CN111369814B - 一种车路协同公交车控制方法、装置及终端设备 - Google Patents

一种车路协同公交车控制方法、装置及终端设备 Download PDF

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CN111369814B CN202010376906.9A CN202010376906A CN111369814B CN 111369814 B CN111369814 B CN 111369814B CN 202010376906 A CN202010376906 A CN 202010376906A CN 111369814 B CN111369814 B CN 111369814B
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Abstract

本申请适用于智能网联管控技术领域，提供一种车路协同公交车控制方法、装置及终端设备，通过在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；根据交通信息确定目标路网内是否存在目标公交车；以公交站为结点将目标路网划分为至少一个子路网；当目标路网内存在目标公交车时，调用与目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并进行优化求解，将优化后的目标公交车的行驶速度和驻站时间发送至目标公交车的车载终端，将优化后的配时方案发送至交通信号灯，以调节目标公交车的车头时距，可以有效提高同一公交线路到站时间的规律性，使得乘客候车时间稳定且各公交车载客量均衡，并同时提高公交车运行的整体效率，节约道路时空资源。

Description

一种车路协同公交车控制方法、装置及终端设备
技术领域
本申请属于智能网联管控技术领域，尤其涉及一种车路协同公交车控制方法、装置及终端设备。
背景技术
目前，智能网联管控技术领域广泛采用车路协同技术对公共交通进行智能管控。车路协同技术采用无线通信、互联网、传感探测等技术全方位采集交通信息，实现车车、车路信息交互和共享，可以用于对车辆进行主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成安全、高效和环保的道路交通系统。公共交通的可靠性对于提高公共交通服务水平、增强公共交通吸引力具有重要意义。在公交车的运行过程中，车头时距的均衡性是衡量公共交通可靠性的关键指标，车头时距严重不均衡时会发生“串车”现象，即同一公交线路的前后两辆或多辆公交车同时到达公交站，会导致乘客的平均候车时间增加和公交车载客量的不均衡，进而导致公共交通服务水平下降。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种车路协同公交车控制方法、装置及终端设备，以解决现有技术中车头时距严重不均衡时会发生“串车”现象，导致乘客的平均候车时间增加和公交车载客量的不均衡，进而导致公共交通服务水平下降的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种车路协同公交车控制方法，包括：
在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；其中，所述目标路网包括至少一条公交线路的运行路段；
根据所述交通信息确定所述目标路网内是否存在目标公交车；
当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，得到优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；其中，所述目标路网包括至少一个子路网，每个所述子路网包括位于所述目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；
将优化后的所述行驶速度和所述驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯，以调节所述目标公交车的车头时距。
本申请实施例的第二方面提供了一种车路协同公交车控制装置，包括：
信息获取模块，用于在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；其中，所述目标路网包括至少一条公交线路的运行路段；
判断模块，用于根据所述交通信息确定所述目标路网内是否存在目标公交车；
求解模块，用于当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，得到优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；其中，所述目标路网包括至少一个子路网，每个所述子路网包括位于所述目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；
发送模块，用于将优化后的所述行驶速度和所述驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯，以调节所述目标公交车的车头时距。
本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例第一方面所述方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例的第一方面所述方法的步骤。
本申请实施例通过在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；然后根据交通信息确定目标路网内是否存在目标公交车；以公交站为结点将目标路网划分为至少一个子路网，使每个子路网包括位于目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；当目标路网内存在目标公交车时，调用与目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，对子路网内的目标公交车的车头时距和全部信号控制交叉口的配时方案进行车路协同优化，得到优化后的目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；并将优化后的行驶速度和驻站时间发送至目标公交车的车载终端，将优化后的配时方案发送至交通信号灯，以调节目标公交车的车头时距，可以有效提高同一公交线路到站时间的规律性，使得乘客候车时间稳定且各公交车载客量均衡，并同时提高公交车运行的整体效率，节约道路时空资源。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的车路协同公交车控制方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的第一种目标路网的子路网划分规则示意图；
图3是本申请实施例提供的第二种目标路网的子路网划分规则示意图；
图4是本申请实施例提供的清空时间的示意图；
图5是本申请实施例提供的优化后的子路网中的一条公交线路的示意图；
图6是本申请实施例提供的车路协同公交车控制装置的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本申请实施例提供一种车路协同公交车控制方法，应用于位于公交调度指挥中心或者交通指挥中心的终端设备，用于基于车路协同技术对目标路网内运行的公交车的行驶速度和驻站时间以及位于子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案进行优化，从而实现对公交车的车头时距的调节。终端设备具体可以是(云)服务器、超级计算机(Supercomputer)等能够实现大数据计算的大型计算设备，也可以是个人计算机、笔记本电脑等小型计算设备，本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。公交车可以包括普通公交车、定制公交、快速公交(BRT)等。
如图1所示，本申请实施例提供的车路协同公交车控制方法，包括：
步骤S301、在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；其中，所述目标路网包括至少一条公交线路的运行路段。
