一种路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法

摘要

本发明公开了一种路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法，可根据采集的公交车辆实时信息，预测公交车辆到达下游交叉口的时间，分析公交车辆因转向和信号相序产生的乘客延误，进而产生公交车辆排序的优化方案，通过在路内侧公交停靠站设置待驶区和信号控制灯，有效调整公交车辆运行顺序。该方法从公交车辆运行时间角度，结合公交运行经验数据和实时采集数据，可以较为准确地预测车辆到达下游交叉口的时间，通过固有绿灯间隔时刻表，更为精确地判断转向车辆因行驶次序而产生的乘客延误，形成可靠的转向公交排序方案，通过在停靠站设置待驶区，在出口处和待驶区信号灯联动控制条件下，实现公交车辆的快速、有效排序，降低了转向公交车辆的交叉口总延误，保障公交在下游信号交叉口优先通行，有效提高公交车辆运行效率。

说明书

技术领域

本发明属于公交优先技术技术领域，具体涉及一种路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法。

背景技术

伴随不断加重的环境、能源问题，日益频发的城市交通拥堵现象，公交优先是城市化进程中的一种优选发展模式已成为学界的广泛共识。公交优先技术泛指在交通控制管理范畴内，公交车辆在道路上优先通行的各类措施。其中，公交站点的优化是公交优先的关键技术环节，为提高公交停靠效率、降低公交延误提供技术保障。

路内侧的公交停靠站是一种重要的公交站点设置方式，因具备对社会车辆干扰小、公交停靠便捷的特点，通常设置在快速公交线路上。经发明人长期研究发现，在快速公交线路上，公交运行速度的不断提升，经常出现多辆公交车停靠站点的现象。由于公交车辆在下游交叉口的转向不同，而公交车辆的行驶次序与下游交叉口信号相位排序并不协同，导致在下游信号交叉口会因排序问题而产生公交车延误，降低公交运行速度。然而，传统公交优先技术采用在交叉口给予公交车辆被动优先权，而面对不同转向的公交车辆同一时段到达交叉口时，通过延长公交车绿灯间隔的信号优先技术并不能取得很好效果。如果能够在公交车辆未到达交叉口前，准确预测公交车辆到达交叉口时间，结合公交车辆转向和实时运行信息，优化公交车辆行驶次序，使其与交叉口信号相位排序协同，从而降低转向公交车辆的交叉口总延误，有效提高公交车辆运行效率。

因此，需要一种新的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法以解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术中公交车辆到达下游交叉口产生延误的缺陷，提供一种优化公交车辆的行驶顺序，使其与交叉口信号相位排序协同，缩短转向公交车辆在下游交叉口的延误，提高公交车辆运行效率的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本发明的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法所采用的技术方案如下：

一种路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法，包括以下步骤：

1）、在公交停靠站的上游设置所述公交车检测器，公交车检测器通过公交车上的车载信息采集发布装置实时采集公交车信息，所述公交车信息包括ID_k、T_k、t_k1、t_k2、t_k3和Q_k，其中，ID_k为检测到的第k辆公交车的编号，T_k为检测到第k辆公交车的时刻，t_k1、t_k2、t_k3、Q_k分别表示第k辆公交车在过去三十天里，在T_k时刻的前后30分钟内[T_k-30，T_k+30]，该公交车从路段上游入口处到达公交停靠站的平均时长、该公交车在该公交停靠站上下乘客的平均时长、该公交车驶离该公交停靠站到下游交叉口的平均时长、该公交车驶离该公交停靠站时的平均乘客数；

2）、当所述公交车检测器采集到一辆公交车的信息，则将此公交车的编号ID_k添加到公交车排队序列集合M的尾端，M可表示为｛m₁，m₂，m₃，…m_K｝，在集合M中，K表示集合中一共有K辆被检测到且尚未驶离公交停靠站的公交车的数目，m_k中存储着第k个被检测到的公交车的编号ID_k；

