CN110807918B - 一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法 - Google Patents
一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，包括步骤如下：获取实时交通流数据，依据各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数；设定各相位权重，结合实时相位配时系数调整相位绿灯时间、绿信比以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，实现各路口信号协调控制；接收到有轨电车优先请求时，采取动态优先级调度策略，根据有轨电车延误程度、冲突车辆拥堵状况、协调控制到位情况以及预估有轨电车优化策略对信号配时的影响，判断是否响应有轨电车优先请求；若响应执行优先控制，否则执行当前信号配时。本发明把流量感知协调控制与有轨电车优先控制相结合，既保证有轨电车享有路口优先，又提高社会车辆的通行效率。
Description
技术领域
本发明属于城市道路交通控制领域，具体指代一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法。
背景技术
有轨电车作为轨道交通领域一种绿色环保、运能高效的公共交通在城市道路交通运输中的需求越来越显著。有轨电车并不完全独立于社会车辆，传统的路口信号控制系统在很大程度上会降低有轨电车的运营效率，为保障有轨电车在路口优先获得通行权，有轨电车的优先控制成为了重点研究方向。无论是被动优先和还是主动优先控制方式，旨在提高有轨电车的运行效率。
现有的大部分有轨电车优先系统，一味地追求有轨电车的优先放行效率，势必影响了社会车辆的正常放行。兼顾有轨电车和社会车辆的通行效率需要一种折中的方法。
因此，需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，以解决现有技术中难以协调有轨电车和社会车辆的通行问题；本发明通过合理的优化控制，让有轨电车在一定条件下优先通行，使之与流量感知协调控制相结合，尽可能减少对社会车辆的干扰。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，包括步骤如下：
1)获取实时交通流数据，依据路口各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数；
2)设定各路口的主相位、相位差，衡量各相位权重，使其与步骤1)中的相位配时系数共同作用于相位绿灯时间、绿信比的调整，以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，来实现对各路口交通信号协调控制；
3)接收到有轨电车优先请求时，采取动态优先级有轨电车调度策略，并根据有轨电车是否延误、冲突车辆是否拥堵、协调控制是否调整到位以及预估有轨电车的优化策略对信号配时的影响，判断是否要响应有轨电车优先请求；
4)若响应有轨电车优先，则执行优先控制，否则继续执行当前信号配时。
进一步地，所述步骤1)具体包括：利用车辆检测设备实时获取一定观测时间内，到达交叉口进口车道停止线的当量流率；根据各相位的有效绿灯时间、周期时间得到各相位的绿信比；再计算各进口车道通行能力，即饱和流量与绿信比之积；最后根据各进口车道当量流率与通行能力计算其饱和度，从而依据路口各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数。
进一步地，所述步骤2)具体包括：路口设备(信号机)时钟同步，设定主相位、相位差，根据路口的相位设计、有轨电车敷设方式、有轨电车线路走向、站台布置位置、停站时间的因素，设置周期内各相位的权重，重要相位设置较大的权重以保证每次协调控制后的配时不低于配时下限；权重与实时相位配时系数共同作用于相位绿灯时间、绿信比的调整，以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，从而实现对各路口交通信号协调控制。
进一步地，所述步骤3)具体包括：接收有轨电车的车体号、方向、优先级、距离、车速的信息，来得到有轨电车优先请求、进入路口、出清路口的信息。
有轨电车车辆检测设备包括：GPS、雷达、磁性感应线圈、微波检测器或地磁检测器等。
接收不同有轨电车车辆检测设备采集的数据，筛选并匹配上述检测数据，当其中一个有轨电车车辆检测设备本身或通信发生故障导致采集数据不合理或丢失时，其余的有轨电车车辆检测设备的数据进行补充，形成有轨电车从优先请求到进入路口再到出清路口完整的检测数据；这种多源的数据采集和融合充分保障了检测数据的可靠性。
进一步地，所述步骤3)具体还包括：区分有轨电车优先请求时是否需要考虑站台，若有站台，则采用速度触发或非速度触发优先请求触发模式；若无站台，则采用非速度触发，即距离优先请求触发模式。
进一步地，所述步骤3)中的动态优先级有轨电车调度策略具体包括：当路口同时有多辆有轨电车优先请求时，根据有轨电车初始优先级、有轨电车延误程度、冲突车辆畅通情况、有轨电车优化类型，调整有轨电车放行优先级别；有轨电车初始优先级越高、延误越严重、冲突车辆越畅通、优化类型对路口交通影响越小的优先级别越高；其中，中心优先的有轨电车优先级最高，当接收到中心优先时，若当前情况下存在有轨电车正在优先，中断当前优先，按照当前优化配置参数对中心优先的有轨电车进行优化；中心优先的有轨电车不受约束限制，直接进行优化。