在应用中，目标路网可以是属于公交调度指挥中心或者交通指挥中心的管辖范围内的任意路网，可以根据实际需要设定目标路网的范围，目标路网应当包括至少一条公交线路的运行路段。
在一个实施例中，步骤S301包括：
在车路协同环境下，获取目标路网中公交车的位置信息、信号控制交叉口的交通信号灯的工作状态和公交线路的车辆排队信息。
在应用中，可以根据车路协同技术实时获取目标路网范围内的公交车的位置信息、信号控制交叉口的交通信号灯的工作状态和公交线路的车辆排队信息等交通信息。信号控制交叉口的交通信号灯的工作状态具体包括位于信号控制交叉口各相位的交通信号灯的红灯、绿灯和黄灯的亮灭状态和点亮时间。公交线路的车辆排队信息具体包括位于公交线路的所有车辆(包括公交车和社会车辆)的排队信息。
步骤S302、根据所述交通信息确定所述目标路网内是否存在目标公交车。
在应用中，可以根据目标公交车的位置信息确定其是否位于目标路网。
步骤S303、当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，得到优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；其中，所述目标路网包括至少一个子路网，每个所述子路网包括位于所述目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口。
在应用中，需要事先以公交站为结点将目标路网划分为至少一个子路网，使得每个子路网包括相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口。通过将目标路网划分为子路网，通过与各子路网对应的混合整数二次规划模型(mixed integer quadraticprogramming，MIQP)对位于该子路网的目标公交车的行驶速度和驻站时间及信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案进行优化求解，可以有效降低对目标路网内运行的公交车的行驶速度和驻站时间以及位于子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案进行优化时的数据处理规模，仅针对目标路网中的一个子路网进行优化，减少数据处理量，从而可以快速找到最优解，提高实时动态优化效率。
在一个实施例中，步骤S303之前，包括：
以所述目标路网中的公交站为结点，将所述目标路网划分为至少一个子路网，使每个所述子路网包括相邻的两个公交站之间的公交线路路段和信号控制交叉口；
将包括至少一个相同的信号控制交叉口的两个子路网合并为一个子路网；
分别建立与每个所述子路网对应的混合整数二次规划模型。
如图2所示，示例性的示出了一条公交线路LineA，该公交线路LineA依次经过四个公交站Stop0、Stop1、Stop2和Stop3以及五个信号控制交叉口i＝1、i＝2、i＝3、i＝4和i＝5，将公交站Stop0和Stop1及其之间的信号控制交叉口i＝1和i＝2划分为第一个子路网，将公交站Stop1和Stop2及其之间的信号控制交叉口i＝3和i＝4划分为第二个子路网，将公交站Stop2和Stop3及其之间的信号控制交叉口i＝5划分为第三个子路网。
如图3所示，示例性的示出了两条公交线路LineB和LineC，公交线路LineB依次经过三个公交站Stop1、Stop2和Stop3以及三个信号控制交叉口i＝4、i＝5和i＝6，将公交站Stop1和Stop2及其之间的信号控制交叉口i＝4和i＝5划分为第一个子路网，将公交站Stop2和Stop3及其之间的信号控制交叉口i＝6划分为第二个子路网；
公交线路LineC依次经过两个公交站Stop4和Stop5以及两个信号控制交叉口i＝3和i＝6，将公交站Stop4和Stop5及其之间的信号控制交叉口i＝3和i＝6划分为第三个子路网；
由于第二个子路网和第三个子路网存在一个共同的信号控制交叉口i＝6，因此将这两个子路网合并为一个子路网，使得合并后的子路网包括第二个子路网和第三个子路网所包括的所有公交站和信号控制交叉口，即包括公交站Stop2、Stop3、Stop4和Stop5及其之间的信号控制交叉口i＝3和i＝6。
在一个实施例中，步骤S303包括：
当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并进行极小化求解，使所述混合整数二次规划模型的目标函数满足对应的约束条件，得到优化后的与目标车头时距差距最小的所述目标公交车的车头时距以及变化最小的位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；
根据优化后的所述车头时距和所述配时方案，求解优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间。
在应用中，调用与目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型之后，利用预先设定的约束条件，对该模型进行极小化求解，以获得与目标车头时距差距最小(尽可能最小)的目标公交车的车头时距以及变化最小(尽可能最小)的位于子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案，以使得公交车能够尽可能的达到最优的均衡性，同时尽可能的降低交通信号灯的配时方案的调整对其他社会车辆造成的影响。具体可以通过开源求解器SCIP、商用求解器Gurobi等对混合整数二次规划模型进行求解。
在应用中，车头时距和配时方案与公交车的驻站时间和行驶速度相关，可以根据车头时距和配时方案进一步获得公交车在其运行的公交线路上的每个公交站的驻站时间以及在公交线路的每个路段的行驶速度。
在一个实施例中，所述目标公交车为距离公交站预设距离内的公交车，所述目标函数为：
Figure GDA0002654089180000061
其中，min F表示目标函数，K1、K2表示权重系数，φ表示公交线路n表示位于公交线路φ的第n辆公交车，n∈{N(Φ,φ)}，Φ表示子路网，L表示预设距离，
Figure GDA0002654089180000062
表示位于公交线路φ的第n辆公交车与下一公交站之间的距离，
Figure GDA0002654089180000063
表示位于公交线路φ的第n辆公交车到达公交站的时间，
Figure GDA0002654089180000064
表示位于公交线路φ的第n-1辆公交车到达公交站的时间，
Figure GDA0002654089180000065
表示位于公交线路φ的第n辆公交车和第n-1辆公交车之间需要维持的目标车头时距，i表示目标路网中的信号控制交叉口的编号，j表示位于信号控制交叉口的交通信号灯的相位，j＝1,2,...,Ji，
Figure GDA0002654089180000066
表示优化后的位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯在当前周期的配时方案中的相位时间，
Figure GDA0002654089180000067
表示优化前的信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的相位时间，
Figure GDA0002654089180000068
表示优化后的信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯在下一周期的配时方案中的相位时间。
在应用中，默认只优化与公交站之间的距离在预设距离之内的公交车，预设距离可以根据实际需要进行设置，例如，1000m。具体的，预设距离可以设置为小于子网络中距离最近的相邻两个公交站之间的距离，对于不同的目标公交车其所运行的公交线路中距离最近的相邻两个公交站之间的距离可能不同，因此，可以针对不同的目标公交车设置不同的预设距离。
在一个实施例中，所述约束条件包括第一约束条件：公交车离开信号控制交叉口的时间在交通信号灯的绿灯开始时间到绿灯结束时间之间；
引入0-1变量
Figure GDA0002654089180000071
和
Figure GDA0002654089180000072
公交车离开信号控制交叉口的时间的线性表达式为：
