CN111223300A - 一种公共交通区间车速引导方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公共交通区间车速引导方法,包括如下步骤:步骤101:首先根据公交车发车时间、本时段的道路区间平均车速、各车站平均客流量等因素,对每个班次制定运行图,包括发车时间、每站的到达时间,停留时间,到达终点的时间;步骤102:上述步骤受5个方面的约束因素进行约束,根据约束,完成公交车辆时间/位置‑速度标准曲线图;步骤103:车辆在发车之后,由于任何因素对驾驶操作产生的任何干扰,使时间/位置‑速度曲线未被正确执行,后续部分,要根据时间的提前/延误值实时进行修正。本发明通过实时修正时间/位置‑速度标准曲线图,根据速度曲线的诱导进行驾驶,最大程度的保证正点发车之后,正点到达沿线中途各站和终点站。

Description

一种公共交通区间车速引导方法
技术领域
本发明涉及公交系统技术领域,特别涉及一种公共交通区间车速引导方法。
背景技术
目前,公交系统只能保证准点发车,两头卡点,中途站点失控;也就是说,发车时间是可控的,终点站到站时间可以进行测量和考核,但中途的站点是凭司机的经验来实现的。
现在也有专利可以规划站到路口,路口到站之间的速度曲线,但这个曲线是静态的。
公交车作为城市中最为常见的通勤手段,目前是根据发车计划,控制发车时间,但各中间站的到站时间,以及到达终点站的时间很难控制。
专利CN201910221264.2一种快速公交多模态运行速度优化方法虽然对公交车进行了一定的速度规划,但是,存在两个不足:1、不能完成全路程的速度-时间-位置的规划;2、车辆由于受路况影响,偏离了原设定的曲线,没有实时生成修正曲线的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种公共交通区间车速引导方法,通过上述规划,实时修正时间/位置-速度曲线,司机在驾驶过程中,根据速度曲线的诱导进行驾驶,最大程度的保证正点发车之后,正点到达沿线中途各站和终点站,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种公共交通区间车速引导方法,包括如下步骤:
步骤101:首先根据公交车发车时间、本时段的道路区间平均车速、各车站平均客流量等因素,对每个班次制定运行图,包括发车时间、每站的到达时间,停留时间,到达终点的时间;
步骤102:上述步骤受5个方面的约束因素进行约束,根据约束,完成公交车辆时间/位置-速度标准曲线图;
步骤103:车辆在发车之后,由于任何因素对驾驶操作产生的任何干扰,使时间/位置-速度曲线未被正确执行,后续部分,要根据时间的提前/延误值实时进行修正,以当前时刻对应的车速v及到站时刻车速0为端点,以到站剩余时间t和剩余路程s,正向加速度a+、反向加速度a-及路段限速等五个条件为约束,动态生成时间/位置-速度标准曲线图。
进一步地,所述约束因素包括行车线路上各点限速要求、车辆加速度要求、车辆的经济车速/车辆速度及能耗曲线、车辆每个班次/区间的平均行驶速度以及各站的平均客流量。
进一步地,所述公交车辆时间/位置-速度标准曲线图具有两种表现形式:
以时间-速度运行曲线图为基准,在不同时刻标注积分值(位置值);以位置-速度运行曲线图为基准,在不同位置标注时间值。
进一步地,所述公交车辆时间/位置-速度标准曲线图中速度值的计算依据包括:
起步的加速度要小于等于规定要求的加速度值,可以选择多个加速度值,按多个区间进行加速;
在路口前边的速度要和预计位置和预计时刻前方路口的诱导速度一致;
区间车速受路段最高限速约束;
到达车站前的减速区间,加速度绝对值要小于等于最高加速度要求,可以选择自然减速区、强制减速区两个或者多个区间;
按其中一种表现形式来计算,速度曲线和时间的面积要符合每个计算区间的实际距离。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明公共交通区间车速引导方法,公交车针对每个班次制定运行图,车辆在发车之后,由于任何因素对驾驶操作产生的任何干扰,使时间/位置-速度曲线未被正确执行,后续部分,要根据时间的提前/延误值实时进行修正,通过上述规划,实时修正时间/位置-速度曲线,司机在驾驶过程中,根据速度曲线的诱导进行驾驶,最大程度的保证正点发车之后,正点到达沿线中途各站和终点站,从而克服了现有技术中不能完成全路程的速度-时间-位置的规划以及车辆由于受路况影响,偏离了原设定的曲线,没有实时生成修正曲线的方法的技术缺陷。
附图说明
图1为本发明公共交通区间车速引导方法流程图;
图2为本发明公交车辆时间/位置-速度运行图;
图3为本发明时间/位置-速度动态曲线的计算方法坐标图;
图4为本发明的时间/位置-速度标准曲线图;
图5为本发明的时间/位置-速度动态曲线一;
图6为本发明的时间/位置-速度动态曲线二;
图7为本发明电子地图引导示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,一种公共交通区间车速引导方法,包括如下步骤:
