186A - 一种基于gps系统的公交车停靠泊位实时分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，首先根据道路特征、公交车运行情况，计算公交车泊位开始分配的具体位置；然后根据泊位被占用的时间结合公交车停靠时间概率模型，实时计算泊位空闲概率pi；最后根据已计算出的相邻两泊位空闲概率实时计算泊位可用于分配的概率P_i，并判断泊位是否处于可分配状态。本发明利用内置于车载电脑的GPS定位系统，配合特定的算法对公交到站时间进行预测，能提前得到信息并传送到公交站台，使乘客能够了解到车辆实时信息，从而大大减小公交车站内停车延误，提高公交车运行效率。

Description

一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法

技术领域

本发明涉及智能公交领域，具体是一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法。

背景技术

近年来，随着我国城市化进程的不断推进，大量人口集聚在城市且活动范围日渐扩展，造成城市公共交通的需求急剧上升、机动化出行趋势明显，但受土地资源限制，城市道路建设速度却远远跟不上交通需求增长速度，这使得城市交通供需矛盾进一步凸显，交通拥堵已成为一种常见的现代城市病，为有效解决城市交通拥堵问题，“公交优先”政策已经成为学界和各级政府部门采取的共同选择。

随着城市公共交通的迅速发展，公共交通的潜在问题越来越不容忽视。在多泊位公交站有多辆公交车同时进站停靠时，候车乘客会因无法快速确定需乘坐公交车停靠位置，在公交站台上跑动并造成混乱。

现有的公交电子站牌可以提供公交目前到达的站台，但无法准确确定公交进站停靠位置，因此使站台存在潜在安全隐患。为此，寻求一种有效解决公交进站停靠问题的方法迫在眉睫，基于乘客候车的心理特性，使乘客提前获知车辆到达距离和停靠位置，对于乘客在站台候车的安全性具有战略性的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，以实现对公交进站停靠的预测。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、根据道路特征、公交车运行情况，计算公交车泊位开始分配的具体位置，并在公交车驶入相应位置时发出泊位分配指令；

(2)、根据泊位被占用的时间，结合公交车停靠时间概率模型，实时计算每个泊位空闲概率pi，用于泊位分配；

(3)、根据步骤(2)的计算结果，利用相邻两泊位的泊位空闲概率实时计算泊位可用于分配的概率P_i，并判断泊位是否处于可分配状态。

所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(1)中，由公交车车载的GPS系统获取道路特征、公交车运行情况。

所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(1)中，根据道路特征、公交车运行情况，首先确定公交车在当前路段被其他公交车超车所需的最短安全距离S，当公交车与站台之间的距离不足最短安全距离S时，即认为公交车不会被其他公交车超车，此时判定公交车驶至泊位分配点，开始发出泊位分配指令以分配泊位。

所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(1)中，设公交站距上游交叉口长度为L1，公交站上游道路交织段长度为L2，若L1≤L2，则最短安全距离S＝L1，若L1＞L2，则最短安全距离S＝L2，且最短安全距离S应满足以下条件：

L≥ET+TF V；

其中：T为系统分配泊位、输送结果、结果发布时间之和；

T为乘客接收发布信息、完成排队时间之和；

V为公交车实时行驶速度。

所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(2)中，以公交车站内停靠时间分布的爱尔朗概率模型，作为公交车停靠时间概率模型用于计算泊位空闲概率pi。

所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的爱尔朗概率模型中设公交车在站台停靠时间为t，则t服从以下爱尔郎分布：

h为车头时距，即用时间表示在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的间隔；t为每个计数间隔持续的时间或距离；i为泊位号；e为自然常数；

1反应了从自由车流到拥挤车流的各种车流条件，参数1的取值越大，车流越拥挤，驾驶员自由行车越困难；1的取值越小，说明车流越畅通，驾驶员有较大的行驶自由度；

1值可由观测数据的均值m和方差s^2用下式估算：

l＝m^2/s^2，

参数1的结果四舍五入取整数；

λ为单位时间间隔的平均到达率，参数λ可通过下式计算得到：

λ＝Q/3600辆

Q表示每小时的交通量，可通过市政道路交通流量检测器得到；

则泊位空闲概率为：

p＝1-P(h≥t)

t＝t+t

式中，t为公交车驶至泊位分配点时，待分配泊位内的公交车已经停靠的时长；

t为公交车驶完最短安全距离S的时长。

所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(3)中，当公交泊位处于空闲状态时，泊位空闲概率p＝1；当公交泊位处于被利用状态，p通过爱尔朗概率分布进行计算，且p与p相互独立；

