CN105702044B - 一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法 - Google Patents

一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法 Download PDF

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Abstract

一种考虑非优先相位社会车辆及公交车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法，属于城市交通控制领域，本发明为了提高了有轨电车的通行效率和减少对社会车辆和公交车辆的影响。本发明通过限定对非优先相位通行的社会车辆和公交造成延误的上限值，尽量减少交叉口各相位的人总延误的增量。首先通过有轨电车自身速度的调节，减少有轨电车在交叉口的延误。其次通过限定对非优先相位通行的车辆造成的延误增加的上限，对各非优先相位选择使用绿灯延迟或红灯早断策略，降低对单一非优先相位的影响。同时特殊考虑对常规公交车辆造成的延误，尽量减少交叉口各非优先相位的人总延误的增量。该发明不仅能提高城市公共交通的运行效率，同时也促进城市交通的健康发展。

Description

一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制 方法
技术领域
本发明涉及一种有轨电车优先控制方法，属于城市交通控制领域。
背景技术
有轨电车是一种在地面运行的高效、便利、快捷的城市公共交通运输方式。但由于受道路交叉口信号控制影响较大，有轨电车的通行效率和服务质量相对较低。现有技术中没有给出解决有轨电车的通行效率和服务质量相对较低的技术方案。
对有轨电车实施交叉口优先通行的措施，是解决这一问题的有效手段。在对有轨电车实施交叉口优先控制时，应考虑对非优先相位通行社会车辆和公交造成的延误增加的问题，避免非优先相位延误增加过多，体现了以人为本的理念。
发明内容
本发明提供一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法，以提高了有轨电车的通行效率和减少对社会车辆和公交车辆的影响。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明提出的一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法，按以下步骤实现：
1)铺设能够检测有轨电车行程和速度的有轨电车检测器；
2)在有轨电车进口道检测有轨电车到达时间Ta，已知有轨电车运行速度范围[Vmin,Vmax]，所述有轨电车检测器与停车线之间的距离为L；
根据式(V＝Vmax或V＝Vmin)，则可得出有轨电车到达时间窗为[T1,T2]。
有轨电车无需进行优先申请的通过时间窗为[a,b]。
Rm为该相位红灯最大早断时间，Gm为绿灯最大延长时间，则有轨电车相位红灯早断的时刻取值区间[a+Rm,a]与绿灯延迟的取值区间[b,b+Gm]。
3)判断有轨电车到达时间窗[T1,T2]与[a,b]的关系。若[T1,T2]∈[a,b]，则有轨电车无需优先申请，可以正常通过。
若T1﹤a﹤T2﹤b或a﹤T1﹤b﹤T2，则有轨电车调节运行速度，使到达时间窗为[a,T2]或[T1,b]，有轨电车正常通过交叉口，不需进行优先的申请，否则进行下一步判断。
4)在不满足3)条件下，当电车到达时间区间或 时，则交叉口信号***处理有轨电车的优先申请，进入步骤5)。否则有轨电车不能优先通过。
5)当红灯早断时，选取到达时间T2；当绿灯延迟时，选取到达时间T1。计算红灯早断时长ΔTr＝|T2-a|或绿灯延迟时长ΔTg＝|T1-b|。
当实施红灯早断措施时，进入6)；
当实施绿灯延迟策略时，进入7)。
6)处理优先申请，采取具体措施。执行红灯早断策略时，压缩各相位的绿灯时间，具体措施为：
从有轨电车相位开始，对前一相位依次排序(假设周期共有n相位)，用i(i＝1、2、3… n)标记各相位序号，对各相位实施红灯早断措施。第i相位的红灯早断时间为ΔTri，第1 相位的红灯早断时间为ΔTr1＝ΔTr。
同时考虑相位最小绿灯时长Gmin和相位延误增加的上限值U，确定下一相位红灯需要早断时间ΔTri+1，进行迭代计算。进入8)。