步骤101:首先根据公交车发车时间、本时段的道路区间平均车速、各车站平均客流量等因素,对每个班次制定运行图,包括发车时间、每站的到达时间,停留时间,到达终点的时间,根据这些节点制定运行图,比较精确且更加直观的看到公交车的运行情况。
以上制定的运行图受以下几个方面约束:
1、行车线路上各点限速要求,比如学校、路口、人行横道等区域的限速范围及限速值,通过这些限速要求使公交车在学校、路口、人行横道等区域进行限速行驶,确保道路行车安全。
2、车辆加速度要求,以乘客感觉舒适及无安全隐患为准,以保证公交车在行驶时站着的乘客不会发生摔倒及相互碰撞,消除车辆加速所带来的安全隐患。
3、车辆的经济车速/车辆速度及能耗曲线,通过绘制该曲线,能够获知车辆在行驶时能耗最小时对应的车速。
4、车辆每个班次/区间的平均行驶速度,根据该平均行驶速度能够更加精确的规划到站的时间节点。
5、各站的平均客流量,根据各时段的平均客流量确定各站各班次的停靠时间。
步骤102:上述步骤受5个方面的约束因素进行约束,根据约束,可以完成如图2所示的公交车辆时间/位置-速度标准曲线图。
图2具有两种表现形式:
表现形式1:横坐标时间是均匀的,那么速度曲线和时间轴之间的面积等于距离;在横轴上的标注上特殊位置点,如路口名称、站点名称等;这种形式的图,可以在自动驾驶,以时间为主要参数进行控制的场景中应用。
表现形式2:横坐标距离是均匀的,在横辆上标注特殊位置点的时间信息,如车站的进站时间,出站时间;这种表现形式更为符合司机驾驶时进行速度诱导。
图2中速度值的计算依据包括:
1、起步的加速度要小于等于规定要求的加速度值,可以选择多个加速度值,按多个区间进行加速,这样便于对各个区间进行速度值的计算。
2、在路口前边的速度要和预计位置和预计时刻前方路口的诱导速度一致。诱导速度的计算参见专利CN201710285524.3。
3、到达车站前的最高速度受路段最高限速约束,在进行速度值的计算时,要考虑到道路的最高限速。
4、到达车站前的减速区间,加速度绝对值要小于等于最高加速度要求,可以选择自然减速区、强制减速区两个或者多个区间。
5、按表现形式1来计算,速度曲线和时间的面积要符合每个计算区间的实际距离。
步骤103:城市道路不是封闭的,任何驾驶操作都不可能在理想的状态下进行,必然受到其他车辆、行人等因素的干扰,影响上述说明中的事先规划好的时间/位置-速度运行图执行,车辆在发车之后,由于任何因素对驾驶操作产生的任何干扰,使时间/位置-速度曲线未被正确执行,后续部分,要根据时间的提前/延误值实时进行修正。
时间/位置-速度运行图修正依据:
当前时刻车辆跟计划的运行图时间提前/延误值,如果到站前需要经过路口,那么根据提前/延误后的诱导速度区间,选取合适的速度进行修正;如果本次修正无法保证正点到达前方车站的时间,修正过路口后的速度,如果仍然无法修正,则到站时间被迫发生变化;由车站停车时间进行修正;如果车站停车时间仍然无法修正,则由以后的行车区间(由站-站之间为一个基本行车区间)进行修正。
通过上述规划,实时修正时间/位置-速度曲线,司机在驾驶过程中,根据速度曲线的诱导进行驾驶,最大程度的保证正点发车之后,正点到达沿线中途各站和终点站,同时,本发明的方法也可以用于自动驾驶的控制,自动驾驶时道路上同样会受到各种因素的干扰,此时也需要对车速进行计算,同样制定车辆运行图。从而克服了现有技术中不能完成全路程的速度-时间-位置的规划以及车辆由于受路况影响,偏离了原设定的曲线,没有实时生成修正曲线的方法的技术缺陷。
如图3,已知:当前速度
Figure BDA0002377359170000061
正向加速度a+,反向加速度a-,总时间t3,从开始行驶到t3,总行驶距离为S,求解:t1、t2
Figure BDA0002377359170000062
即可绘制出完整的曲线。
可得:
(1)在S1区间内,因为车辆为正向匀加速可得
Figure BDA0002377359170000063
(t1为加速结束的时刻)
(2)在S2区间内,因为车辆为匀速运行可得
Figure BDA0002377359170000064
(3)在S3区间内,因为车辆为反向匀加速运行可得
Figure BDA0002377359170000065
(4)在整个行驶区间中,
Figure BDA0002377359170000066
(5)通过(1)可得
Figure BDA0002377359170000067
(6)通过(2)(3)可得
Figure BDA0002377359170000068
将(5)(6)代入(4)得到
Figure BDA0002377359170000069
Figure BDA00023773591700000610
Figure BDA00023773591700000611
为两个值,选取当中合理的值,排除负值,超过车速范围的值和低于车速范围的小值,如果
Figure BDA00023773591700000612
值都在合理范围,那么通过计算时间值t1,t2舍去不符合要求的值。
Figure BDA0002377359170000071
代入(5)(6)可以解得t1,t2,计算结果必须满足t2≥t1,如果出现t2≤t1的情况,舍去该解,并舍去对应的速度
