CN113538939B - 一种不变周期条件下公交优先相位设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通运输工程领域，公开了一种授予公交车绝对优先权，最小化对其他方向交通流造成的负面影响的主动式控制策略。包括以下步骤：步骤一，利用已有方法预测公交车抵达停止线的时刻；步骤二，计算应当授予公交车优先权的时间窗口；步骤三，根据确定的公交优先时间窗口生成候选策略集合；步骤四，步骤三中候选策略集合，按照各种候选策略的需求根据绿灯时长前向再分配方法和绿灯时长后向再分配方法生成具体可执行的公交优先配时方案；步骤五，利用基于绝对调整量的方案比选准则在候选策略集合中选择对其它方向交通流影响最小的候选方案，并将其作为最终实施的方案。

Description

一种不变周期条件下公交优先相位设置方法

技术领域

本发明属于交通运输工程领域，尤其涉及一种实时主动的公交优先相位设置方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，机动车拥有量剧增，城市道路交通拥堵严重，不仅增加了人们的出行时间，也造成了环境污染。优先发展公共交通是缓解交通拥挤的有效途径，也是城市可持续发展的必经之路。实施公交优先发展战略，不能仅依靠轨道交通，还需要提高常规公交的吸引力和竞争力。如果公交车比小汽车更快捷可靠，将会吸引更多的人使用公共交通，减少对小汽车的依赖。目前公交车的延误超过60％是由于在交叉口的停车等候。如果公交车在交叉口信号优先、实现不停车通过交叉口，这将大大减少公交车延误，极大的缩短公交车的行程时间，提高公交车的快捷性和可靠性。因此，为推动公交优先发展，采用具有公交优先相位的交叉口信号配时方案极为重要。

交叉口的公交优先控制策略可以分为主动式优先和被动式优先两类。被动式优先的研究较早，其特点是按照一定的公交优先理念设定信号灯配时后，不再根据具体某一辆公交车的实际情况做相应调整，它赋予公交车整体意义上的优先权。这种优先策略，在一定程度上会减少公交车的延误，但由于不具有实时性，所以公交车延误减少程度较低。

随着雷达等检测器的兴起，学者开始探索借助安装在路侧的感应或通信设施的实时的主动式公交优先策略。现有的主动式公交优先策略，根据对公交车优先的程度可分为两种。一种是授予公交车相对优先权的策略：当路侧设施探测到公交车在非本相位绿灯到达停止线时，控制中心会评估执行公交优先方案对其他方向交通造成的影响，若影响在可接受范围内，则执行相应的优先方案，否则将公交车视为社会车辆，即不授予优先权。这种策略的理念是在一定社会车辆通行效益损失范围内寻找授予公交优先权的契机，不执行任何损失超过预设范围的优先方案，从而导致公交车受益有限，即使执行了优先方案，此策略通常要求公交车主动降低车速，从而不能完全消除交叉口造成的延误。

另外一种，是授予公交车绝对优先权的策略：当路侧设施探测到公交车在非本相位绿灯到达停止线时，控制中心立即中断当前信号显示，并插入一段公交专用相位，待探测到公交车离开交叉口后恢复为原来的信号显示。这种策略对特定某个方向的交通流影响过大，且会带来巨大的隐患。

发明内容

本发明公开了一种授予公交车绝对优先权，最小化对其他方向交通流造成的负面影响的主动式控制策略。与背景技术中绝对优先策略相比，本发明不改变信号周期，且不存在将同一绿灯一分为二的可能。换言之，本策略的理念是在确保公交车获得优先权的前提下，寻找对社会车辆产生最小损失的优先方案，而上述绝对优先策略，不考虑对社会车辆的影响。

本发明的目的在于通过提前预判公交车到达停止线的时刻，为其指定专属的信号相位，以实现公交车无减速、无延误地通过交叉口，同时避免给其他方向的交通流造成过大的影响，旨在解决目前公交出行延误较大、竞争力低的问题。

