CN106205158B - 间歇优先公交专用道的动态设置方法、装置及车载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间歇优先公交专用道的动态设置方法。该方法包括以下步骤：步骤1、公交车实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并根据该范围内所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；步骤2、公交车根据当前的道路服务水平向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令；步骤3、重复执行步骤1～步骤2。本发明还公开了一种间歇式公交的动态设置装置以及一种车载装置。本发明在充分考虑实际路况的情况下，通过通知公交车前向的少量社会车辆避让，可在保证公交车运营车速的同时，大幅提高道路资源的利用率，减小对社会车辆的影响，并且本发明易于实现，实现成本较低。
Description
技术领域
本发明属于城市交通管理与控制领域，具体涉及一种间歇优先公交专用道的动态设置方法、装置。
背景技术
随着城市交通问题的日益严峻，优先发展公共交通已成为世界各国的共识。公交专用道是公交优先的一项重要措施，在缓解城市交通拥挤、节约能源、减少城市空气污染等方面取得了不错的效果。然而普通公交专用道适用于公交车流量较大的城市道路上。对于公交车流量较小而社会交通流量较大的城市道路，开辟公交专用道会造成社会车道条数的减少，通行能力利用率的降低，并有可能增加社会车辆的平均延误和交通***的脆弱性；而不开辟公交专用道，又会导致公交线路运营状况较差，进而影响公共交通的吸引力。
为此，有研究者提出了一种间歇优先公交专用道***。其工作原理如下：双车道或多车道的最右侧车道作为公交专用道，当***检测到公交车时，公交车下游邻道的社会车辆被短暂地禁止驶入公交车所在车道；而公交车所在车道下游的社会车辆可以继续行驶，或者换至邻道。公交专用道与社会车道之间，设置地面感应黄闪灯作为路面标志灯。当公交车进入专用道时，相邻交叉口之间基本路段上的黄闪灯全线启亮，禁止社会车辆进入专用道，公交车占用的一部分路段变为常规公交专用道；而当公交车驶离时，由于公交车上游社会车辆不影响公交车运营，路面标志灯随着公交车前行依次熄灭，此时公交车上游的专用道变为常规车道，对社会车辆开放。由此可见，公交专用道是一种动态分配道路资源的技术手段，实践表明：在特定条件下，间歇优先公交专用道与常规道路相比，公交车运营车速可提高20%-25%左右，且对社会交通的运行没有显著影响。
现有间歇优先公交专用道的设置方法，可以归纳为以下两种方式：
（1）路侧检测之后通过地面或者地上指示灯发布指令。该方法通常是由路侧检测***检测到公交车辆到达而设置地面指示灯，从而限制车辆进入专用道，并且提示专用道上的车辆驶出，但是该方法需要大量的路侧设施、需要车路协同技术，成本较高。
（2）GPS检测之后通过地面之上或者地上指示灯发布指令。该方法相对于路侧检测更便捷，但是仍然需要有指示灯和车路协同控制，限制车辆进入专用道，并且提示专用道上的车辆驶出，该方法技术难度大，成本高。
综上可知，现有间歇优先公交专用道的设置方法除存在技术难度大、实现成本高的问题之外，更重要的是对于道路资源的利用率仍然较低，且未考虑实际路况的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种间歇优先公交专用道的动态设置方法、装置，在充分考虑实际路况的情况下，通过通知公交车前向的少量社会车辆避让，可在保证公交车运营车速的同时，大幅提高道路资源的利用率，减小对社会车辆的影响。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种间歇优先公交专用道的动态设置方法，包括以下步骤：
步骤1、公交车实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并根据该范围内所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；
步骤2、公交车根据当前的道路服务水平向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其驶离当前车道；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其减速行驶；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其提速行驶；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小；
步骤3、重复执行步骤1～步骤2。
优选地，公交车通过无线射频通讯方式实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并通过无线射频通讯方式向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令。
优选地，所述比例、减速幅度、提速幅度与当前的道路服务水平之间的对应关系具体如下：
当前的道路服务水平为1级时，所述比例为100%，所述减速幅度为20%，所述提速幅度为20%；
当前的道路服务水平为2级时，所述比例为90%，所述减速幅度为25%，所述提速幅度为15%；
当前的道路服务水平为3级时，所述比例为80%，所述减速幅度为30%，所述提速幅度为10%；
当前的道路服务水平为4级时，所述比例为70%，所述减速幅度为35%，所述提速幅度为5%；
当前的道路服务水平低于4级时，所述比例、减速幅度、提速幅度均为0。
优选地，在从公交车同车道前向两个公交车车位的范围内选取社会车辆时，依照社会车辆速度由低到高的次序选取。
优选地，公交车向所在道路上的部分社会车辆所发送的避让指令中包括指令执行时限，所述指令执行时限为公交车根据该社会车辆的位置信息、速度信息所计算出的预计相遇时间。