Figure GDA0002654089180000073
当
Figure GDA0002654089180000074
时，所述第一约束条件的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000075
Figure GDA0002654089180000076
Figure GDA0002654089180000077
Figure GDA0002654089180000078
Figure GDA0002654089180000079
其中，m表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口，
Figure GDA00026540891800000710
与第m个信号控制交叉口相同的信号控制交叉口i表示为
Figure GDA00026540891800000711
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure GDA00026540891800000712
个周期离开的整数变量，当前周期为第一个周期，E表示常量，bi表示当前时刻对应的周期的开始时间，
Figure GDA00026540891800000713
表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯开始时间，
Figure GDA00026540891800000714
表示0-1向量矩阵，
Figure GDA00026540891800000715
表示绿灯时间的向量矩阵，Lij表示优化前的位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的延迟启动时间，
Figure GDA00026540891800000716
表示位于公交线路φ的第n辆公交车离开第m个信号控制交叉口的时间，Yij表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的黄灯时间，Rij表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的全红灯时间，
Figure GDA00026540891800000717
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure GDA00026540891800000718
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的周期。
在应用中，表达式2～表达式6是对表达式1中变量
Figure GDA00026540891800000719
和
Figure GDA00026540891800000720
的先行约束条件。表达式4～表达式6是对公交车离开信号控制交叉口的时间的约束条件，用于将公交车离开信号控制交叉口的时间限制在交通信号灯的绿灯开始时间到绿灯结束时间之间。
在一个实施例中，所述约束条件包括第二约束条件：
若公交车有停车，则p＝1，d＞0；
若公交车没有停车，则p＝0，d＝0；
当
Figure GDA0002654089180000081
时，所述第二约束条件的表达式为：
Figure GDA0002654089180000082
引入0-1变量
Figure GDA0002654089180000083
和
Figure GDA0002654089180000084
公交车到达停车线的时间的线性表达式为：
Figure GDA0002654089180000085
当
Figure GDA0002654089180000086
时，所述第二约束条件的表达式具体包括：
Figure GDA0002654089180000087
Figure GDA0002654089180000088
Figure GDA0002654089180000089
Figure GDA00026540891800000810
其中，m表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口，
Figure GDA00026540891800000811
Figure GDA00026540891800000812
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从当前时刻之后是否停车的0-1变量，
Figure GDA00026540891800000813
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间，E、E1和E2表示常量，
Figure GDA00026540891800000814
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure GDA00026540891800000815
个周期的绿灯时间结束之前达到停车线的整数变量，
Figure GDA00026540891800000816
的不同取值对应公交车离开信号控制交叉口的离开时间的不同区间，
Figure GDA00026540891800000817
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure GDA00026540891800000818
个周期离开的整数变量。
在应用中，表达式9～表达式12是对表达式8中
Figure GDA00026540891800000819
变量和
Figure GDA00026540891800000820
和
Figure GDA00026540891800000821
的先行约束条件。第二约束条件用于限定公交车离开信号控制交叉口的离开时间、信号控制交叉口的交通信号灯的信号延误时间、清空时间等变量之间的关系。表达式7是对信号延误时间和公交车是否停车的关系的约束。
在一个实施例中，不同的离开时间对应不同的到达停车线的到达时间，所述第二约束条件包括与四个不同的到达时间对应的四个子约束条件，分别为：
当公交车在当前周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure GDA0002654089180000091
时的第一子约束条件：
当公交车在第二个周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure GDA0002654089180000092
时的第二子约束条件：
当公交车在第三个周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure GDA0002654089180000093
时的第三子约束条件；
当公交车在第三个周期之后的周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure GDA0002654089180000094
时的第四子约束条件。
在一个实施例中，当
Figure GDA0002654089180000095
时，所述第一子约束条件的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000096
Figure GDA0002654089180000097
Figure GDA0002654089180000098
Figure GDA0002654089180000099
当
Figure GDA00026540891800000910
时，所述第二子约束条件的表达式包括：
Figure GDA00026540891800000911
Figure GDA00026540891800000912
Figure GDA0002654089180000101
Figure GDA0002654089180000102
当
Figure GDA0002654089180000103
时，所述第三子约束条件的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000104
Figure GDA0002654089180000105
当