为了表述简便，以下说明中将公交车来车方向的可通行相位作为第一相位，其他相位依次排列在其后，且本文中所提及的相序都是相对原配时方案而言的。

本发明技术方案为：

一种不变周期条件下公交优先相位设置方法，特征是，包括以下步骤：

步骤一，利用已有方法预测公交车抵达停止线的时刻；

步骤二，计算应当授予公交车优先权的时间窗口；

步骤三，根据确定的公交优先时间窗口生成候选策略集合；

步骤四，步骤三中候选策略集合，按照各种候选策略的需求根据绿灯时长前向再分配方法和绿灯时长后向再分配方法生成具体可执行的公交优先配时方案；

步骤五，利用基于绝对调整量的方案比选准则在候选策略集合中选择对其它方向交通流影响最小的候选方案，并将其作为最终实施的方案。

进一步，由于本发明旨在完全消除因交叉口信号造成的公交延误，因此步骤一中公交预期到达停止线的时刻采用如下公式计算，

式中，

t_arrive——公交车到达停止线的时刻，s；

t_detect——公交车首次被路侧设施检测到的时刻，s；

d——路侧设备的检测范围与停止线的最远距离，即工作区域长度，m；

v——公交车的预定运行速度，m/s。

进一步，步骤二中公交优先时间窗口将根据公交车预期到达停止线的时刻按照如下公式计算，

t_lower＝t_arrive-t_pre

t_upper＝t_arrive+t_post

式中，

t_lower——公交优先时间窗口的开始时刻，s；

t_upper——公交优先时间窗口的结束时刻，s；

t_pre——驾驶员的心理安全时长，通常设置为1～3s，s；

t_post——公交车安全通过交叉口所需的时长，s；

d_cross——交叉口的长度，m；

L_bus——公交车车身长度，m；

由t_upper和t_lower确定的时间窗口即为公交优先时间窗口。

进一步，步骤三中根据公交优先窗口的起止时刻与各个相位绿灯起止时刻的相对关系将方案生成划分为5种情景，不论采用两相位、三相位或是更多相位的信号控制模式，这5种情形都能够涵盖公交车的各种到达的情景，5种情景的划分叙述如下。

情景1：当公交车优先窗口均位于第一相位绿灯时段内时，保持原有配时方案不改变。

情景2：当公交优先窗口介于第一相位和第二相位绿灯时段之间时，由于公交车在第一相位的绿灯时段内本来便可以通行，因此只需延长第一相位的绿灯阶段至t_upper时刻；其它相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来确定。

情景3：当公交优先窗口介于最后一个相位和第一相位的绿灯时段之间时，由于位于第一相位绿灯部分的时长本来便可以通行，出于调整量最小的原则，本控制方案在原方案的最后一个相位之后插入一个公交专用相位，此相位的绿灯阶段在t_lower时刻开始，并持续到下一周期第一相位绿灯阶段开始时刻，即0时刻；其它相位的绿灯时间将按照照步骤四中再分配方法来做相应调整。

情景4：当公交优先窗口完全位于某相位的绿灯时段，而此相位不是第一相位时，记此相位的编号为i，那么此时需要考虑两种插入方案。方案一是将公交专用相位插入在相位i所在的位置，此时原来的相位i成为第i+1个相位。方案二为将公交专用相位插入在相位i之后，即此时公交专用相位为第i+1个相位。不论采用方案一或是方案二，公交优先窗口的起止时刻是确定的，它始终代表从t_lower到t_upper之间的时段，而这个时段仅与到达时刻t_detect以及工作区域长度d和公交运行速度v有关。两种方案的区别仅在于对原有配时方案各个相位的绿灯时长造成的影响不同。两种方案中其他相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来确定，最终采用的配时方案将按照基于绝对调整量的比选准则从两种备选方案中产生。

