CN104537849A - 一种交叉口公交停靠站溢流控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，停靠站位于交叉口之后，该方法包括步骤：A.当公交车驶近交叉口时，判断公交车行进方向上的信号灯是否为绿灯，若为是，则执行步骤B，若为否，则结束溢流控制；B.判断公交车是否准点，若为是，则执行步骤C，若为否，则执行步骤D；C.判断公交车将驶入的停靠站是否发生溢流，若为是，则执行步骤D，若为否，则结束溢流控制；D.切断该公交车行进方向上的绿灯信号。与现有技术相比，本发明具有提高交叉***通运行效率等优点。

Description

一种交叉口公交停靠站溢流控制方法

技术领域

本发明涉及一种公交停靠站溢流控制方法，尤其是涉及一种交叉口公交停靠站溢流控制方法。

背景技术

如今在很多信号交叉口，对公交车的信号控制多采用公交优先的控制方式，具体可能有绿灯延长，红灯早断，相位***等。国内外对公交优先的控制策略都做过大量的研究，交叉口采用公交优先一方面会提升公交的运行效率，但是另一方面也会对社会车辆的运行造成一定的负面影响。由于交叉口延误占到公交出行时间的15％-20％，因此交叉口实行公交优先，能够降低公交车的出行时间，提高其服务水平。但是针对国内公交车辆需求的日益增加，公交优先也导致了一系列的问题。

虽然一些研究发现公交优先也会带来很多问题，例如公交溢出导致交叉口整体运行效率大大下降，公交优先导致社会车辆的延误、停车次数等负面因素增加。但是很少有学者提出一种有效的公交优先控制方式既可以提高公交的运行效率又不至于对社会车辆造成交大的负面影响。

本文所提对于具有远端公交停靠站的交叉口的控制方法，不但能够实现公交优先的控制方案，同时还能够防止由于过度优先或者停靠站通行能力不足导致的公交车辆排队溢出。本研究所提交叉口信号控制方案，通过仿真实验验证，能够有效的应用于交叉口之中，不但能够实现常规定时控制和优先控制功能，还能够有效的防止溢出，保证交叉口各交通方式有序运行，提高了交叉口整体运行效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高交叉口运行效率的交叉口公交停靠站溢流控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，所述停靠站位于交叉口之后，该方法包括步骤：

A.当公交车驶近交叉口时，判断所述公交车行进方向上的信号灯是否为绿灯，若为是，则执行步骤B，若为否，则结束溢流控制；

B.判断所述公交车是否准点，若为是，则执行步骤C，若为否，则执行步骤D；

C.判断所述公交车将驶入的停靠站是否发生溢流，若为是，则执行步骤D，若为否，则结束溢流控制；

D.切断所述公交车行进方向上的绿灯信号。

所述步骤B中公交车准点与否的判断过程具体包括步骤：

B1.获得所述公交车驶过检测点时信号灯的状态，所述检测点为公交车驶向交叉口的路径上一点；

B2.计算所述公交车在交叉口产生的延误：

$d_{\mathrm{ri}}=\left\{\begin{array}{cc}0& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c\≤g\\ c-(t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c>g\end{array}\right.$

其中：d_ri为所述公交车在交叉口产生的延误，c为所述公交车行驶方向上的信号灯的周期时长，t_i为所述公交车到达检测点时绿灯所亮时长，Δt为所述公交车从检测点到交叉口停车线的行程时间，g为所述公交车行驶方向上信号灯的绿灯时长；

B3.计算所述公交车在停靠站产生的延误：

$d_{\mathrm{qi}}=\mathrm{\αint}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d$

其中：d_qi为所述公交车在停靠站产生的延误，n_i为所述公交车前已经存在的排队进站车辆数，N为所述停靠站车位数，t_d为公交车在所述停靠站停靠的平均时间，α为与n_i和t_d有关的常数；

B4.根据所述公交车分别在交叉口和停靠站产生的延误判断公交车是否准点，具体为：判断d_ri+d_qi与延误阈值D_t的大小，若d_ri+d_qi＜D_t，则所述公交车准点，并执行步骤C，反之，则所述公交车晚点。