为满足公交车进站停靠的安全性与顺畅性，当待分配泊位i和下一个泊位i+1在公交车停靠时均处于空闲状态，泊位i才可以被用于分配，则泊位可用于分配的概率P_i应为待分配泊位i与泊位i+1空余概率之积：

当泊位i与泊位i+1空闲概率之积大于等于50％时，则认为泊位i处于可利用状态。

与现有技术相比，本发明优点为：

1、本发明利用内置于车载电脑的GPS定位系统，配合特定的算法对公交到站时间进行预测，能提前得到信息并传送到公交站台，使乘客提前确定公交停靠位置，避免乘客在站台上跑动造成混乱，缩短乘客上车时间。

2、本发明将路段与站点作为整体研宄，当公交车辆行驶路线前方发生突发故事导致公交不能按预计时间到达时，系统能够将信息实时更新发送到公交站台，使乘客能够了解到车辆实时信息，自主采取候车措施。

3、本发明以公交站台实时智能引导与公交车辆实时定点停靠相结合，对即将到站公交车与泊位智能匹配并对匹配结果进行发布和实时更新，使乘客能够快速找到公交停靠位置，从而大大减小公交车站内停车延误，提高公交车运行效率。

4、本发明包含系统构架简单，计算方法清晰，升级与改进容易，具有较高的社会与经济效益。

附图说明

图1是本发明方法流程框图。

图2是本发明具体实施例中L≥L时公交车经过点X定位示意图。

图3是本发明具体实施例中L＜L时公交车经过点X定位示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，包括以下步骤：

(1)、根据道路特征、公交车运行情况，计算公交车泊位开始分配的具体位置，并在公交车驶入相应位置时发出泊位分配指令；

(2)、根据泊位被占用的时间，结合公交车停靠时间概率模型，实时计算泊位空闲概率pi，用于泊位分配；

(3)、根据步骤(2)的计算结果，利用相邻两泊位的泊位空闲概率实时计算泊位可用于分配的概率P_i，并判断泊位是否处于可分配状态。

步骤(1)中，由公交车车载的GPS系统获取道路特征、公交车运行情况。

步骤(1)中，根据道路特征、公交车运行情况，首先确定公交车在当前路段被其他公交车超车所需的最短安全距离S，当公交车与站台之间的距离不足最短安全距离S时，即认为公交车不会被其他公交车超车，此时判定公交车驶至泊位分配点，开始发出泊位分配指令以分配泊位。

步骤(1)中，对公交泊位进行分配，需要确定对泊位进行分配的空间起始点X₁。当待分配线路公交车经过点X₁时，系统对该线路公交车分配泊位并将分配结果发送给公交电子站牌。

设公交站距上游交叉口长度为L1，公交站上游道路交织段长度为L2，交织距离为L₃，其中交织距离为L交织距离即车辆在运行中由一条车道转移至另一条车道所需要的行驶距离。

若L₂≥L₃，则将X₁定于上游距离公交站长度为L₃的位置处，如图2所示；

若L₂＜L₃，则将X₁定于交叉口出口位置X₂处，如图3所示。

若L1≤L2，则最短安全距离S＝L1，若L1＞L2，则最短安全距离S＝L2，且最短安全距离S应满足以下条件：

L₁≥(T₁+T₂)V；

其中：T₁为系统分配泊位、输送结果、结果发布时间之和；

T₂为乘客接收发布信息、完成排队时间之和。

V为公交车实时行驶速度。

步骤(2)中，以公交车站内停靠时间分布的爱尔朗概率模型，作为公交车停靠时间概率模型用于计算泊位空闲概率pi。

步骤(2)中，所述的爱尔朗概率模型中设公交车在站台停靠时间为t，可通过车载GPS模块测量得到；

则t服从以下爱尔郎分布：

h为车头时距，即用时间表示在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的间隔；t为每个计数间隔持续的时间或距离；i为泊位号；e＝2.71828。

1反应了从自由车流到拥挤车流的各种车流条件，参数1的取值越大，车流越拥挤，驾驶员自由行车越困难；1的取值越小，说明车流越畅通，驾驶员有较大的行驶自由度。

实际运用时，1值可由观测数据的均值m和方差s^2用下式估算：

l＝m^2/s^2，参数1的结果四舍五入取整数；

λ为单位时间间隔的平均到达率。参数λ可通过下式计算得到：

λ＝Q/3600辆

Q表示每小时的交通量，可通过市政道路交通流量检测器得到。则泊位空闲概率概率为：

p_i＝1-P(h≥t)

t＝t₁+t₂

其中，式中，t_i为公交车驶至泊位分配点时，待分配泊位内的公交车已经停靠的时长；

t₂为公交车驶完最短安全距离S的时长。

利用上式进行概率计算的前提是公共汽车泊位处于占用状态。

步骤(3)中，为了保证公交车站泊位的最大利用率，每次进行泊位分配时，首先从泊位计算泊位的可分配概率。如果第一个泊位不能满足可分配条件，则计算第二个泊位的泊位，以此类推，直到找到满足条件条件的泊位。

