基于公交需求的区域公交信号优先方法

摘要

本发明公开了一种基于公交需求的区域公交信号优先方法，包括以下步骤：（1）进行区域级公交优先判断，比较当前各路口冲突优先请求中优先权重最大的公交线路i；（2）进行线路级公交优先判断，判断所述的公交线路i处于晚点状态或正常状态，当处于晚点状态时，执行线路级公交优先，否则执行路口级公交优先；（3）所述路口级公交优先：判断当前路口优先车辆处于晚点状态或者正常状态，当处于正常状态时，执行正常路口优先模式，当处于晚点状态时，执行晚点路口优先模式。本方法一方面能够避免多条公交线路在交叉口路同时触发优先的处理冲突问题；另一方面能够实现线路级公交优先、智能选择单路口优先模式，拥堵时保持优先效果。

说明书

技术领域

本发明属于公交信号优先控制技术领域，具体地说，是涉及一种基于公交需求 的区域公交信号优先方法。

背景技术

所谓“公交信号优先”，是城市交通“公交优先”的一种实现方式，它通过优化 设计城市道路交叉口的信号控制方案，达到公交车辆较社会车辆优先通过交叉口的 目标。公交信号优先控制可以极大地改善城市道路公交车辆通行能力，间接鼓励了 居民选择公交出行方式，有利于推进公共交通事业的发展。在城市交通压力日益陡 增的今天，这种控制方法对于快速疏散交通压力，缓解交通拥堵有重要意义。

目前，成熟的公交信号优先控制方法主要是在单路口通过优先相位早启、晚断、 插入、倒转、跳转等方式，确保公交车辆驶近停车线时公交优先相位能够维持或转 变为绿灯状态，从而使公交车辆顺利通过交叉口。相位早启是指提前启亮公交车辆 所在相位的绿灯。相位晚断是指延长公交车辆所在相位的绿灯时间。相位插入是指 在当前控制方案中插入一个专用于放行公交车辆的相位。相位倒转是指改变相位相 序，将公交相位调整到最前执行，再按照原相位相序放行其他车辆。相位跳转是指 跳过即将执行的相位，直接执行公交相位。

随着城市规模不断发展扩大，居民出行需求激增，市区各路口的公交线路覆盖 率较高，传统公交信号优先方法已不能满足实际需求，主要表现在：1）当路口各方 向存在多辆公交车辆请求优先通过时，现状优先方法不能智能处理优先冲突，只能 依靠人工经验规定处理优先级；2）当干线或区域发生交通拥堵时，单路口公交信号 优先效果一般，即使公交车辆优先通过了某一路口，但由于干线或区域交通拥堵， 公交车辆依然停滞于路段，从整体公交线路上看，公交车辆实际仍未享受优先通行 权。

公开号为CN102737517A、发明名称为“一种可以进行优先信号提示的公交优先 控制系统及方法”的发明专利申请公开了一种为公交车辆提供优先信号的控制系统， 应用设置于路口一定距离的道路上的多个视频检测单元检测行驶车辆的车牌号码信 息；数据处理单元将行驶车辆的车牌号码信息与存储的公交车辆车牌号码信息进行 比较，当车牌号码信息匹配时，根据车辆行驶的方向将优先信号发送至所述信号灯 控制单元，为公交车辆提供优先通过的绿灯信号。该发明的重点在于通过车牌识别、 对比分析的方式，检测公交车辆优先需求。

公开号为CN101587647、发明名称为“一种网络化公交优先信号协调控制方法” 公开了一种网络化公交优先信号协调控制方法,该方法采用定周期感应控制的信号 控制方案,设计了面向大规模信号控制系统优化的遗传算法方法和具有普适性的网 络化遗传算法编码方案,建立了融合多个评价指标的综合控制适配值函数。此方案的 重点在于阐述一种面向区域公交车辆的区域协调优先控制方法，能够实现针对公交 车辆的绿波协调控制。但这种技术方案受公交车停靠站、等待乘客、再启动等驾驶 行为影响较大，实施条件非常苛刻。

基于此，如何发明一种基于公交需求的区域公交信号优先方法，可以实时改变 区域内多个交叉口的配时方案，实现区域公交信号优先，根据多线路的公交需求强 弱程度，在区域内均获取不同程度的优先通行权，是本发明主要解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决现状优先方法不能智能处理优先冲突，只能依靠人工经验规定 处理优先级，且道路大面积拥堵条件下，传统公交信号优先方法效果欠佳的问题， 提供了一种基于公交需求的区域公交信号优先方法，一方面通过对不同公交线路设 置优先权重，在本区域内执行区域级公交优先，避免了多条公交线路在交叉口路同 时触发优先的处理冲突问题，形成区域内公交线路优先规则。另一方面，通过协调 优化公交线路沿途各路口控制方案，实现线路级公交优先，并智能化选择单路口优 先模式，达到在拥堵条件下保持优先效果的目标。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于公交需求的区域公交信号优先方法，包括以下步骤：

（1）、首先进行区域级公交优先判断，比较当前各路口冲突优先请求中优先权 重最大的公交线路i，在本区域内执行区域级公交优先，所述区域级公交优先为： 多条不同公交线路经过本区域的任一交叉路口时，优先处理公交权重较大的公交线 路i的通过请求；