Figure BDA0002377359170000072
值。
作为通用方程式适用于更为广泛的情况:
Figure BDA0002377359170000073
Figure BDA0002377359170000074
其中:
S为区间的距离;
Figure BDA0002377359170000075
为在区间行驶时任一时间i时的速度;
t为整个区间所用时间;
Figure BDA0002377359170000076
为车辆初始速度,如果从静止状态起步,则初始速度为0;
ai为在区间行驶时任一时间i时的加速度。
如图4,标准曲线图是根据车辆运行图,直接制作的标准曲线图,和上图比,
Figure BDA0002377359170000077
其他计算方法相同,时间/位置-速度动态曲线是车辆在运行过程中,由于未能按标准曲线行驶,需要一直不断地根据5个约束条件对未行驶的区间进行计算和修正。
时间/位置-速度曲线图两种表现形式:
根据计算结果我们可以得到一个数组(ti
Figure BDA0002377359170000078
Si)即在每一时刻ti的行车速度
Figure BDA0002377359170000079
位置(距离起点的距离值)Si
表现形式一:
以时间为横坐标,速度为纵坐标,在时间轴的特殊点,标注位置,即时间/位置-速度动态曲线一,如图5。
表现形式二:
以位置(距离起点的距离值)为横坐标,速度为纵坐标,在位置车辆的特殊点标注时间,即时间/位置-速度动态曲线二,如图6。
根据时间/位置-速度动态曲线对公交车辆的驾驶行为进行引导,在电子地图上也可以按以下方法进行引导,如图7。圆环表示根据时间/位置-速度标准曲线,在电子地图上的位置及速度,XXkm/h表示实际运行中车辆由于各种因素的影响产生偏差后的速度和位置。
图7中第1行,为两个图标重合,即车辆完全按标准曲线行驶,没有产生偏差,
第2、3行,为车辆速度慢于标准曲线的速度,造成了负偏差,两个圆之间有方向箭头,表示车辆应该加速,在电子地图上追赶标准圆,直到重合;两个圆重合,就表示公交车辆能正点到达公交车站。
第4、5行,表示车辆快于标准曲线,造成了正偏差,两个圆之间有方向箭头,表示车辆应该减速,在电子地图上等待标准圆,直到重合;两个圆重合,就表示公交车辆能正点到达公交车站。
综上所述:本发明公共交通区间车速引导方法,公交车针对每个班次制定运行图,车辆在发车之后,由于任何因素对驾驶操作产生的任何干扰,使时间/位置-速度曲线未被正确执行,后续部分,要根据时间的提前/延误值实时进行修正,通过上述规划,实时修正时间/位置-速度曲线,司机在驾驶过程中,根据速度曲线的诱导进行驾驶,最大程度的保证正点发车之后,正点到达沿线中途各站和终点站,从而克服了现有技术中不能完成全路程的速度-时间-位置的规划以及车辆由于受路况影响,偏离了原设定的曲线,没有实时生成修正曲线的方法的技术缺陷。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种公共交通区间车速引导方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤101:首先根据公交车发车时间、本时段的道路区间平均车速、各车站平均客流量等因素,对每个班次制定运行图,包括发车时间、每站的到达时间,停留时间,到达终点的时间;
步骤102:上述步骤受5个方面的约束因素进行约束,根据约束,完成公交车辆时间/位置-速度标准曲线图;
步骤103:车辆在发车之后,由于任何因素对驾驶操作产生的任何干扰,使时间/位置-速度曲线未被正确执行,后续部分,要根据时间的提前/延误值实时进行修正,以当前时刻对应的车速v及到站时刻车速0为端点,以到站剩余时间t和剩余路程s,正向加速度a+、反向加速度a-及路段限速等五个条件为约束,动态生成时间/位置-速度标准曲线图。
2.根据权利要求1所述的一种公共交通区间车速引导方法,其特征在于,所述约束因素包括行车线路上各点限速要求、车辆加速度要求、车辆的经济车速/车辆速度及能耗曲线、车辆每个班次/区间的平均行驶速度以及各站的平均客流量。
3.根据权利要求1所述的一种公共交通区间车速引导方法,其特征在于,所述公交车辆时间/位置-速度标准曲线图具有两种表现形式:
以时间-速度运行曲线图为基准,在不同时刻标注积分值(位置值);以位置-速度运行曲线图为基准,在不同位置标注时间值。
4.根据权利要求1所述的一种公共交通区间车速引导方法,其特征在于,所述公交车辆时间/位置-速度标准曲线图中速度值的计算依据包括:
起步的加速度要小于等于规定要求的加速度值,可以选择多个加速度值,按多个区间进行加速;
在路口前边的速度要和预计位置和预计时刻前方路口的诱导速度一致;
区间车速受路段最高限速约束;
到达车站前的减速区间,加速度绝对值要小于等于最高加速度要求,可以选择自然减速区、强制减速区两个或者多个区间;
按其中一种表现形式来计算,速度曲线和时间的面积要符合每个计算区间的实际距离。
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