根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：
一种间歇优先公交专用道的动态设置装置，该装置设置于公交车上，其包括：
信息获取单元，用于实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息；
道路服务水平计算单元，用于根据所获取的所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；
中枢控制单元，用于根据当前的道路服务水平为所在道路上的部分社会车辆生成避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其驶离当前车道的指令；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其减速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其提速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小；
指令发送单元，用于将中枢控制单元所生成的避让指令发送给相应社会车辆。
优选地，所述信息获取单元通过无线射频通讯方式实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，所述指令发送单元通过无线射频通讯方式将中枢控制单元所生成的指令发送给相应社会车辆。
优选地，所述比例、减速幅度、提速幅度与当前的道路服务水平之间的对应关系具体如下：
当前的道路服务水平为1级时，所述比例为100%，所述减速幅度为20%，所述提速幅度为20%；
当前的道路服务水平为2级时，所述比例为90%，所述减速幅度为25%，所述提速幅度为15%；
当前的道路服务水平为3级时，所述比例为80%，所述减速幅度为30%，所述提速幅度为10%；
当前的道路服务水平为4级时，所述比例为70%，所述减速幅度为35%，所述提速幅度为5%；
当前的道路服务水平低于4级时，所述比例、减速幅度、提速幅度均为0。
优选地，中枢控制单元在从公交车同车道前向两个公交车车位的范围内选取社会车辆时，依照社会车辆速度由低到高的次序选取。
优选地，中枢控制单元为所在道路上的部分社会车辆所生成的避让指令中包括指令执行时限，所述指令执行时限为中枢控制单元根据该社会车辆的位置信息、速度信息所计算出的预计相遇时间。
一种车载装置，用于安装在社会车辆，以实现上述方法；该车载装置包括：
GNSS定位模块，用于进行GNSS定位，以获取自身的位置信息、速度信息；
通讯模块，用于将自身的位置信息、速度信息发送给公交车，并接收公交车所发送的避让指令；
人机交互模块，用于将通讯单元所接收的避让指令传递给社会车辆驾驶员。
优选地，所述通讯模块为无线射频通讯模块。
优选地，所述人机交互模块为显示器或广播。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明以公交车作为控制中枢，在行驶过程中根据当前的道路服务水平动态地通知公交车前向的少量社会车辆进行避让，在保证公交车具有较高运营车速的同时，可大幅提高道路资源的利用率，减小对社会车辆的影响。
本发明的优选方案利用无线射频通讯技术实现公交车与社会车辆之间的信息交互，并利用车载显示器或广播将避让指令有效传递给社会车辆驾驶人员，不需要依赖车路协同技术，也不必设置大量路侧设备，实现方便且成本较低。
本发明可充分利用现有车辆已广泛配备的车载GNSS定位（如GPS、北斗等）装置、车载显示器等，从而进一步降低***实现成本。
附图说明
图1为社会车辆避让原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
针对现有间歇优先公交专用道设置技术的不足，本发明的思路是以公交车作为控制中枢，在行驶过程中根据当前的道路服务水平动态地通知公交车前向的少量社会车辆进行避让，在保证公交车具有较高运营车速的同时，可大幅提高道路资源的利用率，减小对社会车辆的影响。具体地，本发明间歇优先公交专用道的动态设置方法包括以下步骤：
步骤1、公交车实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并根据该范围内所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；
步骤2、公交车根据当前的道路服务水平向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其驶离当前车道；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其减速行驶；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其提速行驶；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小；
步骤3、重复执行步骤1～步骤2。
为实现上述方法，本发明还提出了一种间歇优先公交专用道的动态设置装置，该装置设置于公交车上，其包括：
信息获取单元，用于实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息；
道路服务水平计算单元，用于根据所获取的所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；
中枢控制单元，用于根据当前的道路服务水平为所在道路上的部分社会车辆生成避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其驶离当前车道的指令；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其减速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其提速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小；