Figure GDA0002654089180000106
时，所述第四子约束条件的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000107
Figure GDA0002654089180000108
其中，
Figure GDA0002654089180000109
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口在信号延误时间为0的情况下到达停车线的到达时间，
Figure GDA00026540891800001010
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口需要的清空时间，(m,n)∈Λ，Λ表示能够检测到清空时间的集合。
在应用中，表达式13～表达式23分别是对表达式8中四种不同的到达时间的约束条件。
在一个实施例中，公交车在公交线路的行驶时间与当前时刻、公交车在信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间、驻站时间、公交车离开信号控制交叉口的时间、公交车达到下一公交站的时间之间满足预设关系，所述约束条件包括对驻站时间的约束条件和对公交车在公交线路的行驶时间的约束条件；
当
Figure GDA0002654089180000111
且公交车的下游是信号控制交叉口时，所述预设关系的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000112
当
Figure GDA0002654089180000113
且公交车的下游是公交站时，所述预设关系的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000114
对驻站时间的约束条件的表达式为：
Figure GDA0002654089180000115
当
Figure GDA0002654089180000116
时，所述预设关系的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000117
当m＝Mφ，
Figure GDA0002654089180000118
时，所述预设关系的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000119
当
Figure GDA00026540891800001110
时，对公交车在公交线路的行驶时间的约束条件的表达式为：
Figure GDA00026540891800001111
其中，m表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口，
Figure GDA00026540891800001112
t表示当前时刻，
Figure GDA00026540891800001113
表示位于公交线路φ的第n辆公交车行驶至第m个信号控制交叉口的行驶时间，
Figure GDA00026540891800001114
表示位于公交线路φ的第n辆公交车当前时刻在上一公交站点还需要的驻站时间，
Figure GDA00026540891800001115
表示位于公交线路φ的第n辆公交车离开第m个信号控制交叉口的时间，
Figure GDA00026540891800001116
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间，
Figure GDA00026540891800001117
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口在信号延误时间为0的情况下到达停车线的时间，
Figure GDA00026540891800001118
表示公交车在当前时刻之后还需要的驻站时间的下限值，
Figure GDA00026540891800001119
表示公交车在当前时刻之后还需要的驻站时间的上限值，
Figure GDA00026540891800001120
表示行驶时间的下限值，
Figure GDA00026540891800001121
表示行驶时间的上限值。
在应用中，表达式24-1、表达式24-2、表达式26和表达式28是公交车在公交线路的行驶时间与当前时刻、公交车在信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间、驻站时间、公交车离开信号控制交叉口的时间、公交车达到下一公交站的时间等变量之间的关系式，表达式25是驻站时间的约束条件的公式，表达式28是公交车在各公交线路的行驶时间的约束条件的公式。
在一个实施例中，所述约束条件包括对绿灯时间的调整范围的约束条件和对相位结构的约束条件；
当
Figure GDA0002654089180000121
时，对绿灯时间的调整范围的约束条件的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000122
Figure GDA0002654089180000123
当
Figure GDA0002654089180000124
时，对相位结构的约束条件的表达式包括：
Figure GDA0002654089180000125
Figure GDA0002654089180000126
Figure GDA0002654089180000127
Figure GDA0002654089180000128
其中，I(Φ)表示子路网中的信号控制交叉口的集合，
Figure GDA0002654089180000129
表示信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯在当前周期的最小相位持续时间，
Figure GDA00026540891800001210
表示信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯在当前周期的最大相位持续时间，
Figure GDA00026540891800001211
表示信号控制交叉口i各相位的交通信号灯在绿灯时间需满足的相互约束矩阵，
Figure GDA00026540891800001212
表示绿灯时间的向量矩阵，
Figure GDA00026540891800001213
表示用于根据信号控制交叉口i各相位的交通信号灯在绿灯时间计算周期的向量矩阵，
Figure GDA00026540891800001214
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure GDA00026540891800001215
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的周期。
在应用中，由于绿灯在当前周期到当前时刻为止可能已经运行了部分时间，因此，可以通过限定绿灯时间的最大相位和最小相位持续时间来对绿灯时间进行约束，如果某一相位的绿灯已经运行完毕，则绿灯时间的最大相位和最小相位持续时间都等于这个相位原本的绿灯时间；如果某一相位的绿灯已经运行了部分时间，则绿灯时间的最小相位持续时间可以设置为已经运行的绿灯时间；
在一个实施例中，所述约束条件还包括对清空时间的约束条件；
当公交车到达公交站的时间服从均匀分布，
Figure GDA00026540891800001216
时，对清空时间的约束条件的表达式包括：
Figure GDA00026540891800001217
Figure GDA00026540891800001218
Figure GDA0002654089180000131
Figure GDA0002654089180000132
Figure GDA0002654089180000133
清空时间的表达式为：
Figure GDA0002654089180000134
其中，ηm,n表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口的周期到达时间，
Figure GDA0002654089180000135