所述α的取值具体为：

$\mathrm{\α}=\frac{[t_d-\frac{N}{{\∫}_0^{g_t}1-F_s{\left(t\right)}^N\mathrm{dt}}+1]\×N-1}{n_i+1}+1$

其中：g_t为当前绿灯已经运行的时长，F_s(t)为公交停靠站对公交车的服务时间分布，服从Erlang分布。

所述α的取值为1。

所述延误阈值D_t的取值范围为：

D_t∈(D₁，D₂)

其中：

$D_1=\min (D_i,\frac{D_j}{2})$

$D_2=\max (D_i,\frac{D_j}{2})$

其中：D_i为交叉口的信号灯周期，D_j为所述公交车所在线路的发车间隔。

所述延误阈值D_t为60秒。

所述步骤C中停靠站溢流与否的判断过程具体包括步骤：

C1.计算所述停靠站溢流诊断值：

$O=1,\mathrm{if}\left\{\begin{array}{c}\mathrm{int}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d\≥g_{\mathrm{gr}}\\ n_i\≥\mathrm{LN}+N\end{array}\right.$

其中：O为停靠站溢流诊断值，n_i为所述公交车前已经存在的排队进站车辆数，N为所述停靠站车位数，t_d为公交车在所述停靠站停靠的平均时间，g_gr为所述公交车行驶方向上信号灯当前相位绿灯的剩余时间，N为停靠站与交叉口之间所能停放的最大公交车辆数；

C2.判断停靠站溢流诊断值O是否为1，若为是，则停靠站发生溢流，反之，则未发生溢流。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)适用范围广，本控制方法具有固定配时的背景方案，也兼顾多种公交优先控制策略，比如绿灯延长，红灯早断，同时还能够防止停靠站公交车辆溢出进入交叉口，因此可以适用于多种交通环境下的交叉口；

2)实现成本低、可靠性高，控制方案无需对信号控制方案做大的改进，只需在现有控制方案的基础上，添加防溢出控制逻辑，即可调用该方案实现防溢出控制，仿真实验严重防溢出效果明显，控制逻辑运行十分可靠；

3)不仅没有降低公交运行效率，反而提高了社会车辆运行效率，使得交叉口整体运行效率大大提升。由于建立了准点判断模型，所以改控制方案既能够保证公交的准点，同时又防止公交溢出瘫痪交叉口，因此大大提升了交通运行的整体效益；

4)方便灵活，扩展性高，由于建立了溢出检测模型，因此防溢出控制逻辑可单独运行，有利于将其添加到任意信号控制方案中，且控制方案和控制模型中各参数获取简单，因为也可以在此基础上扩展建立所需要的控制方案。

附图说明

图1为本发明实施例一溢流控制核心逻辑流程；

图2为本发明实施例一中交叉口处停靠站及检测器的布局示意图；

图3为本发明实施例二和三中交叉口处停靠站及检测器的布局示意图；

图4为本发明实施例一的仿真结果示意图；

其中：1、第一检测器，2、第二检测器，3、第三检测器，4、第四检测器，5、第五检测器，6、停靠站，7、111路公交车，8、第六检测器，9、停靠站。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

在某交叉口处设置多个检测器，检测器的布局如图2中所示，其中，第一检测器1用于计数，记录公交车辆离站情况，第二检测器2用于检测最后一个公交车泊位是否被占用，第三检测器3用于检测等待进入第一停靠站的公交车是否占满道路发生溢出，第四检测器4设于公交车是否驶至停靠线，第五检测器5用于检测公交车到达情况。

图1为本实施例溢流控制核心逻辑流程，图1中，BRi表示111路公交车7的运行方向的信号灯为绿灯信号，iONS表示111路公交车7辆准点到达停靠站6，iLa表示111路公交车7晚点到达停靠站6，iLO表示停靠站6最后一个车位正在被占用，其占用时长用T_OC来表示，T_Bin为111路公交车7行进方向上的绿灯间隔时间，BEi表示绿灯信号切断标志，1表示已经切断，0表示未切断，RC表示从BRi到BRi+1的一个循环，即对于其他公交停靠站重复运行溢出检测。