指令发送单元，用于将中枢控制单元所生成的避让指令发送给相应社会车辆。
以及，一种车载装置，用于安装在社会车辆，以实现上述方法；该车载装置包括：
GNSS定位模块，用于进行GNSS定位，以获取自身的位置信息、速度信息；
通讯模块，用于将自身的位置信息、速度信息发送给公交车，并接收公交车所发送的避让指令；
人机交互模块，用于将通讯单元所接收的避让指令传递给社会车辆驾驶员。
上述技术方案中，公交车可通过与现有道路控制调度***之间的通信来获取社会车辆的位置信息、速度信息，并利用道路控制调度***向相关社会车辆转发相应的避让指令，但这种方式需要增加现有道路控制调度***的负担，因此，本发明优选利用无线射频通讯技术实现公交车与社会车辆之间的信息交互，即公交车通过无线射频通讯方式实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并通过无线射频通讯方式向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令。得益于无线射频通信技术的快速发展，目前市场上已出现了各种不同的无线射频通讯模块，其通讯距离可从数十米至数百米，足以满足本发明的应用环境。
考虑到现有车辆已广泛配备了车载GNSS定位（如GPS、北斗等）装置、车载显示器等，因此可以直接利用这些设备与通信模块相结合，从而构成用于社会车辆的车载装置。
为了便于公众理解，下面以一个优选实施例来对本发明技术方案进行详细说明。
本实施例中的公交车上安装有间歇优先公交专用道的动态设置装置，该装置包括无线射频通信装置、道路服务水平计算单元、中枢控制单元。本实施例的社会车辆上设置有相应的车载装置，其包括GNSS定位模块、射频通信装置、人机交互模块。本实施例中间歇优先公交专用道的动态设置过程具体如下：
1）社会车辆的GNSS定位模块实时获取自身的位置、速度信息并通过射频通信装置将这些信息发送出去；公交车在公交专用道上行驶的过程中，公交车上的动态设置装置通过无线射频通信装置接收一定范围内所有社会车辆的车载装置所发送的位置信息、速度信息；本发明需要获取该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息。
2）公交车上的动态设置装置中的道路服务水平计算单元根据所获取的所有社会车辆的速度的平均值计算当前的道路服务水平。道路服务水平用于表征道路状况，其为现有技术，道路服务水平通常可分为6级： 1级、2级、3级、4级、5级、6级，等级数字越小代表道路服务水平越高；其判断标准如下：
1级：开流畅通，平均车速大于48km/h，或交通量小于道路通行能力的60%；
2级：车流稳定，稍有延迟，平均车速大于40km/h，或交通量接近道路 通行能力的70%；
3级：车流稳定，有延迟，平均车速大于32km/h，或交通量接近道路通行能力的80%；
4级：车流不大稳定，延迟尚可忍受，平均车速大于24km/h，或交通量接近道路通行能力的90%；
5级：车流不稳定，延迟不能忍受，平均车速降到24km/h，或交通量接近道路通行能力；
6级：交通阻塞，平均车速小于24km/h，或交通量可能超过道路通行能力，但已没有意义。
3）中枢控制单元根据当前的道路服务水平为所在道路上的部分社会车辆生成避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其驶离当前车道的指令；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其减速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其提速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小。
图1显示了本发明所采用的社会车辆避让原理，其中的公交专用道设置于道路中间。如图1所示，将相关的社会车辆按照相对于公交车所处的位置分为三种：第一种是公交车同车道前方两个公交车车位范围内的社会车辆（图中A区域內的车辆）；第二种是公交专用道右侧车道前方一个公交车车位范围内的社会车辆（图中B区域內车辆）； 第三种是公交专用道右侧车道前方一个公交车车位至两个公交车车位之间的区域（图中C区域內车辆）。中枢控制单元根据当前的道路服务水平确定A区域中车辆的驶出比例、B区域中车辆的减速幅度、C区域中车辆的提速幅度；例如可以采用以下的对应关系：
1级：A区域中100%车辆驶出，B区域中车辆按照80%倍速度进行减速、C区域中车辆按照120%倍速度进行提速；
2级： A区域中90%车辆驶出，B区域中车辆按照75%倍速度进行减速、C区域中车辆按照115%倍速度进行提速；
3级： A区域中车辆80%车辆驶出，B区域中车辆按照70%倍速度进行减速、C区域中车辆按照110%倍速度进行提速；
4级： A区域中车辆70%车辆驶出，B区域中车辆按照65%倍速度进行减速、C区域中车辆按照105%倍速度进行提速；
5、6级：A区域中车辆不需要驶出当前车道，B区域中车辆不减速，C区域中车辆不加速；亦即不设置间歇优先公交专用道。
中枢控制单元在从A区域选取需要驶出当前车道的社会车辆时，可以按照所确定的比例随机选取，也可以采用其他方式进行选取；本发明优选依照社会车辆速度由低到高的次序选取。
为了使得避让指令更准确，中枢控制单元还可以进一步根据该社会车辆的位置信息、速度信息计算出公交车与该社会车辆的预计相遇时间，并以所计算出的预计相遇时间作为指令执行时限放入该社会车辆的避让指令中。其一是不要让接到通知的司机惊慌，可以逐步换道与加减速，其二是告知车辆这个时间內必需响应避让指令，不能接到通知很久不行动。
4）中枢控制单元所生成的避让指令经由射频通信装置发送给相应的社会车辆；
5）社会车辆通过车载显示器或车载广播等，通过图像或声音的方式将所收到的避让指令传递给司机，司机按照避让指令进行相应的避让操作。
通过以上过程即可实现间歇优先公交专用道的动态设置。该方案在指挥社会车辆避让时充分考虑了当前的道路服务水平，可在保证公交车具有较高运营车速的同时，大幅提高道路资源的利用率，减小对社会车辆的影响。