情景5：当公交优先窗口介于两个相位的绿灯时段之间，而此两相位不包含第一相位时，记其中编号靠前的相位为相位i，那么其中靠后的相位为相位i+1，参照情形4中那样，此时将至少有三种备选方案。方案一为将公交专用相位插入到相位i所在的位置，此是原来的两个相位分别成为第i+1和第i+2个相位。方案二为将公交专用相位插入到相位i+1所在位置，此时相位i仍然为第i个相位，而相位i+1则成为第i+2个相位。方案三为将公交专用行为插入在相位i+1之后，此时相位i和相位i+1仍然为第i和第i+1个相位，而相位i+2则成为第i+3个相位，后续相位依次顺延。当此处所涉及的两个相位并不是连续的两个相位时，可能会产生其他的备选方案，此时仅需要考虑将公交优先相位插入在中间相位所在位置即可。同样，不论采用三种方案中的哪一种方案，公交专用相位的起止时刻是确定的而唯一的，与方案的选择无关。其它相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来确定，最终确定的配时方案将按照一定的准则从三种备选方案中产生。在采用基于绝对调整量的比选准则时，方案二通常是最佳选择。

进一步，步骤四中会涉及两类配情形，其中一种为标准情形，两种为特殊情形。

标准情形：当一个公交优先指令需要插入一个公交专用相位时，信号周期内的所有相位中，至少有一个相位的绿灯时长需要调整，以下阐述需要插入公交专用相位时，绿灯时长的再分配算法：

为了使得绿灯损失量或增加量在各个相位内较为公平地分配，本发明的绿灯时长再分配分为两个环节，分别为前向分配与后向分配，这两个环节都是在不改变信号周期的指导思想下设计的。在执行绿灯时长再分配之前，需要确定各个相位k的承担比例r_k，k＝1，2，...，n，此处n表示原配时方案的总相位数。承担比例应当人为地指定，当对承担比例没有明显更恰当的选择时，可以以原配时方案中各个相位绿灯时间占总绿灯时间的比例作为各个相位的承担比例。

前向分配，是对相序位于公交专用相位之前的相位的绿灯时间的再分配办法。若插入的公交专用相位在调整后的配时方案中为第j个相位，而公交车在第i个相位被路侧设施探测到。由于前向分配需要考虑每个相位最大可承受损失，因此需要划分为多种情形，但是它们其实本质上都是由标准分配方式衍生而来。

当探测到公交车的时刻与公交专用相位的起止时刻在同一个周期内时，这种情形被称之为标准情形，此时总可操作时长t_avail可根据以下公式计算

式中，

t_avail——可用于再分配的总可操作时长，s；

t_lower——公交优先时间窗口的开始时刻，s；

t_detect——公交车首次被路侧设施检测到的时刻，s；

——相位k的缓冲期时长，在缓冲期内信号相位不可因公交到达而改变，s；

i_d——t_detect所在的相位在原配时方案中的相序；

j——公交专用相位之前的第一个相位在原配时方案中的相序；

k——原配时方案中某个相位的相序，此处k介于i_d与j之间。

而在相位i_d与相位j之间的各个相位的可操作时间

则可根据以下公式计算：

在插入公交专用相位前，到达时刻t_detect与相位j结束时刻

之间的总时长为

由于插入公交专用相位后，总时长被压缩或延长为t_avail，一种最为直接有效的调整方式是将可调整时长的各个组成成分按照可调整时长与可操作时长的比例，即如下列公式所示：