7)处理优先申请，采取具体措施。执行绿灯延迟策略时，压缩各相位的绿灯时间，具体措施为：
从执行有轨电车优先的相位开始，对下一相位依次排序(假设周期共有n相位)，用i(i＝1、2、3…n)标记各相位序号。第i相位的绿灯延长时间为ΔTri，第1相位的红灯延长时间为ΔTr1＝ΔTg。
同时考虑相位最小绿灯时长Gmin和相位延误增加的上限值U，确定下一相位绿灯需要延长时间ΔTri+1，进行迭代计算。进入8)。
8)在满足i<n-1时，计算并判断下一相位ΔTri+1是否为零，若为零，则停止继续压缩。
若ΔTri+1>0,则继续对非优先相位进行压缩计算，直至ΔTri+1≤0。
9)若6)或7)对各非优先相位依次进行绿灯时长压缩后，当i＝n-1时，ΔTri+1>0,则无法满足有轨电车优先通行的条件，应拒绝电车的优先申请，此时有轨电车需要等待通过。
在上述6)或7)中，对非优先相位的人总延误增加计算公式如下：
其中ΔDi为i相位人总延误增量
Δdij为i相位j进口道的车辆增加的延误
qsij为i相位j进口道的社会车辆的到达率
qbij为i相位j进口道的常规公交车辆的到达率
Ps为社会车辆平均载客数
Pb为公交车辆平均载客数
非优先相位的延误Di计算如下：
qij为i相位j车道车辆到达率
sij为i相位j车道车辆离开率
ri为i相位有效红灯时间
非优先相位中，当红灯早断时，第i相位j进口道的人总延误增量Δdij计算如下：
当绿灯延长时，第i相位j进口道的人总延误增量Δdij计算如下：
在确定下一相位的ΔTri+1，首先相位最小绿灯时间这一约束条件,即如下公式：Gmin≤Gi-(ΔTri-ΔTri+1)其中Gi为i相位有效绿灯时长，求出
同时考虑会造成非优先相位人总延误Di的增加量为ΔDi。
考虑乘客感受，防止延误增加过多，降低有轨电车优先对社会车辆和公交车辆造成的负面影响过大，设定
得出执行红灯早断策略时
执行绿灯延长策略时
若则否则依次类推，直至分配完毕。
本发明具有以下有益技术效果：
本发明方法为有轨电车在交叉口提供有条件的优先通行控制方法,本发明考虑了非优先相位社会车辆及公交车辆延误增加上限，从而实现了对有轨电车优先控制，保证有轨电车的运行效率。
通过限定对非优先相位通行的社会车辆和公交造成延误的上限值，尽量减少交叉口各相位的人总延误的增量。首先通过有轨电车自身速度的调节，减少有轨电车在交叉口的延误。其次通过限定对非优先相位通行的车辆造成的延误增加的上限，对各非优先相位选择使用绿灯延迟或红灯早断策略，降低对单一非优先相位的影响。同时特殊考虑对常规公交车辆造成的延误，尽量减少交叉口各非优先相位的人总延误的增量。该发明不仅能提高城市公共交通的运行效率，同时也促进城市交通的健康发展。
附图说明
图1是交叉口所述有轨电车检测器布置示意图；
图2是一种考虑公交车辆的有轨电车优先控制方法的总体流程图；
图3是执行红灯早断策略时非优先相位时长变化示意图；
图4是执行绿灯延长策略时非优先相位时长变化示意图；
图5是红灯早断时非优先相位的延误增加和减少示意图，分别对应于图5(1)和图5(2)；
图6是绿灯延长时非优先相位的延误增加和减少示意图，分别对应于图6(1)和图6(2)。
具体实施方式
下面结合附图1至图6对本发明做进一步说明，本实施方式所述的一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法的实现过程为：
1)、铺设能够检测有轨电车行程和速度的有轨电车检测器；在有轨电车停车线前L处铺设有轨电车检测器，用于检测有轨电车的到达时间和速度等参数。可主路中央设置有轨电车专用道，如图1所示，。
2)、在有轨电车进口道检测有轨电车到达有轨电车检测器的时间Ta，已知有轨电车运行速度范围[Vmin,Vmax]，有轨电车检测器与停车线之间的距离为L；其中Vmin为有轨电车运行速度最小值，Vmax为最大值；
根据式V＝Vmax或V＝Vmin，则可得出有轨电车到达时间窗(预测车辆到达的时间窗)为[T1,T2]；
通过公式计算有轨电车到达时间如下:
有轨电车无需进行优先申请的通过时间窗为[a,b]；t表示有轨电车到达停车线的时间，
Rm为该相位红灯最大早断时间，Gm为绿灯最大延长时间，则有轨电车相位红灯早断的时刻取值区间[a+Rm,a]与绿灯延迟的取值区间[b,b+Gm]；