基于上述器材运用本发明一种交叉口公交停靠站溢流控制方法进行控制，包括步骤：

A.当需要进入第一停靠站6的111路公交车7驶近交叉口时，即被第五检测器捕获时，111路公交车7行进方向上的信号灯是否为绿灯，若为否，则结束溢流控制，若为是，则判断111路公交车7前已经存在的排队进站车辆数n_i是否大于停靠站6车位数N，若为否，则判定未发生溢流并结束溢流控制，若为是，则执行步骤B，；

B.判断111路公交车7是否准点，若为是，则执行步骤C，若为否，则执行步骤D：

B1.获得111路公交车7驶过第五检测器时信号灯的状态；

B2.计算111路公交车7在交叉口产生的延误：

$d_{\mathrm{ri}}=\left\{\begin{array}{cc}0& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c\≤g\\ c-(t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c>g\end{array}\right.$

其中：d_ri为111路公交车7在交叉口产生的延误，c为111路公交车7行驶方向上的信号灯的周期时长，t_i为111路公交车7到达第五检测器5时绿灯所亮时长，Δt为111路公交车7从检测点到交叉口停车线的行程时间，g为111路公交车7行驶方向上信号灯的绿灯时长；

B3.计算公交车在停靠站产生的延误：

$d_{\mathrm{qi}}=\mathrm{\αint}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d$

其中：d_qi为111路公交车7在停靠站6产生的延误，n_i为111路公交车7前已经存在的排队进站车辆数，N为停靠站6车位数，t_d为公交车在停靠站6停靠的平均时间，α为与n_i和t_d有关的常数；

B4.根据111路公交车7分别在交叉口和停靠站产生的延误判断111路公交车7是否准点，具体为：判断d_ri+d_qi与延误阈值D_t的大小，若d_ri+d_qi＜D_t，则111路公交车7准点，并执行步骤C，反之，则111路公交车7晚点。

α具体为：

$\mathrm{\α}=\frac{[t_d-\frac{N}{{\∫}_0^{g_t}1-F_s{\left(t\right)}^N\mathrm{dt}}+1]\×N-1}{n_i+1}+1$

其中：g_t为当前绿灯已经运行的时长，F_s(t)为公交停靠站对公交车的服务时间分布，服从Erlang分布，本着简单实用的原则，α取值1即可。

公交车在停靠站产生的延误的计算式也可以改写为：

$d_{\mathrm{qi}}=\mathrm{int}(\frac{n_i}{N}+1+\mathrm{\β})\×t_d$

其中：β∈(0，1)，当β取值为0时，等效于α取值为1。

延误阈值D_t的取值范围为：

D_t∈(D₁，D₂)

其中：

$D_1=\min (D_i,\frac{D_j}{2})$

$D_2=\max (D_i,\frac{D_j}{2})$

其中：D_i为交叉口的信号灯周期，D_j为公交车所在线路的发车间隔。

延误阈值D_t为60秒。

C.判断111路公交车7将驶入的停靠站6是否发生溢流，若为是，则执行步骤D，若为否，则结束溢流控制，具体为：判断停靠站6最后一个车位是否被占用，若为否，则判定未发生溢流并结束溢流控制，若为是，则判断最后一个车位的占用时间与T_gr+T_Bin的大小，若T_OC＞T_gr+T_Bin，则判定未发生溢流并结束溢流控制，若为否，则执行步骤D。

D.切断111路公交车7行进方向上的绿灯信号。

仿真结果如图4所示，图中表示不同公交车的到站和离站时间信息，其中：OE为公交车辆在该控制方法下的到站时间，OL为公交车在该控制方法下的离站时间，PE为公交车在传统公交优先控制方法下的到站时间，PL为公交车在传统公交优先控制方法下的离站时间。

图4中，本溢流控制方法控制下，对比传统控制方法，被切断绿灯信号的公交车的出站时间并未受到影响，所以，提高了交叉口的运行效率的同时并没有影响受控制线路公交车的运行。

实施例二：

本实施例中与实施例一中的显著不同在于本实施例中，在某交叉口处设有三个检测器，如图3中所示，其中，第六检测器用于检测停靠站6是否有空位，第三检测器3用于检测等待进入第一停靠站的公交车是否占满道路发生溢出，第五检测器5用于检测公交车到达情况。