式中，

i_d——t_detect所在的相位在原配时方案中的相序；

j——公交专用相位之前的第一个相位在原配时方案中的相序；

k——原配时方案中某个相位的相序，此处k介于1与j之间；

——原配时方案中相位j的绿灯结束时刻；

——相位k的可操作时间；

一—原配时方案中相序为k的相位拟承担或获得的绿灯延长量，其取值为正数时表示拟承担的绿灯损失，反之，其取值为负数时表示拟获得的绿灯延长；

——依据实际情况，原配时方案中相序为k的相位应承担或获得的绿灯延长量；

t′_k——原配时方案中相序为k的相位的调整后绿灯时长；

t_lower——公交优先时间窗口的开始时刻，s；

——相位k的可操作时间。

当

小于或等于0时说明相位k已经不能承担损失或不宜延长绿灯时长。最终根据第二个公式计算得到的

表示经过前向再分配得到的原配时方案中相序为k的相位的调整后绿灯时长。

后向分配，是对相序位于公交专用相位之后的相位的绿灯时间的再分配办法。由于在相序位于公交专用相位之后的相位绿灯阶段均未执行，因此无需考虑其至多承受多大的绿灯损失，仅仅需要考虑它们应当保留多长的绿灯时间，因此后向分配原则相比于前向分配要简单得多。在进行后向绿灯时间再分配时，首先计算插入公交专用相位后剩余未执行的绿灯时间C-t_upper，而后位于公交专用相位后的每一个相位m的绿灯时间按照以下公式调整：

式中：

j——公交专用相位之前的第一个相位在原配时方案中的相序；

k——原配时方案中某个相位的相序，此处k介于相位j+1与相位n之间；

m——原配时方案中某个相位的相序，此处m介于相位j+1与相位n之间；

C——原配时方案的周期时长，s；

t_upper——公交优先相位绿灯阶段的结束时刻，s；

r_m——相位m的承担比例；

t′_m——后向再分配后原配时方案中相序为m的相位的绿灯时长，s。

由于车辆在黄灯时间内亦拥有通行权，然而考虑到黄灯警示的特殊含义，必须保证黄灯时间不被压缩，因此黄灯也具有与绿灯不同的性质。在此控制算法中可在绿灯时长再分配环节中将黄灯时间当作绿灯时间考虑，而为了保证黄灯时间不被压缩或延长，可在原来预期的缓冲时间的基础上再增加黄灯时长，以确保黄灯不可被压缩；在全红时间内，各个方向的车辆均不可进入交叉口，因此可以将全红时间纳入下一相位的绿灯时间内，与黄灯时间一样，全红时间由于具有特殊含义而不可被压缩，参照黄灯时间的处理办法，此处仍然将全红时间长度纳入缓冲时间之内，以确保完成最终的绿灯时间再分配后，全红时间可以完整地被还原。

绿灯时长前向再分配可以得到公交专用相位之前各个相位调整后的绿灯时长，而后向再分配则可得到公交专用相位之后各个相位调整后的绿灯时长，将二者的结果组合与公交专用相位的起止时刻有序地组合成一个新的配时向量G′＝(t′₁，...，t′_bus，...，t′_n)即可得到调整后各个相位的绿灯时长。

特殊情形是基于标准情形的微调，只是在执行标准情形之前增加预处理环节，预处理完后按照标准情形处理即可。

再分配中的两个特殊情形如下：

特殊情景1：当公交车被探测到的时刻t_detect与公交专用相位的起止时刻不在同一个周期内，而公交专用相位的起止时刻在同一个周期内时，若此时拟定的公交专用相位的起止时刻在第一相位的绿灯时间内，则无需调整配时方案；若拟定的公交专用相位的起止时刻均不在第一相位的绿灯时间内，此时按照上述标准情形实际仍然可以得到新的配时方案，但是这样会改变信号周期的长度。因此为了保持信号周期的长度不变，这这种情形下在上述标准分配方法中将t_detect置为0即可，同时也可选择性地将第一个相位的缓冲时长设置为0。

特殊情景2：若公交专用相位的开始时刻t_lower在第一相位的绿灯时间内，而终止时刻t_upper不在第一相位的绿灯时间内时，除了才两个时刻均不在第一相位的绿灯时刻内的策略外，还需要将标准分配方法中公交专用的开始时刻t_lower设置为第一相位绿灯阶段的结束时刻

特别地，此时将公交专用相位与原配时方案的第一相位合并为一个相位不会改变信号周期的长度。

若拟将公交专用相位作为调整后的配时方案的最后一个相位，由于后续没有其他相位能够填充剩余的周期时间(如果存在)，因此为了保证周期长度的不变性，此时可在上述标准配时方案中将公交专用相位的结束时刻t_upper设置为周期长度C或原配时方案中最后一个相位的终止时刻