泊位分配条件：

当公交站点需要分配的i号泊位和下一个i+1号泊位空闲时，使用i号泊位进行分配。(为了提高公交泊位的利用效率，保证公交站点的安全。)

当公交泊位处于空闲状态时，泊位空闲概率p_i＝1；当公交泊位处于被利用状态，p_i通过爱尔朗概率分布进行计算，且p_i与p_i+1相互独立；

为满足公交车进站停靠的安全性与顺畅性，当待分配泊位i和下一个泊位i+1在公交车停靠时均处于空闲状态，泊位i才可以被用于分配，则泊位可用于分配的概率P_i应为待分配泊位i与泊位i+1空余概率之积：

P_i＝p_i*p_i+1

当泊位i与泊位i+1空闲概率之积大于等于50％时，则认为泊位i处于可利用状态。

Claims (7)

1.一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、根据道路特征、公交车运行情况，计算公交车泊位开始分配的具体位置，并在公交车驶入相应位置时发出泊位分配指令；

(2)、根据泊位被占用的时间，结合公交车停靠时间概率模型，实时计算每个泊位空闲概率pi，用于泊位分配；

(3)、根据步骤(2)的计算结果，利用相邻两泊位的泊位空闲概率实时计算泊位可用于分配的概率P_i，并判断泊位是否处于可分配状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(1)中，由公交车车载的GPS系统获取道路特征、公交车运行情况。

3.根据权利要求1所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(1)中，根据道路特征、公交车运行情况，首先确定公交车在当前路段被其他公交车超车所需的最短安全距离S，当公交车与站台之间的距离不足最短安全距离S时，即认为公交车不会被其他公交车超车，此时判定公交车驶至泊位分配点，开始发出泊位分配指令以分配泊位。

4.根据权利要求3所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(1)中，设公交站距上游交叉口长度为L1，公交站上游道路交织段长度为L2，若L1≤L2，则最短安全距离S＝L1，若L1>L2，则最短安全距离S＝L2，且最短安全距离S应满足以下条件：

L₁≥(T₁+T₂)V；

其中：T₁为系统分配泊位、输送结果、结果发布时间之和；

T₂为乘客接收发布信息、完成排队时间之和；

V为公交车实时行驶速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(2)中，以公交车站内停靠时间分布的爱尔朗概率模型，作为公交车停靠时间概率模型用于计算泊位空闲概率pi。

6.根据权利要求3或5所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的爱尔朗概率模型中设公交车在站台停靠时间为t，则t服从以下爱尔郎分布：

h为车头时距，即用时间表示在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的间隔；t为每个计数间隔持续的时间或距离；i为泊位号；e为自然常数；

l反应了从自由车流到拥挤车流的各种车流条件，参数l的取值越大，车流越拥挤，驾驶员自由行车越困难；l的取值越小，说明车流越畅通，驾驶员有较大的行驶自由度；

l值可由观测数据的均值m和方差s^2用下式估算：

l＝m^2/s^2，

参数l的结果四舍五入取整数；

λ为单位时间间隔的平均到达率，参数λ可通过下式计算得到：

λ＝Q/3600辆

Q表示每小时的交通量，可通过市政道路交通流量检测器得到；

则泊位空闲概率为：

p_i＝1-P(h≥t)

t＝t₁+t₂

式中，t₁为公交车驶至泊位分配点时，待分配泊位内的公交车已经停靠的时长；

t₂为公交车驶完最短安全距离S的时长。

7.根据权利要求1或5所述的一种基于GPS系统的公交车停靠泊位实时分配方法，其特征在于：步骤(3)中，当公交泊位处于空闲状态时，泊位空闲概率p_i＝1；当公交泊位处于被利用状态，p_i通过爱尔朗概率分布进行计算，且p_i与p_i+1相互独立；

为满足公交车进站停靠的安全性与顺畅性，当待分配泊位i和下一个泊位i+1在公交车停靠时均处于空闲状态，泊位i才可以被用于分配，则泊位可用于分配的概率P_i应为待分配泊位i与泊位i+1空余概率之积：

P_i＝p_i*p_i+1

当泊位i与泊位i+1空闲概率之积大于等于50％时，则认为泊位i处于可利用状态。