Claims (11)
1.一种间歇优先公交专用道的动态设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、公交车实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并根据该范围内所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；
步骤2、公交车根据当前的道路服务水平向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其驶离当前车道；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其减速行驶；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，向这些社会车辆发送指令，要求其提速行驶；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小；
步骤3、重复执行步骤1～步骤2；
所述比例、减速幅度、提速幅度与当前的道路服务水平之间的对应关系具体如下：
当前的道路服务水平为1级时，所述比例为100%，所述减速幅度为20%，所述提速幅度为20%；
当前的道路服务水平为2级时，所述比例为90%，所述减速幅度为25%，所述提速幅度为15%；
当前的道路服务水平为3级时，所述比例为80%，所述减速幅度为30%，所述提速幅度为10%；
当前的道路服务水平为4级时，所述比例为70%，所述减速幅度为35%，所述提速幅度为5%；
当前的道路服务水平低于4级时，所述比例、减速幅度、提速幅度均为0。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，公交车通过无线射频通讯方式实时获取所在
道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，并通过无线射频通讯方式向所在道路上的部分社会车辆发送避让指令。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，在从公交车同车道前向两个公交车车位的范
围内选取社会车辆时，依照社会车辆速度由低到高的次序选取。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，公交车向所在道路上的部分社会车辆所发送
的避让指令中包括指令执行时限，所述指令执行时限为公交车根据该社会车辆的位置信息、速度信息所计算出的预计相遇时间。
5.一种间歇优先公交专用道的动态设置装置，其特征在于，该装置设置于公交车上，
其包括：
信息获取单元，用于实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息；
道路服务水平计算单元，用于根据所获取的所有社会车辆的平均速度计算当前的道路服务水平；
中枢控制单元，用于根据当前的道路服务水平为所在道路上的部分社会车辆生成避让指令，具体如下：
对于公交车同车道前向两个公交车车位的范围内的社会车辆，从其中选取一定比例的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其驶离当前车道的指令；当前的道路服务水平越高，所述比例越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位的范围内的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其减速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，减速幅度越大；
对于公交车相邻车道前向一个公交车车位至公交车相邻车道前向两个公交车车位之间的社会车辆，为这些社会车辆生成要求其提速行驶的指令；当前的道路服务水平越低，提速幅度越小；
指令发送单元，用于将中枢控制单元所生成的避让指令发送给相应社会车辆；
所述比例、减速幅度、提速幅度与当前的道路服务水平之间的对应关系具体如下：
当前的道路服务水平为1级时，所述比例为100%，所述减速幅度为20%，所述提速幅度为20%；
当前的道路服务水平为2级时，所述比例为90%，所述减速幅度为25%，所述提速幅度为15%；
当前的道路服务水平为3级时，所述比例为80%，所述减速幅度为30%，所述提速幅度为10%；
当前的道路服务水平为4级时，所述比例为70%，所述减速幅度为35%，所述提速幅度为5%；
当前的道路服务水平低于4级时，所述比例、减速幅度、提速幅度均为0。
6.如权利要求5所述装置，其特征在于，所述信息获取单元通过无线射频通讯方式实时获取所在道路上该公交车前向、后向各至少两个公交车车位的范围内所有社会车辆的位置信息、速度信息，所述指令发送单元通过无线射频通讯方式将中枢控制单元所生成的指令发送给相应社会车辆。
7.如权利要求5所述装置，其特征在于，中枢控制单元在从公交车同车道前向两个公交车车位的范围内选取社会车辆时，依照社会车辆速度由低到高的次序选取。
8.如权利要求5所述装置，其特征在于，中枢控制单元为所在道路上的部分社会车辆所生成的避让指令中包括指令执行时限，所述指令执行时限为中枢控制单元根据该社会车辆的位置信息、速度信息所计算出的预计相遇时间。
9.一种车载装置，用于安装在社会车辆，以实现权利要求1所述方法；其特征在于，该车载装置包括：
GNSS定位模块，用于进行GNSS定位，以获取自身的位置信息、速度信息；
通讯模块，用于将自身的位置信息、速度信息发送给公交车，并接收公交车所发送的避让指令；
人机交互模块，用于将通讯单元所接收的避让指令传递给社会车辆驾驶员。
10.如权利要求9所述车载装置，其特征在于，所述通讯模块为无线射频通讯模块。
11.如权利要求9所述车载装置，其特征在于，所述人机交互模块为显示器或广播。
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