表示信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的到达流率，
Figure GDA0002654089180000136
表示信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的饱和流率。
在应用中，不同的到达时间对应不同的清空时间的约束条件，例如，表达式8中的四个不同的离开时间对应的四个不同的到达时间，分别对应表达式35～38表达式中的四个不同的清空时间的约束条件。
图4示例性的示出了清空时间的示意图；其中，η表示周期到达时间，τ表示清空时间。
步骤S304、将优化后的所述行驶速度和所述驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯，以调节所述目标公交车的车头时距。
在应用中，在调用与目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并进行优化求解，获得优化后的目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案之后，将优化后的行驶速度和驻站时间发送至目标公交车的车载终端，将优化后的配时方案发送至交通信号灯，从而可以实现对目标公交车的车头时距的调节。
在一个实施例中，步骤S304中在将优化后的所述行驶速度和驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯之后，返回执行步骤S301，继续优化目标路网中的下一辆目标公交车，直到目标路网内不存在目标公交车为止，也即直到目标路网内的所有目标公交车全部驶离目标路网为止，如此，可以循环执行车路协同公交车控制方法，实现对目标路网内的全部目标公交车的车头时距以及对应公交线路中的交通信号灯的配时方案的优化。
如图1所示，在一个实施例中，步骤S302之后，还包括：
步骤S305、当所述目标路网内不存在目标公交车时，结束车路协同公交车控制操作。
在应用中，当目标路网内不存在目标公交车时，表明目标路网内的所有目标公交车全部驶离目标路网，此时可以结束对目标路网内的目标公交车的车头时距的优化，为了避免下一时刻有目标公交车驶入目标路网而没有进行车头时距的优化，也可以在目标路网内不存在目标公交车时，返回执行步骤S301，以再次检测目标路网内是否存在目标公交车。
如图5所示，示例性的示出了优化后的子路网中的一条优化公交线路的示意图。
本申请实施例通过在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；然后根据交通信息确定目标路网内是否存在目标公交车；以公交站为结点将目标路网划分为至少一个子路网，使每个子路网包括位于目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；当目标路网内存在目标公交车时，调用与目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，对子路网内的目标公交车的行驶速度和驻站时间以及全部信号控制交叉口的配时方案进行车路协同优化，得到优化后的目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；并将优化后的行驶速度和驻站时间发送至目标公交车的车载终端，将优化后的配时方案发送至交通信号灯，以调节目标公交车的车头时距，可以有效提高同一公交线路到站时间的规律性，使得乘客候车时间稳定且各公交车载客量均衡，并同时提高公交车运行的整体效率，节约道路时空资源，对于缓解交通拥堵、改善环境具有重要意义。
本申请实施例融合了公交信号优先、驻站时间控制、车速引导等多种控制方式，能够通过自定义设置变量实现对这些控制方式的组合使用和选择性使用，实用性强；还能够有效控制公交车的车头时距，在不增加公交车的总体延误时间且对其他社会车辆的影响较小的情况下，可以将车头时距的偏差平均值控制在10％左右。
如图6所示，本申请实施例还提供一种车路协同公交车控制装置100，用于执行图1所对应的车路协同公交车控制方法实施例中的方法步骤，车路协同公交车控制装置100可以是终端设备中的虚拟装置(virtual appliance)，由终端设备的处理器运行，也可以是终端设备本身。
车路协同公交车控制装置100包括：
信息获取模块101，用于在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；其中，所述目标路网包括至少一条公交线路的运行路段；
判断模块102，用于根据所述交通信息确定所述目标路网内是否存在目标公交车；
求解模块103，用于当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，得到优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；其中，所述目标路网包括至少一个子路网，每个所述子路网包括位于所述目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；
发送模块104，用于将优化后的所述行驶速度和所述驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯，以调节所述目标公交车的车头时距。
在一个实施例中，所述车路协同公交车控制装置还包括：
划分模块，用于以所述目标路网中的公交站为结点，将所述目标路网划分为至少一个子路网，使每个所述子路网包括相邻的两个公交站之间的公交线路路段和信号控制交叉口；
合并模块，用于将包括至少一个相同的信号控制交叉口的两个子路网合并为一个子路网；
建立模块，用于分别建立与每个所述子路网对应的混合整数二次规划模型。
在一个实施例中，所述发送模块还用于返回信息获取模块，直到目标路网内不存在目标公交车为止。
在一个实施例中，所述车路协同公交车控制装置还包括：
结束模块，用于当所述目标路网内不存在目标公交车时，结束车路协同公交车控制操作；
返回模块，用于当所述目标路网内不存在目标公交车时返回信息获取模块。
在应用中，车路协同公交车控制装置中的各模块可以为软件程序模块，也可以通过处理器中集成的不同逻辑电路实现，还可以通过多个分布式处理器实现。求解模块具体可以是求解器，信息获取模块和发送模块具体可以是基于无线通信技术或有线互联网通信技术的通信模块。
如图7所示，本申请实施例还提供一种终端设备7包括：至少一个处理器70(图7中仅示出一个)处理器、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述至少一个处理器70上运行的计算机程序72，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述任意各个车路协同公交车控制方法实施例中的步骤。
在应用中，终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端设备的举例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
在应用中，处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
在应用中，存储器在一些实施例中可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种车路协同公交车控制方法，其特征在于，包括：
在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；其中，所述目标路网包括至少一条公交线路的运行路段；
根据所述交通信息确定所述目标路网内是否存在目标公交车；
当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并进行极小化求解，使所述混合整数二次规划模型的目标函数满足对应的约束条件，得到优化后的与目标车头时距差距最小的所述目标公交车的车头时距以及变化最小的位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；根据优化后的所述车头时距和所述配时方案，求解优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间；其中，所述目标路网包括至少一个子路网，每个所述子路网包括位于所述目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；