基于上述器材运用本发明一种交叉口公交停靠站溢流控制方法进行控制，包括步骤：

A.当需要进入第一停靠站6的111路公交车7驶近交叉口时，即被第五检测器捕获时，111路公交车7行进方向上的信号灯是否为绿灯，若为是，则执行步骤B，若为否，则结束溢流控制；

B.判断111路公交车7是否准点，若为是，则执行步骤C，若为否，则执行步骤D；

B1.获得111路公交车7驶过第五检测器时信号灯的状态；

B2.计算111路公交车7在交叉口产生的延误：

$d_{\mathrm{ri}}=\left\{\begin{array}{cc}0& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c\≤g\\ c-(t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c>g\end{array}\right.$

其中：d_ri为111路公交车7在交叉口产生的延误，c为111路公交车7行驶方向上的信号灯的周期时长，t_i为111路公交车7到达第五检测器5时绿灯所亮时长，Δt为111路公交车7从第五检测器5到交叉口停车线的行程时间，g为111路公交车7行驶方向上信号灯的绿灯时长；

B3.计算111路公交车7在停靠站产生的延误：

$d_{\mathrm{qi}}=\mathrm{\αint}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d$

其中：d_qi为111路公交车7在停靠站6产生的延误，n_i为111路公交车7前已经存在的排队进站车辆数，N为停靠站6车位数，t_d为公交车在停靠站6停靠的平均时间，α为与n_i和t_d有关的常数；

B4.根据111路公交车7分别在交叉口和停靠站6产生的延误判断公交车是否准点，具体为：判断d_ri+d_qi与延误阈值D_t的大小，若d_ri+d_qi＜D_t，则111路公交车7准点，并执行步骤C，反之，则111路公交车7晚点。

α具体为：

$\mathrm{\α}=\frac{[t_d-\frac{N}{{\∫}_0^{g_t}1-F_s{\left(t\right)}^N\mathrm{dt}}+1]\×N-1}{n_i+1}+1$

其中：g_t为当前绿灯已经运行的时长，F_s(t)为公交停靠站对公交车的服务时间分布，服从Erlang分布，本着简单实用的原则，α取值1即可。

公交车在停靠站产生的延误的计算式也可以改写为：

$d_{\mathrm{qi}}=\mathrm{int}(\frac{n_i}{N}+1+\mathrm{\β})\×t_d$

其中：β∈(0，1)，当β取值为0时，等效于α取值为1。

延误阈值D_t的取值范围为：

D_t∈(D₁，D₂)

其中：

$D_1=\min (D_i,\frac{D_j}{2})$

$D_2=\max (D_i,\frac{D_j}{2})$

其中：D_i为交叉口的信号灯周期，D₂为公交车所在线路的发车间隔。

延误阈值D_t为60秒。

C.判断111路公交车7将驶入的停靠站6是否发生溢流，若为是，则执行步骤D，若为否，则结束溢流控制，具体包括步骤：

C1.先判断停靠站6最后一个车位是否被占用，若未被占用则结束溢流控制，若被占用，则计算停靠站6的溢流诊断值：

$O=1,\mathrm{if}\left\{\begin{array}{c}\mathrm{int}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d\≥g_{\mathrm{gr}}\\ n_i\≥\mathrm{LN}+N\end{array}\right.$

其中：O为停靠站溢流诊断值，n_i为111路公交车7前已经存在的排队进站车辆数，N为停靠站6的车位数，t_d为公交车在停靠站6停靠的平均时间，g_gr为111路公交车7行驶方向上信号灯当前相位绿灯的剩余时间，N为停靠站6与交叉口之间所能停放的最大公交车辆数；

