CN107351866B - 一种考虑站台停靠时间的有轨电车路口协同控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种考虑站台停靠时间的有轨电车路口协同控制方法。本发明以四相位平交路口为研究对象，有轨电车全部采用路中转路中的行走方式，以站台相对于平交路口不同的分布位置为分类标准，通过采用“调整车速”、“调整停站时间”以及“单交叉口控制策略”相结合的方式为有轨电车提供线路协同通行策略，尽量减少有轨电车在平交路口的停车概率。本发明考虑到有轨电车实际运行状况，在运行中相对优先于社会车辆，不仅能提高有轨电车在整条线路的运行效率，避免了与社会车辆的相互冲突，更促进了城市公共交通的绿色发展。

Description

一种考虑站台停靠时间的有轨电车路口协同控制方法

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

面对我国如今严重的交通拥堵问题，优先发展公共交通是解决问题的关键，也是在世界许多国家得到成功应用的发展方式。在公共交通中，有轨电车以其灵活性好、造价低、安全环保等特点得到广泛青睐。但对于国内来说，有轨电车技术发展并不成熟，又因为复杂的道路交通运行环境，所以很难像国外一样有一整套完备的运行方案。而有轨电车虽然拥有半封闭的运营环境，即使运营最初是在绿波带下通行，但在经过平交路口时，由于受到社会车辆以及平交路口前站台的影响，有轨电车原有的运营状态会遭到破坏，很难在整条线路运行时提高运营效率。

刘克虎等人在《现代有轨电车实现“绿波”交通应用方法研究》中通过建立数学模型使有轨电车控制与道路交通控制协同，并通过完善调度、改变有轨电车运行速度进行实现；张杨杨在《基于现代有轨电车运行特性的绿波带优先控制方法》中以有轨电车的运行规律为基础，使有轨电车在无站台的路段实现绿波下通行；蒋应红等人在专利《基于有轨电车主动运行控制***的交叉口通行控制方法》中提到通过改变车辆的合理运行速度实现在整条线路下“不停车”经过平交路口。但这类研究均没有考虑实际情况下平交路口前后有有轨电车站台的情况，结合实际道路状况，一套适合有轨电车在路口前后停站的分类控制策略亟待提出。

考虑到平交路口前后是否有站台，并以此为判断标准进行分类控制，结合控制车辆合理速度、调整车辆停站时间以及使用有轨电车平交路口通行控制策略三种方法相结合的手段，提出了适应于真实道路情况的有效方法，并体现了安全高效的理念。

发明内容

本发明提供了一种基于平交路口前后不同位置站台的有轨电车线路分类控制方法，考虑了实际道路状况下站台的分布，避免了有轨电车与社会车辆的相互冲突，尽量实现有轨电车不停车通过平交路口，提高了有轨电车的通行效率和安全性。以站台相对于平交路口不同的分布位置为分类标准，采用“调整车速”、“调整停站时间”以及“单交叉口控制策略”相结合的方式为有轨电车提供相对于社会车辆相对优先的线路协同策略，按照以下步骤实现：

(1)有轨电车到达检测区域时，判断有轨电车行走方向上的第一个平交路口前是否有有轨电车站台，若有，进入(2)，若没有，进入(9)；

(2)判断在有轨电车站台停站i秒后，有轨电车启动至第一个平交路口是否遇到其所通行相位的绿灯，若能，进入(3)，若不能，进入(8)；

(3)判断有轨电车到达停车线时的绿灯剩余时间g_剩是否大于有轨电车匀速通过平交路口的时间t，若g_剩＞t，则有轨电车直接按照原行驶状态经过平交路口；若g_剩＜t，则进入(4)；

(4)将该相位绿灯时间从中间时刻均分为前半时段和后半时段，判断车辆启动时刻是否位于该相位绿灯时间后半时段，若是，进入(5)；若不是，则将绿灯时间延长α秒，再让有轨电车通行，其中α＝t-g_剩；

(5)判断是否g_剩+b≥t₁，若是，调整停站时间，进入(6)，否则进入(7)；其中，x＝l+w+c，式中，b为站台可接受的有轨电车提前启动的最大时间，t₁为有轨电车以最大加速度经过交叉口的时间，x为有轨电车从启动到车位经过平交路口的距离，l为有轨电车站台到平交路口的距离，w为平交路口的宽度，c为有轨电车的长度，a_max为有轨电车的最大加速度；

(6)调整有轨电车的停站时间为e₁秒，其中e₁＝i-b，有轨电车停站e₁秒启动后以最大加速度行驶并通过路口；

(7)调整有轨电车的停站时间为e₁秒，绿灯延长m秒，其中m＝t₁-g_剩-b，有轨电车停站e₁秒启动后以最大加速度行驶并通过路口；

(8)调整有轨电车的停站时间为e₂秒，其中式中，d为有轨电车停站后启动时刻距离该通行相位绿灯的时间，t₂为有轨电车以最小加速度经过交叉口的时间，a_min为有轨电车的最小加速度；