此处二者具有相同的含义。

进一步，步骤五中以调整幅度作为评价指标，调整幅度用各个非公交专用相位的绿灯时间的绝对调整量的根方和来计算。调整幅度越大表明扰动越大，相关方案越不应该被采用。

具体而言，将各候选方案中由非公交专用相位的绿灯时长组成配时向量与原配时方案的配时向量求欧氏距离，此欧式距离即为方案的调整幅度；选取其中调整幅度最小者作为最终的配时方案；即按照如下模型比选各个候选方案，

s.t.G″_S＝(t′₁，t′₂，...，t′_n)

S∈Candidate

式中：

G——配时向量G＝(t₁，t₂，...，t_n)；

G″_S——候选方案S中，由非公交专用相位的绿灯时长组成的配时向量；

Candidate——候选方案集合；

S——候选方案S；

k——原配时方案某相位的相序，此k处介于0与n之间；

t_k——原配时方案相位k绿灯阶段的时长，s；

t′_k——调整后的配时方案中相位k的绿灯阶段的时长，s。

本发明完全消除公交在交叉口等候信号而产生的延误，为一种公交优先相位设置方法，新的配时方案与原方案具有相同的周期时长，本发明可以适用于任意相位数的原始配时方案，且不要求公交车主动降低车速。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明能够保持信号周期长度不变，从而能够保持交通流的平稳性；

2.本发明授予了公交绝对的优先权，由于仅在公交最需要的时间段内授予公交优先权，因此并不会过多地损害其他方向交通流的通行效率；

3.本发明不要求公交车辆在通过交叉口时主动地降低车速，从而完全消除了因信号而造成的延误；

4.本发明对原配时方案的相位数不作要求，可适用于任何数量相位控制模式下的交叉口。

附图说明

图1是本发明实施例的不变周期条件下公交优先相位设置方法的步骤图。

图2是本发明实施例的不变周期条件下公交优先相位设置方法的流程图。

图3是交叉口及其关联路段示意图。

图4是原始信号配时方案。

图5是实施例场景下的最终配时方案。

图6是本发明参数符号说明。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合一个计算示例对本发明的应用原理作详细的描述。

算例

本发明计算示例是一个用以说明公交优先指令发出后，信号配时调整相关计算过程典型数值算例。

假设某交叉口采用典型四相位控制模式，交叉口及其相关路段如图3所示，以给予公交车来车方向车辆通行权的相位作为第一相位，其他相位按照依次顺延排列。四个相位的绿灯时间分别为27秒，12秒，27秒和12秒，每两个相邻相位之间有3秒黄灯时间，无全红时间，要求公交车被探测到的时刻所在相位至少2秒内不可因为公交优先而切换，原配时方案如图4所示。公交车的平均速度为36km/h，若其在某周期内的第26秒被路侧设备检测到，路侧设备的有效工作范围距离停止线240米。出于安全考虑，要求公交车到达停止线前3秒显示绿灯，并预留6秒时间给公交车通过交叉口，则可设定公交专用相位的绿灯时间为9秒。

根据上述说明及要求可知公交车预期将于此周期内的第50秒时抵达停止线，根据本文提出的控制方案，为了保证公交车的优先通行权，需要插入绿灯开始于第47秒，而结束于第56秒的公交专用相位。黄灯时间按照上文中提及的方案处理后第一相位的缓冲时长为2+3＝5秒，而其他相位的缓冲时长为3秒。此公交专用相位的起止时间完全位于原配时方案的第三相位绿灯时间内，因此有两种备选调整方案。