3)判断有轨电车到达时间窗[T1,T2]与[a,b]的关系，若[T1,T2]∈[a,b]，则有轨电车无需优先申请，可以正常通过；
若T1﹤a﹤T2﹤b或a﹤T1﹤b﹤T2，则有轨电车调节运行速度，使到达时间窗为 [a,T2]或[T1,b]，有轨电车正常通过交叉口，不需进行优先的申请，否则进行下一步判断；
4)在不满足3)条件下，当电车到达时间区间或 时，则交叉口信号***处理有轨电车的优先申请，进入步骤5)；否则有轨电车不能优先通过；
式中表示空集；
5)当红灯早断时，选取到达时间T2；当绿灯延迟时，选取到达时间T1；计算红灯早断时长ΔTr＝|T2-a|或绿灯延迟时长ΔTg＝|T1-b|；
当实施红灯早断措施时，进入6)；
当实施绿灯延迟策略时，进入7)；
6)处理优先申请，采取具体措施；执行红灯早断策略时，压缩各相位的绿灯时间，具体措施为：
从有轨电车相位开始，对前一相位依次排序，假设周期共有n相位，用i标记各相位序号，对各相位实施红灯早断措施；第i相位的红灯早断时间为ΔTri，第1相位的红灯早断时间为ΔTr1＝ΔTr，i＝1、2、3…n；
同时考虑相位最小绿灯时长Gmin和相位延误增加的上限值U，确定下一相位红灯需要早断时间ΔTri+1，进行迭代计算，进入8)；
7)处理优先申请：执行绿灯延迟策略时，压缩各相位的绿灯时间，具体措施为：
从执行有轨电车优先的相位开始，对下一相位依次排序，假设周期共有n相位，用i标记各相位序号，第i相位的绿灯延长时间为ΔTri，第1相位的红灯延长时间为ΔTr1＝ΔTg；i＝1、2、3…n；
同时考虑相位最小绿灯时长Gmin和相位延误增加的上限值U，确定下一相位绿灯需要延长时间ΔTri+1，进行迭代计算，进入8)；
8)在满足i<n-1时，计算并判断下一相位ΔTri+1是否为零，若为零，则停止继续压缩；
若ΔTri+1>0,则继续对非优先相位进行压缩计算，直至ΔTri+1≤0；
9)若采用6)或7)对各非优先相位依次进行绿灯时长压缩后，当i＝n-1时，ΔTri+1>0, 则无法满足有轨电车优先通行的条件，应拒绝电车的优先申请，此时有轨电车需要等待下一周期通过。
在上述6)或7)中，对非优先相位的人总延误增加ΔDi计算公式如下：
其中ΔDi为i相位人总延误增量，Δdij为i相位j进口道的车辆增加的延误，qsij为i相位j进口道的社会车辆的到达率，qbij为i相位j进口道的常规公交车辆的到达率，Ps为社会车辆平均载客数，Pb为公交车辆平均载客数，
非优先相位的延误Di计算如下：
其中qij为i相位j车道车辆到达率，sij为i相位j车道车辆离开率，ri为i相位有效红灯时间；
非优先相位中，当红灯早断时，第i相位j进口道的人总延误增量Δdij计算如下：
当绿灯延长时，第i相位j进口道的人总延误增量Δdij计算如下：
在确定下一相位的ΔTri+1时，考虑以下两个条件：
首先考虑相位最小绿灯时间Gmin这一约束条件,即如下公式： Gmin≤Gi-(ΔTri-ΔTri+1)，其中Gi为i相位有效绿灯时长，求出
同时考虑会造成非优先相位人总延误Di的增加量为ΔDi；考虑乘客感受，防止延误增加过多，降低有轨电车优先对社会车辆和公交车辆造成的负面影响过大，设定
得出执行红灯早断策略时
执行绿灯延长策略时
若则否则依次类推，直至分配完毕。
实施例：如图1-6所示，
所述的方法具体按照以下步骤执行：
1)如图1所示，主路中央设置有轨电车专用道。
2)在有轨电车停车线前L处铺设有轨电车检测器，用于检测有轨电车的到达时间和速度等参数。
3)在有轨电车进口道检测有轨电车到达时间Ta，根据有轨电车运行速度范围[Vmin,Vmax]，其中Vmin为有轨电车运行速度最小值，Vmax为最大值。通过公式计算有轨电车到达时间如下:
预测车辆到达的时间窗为[T1,T2]。
4)有轨电车无需进行优先申请的通过时间窗为[a,b]。Rm为该相位红灯最大早断时间，Gm为绿灯最大延长时间，则有轨电车相位红灯早断的时刻取值区间[a+Rm,a]与绿灯延迟的取值区间[b,b+Gm]。
5)判断有轨电车是否需要申请优先通过，过程如下:
判断有轨电车到达时间窗[T1,T2]与[a,b]的关系。
[T1,T2]∈[a,b]，则有轨电车无需优先申请，可以正常通过。
若T1﹤a﹤T2﹤b或a﹤T1﹤b﹤T2，，则有轨电车调节运行速度，使到达时间窗为 [a,T2]或[T1,b]，有轨电车正常通过交叉口，不需进行优先的申请，否则进行下一步判断。其运行速度范围计算如下：