3）、根据采集到的第K辆公交车的编号ID_k，判断该公交车在下游交叉口i的转向α_ki；根据采集到的公交车ID_k的t_k1、t_k2、t_k3信息，预测该公交车到达下游交叉口i的时刻T_k,i；根据下游交叉口i的信号控制方案，预测公交车ID_k在T_k,i时刻到达下游交叉口i后，在不受其他车辆影响的理想条件下，通过交叉口i的等待时长△t_k，△t_k=0表示公交车ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i时，交叉口信号相位正好允许公交车ID_k通行；△t_k>0表示公交车ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i后，需要等待△t_k才能等到允许该公交车辆通行的信号相位；

4）、根据步骤2）得到的公交车排队序列集合M，分别预测前K-1辆公交车对其后一辆公交车造成的乘客延误；对公交车m_k而言，若T_k,i+△t_k<=T_k+_1,i+△t_k+1，表示公交车m_k不会影响到公交车m_k+1通行，则对后一辆公交车辆产生的乘客延误d_k=0；若T_k,i+△t_k>T_k+1,i+△t_k+1，表示公交车m_k会影响到公交车m_k+1通行，产生的乘客延误为d_k=Q_k+1[(T_k,i+△t_k)-(T_k+1,i+△t_k+1)+△t’_k+1]，其中△t’_k+1表示T_k,i+△t_k时刻之后，允许公交车ID_k+1通行的相位的绿灯启动时刻与T_k,i+△t_k时刻之间的时间差；

5）、根据步骤4）得到的乘客延误信息{d₁，d₂，…，d_K-1}，选取对后一辆公交车造成乘客延误最大的公交车，将其定义为第m_k’辆公交车；通过所述车载信息采集发布装置，向第m_k’辆公交车发布控制指令，要求驾驶员将第m_k’辆公交车驶入公交停靠站出口处的待驶区，并将停靠站出口处信号灯调至左转绿灯，待第m_k’辆公交车驶入待驶区后，将停靠站出口处信号灯调至直行绿灯；

6）、当第m_k’辆公交车驶入待驶区之后，通过停靠站出口处的公交车检测器实时检测第m_k’+1辆公交车通过的时刻T_k’+1；当采集到第m_k’+1辆公交车通过的时刻T_k’+1时，判断第m_k’辆公交车是否会对其后的其他公交车造成影响，若T_k’+1+△t_k’<=T_k’+2,i+△t_k’+2，表示公交车m_k’不会影响到公交车m_k’+2通行，则在公交车m_k’+1驶离公交停靠站之后，通过车载信息采集发布装置，向公交车m_k’发布允许驶离停靠站的控制指令，并将公交停靠站出口处信号灯设置为直行红灯，将待驶区信号灯设置为停靠绿灯，待公交车m_k’驶离待驶区后，再将停靠站出口处信号灯设置为直行绿灯，将待驶区信号灯设置为停靠红灯；若T_k’+1+△t_k’>T_k’+2,i+△t_k’+2，表明公交车m_k’会影响到公交车m_k’+2通行；待公交车m_k’+2通过，出口处检测器采集到T_k’+2时，继续判断公交车m_k’是否会影响到后一辆公交车，直至搜索到T_k’+s-1+△t_k’<=T_k’+s,i+△t_k’+s，s>=3，则在公交车m_k’+s-1驶离公交停靠站之后，通过车载信息采集发布装置，向公交车m_k’发布允许驶离公交停靠站的控制指令，并将停靠站出口处信号灯设置为直行红灯，将待驶区信号灯设置为停靠绿灯，待公交车m_k’驶离待驶区后，再将公交停靠站出口处信号灯设置为直行绿灯，将待驶区信号灯设置为停靠红灯；

7）、检测到公交车驶离公交停靠站，采集驶离公交车的编号ID_k,，根据ID_k，将公交车排队序列集合M中相应元素m_k删除，形成新的公交车排队序列集合M’。

更进一步的，步骤1）中根据公交停靠站上游的公交车检测器设置方法，在公交停靠站的上游设置所述公交车检测器，所述的公交停靠站上游的公交车辆检测器设置方法为：首先，采集公交停靠站与路段上游入口处的距离L、公交停靠站下游信号控制交叉口的信号周期C和过去30天内所有公交车从路段上游入口到公交停靠站的平均行驶速度V，其次，若满足L<=CV，则将所述公交车检测器设置在路段上游入口处；若L>CV，则将所述公交车检测器设置在公交停靠站上游CV米处。