将优化后的所述行驶速度和所述驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯，以调节所述目标公交车的车头时距；
所述目标公交车为距离公交站预设距离内的公交车，所述目标函数为：
Figure FDA0002654089170000011
其中，min F表示目标函数，K1、K2表示权重系数，φ表示公交线路n表示位于公交线路φ的第n辆公交车，n∈{N(Φ，φ)}，Φ表示子路网，L表示预设距离，
Figure FDA0002654089170000012
表示位于公交线路φ的第n辆公交车与下一公交站之间的距离，
Figure FDA0002654089170000013
表示位于公交线路φ的第n辆公交车到达公交站的时间，
Figure FDA0002654089170000014
表示位于公交线路φ的第n-1辆公交车到达公交站的时间，
Figure FDA0002654089170000015
表示位于公交线路φ的第n辆公交车和第n-1辆公交车之间需要维持的目标车头时距，i表示目标路网中的信号控制交叉口的编号，j表示位于信号控制交叉口的交通信号灯的相位，j＝1，2，...，Ji，
Figure FDA0002654089170000016
表示优化后的位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯在当前周期的配时方案中的相位时间，
Figure FDA0002654089170000017
表示优化前的信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的相位时间，
Figure FDA0002654089170000018
表示优化后的信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯在下一周期的配时方案中的相位时间。
2.如权利要求1所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，所述约束条件包括第一约束条件：公交车离开信号控制交叉口的时间在交通信号灯的绿灯开始时间到绿灯结束时间之间；
引入0-1变量
Figure FDA0002654089170000021
和
Figure FDA0002654089170000022
公交车离开信号控制交叉口的时间的线性表达式为：
Figure FDA0002654089170000023
当
Figure FDA0002654089170000024
时，所述第一约束条件的表达式包括：
Figure FDA0002654089170000025
Figure FDA0002654089170000026
Figure FDA0002654089170000027
Figure FDA0002654089170000028
Figure FDA0002654089170000029
其中，m表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口，
Figure FDA00026540891700000210
与第m个信号控制交叉口相同的信号控制交叉口i表示为
Figure FDA00026540891700000211
Figure FDA00026540891700000212
表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口的相位，
Figure FDA00026540891700000213
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure FDA00026540891700000214
个周期离开的整数变量，当前周期为第一个周期，E表示常量，bi表示当前时刻对应的周期的开始时间，
Figure FDA00026540891700000215
表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯开始时间，
Figure FDA00026540891700000216
表示0-1向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000217
表示绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000218
表示优化前的位于信号控制交叉口i的交通信号灯的绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000219
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000220
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的绿灯时间的向量矩阵，Li，j表示优化前的位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的延迟启动时间，
Figure FDA00026540891700000221
表示位于公交线路φ的第n辆公交车离开第m个信号控制交叉口的时间，Yij表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的黄灯时间，Rij表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的全红灯时间，
Figure FDA00026540891700000222
表示优化前的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure FDA00026540891700000223
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure FDA0002654089170000031
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的周期。
3.如权利要求1所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，所述约束条件包括第二约束条件：
若公交车有停车，则p＝1，d＞0；
若公交车没有停车，则p＝0，d＝0；
当
Figure FDA0002654089170000032
时，所述第二约束条件的表达式为：
Figure FDA0002654089170000033
引入0-1变量
Figure FDA0002654089170000034
和
Figure FDA0002654089170000035
公交车到达停车线的时间的线性表达式为：
Figure FDA0002654089170000036
当
Figure FDA0002654089170000037
时，所述第二约束条件的表达式具体包括：
Figure FDA0002654089170000038
Figure FDA0002654089170000039
Figure FDA00026540891700000310
Figure FDA00026540891700000311
其中，m表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口，
Figure FDA00026540891700000312
Figure FDA00026540891700000313
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从当前时刻之后是否停车的0-1变量，
Figure FDA00026540891700000314
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间，E、E1和E2表示常量，
Figure FDA00026540891700000315