在不满足上述条件下，当电车到达时间区间或 则交叉口信号***处理有轨电车的优先申请。否则有轨电车不能优先通过。
6)当红灯早断时，选取到达时间T2；当绿灯延迟时，选取到达时间T1。同时调节有轨电车运行速度为为Vmin或Vmax。
7)根据以上计算，计算红灯早断时长ΔTr或者绿灯延迟时长ΔTg。
8)ΔTr＝|T2-a|或ΔTg＝|T1-b|。
9)以实施绿灯延迟策略为例，实施绿灯延迟策略步骤如下：
如图3所示，从执行有轨电车优先的相位开始，对下一相位依次排序(假设周期共有 n相位)，用i(i＝1、2、3…n)标记各相位序号。第i相位的绿灯延长时间为ΔTri。第1相位的红灯延长时间为ΔTr1＝ΔTg。
首先考虑约束条件相位最小绿灯时间Gmin≤Gi-(ΔTri-ΔTri+1)，其中Gi为i相位有效绿灯时长，求出同时考虑相位延误增加的上限值U，确定下一相位绿灯需要延长时间ΔTri+1，进行迭代计算。其中相位延误增加的上限值U考虑交叉***通状况和乘客忍耐限度进行设定，取0.1～0.3之间。
10)非优先相位中，当绿灯延长时，第i相位j进口道的人总延误增量Δdij
计算如下：
对非优先相位的人总延误增加计算公式如下：
其中ΔDi为i相位人总延误增量
Δdij为i相位j进口道的车辆增加的延误
qsij为i相位j进口道的社会车辆的到达率
qbij为i相位j进口道的常规公交车辆的到达率
Ps为社会车辆平均载客数
Pb为公交车辆平均载客数
非优先相位的延误Di计算如下：
11)考虑乘客感受，防止延误增加过多，降低有轨电车优先对车辆造成的负面影响过大，设定得出
12)若则否则
13)在满足i<n-1时，计算并判断下一相位ΔTri+1是否为零，若为零，则停止继续压缩。
14)若ΔTri+1>0,则继续对非优先相位进行压缩计算，直至ΔTri+1≤0。
15)对各非优先相位依次进行绿灯时长压缩后，当i＝n-1时，ΔTri+1>0,则无法满足有轨电车优先通行的条件，拒绝电车的优先申请，有轨电车需要等待通过。

Claims (2)

1.一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法，其特征在于：所述方法的实现过程为：
1)、铺设能够检测有轨电车行程和速度的有轨电车检测器；
2)、在有轨电车进口道检测有轨电车到达所述有轨电车检测器的时间Ta，已知有轨电车运行速度范围[Vmin,Vmax]，所述有轨电车检测器与停车线之间的距离为L；
根据式V＝Vmax或V＝Vmin，则可得出有轨电车到达时间窗为[T1,T2]；
有轨电车无需进行优先申请的通过时间窗为[a,b]；t表示有轨电车到达停车线的时间，
Rm为该相位红灯最大早断时间，Gm为绿灯最大延长时间，则有轨电车相位红灯早断的时刻取值区间[a+Rm,a]与绿灯延迟的取值区间[b,b+Gm]；
3)判断有轨电车到达时间窗[T1,T2]与[a,b]的关系，若[T1,T2]∈[a,b]，则有轨电车无需优先申请，可以正常通过；
若T1﹤a﹤T2﹤b或a﹤T1﹤b﹤T2，则有轨电车调节运行速度，使到达时间窗为[a,T2]或[T1,b]，有轨电车正常通过交叉口，不需进行优先的申请，否则进行下一步判断；
4)在不满足3)条件下，当电车到达时间区间或[T1,T2]∩时，则交叉口信号***处理有轨电车的优先申请，进入步骤5)；否则有轨电车不能优先通过；
表示空集；
5)当红灯早断时，选取到达时间T2；当绿灯延迟时，选取到达时间T1；计算红灯早断时长△Tr＝|T2-a|或绿灯延迟时长△Tg＝|T1-b|；
当实施红灯早断措施时，进入6)；
当实施绿灯延迟策略时，进入7)；
6)处理优先申请，采取具体措施；执行红灯早断策略时，压缩各相位的绿灯时间，具体措施为：
从有轨电车相位开始，对前一相位依次排序，假设周期共有n相位，用i标记各相位序号，对各相位实施红灯早断措施；第i相位的红灯早断时间为△Tri，第1相位的红灯早断时间为△Tr1＝△Tr，i＝1、2、3…n；
同时考虑相位最小绿灯时长Gmin和相位延误增加的上限值U，确定下一相位红灯需要早断时间△Tri+1，进行迭代计算，进入8)；
7)处理优先申请：执行绿灯延迟策略时，压缩各相位的绿灯时间，具体措施为：