更进一步的，所述路内侧公交车停靠站包括停靠站和待驶区，所述停靠站设置在公交专用道的上，所述待驶区沿公交车的行驶方向设置在所述停靠站的左侧，所述待驶区的入口连接所述停靠站的出口。

更进一步的，步骤3）中，预测公交车辆ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i后，在不受其他车辆影响的理想条件下，通过交叉口i的等待时长△t_k通过以下方法确定：

根据交叉口i的信号控制方案，形成各相位在一天中各个时段的绿灯间隔时刻[T_g,T_g’]_mn，[T_g,T_g’]_mn表示第m个相位在第n时段的绿灯持续时长；根据公交车ID_k在交叉口i的转向α_ki和到达下游交叉口i的时刻T_k,i，判断α_ki对应的相位m和T_k,i对应的时段n，如果T_k,i∈[T_g,T_g’]_mn，则公交车辆ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i时，交叉口相位正好允许公交车辆ID_k通行，△t_k=0；如果则公交车辆ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i后，需要等待允许通行的相位的绿灯启动时刻，△t_k>0。

更进一步的，所述待驶区的形状为长方形，其中，常规公交车停靠站的待驶区长度至少为20米，常规公交车停靠站的待驶区宽度至少为4.5米；大型快速公交车停靠站的待驶区长度至少为29米，大型快速公交车停靠站的待驶区宽度至少为4.55米。根据我国常规公交车以车长12米，宽2.5米的车型为主，快速公交车辆以车长18米，宽2.55米的车型为主，根据停车场设计规范（GB），大型车辆与墙、车位端之间间距不小于1米，待驶区面积设置应满足一辆公交车停靠及驶出需求，设置待驶区长度不小于公交车车身长度的1.5倍，常规公交车停靠站的待驶区长度至少为20米，大型快速公交车停靠站的待驶区长度至少为29米，设置待驶区宽度不小于公交车车身宽度，常规公交车停靠站的待驶区宽度至少为4.5米，大型快速公交车停靠站的待驶区宽度至少为4.55米。

更进一步的，步骤5）和步骤6）中所述停靠站出口处信号灯为方向指示信号灯，所述停靠站出口信号灯设置在公交停靠站出口与公交车专用道的交汇处，所述停靠站出口信号灯并面向公交停靠站出口处的车辆，公交停靠站出口处信号灯包含左转相位和直行相位，初始状态为直行绿灯，左转红灯。

更进一步的，步骤6）中所述待驶区信号灯为机动车信号灯，待驶区信号灯设置在所述待驶区的出口处并面向停靠在待驶区内的车辆，待驶区信号灯包含直行相位，待驶区信号灯初始状态为停靠红灯。

有益效果：本发明的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法可根据采集的公交车辆实时信息，预测公交车辆到达下游交叉口的时间，分析公交车辆因转向和信号相序产生的乘客延误，进而产生公交车辆排序的优化方案，通过在路内侧公交停靠站设置待驶区和信号控制灯，有效调整公交车辆运行顺序。该方法从公交车辆运行时间角度，结合公交运行经验数据和实时采集数据，可以较为准确地预测车辆到达下游交叉口的时间，通过固有绿灯间隔时刻表，更为精确地判断转向车辆因行驶次序而产生的乘客延误，形成可靠的转向公交排序方案，通过在停靠站设置待驶区，在出口处和待驶区信号灯联动控制条件下，实现公交车辆的快速、有效排序，降低了转向公交车辆的交叉口总延误，保障公交在下游信号交叉口优先通行，有效提高公交车辆运行效率。

附图说明

图1为本发明的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法的基本流程图；

图2为本发明的公交车辆驶出待驶区次序排序方法的流程图；

图3为实施例1的路内侧公交停靠站。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。以下所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