(9)判断有轨电车行驶方向第一个平交路口后是否有站台，若有，进入(10)，若没有，进入(14)。

(10)判断有轨电车当前是否在绿波带下行驶，若是，则以正常速度行驶通过平交路口，否则，进入(11)；

(11)判断有轨电车到达平交路口时是否为其所通行相位的前一相位，若是，采取红灯早断，在停止线检测器检测到车辆到达信息后，当前相位禁止通行，信号灯切换到有轨电车的通行相位；若不是，进入(12)；

(12)判断有轨电车到达平交路口时是否为其所通行相位的后一相位，若是，采用绿灯延长，待有轨电车安全通过后切换到下一相位，否则进入(13)；

(13)调整有轨电车车速为v'，其中v'＝v+a_maxk，式中，k为有轨电车到达平交路口时距离其上一个通行相位的时间，v为有轨电车调整前的速度；

(14)判断有轨电车在行驶方向上最近的站台之间是否有两个及以上的平交路口，若是，调整车辆速度使其在绿波带下运行，否则，进入(15)；

(15)判断有轨电车在邻近交叉口是否遇到绿灯，若是，按照正常行驶状态通过交叉口，否则，执行(11)-(13)。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明考虑到平交路口前后有站台的情况，并以站台的不同位置为分类标准进行分类控制，更有益于解决现实问题。

2.本发明结合社会车辆的运行状况，通过“调整车速”、“调整停站时间”或采用“控制策略”等方法使有轨电车在线路上尽量不停车经过平交路口，尽量减少对社会车辆的影响，有利于车辆的运行效率以及与社会车辆“合作”运行。

3.根据对有轨电车的实时检测判断车辆的运行状况，并提前告知其运行策略，更加具有实时性并且使运行策略更具有实用性。

4.结合复杂的交通运行环境，尤其是在平交路口处，有轨电车与社会车辆存在大量冲突点，本发明提供的策略可有效避免冲突，提高了道路运行的安全性。

附图说明

图1是平交路口有轨电车检测器布设及轨道铺设示意图；

图2是有轨电车控制策略流程图。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本发明做进一步说明。

有轨电车实时定位及铺设检测器：在有轨电车运行过程中，车辆的GPS定位模块会实时向信号控制***发送车辆的运行状态信息，包括地理位置、车辆速度信息，加速度信息等，当车辆进入距离平交路口为A米的区域内(称为“控制区域”)，信号控制***获得的有轨电车的信息称之为“有效信息”，当信号控制***获得有效信息，判断车辆的是否需要停站以及到达平交路口的时间，根据已设置好的分类控制方法和当前交通信息来确定车辆运行方案。在平交路口的入口和出口处分别设置停止线检测器和取消检测器，停止线检测器判断车辆到达平交路口的状态，取消检测器检测有轨电车车尾通过的时刻。有轨电车专用轨道在主路中间铺设，如图1所示。

本发明考虑到有轨电车的实际运行环境，以站台相对于平交路口不同的分布位置为分类标准，采用不同策略分类实现，其实现过程为：

(1)有轨电车到达“控制区域”(距离平交路口A米以内的区域)时，GPS模块检测到的有轨电车实时信息为有效信息，并传递到信号控制***。该有效信息是判定有轨电车下一秒行驶状态的关键。在有轨电车刚刚到达“控制区域”，判断有轨电车行走方向(以下称为“正方向”)，第一个平交路口前是否有有轨电车站台，若有，进入(2)，若没有，进入(9)。

(2)根据实际经验，取有轨电车实际停站时间的均值i为本发明有轨电车固定停站时间，判断车辆停站i秒后启动是否遇到其所通行相位的绿灯，若能，进入(3)，若不能，进入(8)(单位：s)。

(3)判断车辆到达停车线时的绿灯剩余时间g_剩是否大于车辆匀速通过平交路口的时间t，若g_剩＞t，则有轨电车直接按照原行驶状态经过平交路口；若g_剩＜t，则进入(4)(单位：s)。

(4)将该相位绿灯时间从中间时刻均分，判断车辆启动时刻是否位于该相位绿灯时间后半时段，若是，进入(5)，若不是，则采取“绿灯延长”策略，车辆方可安全通过。假设绿灯延长时间为α。则α＝t-g_剩(单位：s)。

(5)根据实际经验，在有轨电车停站时间为i秒的基础上，假设站台可接受的有轨电车提前启动的最大时间为b，判断g_剩+b≥t₁？若是，调整停站时间，进入(6)，否则进入(7)。其中，x＝l+w+c(单位：s)。式中，

t₁：有轨电车以最大加速度经过交叉口的时间

x：有轨电车从启动到车位经过平交路口的距离

l：有轨电车站台到平交路口的距离

w：平交路口的宽度

c：有轨电车的长度

a_max：有轨电车的最大加速度

(6)由(5)知，调整有轨电车在站台的停站时间，当车辆以最大加速度行驶时，可安全通过平交路口，调整后有轨电车的停站时间为e₁，e₁＝i-b(单位：s)。

(7)经(5)判断得知，即使车辆提前b秒离开站台，以最大加速度行驶也无法在剩余绿灯时间内通过平交路口，此时采取“调整停车时间”和“绿灯延长”相结合的方法，停站时间仍调整为e₁，绿灯延长m秒，m＝t₁-g_剩-b(单位：s)。