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure FDA00026540891700000316
个周期的绿灯时间结束之前达到停车线的整数变量，
Figure FDA00026540891700000317
的不同取值对应公交车离开信号控制交叉口的离开时间的不同区间，
Figure FDA00026540891700000318
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure FDA00026540891700000319
个周期离开的整数变量。
4.如权利要求3所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，不同的离开时间对应不同的到达停车线的到达时间，所述第二约束条件包括与四个不同的到达时间对应的四个子约束条件，分别为：
当公交车在当前周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure FDA0002654089170000041
时的第一子约束条件：
当公交车在第二个周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure FDA0002654089170000042
时的第二子约束条件：
当公交车在第三个周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure FDA0002654089170000043
时的第三子约束条件；
当公交车在第三个周期之后的周期的绿灯时间结束之前到达，即
Figure FDA0002654089170000044
时的第四子约束条件。
5.如权利要求4所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，当
Figure FDA0002654089170000045
Figure FDA0002654089170000046
时，所述第一子约束条件的表达式包括：
Figure FDA0002654089170000047
Figure FDA0002654089170000048
Figure FDA0002654089170000049
Figure FDA00026540891700000410
当
Figure FDA00026540891700000411
时，所述第二子约束条件的表达式包括：
Figure FDA00026540891700000412
Figure FDA00026540891700000413
Figure FDA00026540891700000414
Figure FDA0002654089170000051
当
Figure FDA0002654089170000052
时，所述第三子约束条件的表达式包括：
Figure FDA0002654089170000053
Figure FDA0002654089170000054
当
Figure FDA0002654089170000055
时，所述第四子约束条件的表达式包括：
Figure FDA0002654089170000056
Figure FDA0002654089170000057
其中，
Figure FDA0002654089170000058
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口在信号延误时间为0的情况下到达停车线的到达时间，
Figure FDA0002654089170000059
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口需要的清空时间，(m，n)∈Λ，Λ表示能够检测到清空时间的集合，与第m个信号控制交叉口相同的信号控制交叉口i表示为
Figure FDA00026540891700000510
Figure FDA00026540891700000511
表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口的相位，
Figure FDA00026540891700000512
为表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从第
Figure FDA00026540891700000513
个周期离开的整数变量，当前周期为第一个周期，E表示常量，bi表示当前时刻对应的周期的开始时间，
Figure FDA00026540891700000514
表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯开始时间，
Figure FDA00026540891700000515
表示0-1向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000516
表示绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000517
表示优化前的位于信号控制交叉口i的交通信号灯的绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000518
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA0002654089170000061
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的绿灯时间的向量矩阵，Li，j表示优化前的位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的延迟启动时间，
Figure FDA0002654089170000062
表示位于公交线路φ的第n辆公交车离开第m个信号控制交叉口的时间，Yij表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的黄灯时间，Rij表示位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的全红灯时间，
Figure FDA0002654089170000063
表示优化前的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure FDA0002654089170000064
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure FDA0002654089170000065
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的周期。
6.如权利要求1所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，公交车在公交线路的行驶时间与当前时刻、公交车在信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间、驻站时间、公交车离开信号控制交叉口的时间、公交车达到下一公交站的时间之间满足预设关系，所述约束条件包括对驻站时间的约束条件和对公交车在公交线路的行驶时间的约束条件；
当
Figure FDA0002654089170000066
且公交车的下游是信号控制交叉口时，所述预设关系的表达式包括：
Figure FDA0002654089170000067
当
Figure FDA0002654089170000068
且公交车的下游是公交站时，所述预设关系的表达式包括：
Figure FDA0002654089170000069
对驻站时间的约束条件的表达式为：
Figure FDA00026540891700000610
当
Figure FDA00026540891700000611
时，所述预设关系的表达式包括：
Figure FDA00026540891700000612
当m＝Mφ，
Figure FDA00026540891700000613
时，所述预设关系的表达式包括：