本发明的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法，其中，路内侧公交车停靠站包括停靠站和待驶区，停靠站设置在公交专用道的上，待驶区位置设置在紧邻停靠站，待驶区沿公交车的行驶方向设置在停靠站的左侧，待驶区的入口连接停靠站的出口。其中，待驶区的形状为长方形，长边与公交专用道平行，待驶区的长度为24米，长度满足两个公交车车身长度，待驶区的宽度为3.5米，满足一个公交车车身宽度。包括以下步骤：

1）、在公交停靠站的上游设置所述公交车检测器，公交车检测器通过公交车上的车载信息采集发布装置实时采集公交车信息，所述公交车信息包括ID_k、T_k、t_k1、t_k2、t_k3和Q_k，其中，ID_k为检测到的第k辆公交车的编号，T_k为检测到第k辆公交车的时刻，t_k1、t_k2、t_k3、Q_k分别表示第k辆公交车在过去三十天里，在T_k时刻的前后30分钟内[T_k-30，T_k+30]，该公交车从路段上游入口处到达公交停靠站的平均时长、该公交车在该公交停靠站上下乘客的平均时长、该公交车驶离该公交停靠站到下游交叉口的平均时长、该公交车驶离该公交停靠站时的平均乘客数。

其中，根据公交停靠站上游的公交车检测器设置方法，在公交停靠站的上游设置所述公交车检测器，公交停靠站上游的公交车辆检测器设置方法为：首先，采集公交停靠站与路段上游入口处的距离L、公交停靠站下游信号控制交叉口的信号周期C和过去30天内所有公交车从路段上游入口到公交停靠站的平均行驶速度V，其次，若满足L<=CV，表示上游入口处与公交站台间的距离在公交车辆排序的有效范围内，行驶在此路段上的公交车辆到达下游信号交叉口的时间差在一个公交排序周期范围内，则将所述公交车检测器设置在路段上游入口处；若L>CV，表示检测点到公交站台间的距离不在排序方法的有效范围内，则将所述公交车检测器设置在公交停靠站上游CV米处。

2）、当所述公交车检测器采集到一辆公交车的信息，则将此公交车的编号ID_k添加到公交车排队序列集合M的尾端，M可表示为｛m₁，m₂，m₃，…m_K｝，在集合M中，K表示集合中一共有K辆被检测到且尚未驶离公交停靠站的公交车的数目，m_k中存储着第k个被检测到的公交车的编号ID_k；

3）、根据采集到的第K辆公交车的编号ID_k，判断该公交车在下游交叉口i的转向α_ki；根据采集到的公交车ID_k的t_k1、t_k2、t_k3信息，预测该公交车到达下游交叉口i的时刻T_k,i；根据下游交叉口i的信号控制方案，预测公交车ID_k在T_k,i时刻到达下游交叉口i后，在不受其他车辆影响的理想条件下，通过交叉口i的等待时长△t_k，△t_k=0表示公交车ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i时，交叉口信号相位正好允许公交车ID_k通行；△t_k>0表示公交车ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i后，需要等待△t_k才能等到允许该公交车辆通行的信号相位；

其中，预测公交车ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i后，在不受其他车辆影响的理想条件下，通过交叉口i的等待时长△t_k主要包括以下因素：根据交叉口i的信号控制方案，形成各相位在一天中各个时段的绿灯间隔时刻表，表示为：

相位时段1时段n…时段J

1[T_g,T_g’]₁₁[T_g,T_g’]_1j[T_g,T_g’]_1Jm[T_g,T_g’]_m1[T_g,T_g’]_mn………………I[T_g,T_g’]_I1……[T_g,T_g’]_IJ

在绿灯间隔时刻表中，I为交叉口i信号控制的相位数，J为将交叉口i信号控制在一天24小时区间内划分的时段数，[T_g,T_g’]_mn为第m个相位在第n时段的绿灯持续时长，即第m个相位在第n时段的绿灯起始时刻与绿灯终止时刻区间；根据公交车ID_k在交叉口i的转向α_ki和到达下游交叉口i的时刻T_k,i，判断α_ki对应的相位i和T_k,i对应的时段j，若T_k,i∈[T_g,T_g’]_mn，则公交车辆ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i时，交叉口相位正好允许公交车辆ID_k通行，△t_k=0；若则公交车辆ID_k在T_k,i时刻到达交叉口i后，需要等待允许通行的相位的绿灯启动时刻，△t_k>0。