C2.判断停靠站溢流诊断值O是否为1，若为是，则停靠站发生溢流，反之，则未发生溢流。

D.切断111路公交车7行进方向上的绿灯信号。

实施例三：

本实施例中与实施例二中的相同之处不再叙述，仅叙述不同之处。

本实施例中与实施例二中的显著不同在于本实施例中在完成对停靠站6完成溢流控制后，对如图3中停靠站9进行溢流控制。

实施例四：

本实施例中与实施例三中的相同之处不再叙述，仅叙述不同之处。

本实施例中与实施例三中的显著不同在于本实施例中在完成对图中交叉的溢流控制后，继续完成对其他交叉口的溢流控制。

实施例四：

本实施例中与实施例二中的相同之处不再叙述，仅叙述不同之处。

本实施例中与实施例二中的显著不同在于本实施例中步骤C中在判定停靠站6为发生溢流后，结束溢流控制后，可组合其他交叉口控制方法(例如公交优先等)，对交叉***通运行状态进行控制。

Claims (6)

1.一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，所述停靠站位于交叉口之后，其特征在于，该方法包括步骤：

A.当公交车驶近交叉口时，判断所述公交车行进方向上的信号灯是否为绿灯，若为是，则执行步骤B，若为否，则结束溢流控制；

B.判断所述公交车是否准点，若为是，则执行步骤C，若为否，则执行步骤D；

C.判断所述公交车将驶入的停靠站是否发生溢流，若为是，则执行步骤D，若为否，则结束溢流控制；

D.切断所述公交车行进方向上的绿灯信号。

2.根据权利要求1所述的一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，其特征在于，所述步骤B中公交车准点与否的判断过程具体包括步骤：

B1.获得所述公交车驶过检测点时信号灯的状态，所述检测点为公交车驶向交叉口的路径上一点；

B2.计算所述公交车在交叉口产生的延误：

$d_{\mathrm{ri}}=\left\{\begin{array}{cc}0& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c\≤g\\ c-(t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c& (t_i+\mathrm{\Δt})\mathrm{mod}c>g\end{array}\right.$

其中：d_ri为所述公交车在交叉口产生的延误，c为所述公交车行驶方向上的信号灯的周期时长，t_i为所述公交车到达检测点时绿灯所亮时长，Δt为所述公交车从检测点到交叉口停车线的行程时间，g为所述公交车行驶方向上信号灯的绿灯时长；

B3.计算所述公交车在停靠站产生的延误：

$d_{\mathrm{qi}}=\mathrm{\αint}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d$

其中：d_qi为所述公交车在停靠站产生的延误，n_i为所述公交车前已经存在的排队进站车辆数，N为所述停靠站车位数，t_d为公交车在所述停靠站停靠的平均时间，α为与n_i和t_d有关的常数；

B4.根据所述公交车分别在交叉口和停靠站产生的延误判断公交车是否准点，具体为：判断d_ri+d_qi与延误阈值D_t的大小，若d_ri+d_qi＜D_t，则所述公交车准点，并执行步骤C，反之，则所述公交车晚点。

3.根据权利要求2所述的一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，其特征在于，所述α的取值为1。

4.根据权利要求2所述的一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，其特征在于，所述延误阈值D_t的取值范围为：

D_i∈(D₁，D₂)

其中：

$D_1=\min (D_i,\frac{D_j}{2})$

$D_2=\max (D_i,\frac{D_j}{2})$

其中：D_i为交叉口的信号灯周期，D_j为所述公交车所在线路的发车间隔。

5.根据权利要求2所述的一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，其特征在于，所述延误阈值D_i为60秒。

6.根据权利要求1所述的一种交叉口公交停靠站溢流控制方法，其特征在于，所述步骤C中停靠站溢流与否的判断过程具体包括步骤：

C1.计算所述停靠站溢流诊断值：

$O=1,\mathrm{if}\left\{\begin{array}{c}\mathrm{int}(\frac{n_i}{N}+1)\×t_d\≥g_{\mathrm{gr}}\\ n_i\≥\mathrm{LN}+N\end{array}\right.$

其中：O为停靠站溢流诊断值，n_i为所述公交车前已经存在的排队进站车辆数，N为所述停靠站车位数，t_d为公交车在所述停靠站停靠的平均时间，g_gr为所述公交车行驶方向上信号灯当前相位绿灯的剩余时间，N为停靠站与交叉口之间所能停放的最大公交车辆数；

C2.判断停靠站溢流诊断值O是否为1，若为是，则停靠站发生溢流，反之，则未发生溢流。