[发明专利]一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法

摘要

本发明公开了一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法，其特征在于，包含如下步骤步骤10采集公交车实时位置信息；步骤20预测公交车到达交叉口停止线的行驶时间；步骤30对下一个周期内可以行驶到路口的所有公交车选取一种优先策略，计算每种优先策略下公交车总的延误时间；其中优先策略包括绿灯延长、绿灯唤回和相位跳过三种；步骤40选取公交车总延误时间最小的信号优先策略为最优策略。采用本发明的方法，用以完成主动公交信号优先，其优化模型以及求解算法不仅继承了数学模型的严谨性，同时具有面对实际情况时的实用性，最大可能的减少公交车和普通交通的延误和服务中断以获得最大收益。

主权项

一种基于公交车实时定位信息的主动公交信号优先控制方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤10：采集公交车实时位置信息；采集的公交车实时位置信息包含以下数据：公交车的经纬度、公交车速度以及公交车行驶方向；步骤20：预测公交车到达交叉口停止线的行驶时间；步骤20.1：基于历史数据拟合公交车排队时间与排队长度Di,k之间的函数关系：Ti,kQueue==aiDi,k+bi]]>式中，ai和bi为路段系数，针对不同的路段，ai和bi取值并不相同，具体的计算公式为：ai=Σk=1kmax(Di,k-Σk=1kmaxDi,k/kmax)(Ti,kQueue-Σk=1kmaxTi,kQueue/kmax)Σk=1kmax(Di,k-Σk=1kmaxDi,k/kmax)2;]]>bi=1kmaxΣk=1kmaxTi,kQueue-ai×1kmaxΣk=1kmaxDi,k;]]>步骤20.2：基于历史数据拟合公交车排队长度和红灯剩余时间之间的函数关系：Di,kw,s=ciTi,k,tw,s,Red+di]]>式中，ci和di为路段系数；针对不同路段，ci和di取值不相同，具体的计算公式为：ci=Σk=1kmax(Ti,k,tw,s,Red-Σk=1kmaxTi,k,tw,s,Red/kmax)(Di,k,tw,s-Σk=1kmaxDi,k,tw,s/kmax)Σk=1kmax(Ti,k,tw,s,Red-Σk=1kmaxTi,k,tw,s,Red/kmax)2,]]>di=1kmaxΣk=1kmaxDi,k,tw,s-ci×1kmaxΣk=1kmaxTi,k,tw,s,Red;]]>步骤20.3：根据公交车实时位置计算公交车行驶到交叉口所需的时间：当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速为零且交叉路口为红灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：Ti,k,t=Ti,k,tRed+(aiDi,k,t+bi)]]>式中：Di,k,t为公交车k在路段i时刻t距离下游最临近交叉路口的距离，由步骤10中采集的公交车的经纬度数据确定，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速为零且交叉路口为绿灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：Ti,k,t=(aiDi,k,t+bi)-(Ti,k,tGreenLight-Ti,k,tGreen)]]>式中，为绿灯在路段i时刻t的绿灯配时值，为绿灯在路段i时刻t的剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速不为零且交叉路口为红灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间为Ti,k,t为：Ti,k,t=Ti,k,tRed+(aidi+bi)]]>式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站和交叉口之间，当前车速不为零且交叉路口为绿灯，公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：Ti,k,t=Di,k,tVi,k,t]]>式中，Vi,k,t为当前公交车的速度；当公交车所处位置在公交车站触发区内，若此时交叉路口为红灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：Ti,k,t=Ti,k,tRed+(aidi+bi)]]>式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站触发区内，若此时交叉路口为绿灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间Ti,k,t为：Ti,k,t=(Ti,k,t1-Ti,k,tGreen)+Ti,k,tRed+(aidi+bi)]]>式中，为公交车通过交叉路口所需的时间，为公交车从当前位置至离开车站所需的时间；当公交车所处位置在公交车站触发区外，当前公交车速度不为零且交叉路口为红灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间为：Ti,k,t=Ti,k,tRed+(aidi+bi)]]>式中，为红灯剩余时间；当公交车所处位置在公交车站触发区外，当前公交车速度不为零且交叉路口为绿灯，则公交车k到达交叉路口所需的总时间为：Ti,k,t=(2Di,k,tBSVi,k,t+(N+1)×Ciw,s-Ti,k,tGreen)+Ti,k,tRed+(aidi+bi).]]>式中，为绿灯在路段i时刻t的剩余时间，为公交车和车站之间的距离，为车站距离下游最临近交叉路口的距离，为在某一天w在不同时间区间段s针对路段i乘客上下车所需的平均时间，Vi,k,t为公交车k在路段i于时刻t的车速，N为当前公交车至车站间的公交车数量；步骤30：对下一个周期内可以行驶到路口的所有公交车选取一种优先策略，计算每种优先策略下公交车总的延误时间；其中优先策略包括绿灯延长、绿灯唤回和相位跳过三种；步骤40：选取公交车总延误时间最小的信号优先策略为最优策略：对于每一种公交车实施的公交信号优先策略，计算出来的总延误时间，选取公交车辆总延误最小的策略，即对应的信号优先策略作为最优的信号优先策略，其中，wi表示公交车i预设的优先级，为由信号灯红灯控制造成的交通控制延误。