4）、根据步骤2）得到的公交车排队序列集合M，分别预测前K-1辆公交车对其后一辆公交车造成的乘客延误；对公交车m_k而言，若T_k,i+△t_k<=T_k+1,i+△t_k+1，表示公交车m_k不会影响到公交车m_k+1通行，则对后一辆公交车辆产生的乘客延误d_k=0；若T_k,i+△t_k>T_k+1,i+△t_k+1，表示公交车m_k会影响到公交车m_k+1通行，产生的乘客延误为d_k=Q_k+1[(T_k,i+△t_k)-(T_k+1,i+△t_k+1)+△t’_k+1]，其中△t’_k+1表示T_k,i+△t_k时刻之后，允许公交车ID_k+1通行的相位的绿灯启动时刻与T_k,i+△t_k时刻之间的时间差；

5）、根据步骤4）得到的乘客延误信息{d₁，d₂，…，d_K-1}，选取对后一辆公交车造成乘客延误最大的公交车，将其定义为第m_k’辆公交车；通过所述车载信息采集发布装置，向第m_k’辆公交车发布控制指令，要求驾驶员将第m_k’辆公交车驶入公交停靠站出口处的待驶区，并将停靠站出口处信号灯调至左转绿灯，待第m_k’辆公交车驶入待驶区后，将停靠站出口处信号灯调至直行绿灯。

6）、当第m_k’辆公交车驶入待驶区之后，通过停靠站出口处的公交车检测器实时检测第m_k’+1辆公交车通过的时刻T_k’+1；当采集到第m_k’+1辆公交车通过的时刻T_k’+1时，判断第m_k’辆公交车是否会对其后的其他公交车造成影响，若T_k’+1+△t_k’<=T_k’+2,i+△t_k’+2，表示公交车m_k’不会影响到公交车m_k’+2通行，则在公交车m_k’+1驶离公交停靠站之后，通过车载信息采集发布装置，向公交车m_k’发布允许驶离停靠站的控制指令，并将公交停靠站出口处信号灯设置为直行红灯，将待驶区信号灯设置为停靠绿灯，待公交车m_k’驶离待驶区后，再将停靠站出口处信号灯设置为直行绿灯，将待驶区信号灯设置为停靠红灯；若T_k’+1+△t_k’>T_k’+2,i+△t_k’+2，表明公交车m_k’会影响到公交车m_k’+2通行；待公交车m_k’+2通过，出口处检测器采集到T_k’+2时，继续判断公交车m_k’是否会影响到后一辆公交车，直至搜索到T_k’+s-1+△t_k’<=T_k’+s,i+△t_k’+s，s>=3，则在公交车m_k’+s-1驶离公交停靠站之后，通过车载信息采集发布装置，向公交车m_k’发布允许驶离公交停靠站的控制指令，并将停靠站出口处信号灯设置为直行红灯，将待驶区信号灯设置为停靠绿灯，待公交车m_k’驶离待驶区后，再将公交停靠站出口处信号灯设置为直行绿灯，将待驶区信号灯设置为停靠红灯；

其中，停靠站出口处信号灯为方向指示信号灯，停靠站出口信号灯设置在公交停靠站出口与公交车专用道的交汇处，停靠站出口信号灯并面向公交停靠站出口处的车辆，公交停靠站出口处信号灯包含左转相位和直行相位，初始状态为直行绿灯，左转红灯。