进一步地，所述步骤3)具体还包括：调度有轨电车优化时，首先计算有轨电车是否延误，若延误已经超过阈值则给予有轨电车优先响应，否则通过流量检测判断冲突车辆是否达到拥堵阈值；拥堵阈值随着车辆类型的不同而改变，例如特勤车辆、公交车辆拥堵阈值相对普通车辆较小。若冲突车辆已经超过拥堵阈值，则不执行有轨电车优先，正常执行路口信号配时；若没有超过拥堵阈值再进一步进行协调控制判断。
进一步地，所述步骤3)具体还包括：判断协调控制是否已经调整到位，即当前相位差与预设相位差之间差值的绝对值是否小于最大误差值；若协调控制已经调整到位则响应优先，若调整未到位，进一步预估当前有轨电车的优化策略是否不影响或能够加快协调，即一辆或者多辆有轨电车优先策略的叠加效果是否能够与下一轮同步协调相一致，不影响或缩短下一轮同步协调的正向或反向调整范围，若是则响应优先。
进一步地，所述步骤3)具体还包括：预估的有轨电车控制策略包括相对优先或者绝对优先，具体分为无需优化、绿灯延长、红灯缩短、插入相位、红灯缩短并插入相位策略。
相对优先或绝对优先无需优化：若预估有轨电车在通行相位内到达，且通行相位的剩余时间足以让有轨电车通过路口，当前有轨电车无需优化。
相对优先绿灯延长：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，或者预估有轨电车在通行相位的下一个相位可延长范围内到达，延长通行时间直至有轨电车出清路口。
绝对优先绿灯延长：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，在满足最大绿灯时间时延长通行时间直至有轨电车出清路口。
相对优先红灯缩短：若预估有轨电车不在通行相位或通行相位的下一个相位可延长范围内到达，在满足最小绿灯时间、截止时间和绿闪的情况下，对当前的有轨电车实行红灯缩短策略。
绝对优先红灯缩短：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，即使延长至最大绿灯时间有轨电车也不能通过路口或预估有轨电车在非通行相位到达，到达相位下一相位是通行相位，缩短通行相位前的相位时间。
绝对优先插入相位、红灯缩短并插入相位：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，即使延长至最大绿灯时间有轨电车也不能通过路口或预估有轨电车在非通行相位到达，到达相位下一相位是非通行相位，对当前的有轨电车实行插入相位或红灯缩短并插入相位策略。
进一步地，所述步骤4)具体包括：一旦给予有轨电车优先响应，执行优先控制策略，否则执行当前信号配时，再重新回到步骤1)。
本发明的有益效果：
1、本发明把流量感知协调控制与路口有轨电车优先控制相结合，考虑路口的相位设计、有轨电车的敷设方式、线路走向、站台布置位置、停站时间、延误程度、冲突车辆的拥堵状况以及协调控制到位情况实时生成路口信号配时，既保证有轨电车享有路口优先，又提高社会车辆的通行效率。
2、本发明实时检测交通流信息，采集、分析的交通流数据一方面作为各路口交通信号协调控制的依据，另一方面用于评估各方向车辆拥堵状态，对是否执行有轨电车优先控制起着关键作用。
3、本发明生成实时信号优先控制策略，区分不同优化类型，而不仅仅是根据有轨电车的发车间隔和运行特征，离线制定有轨电车和路口信号控制方案。
4、本发明采取动态优先级有轨电车调度策略，根据有轨电车初始优先级、有轨电车延误程度、冲突车辆畅通情况、有轨电车优化类型，动态调整有轨电车放行优先级别。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，包括步骤如下：
1)获取实时交通流数据，依据路口各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数；
2)设定各路口的主相位、相位差，衡量各相位权重，使其与步骤1)中的相位配时系数共同作用于相位绿灯时间、绿信比的调整，以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，来实现对各路口交通信号协调控制；
3)接收到有轨电车优先请求时，采取动态优先级有轨电车调度策略，并根据有轨电车是否延误、冲突车辆是否拥堵、协调控制是否调整到位以及预估有轨电车的优化策略对信号配时的影响，判断是否要响应有轨电车优先请求；
4)若响应有轨电车优先，则执行优先控制，否则继续执行当前信号配时。
其中，所述步骤1)具体包括：利用车辆检测设备实时获取一定观测时间内，到达交叉口进口车道停止线的当量流率；然后根据各相位的有效绿灯时间、周期时间得到各相位的绿信比；再计算各进口车道通行能力，即饱和流量与绿信比之积；最后根据各进口车道当量流率与通行能力计算其饱和度，从而依据路口各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数。
其中，所述步骤2)具体包括：路口设备(信号机)时钟同步，设定主相位、相位差等参数，考虑路口的相位设计、有轨电车敷设方式、有轨电车线路走向、站台布置位置、停站时间等因素，设置周期内各相位的权重，重要相位设置较大的权重以保证每次协调控制后的配时很大概率不低于配时下限。权重与实时信号配时系数共同作用于相位绿灯时间、绿信比调整，以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，从而实现各路口交通信号协调控制。