方案一是将公交专用相位插入在第三相位所在位置，此时按照绿灯时长前向再分配准则计算第一、二相位的可调整时间分别为：

由于示例中无明显更好的承担比例备选，因此简便起见，此处设定承担比例为各相位绿灯时长所占比例，即

r₁：r₂：r₃：r₄＝30：15：30：15

那么在前向再分配中各个相位拟承担的损失为

后向再分配时，各个相位的绿灯时间为：

方案二是将公交专用相位插入在第四相位所在位置，此时按照绿灯时长前向再分配准则计算第一、二和三相位的可调整时间分别为：

那么在前向再分配中各个相位拟承担的损失为：

t′₁＝30-1＝29

t′₂＝15-9＝6

t′₃＝30-18＝12

后向再分配时，各个相位的绿灯时间为：

方案比选，出于简便起见，此处选用基于绝对调整量的方案比选准则。

方案一和方案二对应的配时向量分别为：

G″₂＝(29，6，12，34)

二者与原配时方案对应的配时向量之间的欧式距离分别为625/9和769，显然方案一对原配时方案的调整量较小，因此应该选取方案一作为此场景下的最终配时方案。由于在计算中将黄灯时间视为绿灯，再确定配时方案后，应将黄灯时间从绿灯时间中剥离。因此最终得到的配时方案中各个相位的绿灯时长分别为85/3秒，38/3秒，59/3秒，25/3秒，黄灯时长分别为3秒，公交专用相位是调整后的第三个相位，其绿灯时长为9秒，即调整后的配时方案如图5所示。

以上所述仅为本发明的较佳示例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种不变周期条件下公交优先相位设置方法，特征是，包括以下步骤：

步骤一，利用已有方法预测公交车抵达停止线的时刻；

步骤二，计算应当授予公交车优先权的时间窗口；

步骤三，根据确定的公交优先时间窗口生成候选策略集合；

步骤四，步骤三中候选策略集合，按照各种候选策略的需求根据绿灯时长前向再分配方法和绿灯时长后向再分配方法生成具体可执行的公交优先配时方案；

步骤五，利用基于绝对调整量的方案比选准则在候选策略集合中选择对其它方向交通流影响最小的候选方案，并将其作为最终实施的方案；

步骤三中根据公交优先窗口的起止时刻与各个相位绿灯起止时刻的相对关系将方案生成划分为5种情景，涵盖公交车的各种到达的情景；

情景1：当公交车优先窗口均位于第一相位绿灯时段内时，保持原有配时方案不改变；

情景2：当公交优先窗口介于第一相位和第二相位绿灯时段之间时，需延长第一相位的绿灯阶段至公交优先相位绿灯阶段的结束时刻t_upper时刻；其它相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来确定；

情景3：当公交优先窗口介于最后一个相位和第一相位的绿灯时段之间时，在最后一个相位之后插入一个公交专用相位，公交专用相位的绿灯阶段在公交优先时间窗口的开始时刻t_lower时刻开始，并持续到下一周期第一相位绿灯阶段开始时刻，即0时刻；其它相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来做相应调整；

情景4：当公交优先窗口完全位于某相位的绿灯时段，而此相位不是第一相位时，记此相位的相序编号为i，那么两种插入方案；方案一是将公交专用相位插入在相序为i的相位所在的位置，此时原来相序为i的相位成为相序为i+1的相位；方案二为将公交专用相位插入在相序为i的相位之后，即此时公交专用相位为相序为i+1的相位；公交优先窗口的起止时刻始终代表从t_lower到t_upper之间的时段，而这个时段仅与公交车首次被路侧设施检测到的时刻t_detect以及工作区域长度d和公交运行速度v有关；两种方案中其他相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来确定，最终采用的配时方案将按照基于绝对调整量的比选准则从两种备选方案中产生；