待驶区信号灯为机动车信号灯，待驶区信号灯设置在所述待驶区的出口处并面向停靠在待驶区内的车辆，待驶区信号灯包含直行相位，待驶区信号灯初始状态为停靠红灯。

7）、检测到公交车驶离公交停靠站，采集驶离公交车的编号ID_k,，根据ID_k，将公交车排队序列集合M中相应元素m_k删除，形成新的公交车排队序列集合M’。

本发明的路内侧公交停靠站转向公交车辆排序方法可根据采集的公交车辆实时信息，预测公交车辆到达下游交叉口的时间，分析公交车辆因转向和信号相序产生的乘客延误，进而产生公交车辆排序的优化方案，通过在路内侧公交停靠站设置待驶区和信号控制灯，有效调整公交车辆运行顺序。该方法从公交车辆运行时间角度，结合公交运行经验数据和实时采集数据，可以较为准确地预测车辆到达下游交叉口的时间，通过固有绿灯间隔时刻表，更为精确地判断转向车辆因行驶次序而产生的乘客延误，形成可靠的转向公交排序方案，通过在停靠站设置待驶区，在出口处和待驶区信号灯联动控制条件下，实现公交车辆的快速、有效排序，降低了转向公交车辆的交叉口总延误，保障公交在下游信号交叉口优先通行，有效提高公交车辆运行效率。

实施例1

选择某一路内侧公交停靠站为发明的研究对象，公交停靠站的设置如图3所示。

1）、在某一时刻，路段入口处检测器检测到4辆公交车辆进入公交站台，采集公交车辆的实时信息，包括：车辆编号、检测到车辆的时刻、车辆从路段上游入口处到达停靠站的平均时长、车辆在停靠站上下乘客的平均时长、车辆驶离公交停靠站到下游交叉口的平均时长、车辆驶离公交停靠站时的平均乘客数，采集的公交实时信息如表1所示：

表1公交实时信息

2）、将检测到的公交车辆及其实时信息记入公交车辆排队序列集合M的尾端。

3）、根据下游交叉口的信号控制方案，形成各相位在一天中各个时段的绿灯间隔时刻表，如表2所示：

表2绿灯间隔时刻表

判断公交车辆在下游交叉口的转向，根据采集的公交实时信息，预测公交车辆到达下游交叉口的时刻，根据绿灯间隔时刻表，判断公交车辆在下游交叉口的等待时长，得到公交车辆在下游交叉口的延误时刻表如表3所示：

表3公交车在下游交叉口的延误时刻表

4）、分别预测前3辆公交车对其后一辆公交车造成的乘客延误，依据公交车产生乘客延误判断条件T_k,i+△t_k>T_k+1,i+△t_k+1和乘客延误计算公式d_k=Q_k+1[(T_k,i+△t_k)-(T_k+1,i-△t_k+1)+△t’_k+1]，可得d₁=0，d₂=115*35=4025人*秒，d₃=0。

5）、根据预测的公交车产生的乘客延误，选取对后一辆公交车造成乘客延误最大（d₂=4025人*秒）的公交车辆2作为进入待驶区的车辆，向公交车辆2发布控制指令，要求驾驶员将公交车驶入公交停靠站的待驶区；初始时刻停靠站出口处的信号灯显示直行绿色指示灯，当公交停靠站出口处检测器检测到公交车1驶离出口后，出口处的信号灯显示左转相位的绿色指示灯，待检测到公交车2进入待驶区后，信号灯恢复直行的绿色指示灯；初始时刻待驶区信号灯显示绿色指示灯，待检测到公交车2进入待驶区后，信号灯显示红色指示灯。

6）、根据公交车在下游交叉口的延误时刻表，判断公交车2对公交车3后的车辆造成的乘客延误影响，d_2’=0，则当公交停靠站出口处检测器检测到公交车3驶离出口后，向公交车2发布控制指令，要求驾驶员将公交车驶离公交停靠站的待驶区；出口处信号灯显示直行红色指示灯，提示公交车4停车等待，待驶区信号灯显示绿色指示灯，提示车辆驶离待驶区；当检测到公交车2驶离待驶区时，出口处信号灯恢复直行相位的绿色指示灯。

7）、通过公交停靠站出口处检测器的车辆信息采集，当检测到公交车驶离公交停靠站，将公交车对应的元素和实时信息在公交车排队序列集合M中删除，形成新的公交车排队序列集合M’。