从执行有轨电车优先的相位开始，对下一相位依次排序，假设周期共有n相位，用i标记各相位序号，第i相位的绿灯延长时间为△Tri，第1相位的红灯延长时间为△Tr1＝△Tg；i＝1、2、3…n；
同时考虑相位最小绿灯时长Gmin和相位延误增加的上限值U，确定下一相位绿灯需要延长时间△Tri+1，进行迭代计算，进入8)；
8)在满足i<n-1时，计算并判断下一相位△Tri+1是否为零，若为零，则停止继续压缩；
若△Tri+1>0,则继续对非优先相位进行压缩计算，直至△Tri+1≤0；
9)若采用6)或7)对各非优先相位依次进行绿灯时长压缩后，当i＝n-1时，△Tri+1>0,则无法满足有轨电车优先通行的条件，应拒绝电车的优先申请，此时有轨电车需要等待下一周期通过。
2.根据权利要求1所述的一种考虑非优先相位车辆延误增加上限的有轨电车优先控制方法，其特征在于：
在上述6)或7)中，求取△Tri+1的过程为：
对非优先相位的人总延误增加△Di计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;D</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;d</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>qs</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>qb</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>3</mn> <mo>,</mo> <mn>4</mn> <mo>...</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中△Di为i相位人总延误增量，△dij为i相位j进口道的车辆增加的延误，qsij为i相位j进口道的社会车辆的到达率，qbij为i相位j进口道的常规公交车辆的到达率，Ps为社会车辆平均载客数，Pb为公交车辆平均载客数，
非优先相位的延误Di计算如下：
<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>r</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>q</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>qs</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>s</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>qb</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>3</mn> <mo>,</mo> <mn>4</mn> <mo>...</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中qij为i相位j车道车辆到达率，sij为i相位j车道车辆离开率，ri为i相位有效红灯时间；
非优先相位中，当红灯早断时，第i相位j进口道的人总延误增量△dij计算如下：
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当绿灯延长时，第i相位j进口道的人总延误增量△dij计算如下：
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在确定下一相位的△Tri+1时，考虑以下两个条件：
首先考虑相位最小绿灯时间Gmin这一约束条件,即如下公式：Gmin≤Gi-(△Tri-△Tri+1)，其中Gi为i相位有效绿灯时长，求出
同时考虑会造成非优先相位人总延误Di的增加量为△Di；考虑乘客感受，防止延误增加过多，降低有轨电车优先对社会车辆和公交车辆造成的负面影响过大，设定
得出执行红灯早断策略时
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执行绿灯延长策略时
若则否则依次类推，直至分配完毕。
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