其中，所述步骤3)具体包括：接收有轨电车的车体号、方向、优先级、距离、车速的信息，来得到有轨电车优先请求、进入路口、出清路口的信息。
有轨电车车辆检测设备包括：GPS、雷达、磁性感应线圈、微波检测器或地磁检测器等。
接收不同有轨电车车辆检测设备采集的数据，筛选并匹配上述检测数据，当其中一个有轨电车车辆检测设备本身或通信发生故障导致采集数据不合理或丢失时，其余的有轨电车车辆检测设备的数据进行补充，形成有轨电车从优先请求到进入路口再到出清路口完整的检测数据；这种多源的数据采集和融合充分保障了检测数据的可靠性。
区分有轨电车优先请求时是否需要考虑站台，对于有站台的情况，可以采用速度触发或非速度触发优先请求触发模式。对于无站台的情况，可以采用非速度触发，即距离优先请求触发模式。
当路口同时有多辆有轨电车优先请求时，采取动态优先级有轨电车调度策略，根据有轨电车初始优先级、有轨电车延误程度、冲突车辆畅通情况、有轨电车优化类型，调整有轨电车放行优先级别。有轨电车初始优先级越高、延误越严重、冲突车辆越畅通、优化类型对路口交通影响越小的优先级别越高。特别地，中心优先的有轨电车优先级最高，当系统发送中心优先时，若当前情况下有有轨电车正在优先，中断当前优先，按照当前优化配置参数对中心优先的有轨电车进行优化。中心优先的有轨电车不受约束限制，可以直接进行优化。
调度有轨电车优化时，首先计算有轨电车是否延误，若延误已经超过阈值则给予有轨电车优先响应，否则通过流量感知判断冲突车辆是否达到拥堵阈值。拥堵阈值随着车辆类型的不同而改变，例如特勤车辆、公交车辆拥堵阈值相对普通车辆较小。若冲突车辆已经超过拥堵阈值，则不执行有轨电车优先，正常执行路口信号配时；若没有超过拥堵阈值再进一步进行协调控制判断。
判断协调控制是否已经调整到位，即当前相位差与预设相位差之间差值的绝对值是否小于最大误差值。若协调控制已经调整到位则响应优先，若调整未到位，进一步预估当前有轨电车的优化策略是否不影响或能够加快协调，即一辆或者多辆有轨电车优化策略的叠加效果是否能够与下一轮同步协调相一致，不影响或缩短下一轮同步协调的正向或反向调整范围，若是则响应优先。
预估的有轨电车控制策略包括相对优先或者绝对优先，具体分为无需优化、绿灯延长、红灯缩短、插入相位、红灯缩短并插入相位策略。
相对优先或绝对优先无需优化：若预估有轨电车在通行相位内到达，且通行相位的剩余时间足以让有轨电车通过路口，当前有轨电车无需优化。
相对优先绿灯延长：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，或者预估有轨电车在通行相位的下一个相位可延长范围内到达，延长通行时间直至有轨电车出清路口。
绝对优先绿灯延长：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，在满足最大绿灯时间时延长通行时间直至有轨电车出清路口。
相对优先红灯缩短：若预估有轨电车不在通行相位或通行相位的下一个相位可延长范围内到达，在满足最小绿灯时间、截止时间和绿闪的情况下，对当前的有轨电车实行红灯缩短策略。
绝对优先红灯缩短：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，即使延长至最大绿灯时间有轨电车也不能通过路口或预估有轨电车在非通行相位到达，到达相位下一相位是通行相位，缩短通行相位前的相位时间。
绝对优先插入相位、红灯缩短并插入相位：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，即使延长至最大绿灯时间有轨电车也不能通过路口或预估有轨电车在非通行相位到达，到达相位下一相位是非通行相位，对当前的有轨电车实行插入相位或红灯缩短并插入相位策略。
其中，所述步骤4)具体包括：一旦给予有轨电车优先响应，执行优先控制策略，否则执行当前信号配时，再重新回到步骤1)。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)获取实时交通流数据，依据路口各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数；
2)设定各路口的主相位、相位差，衡量各相位权重，使其与步骤1)中的相位配时系数共同作用于相位绿灯时间、绿信比的调整，以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，来实现对各路口交通信号协调控制；
3)接收到有轨电车优先请求时，采取动态优先级有轨电车调度策略，并根据有轨电车是否延误、冲突车辆是否拥堵、协调控制是否调整到位以及预估有轨电车的优化策略对信号配时的影响，判断是否要响应有轨电车优先请求；
4)若响应有轨电车优先，则执行优先控制，否则继续执行当前信号配时；
所述步骤3)中的动态优先级有轨电车调度策略具体包括：当路口同时有多辆有轨电车优先请求时，根据有轨电车初始优先级、有轨电车延误程度、冲突车辆畅通情况、有轨电车优化类型，调整有轨电车放行优先级别；有轨电车初始优先级越高、延误越严重、冲突车辆越畅通、优化类型对路口交通影响越小的优先级别越高；其中，中心优先的有轨电车优先级最高，当接收到中心优先时，若当前情况下存在有轨电车正在优先，中断当前优先，按照当前优化配置参数对中心优先的有轨电车进行优化；中心优先的有轨电车不受约束限制，直接进行优化。