Figure FDA00026540891700000614
当
Figure FDA00026540891700000615
时，对公交车在公交线路的行驶时间的约束条件的表达式为：
Figure FDA00026540891700000616
其中，m表示位于公交线路φ的按照公交车的通行顺序排列的第m个信号控制交叉口，
Figure FDA0002654089170000071
t表示当前时刻，
Figure FDA0002654089170000072
表示位于公交线路φ的第n辆公交车行驶至第m个信号控制交叉口的行驶时间，
Figure FDA0002654089170000073
表示位于公交线路φ的第n辆公交车当前时刻在上一公交站点还需要的驻站时间，
Figure FDA0002654089170000074
表示位于公交线路φ的第n辆公交车离开第m个信号控制交叉口的时间，
Figure FDA0002654089170000075
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口从当前时刻之后的信号延误时间，
Figure FDA0002654089170000076
表示位于公交线路φ的第n辆公交车在第m个信号控制交叉口在信号延误时间为0的情况下到达停车线的时间，
Figure FDA0002654089170000077
表示公交车在当前时刻之后还需要的驻站时间的下限值，
Figure FDA0002654089170000078
表示公交车在当前时刻之后还需要的驻站时间的上限值，
Figure FDA0002654089170000079
表示行驶时间的下限值，
Figure FDA00026540891700000710
表示行驶时间的上限值。
7.如权利要求1所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，所述约束条件包括对绿灯时间的调整范围的约束条件和对相位结构的约束条件；
当
Figure FDA00026540891700000711
时，对绿灯时间的调整范围的约束条件的表达式包括：
Figure FDA00026540891700000712
Figure FDA00026540891700000713
当
Figure FDA00026540891700000714
时，对相位结构的约束条件的表达式包括：
Figure FDA00026540891700000715
Figure FDA00026540891700000716
Figure FDA00026540891700000717
Figure FDA00026540891700000718
其中，I(Φ)表示子路网中的信号控制交叉口的集合，
Figure FDA00026540891700000719
表示信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯在当前周期的最小相位持续时间，
Figure FDA00026540891700000720
表示信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的绿灯在当前周期的最大相位持续时间，
Figure FDA00026540891700000721
表示信号控制交叉口i各相位的交通信号灯在绿灯时间需满足的相互约束矩阵，
Figure FDA00026540891700000722
表示绿灯时间的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000723
表示用于根据信号控制交叉口i各相位的交通信号灯在绿灯时间计算周期的向量矩阵，
Figure FDA00026540891700000724
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在当前周期的配时方案中的周期，
Figure FDA00026540891700000725
表示优化后的位于信号控制交叉口i的交通信号灯在第二个周期的配时方案中的周期。
8.如权利要求1～7任一项所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并求解，得到优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间以及位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案之前，包括：
以所述目标路网中的公交站为结点，将所述目标路网划分为至少一个子路网，使每个所述子路网包括相邻的两个公交站之间的公交线路路段和信号控制交叉口；
将包括至少一个相同的信号控制交叉口的两个子路网合并为一个子路网；
分别建立与每个所述子路网对应的混合整数二次规划模型。
9.如权利要求1～7任一项所述的车路协同公交车控制方法，其特征在于，在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息，包括：
在车路协同环境下，获取目标路网中公交车的位置信息、信号控制交叉口的交通信号灯的工作状态和公交线路的车辆排队信息。
10.一种车路协同公交车控制装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于在车路协同环境下，获取目标路网的交通信息；
判断模块，用于根据所述交通信息确定所述目标路网内是否存在目标公交车；其中，所述目标路网包括至少一条公交线路的运行路段；
求解模块，用于当所述目标路网内存在目标公交车时，调用与所述目标公交车所在的子路网对应的混合整数二次规划模型并进行极小化求解，使所述混合整数二次规划模型的目标函数满足对应的约束条件，得到优化后的与目标车头时距差距最小的所述目标公交车的车头时距以及变化最小的位于所述子路网的信号控制交叉口的交通信号灯的配时方案；根据优化后的所述车头时距和所述配时方案，求解优化后的所述目标公交车的行驶速度和驻站时间；其中，所述目标路网包括至少一个子路网，每个所述子路网包括位于所述目标路网中相邻的两个公交站之间公交线路路段和信号控制交叉口；
发送模块，用于将优化后的所述行驶速度和所述驻站时间发送至所述目标公交车的车载终端，将优化后的所述配时方案发送至所述交通信号灯，以调节所述目标公交车的车头时距；
所述目标公交车为距离公交站预设距离内的公交车，所述目标函数为：
Figure FDA0002654089170000081
其中，min F表示目标函数，K1、K2表示权重系数，φ表示公交线路n表示位于公交线路φ的第n辆公交车，n∈{N(Φ，φ)}，Φ表示子路网，L表示预设距离，
Figure FDA0002654089170000082
表示位于公交线路φ的第n辆公交车与下一公交站之间的距离，
Figure FDA0002654089170000083
表示位于公交线路φ的第n辆公交车到达公交站的时间，
Figure FDA0002654089170000084
表示位于公交线路φ的第n-1辆公交车到达公交站的时间，
Figure FDA0002654089170000085
表示位于公交线路φ的第n辆公交车和第n-1辆公交车之间需要维持的目标车头时距，i表示目标路网中的信号控制交叉口的编号，j表示位于信号控制交叉口的交通信号灯的相位，j＝1，2，...，Ji，
Figure FDA0002654089170000086
表示优化后的位于信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯在当前周期的配时方案中的相位时间，
Figure FDA0002654089170000091
表示优化前的信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯的相位时间，
Figure FDA0002654089170000092
表示优化后的信号控制交叉口i、相位为j的交通信号灯在下一周期的配时方案中的相位时间。
11.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述方法的步骤。
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