情景5：当公交优先窗口介于两个相位的绿灯时段之间，而此两相位不包含第一相位时，记其中编号靠前的相位为相序为i的相位，那么其中靠后的相位为相序为i+1的相位，参照情形4中那样，此时将至少有三种备选方案；方案一为将公交专用相位插入到相序为i的相位所在的位置，此时原来的两个相位分别成为相序为i+1的相位和相序为i+2的相位；方案二为将公交专用相位插入到相序为i+1的相位所在位置，此时相序为i的相位仍为相序为i的相位，而相序为i+1的相位则成为相序为i+2的相位；方案三为将公交专用行为插入在相序为i+1的相位之后，此时相序为i的相位和相序为i+1的相位仍为相序为i的相位和相序为i+1的相位，而相序为i+2的相位则成为相序为i+3的相位，后续相位依次顺延；当两个相位并不是连续的两个相位时，产生其他的备选方案时，将公交优先相位插入在中间相位所在位置即可；除公交专用相位以外的其它相位的绿灯时间将按照步骤四中再分配方法来确定，最终确定的配时方案将按照步骤五方法从三种备选方案中产生；

步骤四中会涉及两类配时情形，其中一种为标准情形，另一种为特殊情形；

标准情形：当一个公交优先指令需要插入一个公交专用相位时，信号周期内的所有相位中，至少有一个相位的绿灯时长需要再分配算法来调整：

分为两个环节，分别为前向分配与后向分配，这两个环节都是在不改变信号周期的指导思想下设计的；在执行绿灯时长再分配之前，确定各个相序为k的相位承担比例r_k，k＝1，2，...，n，此处n表示原配时方案的总相位数；承担比例由人为地指定；

前向分配，是对相序位于公交专用相位之前的相位的绿灯时间的再分配办法；若插入的公交专用相位在调整后的配时方案中为相序为j的相位，而公交车在相序为i的相位被路侧设施探测到；当探测到公交车的时刻与公交专用相位的起止时刻在同一个周期内时，这种情形被称之为标准情形，此时总可操作时长t_avail根据以下公式计算

式中，

t_avail——可用于再分配的总可操作时长，s；

t_lower——公交优先时间窗口的开始时刻，s；

t_detect——公交车首次被路侧设施检测到的时刻，s；

——相序为k的相位的缓冲期时长，在缓冲期内信号相位不可因公交到达而改变，s；

i_d——t_detect所在的相位在原配时方案中的相序；

j——公交专用相位之前的第一个相位在原配时方案中的相序；

k——原配时方案中某个相位的相序，此处k介于i_d与j之间；

而在相序为i_d的相位与相序为j的相位之间的各个相位的可操作时间

则根据以下公式计算：

在插入公交专用相位前，公交车首次被路侧设施检测到的时刻t_detect与相序为j的相位结束时刻

之间的总时长为

由于插入公交专用相位后，总时长被压缩或延长为t_avail，调整方式是将可调整时长的各个组成成分按照可调整时长与可操作时长的比例设置，即如下列公式所示：

式中，

i_d——t_detect所在的相位在原配时方案中的相序；

j——公交专用相位之前的第一个相位在原配时方案中的相序；

k——原配时方案中某个相位的相序，此处k介于1与j之间；

——原配时方案中相序为j的相位的绿灯结束时刻；

——相序为k的相位的可操作时间；

——原配时方案中相序为k的相位拟承担或获得的绿灯延长量，其取值为正数时表示拟承担的绿灯损失，反之，其取值为负数时表示拟获得的绿灯延长；

——依据实际情况，原配时方案中相序为k的相位应承担或获得的绿灯延长量；

t′_k——原配时方案中相序为k的相位的调整后绿灯时长；

t_lower——公交优先时间窗口的开始时刻，s；

——相序为k的相位的可操作时间；

当

小于或等于0时说明相序为k的相位已经不能承担损失或不宜延长绿灯时长；最终根据公式二计算得到的

表示经过前向再分配得到的原配时方案中相序为k的相位的调整后绿灯时长；

后向分配，是对相序位于公交专用相位之后的相位的绿灯时间的再分配办法；在进行后向绿灯时间再分配时，首先计算插入公交专用相位后剩余未执行的绿灯时间C-t_upper，而后位于公交专用相位后的每一个相序为m的相位的绿灯时间按照以下公式调整：