2.根据权利要求1所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：利用车辆检测设备实时获取一定观测时间内，到达交叉口进口车道停止线的当量流率；根据各相位的有效绿灯时间、周期时间得到各相位的绿信比；再计算各进口车道通行能力，即饱和流量与绿信比之积；根据各进口车道当量流率与通行能力计算其饱和度，依据路口各相位最大饱和度自适应分配周期内各相位配时系数。
3.根据权利要求1所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：路口设备时钟同步，设定主相位、相位差，根据路口的相位设计、有轨电车敷设方式、有轨电车线路走向、站台布置位置、停站时间的因素，设置周期内各相位的权重，重要相位设置较大的权重以保证每次协调控制后的配时不低于配时下限；权重与实时相位配时系数共同作用于相位绿灯时间、绿信比的调整，以满足当前相位差与预设相位差匹配的要求，实现对各路口交通信号协调控制。
4.根据权利要求1所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：接收有轨电车的车体号、方向、优先级、距离、车速的信息，来得到有轨电车优先请求、进入路口、出清路口的信息。
5.根据权利要求1所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤3)具体还包括：调度有轨电车优化时，首先计算有轨电车是否延误，若延误已经超过阈值则给予有轨电车优先响应，否则通过流量检测判断冲突车辆是否达到拥堵阈值；若冲突车辆已经超过拥堵阈值，则不执行有轨电车优先，正常执行路口信号配时；若没有超过拥堵阈值再进一步进行协调控制判断。
6.根据权利要求5所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤3)具体还包括：判断协调控制是否已经调整到位，即当前相位差与预设相位差之间差值的绝对值是否小于最大误差值；若协调控制已经调整到位则响应优先，若调整未到位，进一步预估当前有轨电车的优化策略是否不影响或能够加快协调，即一辆或者多辆有轨电车优先策略的叠加效果是否能够与下一轮同步协调相一致，不影响或缩短下一轮同步协调的正向或反向调整范围，若是则响应优先。
7.根据权利要求6所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤3)具体还包括：预估的有轨电车控制策略包括相对优先或者绝对优先，具体分为无需优化、绿灯延长、红灯缩短、插入相位、红灯缩短并插入相位策略。
8.根据权利要求7所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤3)具体还包括：
相对优先或绝对优先无需优化：若预估有轨电车在通行相位内到达，且通行相位的剩余时间足以让有轨电车通过路口，当前有轨电车无需优化；
相对优先绿灯延长：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，或者预估有轨电车在通行相位的下一个相位可延长范围内到达，延长通行时间直至有轨电车出清路口；
绝对优先绿灯延长：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，在满足最大绿灯时间时延长通行时间直至有轨电车出清路口；
相对优先红灯缩短：若预估有轨电车不在通行相位或通行相位的下一个相位可延长范围内到达，在满足最小绿灯时间、截止时间和绿闪的情况下，对当前的有轨电车实行红灯缩短策略；
绝对优先红灯缩短：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，即使延长至最大绿灯时间有轨电车也不能通过路口或预估有轨电车在非通行相位到达，到达相位下一相位是通行相位，缩短通行相位前的相位时间；
绝对优先插入相位、红灯缩短并插入相位：若预估有轨电车在通行相位内到达，但通行相位剩余时间小于电车通过路口时间，即使延长至最大绿灯时间有轨电车也不能通过路口或预估有轨电车在非通行相位到达，到达相位下一相位是非通行相位，对当前的有轨电车实行插入相位或红灯缩短并插入相位策略。
9.根据权利要求1所述的基于流量感知协调控制的有轨电车优先通行方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：一旦给予有轨电车优先响应，执行优先控制策略，否则执行当前信号配时，再重新回到步骤1)。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 有轨电车道口信号优先设计;钟吉林 等;《铁路计算机应用》;20140930;第23卷(第09期);第49-50页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110807918A (zh) | 2020-02-18 |
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