(8)由(2)判断得到，有轨电车启动时不能遇到其所通行相位的绿灯，则采取“调整停站时间”策略，使有轨电车在绿波带下通过平交路口。设有轨电车停站后启动时刻距离该通行相位绿灯的时间为d秒，则e₂＝i+(d-t₂)，式中，

t₂：有轨电车以最小加速度经过交叉口的时间，

a_min：有轨电车的最小加速度。

(9)由于正方向第一个路口前没有站台，判断正方向第一个路口后是否有站台，若有，进入(10)，若没有，进入(14)。

(10)判断有轨电车当前是否在绿波带下行驶，若是，则以正常速度行驶通过平交路口，否则，进入(11)。

(11)判断有轨电车到达平交路口时是否为其所通行相位的前一相位，若是，采取“红灯早断”策略，在停止线检测器检测到车辆到达信息后，当前相位禁止通行，信号灯切换到有轨电车的通行相位。若不是，进入(12)。

(12)判断有轨电车到达平交路口时是否为其所通行相位的后一相位，若是，采用“绿灯延长”策略，待有轨电车安全通过后切换到下一相位，否则进入(13)。

(13)由以上判断知，车辆到达时既不在所通行相位前，也不在所通行相位后，则采取“调整车速”的策略。假设有轨电车到达平交路口时距离其上一个通行相位的时间为k，则v'＝v+a_maxk，v'为有轨电车所调整的速度，v为有轨电车正常行驶的速度。

(14)判断有轨电车与正方向最近的站台之间是否有两个及以上的平交路口，若是，调整车辆速度使其在绿波带下运行，否则，进入(15)。

(15)判断有轨电车在邻近交叉口是否遇到绿灯，若是，按照正常行驶状态通过交叉口，否则，执行(11)-(13)。

Claims (1)

1.一种考虑站台停靠时间的有轨电车路口协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)有轨电车到达检测区域时，判断有轨电车行走方向上的第一个平交路口前是否有有轨电车站台，若有，进入(2)，若没有，进入(9)；

(2)判断在有轨电车站台停站i秒后，有轨电车启动至第一个平交路口是否遇到其所通行相位的绿灯，若能，进入(3)，若不能，进入(8)；

(3)判断有轨电车到达停车线时的绿灯剩余时间g_剩是否大于有轨电车匀速通过平交路口的时间t，若g_剩＞t，则有轨电车直接按照原行驶状态经过平交路口；若g_剩＜t，则进入(4)；

(4)将该相位绿灯时间从中间时刻均分为前半时段和后半时段，判断车辆启动时刻是否位于该相位绿灯时间后半时段，若是，进入(5)；若不是，则将绿灯时间延长α秒，再让有轨电车通行，其中α＝t-g_剩；

(5)判断是否g_剩+b≥t₁，若是，调整停站时间，进入(6)，否则进入(7)；其中，x＝l+w+c，式中，b为站台可接受的有轨电车提前启动的最大时间，t₁为有轨电车以最大加速度经过交叉口的时间，x为有轨电车从启动到车经过平交路口的距离，l为有轨电车站台到平交路口的距离，w为平交路口的宽度，c为有轨电车的长度，a_max为有轨电车的最大加速度；

(6)调整有轨电车的停站时间为e₁秒，其中e₁＝i-b，有轨电车停站e₁秒启动后以最大加速度行驶并通过路口；

(7)调整有轨电车的停站时间为e₁秒，绿灯延长m秒，其中m＝t₁-g_剩-b，有轨电车停站e₁秒启动后以最大加速度行驶并通过路口；

(8)调整有轨电车的停站时间为e₂秒，其中e₂＝i+(d-t₂)，式中，d为有轨电车停站后启动时刻距离该通行相位绿灯的时间，t₂为有轨电车以最小加速度经过交叉口的时间，a_min为有轨电车的最小加速度；

(9)判断有轨电车行驶方向第一个平交路口后是否有站台，若有，进入(10)，若没有，进入(14)；

(10)判断有轨电车当前是否在绿波带下行驶，若是，则以正常速度行驶通过平交路口，否则，进入(11)；

(11)判断有轨电车到达平交路口时是否为其所通行相位的前一相位，若是，采取红灯早断，在停止线检测器检测到车辆到达信息后，当前相位禁止通行，信号灯切换到有轨电车的通行相位；若不是，进入(12)；

(12)判断有轨电车到达平交路口时是否为其所通行相位的后一相位，若是，采用绿灯延长，待有轨电车安全通过后切换到下一相位，否则进入(13)；

(13)调整有轨电车车速为v'，其中v'＝v+a_maxk，式中，k为有轨电车到达平交路口时距离其上一个通行相位的时间，v为有轨电车调整前的速度；

(14)判断有轨电车在行驶方向上最近的站台之间是否有两个及以上的平交路口，若是，调整车辆速度使其在绿波带下运行，否则，进入(15)；

(15)判断有轨电车在邻近交叉口是否遇到绿灯，若是，按照正常行驶状态通过交叉口，否则，执行(11)-(13)。