式中：

j——公交专用相位之前的第一个相位在原配时方案中的相序；

k——原配时方案中某个相位的相序，此处k介于相序为j+1的相位与相序为n的相位之间；

m——原配时方案中某个相位的相序，此处m介于相序为j+1的相位与相序为n的相位之间；

C——原配时方案的周期时长，s；

t_upper——公交优先相位绿灯阶段的结束时刻，s；

r_m——相序为m的相位的承担比例；

t′_m——后向再分配后原配时方案中相序为m的相位的绿灯时长，s；

黄灯具有与绿灯不同的性质，在绿灯时长再分配环节中将黄灯时间当作绿灯时间考虑，而为了保证黄灯时间不被压缩或延长，可在原来预期的缓冲时间的基础上再增加黄灯时长，以确保黄灯不可被压缩；

在全红灯时间内，各个方向的车辆均不可进入交叉口，因此将全红时间纳入下一相位的绿灯时间内，与黄灯时间一样，全红时间参照黄灯时间的处理办法，将全红时间长度纳入缓冲时间之内，以确保完成最终的绿灯时间再分配后，全红时间完整地被还原；

绿灯时长前向再分配得到公交专用相位之前各个相位调整后的绿灯时长，而后向再分配则得到公交专用相位之后各个相位调整后的绿灯时长，将二者的结果组合与公交专用相位的起止时刻有序地组合成一个新的配时向量G′＝(t′₁，...，t′_bus，...，t′_n)即可得到调整后各个相位的绿灯时长；

再分配中的两个特殊情形如下：

特殊情景1：当公交车首次被路侧设施检测到的时刻t_detect与公交专用相位的起止时刻不在同一个周期内，而公交专用相位的起止时刻在同一个周期内时，若此时拟定的公交专用相位的起止时刻在第一相位的绿灯时间内，则无需调整配时方案；若拟定的公交专用相位的起止时刻均不在第一相位的绿灯时间内，此时按照上述标准情形实际得到新的配时方案，但是这样会改变信号周期的长度；为了保持信号周期的长度不变，这种情形下在上述标准情形中将t_detect置为0即可，同时也可选择性地将第一个相位的缓冲时长设置为0；

特殊情景2：

若公交优先时间窗口的开始时刻t_lower在第一相位的绿灯时间内，而公交优先相位绿灯阶段的结束时刻t_upper不在第一相位的绿灯时间内时，除了才两个时刻均不在第一相位的绿灯时刻内的策略外，还需要将标准分配方法中t_lower设置为第一相位绿灯阶段的结束时刻

此时将公交专用相位与原配时方案的第一相位合并为一个相位不会改变信号周期的长度；

若将公交专用相位作为调整后的配时方案的最后一个相位，为了保证周期长度的不变性，此时可在上述标准情形中将t_upper设置为周期长度C或原配时方案中最后一个相位的终止时刻

此处二者具有相同的含义；

步骤五中，具体而言，将各候选方案中由非公交专用相位的绿灯时长组成配时向量与原配时方案的配时向量求欧氏距离，此欧式距离即为方案的调整幅度；选取其中调整幅度最小者作为最终的配时方案；即按照如下模型比选各个候选方案，

s.t.G″_S＝(t′₁，t′₂，...，t′_n)

S∈Candidate

式中：

G——配时向量G＝(t₁，t₂，...，t_n)；

G″_S——候选方案S中，由非公交专用相位的绿灯时长组成的配时向量；

Candidate——候选方案集合；

S——候选方案S；

k——原配时方案某相位的相序，此k处介于0与n之间；

t_k——原配时方案相序为k的相位绿灯阶段的时长，s；

t′_k——调整后的配时方案中相序为k的相位绿灯阶段的时长，s。

2.如权利要求1所述的方法，特征是，步骤五中以调整幅度作为评价指标，调整幅度用各个非公交专用相位的绿灯时间的绝对调整量的根方和来计算，调整幅度越大表明扰动越大，相关方案越不应该被采用。

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