（2）、进行线路级公交优先判断，判断所述的公交线路i当前的状态：晚点状 态或者正常状态，当处于晚点状态时，执行线路级公交优先，否则执行路口级公交 优先；

（3）、所述路口级公交优先为：比较当前路口触发公交请求的所有公交线路的 优先权重，为优先权重最大的公交线路执行公交优先。

进一步地，在所述步骤（3）中，还包括判断当前路口被优先的公交线路上的公 交车辆是否处于晚点的步骤，若公交车辆晚点，则执行晚点路口优先模式，否则执 行正常路口优先模式。

进一步地，所述的晚点路口优先模式包括以下步骤：

（311）、判断是否接收到公交请求信号，若是，执行步骤（312），否则，删除 请求，执行步骤（316）；

（312）、判断当前公交相位第j相位是否为绿灯，若是，执行晚断模块，否则， 执行步骤（313）；

（313）、判断当前公交相位前的第j-1相位是否为绿灯，若是，执行早启模块， 否则，执行步骤（314）；

（314）、判断当前barrier处相位是否为绿灯，若是，执行相位插入模块，否 则，执行步骤（315）；

（315）、请求保存配时不变；

（316）、结束。

又进一步地，所述的正常路口优先模式包括以下步骤：

（321）、判断是否接收到公交请求信号，若是，执行步骤（322），否则，删除 请求，执行步骤（325）；

（322）、判断当前公交相位第j相位是否为绿灯，若是，执行晚断模块，否则， 执行步骤（323）；

（323）、判断当前公交相位前的第j-1相位是否为绿灯，若是，执行早启模块， 否则，执行步骤（324）；

（324）、请求保存配时不变；

（325）、结束。

优选地，步骤（2）中所述的线路级公交优先包括公共周期优化、相位差优化、 以及公交相位绿信比优化。

进一步地，所述的公交相位绿信比优化方法为：控制公交线路i的沿途各路口 的公交车辆行驶方向绿灯时间g=g_max，其他方向绿灯时间不变。

又进一步地，所述的相位差优化方法为：O_{i（n-1，n）}为公交线路i上沿途第n-1个 路口与第n个路口公交相位的相对相位差，n=1,2,3…，

n=1时，O_i（0，1）=0；

n≠1时，其中，L_(n-1,n)为第n-1个路口与第n个路口的 路段间距（m），V为公交车辆平均行驶速度（m/s），为第n-1个路口与第n个路 口之间的公交线路i的公交车辆需要停靠的车站数量，f为公交车站调节时间（s）， 该调节时间包括车辆减速进站时间、车辆上下客时间、车辆启动时间；

所述路口公共周期优化方法为：

路口公共信号周期C_i均统一为公交线路i沿途所有路口周期中最大的：

C_i=maxC_i（n）；

其中，C_i（n）=g_i(n,优)+∑g_i(n,非优)，

g_i(n,优)为公交优先相位绿灯时间，g_i(n,非优)为非公交优先相位绿灯时间。

步骤（2）中判断所述的公交线路i当前的状态的方法为：

获取公交线路i的晚点车辆数n_i（n_i≥0）、第j辆公交车的晚点时间t_j，若晚 点车辆数n_i≥N，且则公交线路i处于线路晚点状态，否则公交线路i 处于线路正常状态。

优选地，判断个别公交车晚点的方法为：公交智能调度系统通过车载GPS设备， 实时获取公交线路i的第n辆公交车的经纬度信息（x_i（n），y_i（n）），公交站点的位置 为（X,Y），若则认为公交车处于到站状态，否则为离站状 态，公交智能调度系统记录相应时刻，对比公交运行时刻表，判断公交车的晚点状 态信息。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：首先通过对不同公交线路设置 优先权重，在本区域内执行区域级公交优先，避免了多条公交线路在交叉口路同时 触发优先的处理冲突问题，形成区域内公交线路优先规则。其次进行线路级公交优 先判断，具有面向公交线路的公交信号优先技术与方案，解决了由于沿途道路拥堵， 单路口公交优先效果欠佳的问题。此外，采用路口级公交优先，根据公交需求的强 弱，智能选择单路口公交优先方式，一方面及时响应了公交优先需求，另一方面最 大限度地降低了传统方法对路口交通秩序的干扰。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得 更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的一种基于公交需求的区域公交信号优先方法逻辑图；

图2是图1中晚点路口优先模式逻辑图；

图3是图1中正常路口优先模式逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，本实施例提供了一种基于公交需求的区域公交信号优先方法，包括 以下步骤：

S1、首先进行区域级公交优先判断，比较当前各路口冲突优先请求中优先权重 最大的公交线路i，在本区域内执行区域级公交优先，所述区域级公交优先为：多 条不同方向的公交线路经过本区域的任一交叉路口、且同时触发公交优先请求时， 优先处理公交线路优先权重较大的线路i的通过请求；

S2、进行线路级公交优先判断，判断所述的公交线路i当前的状态：晚点状态 或者正常状态，当处于晚点状态时，执行线路级公交优先，否则执行路口级公交优 先；

S3、所述路口级公交优先为：比较当前路口触发公交请求的所有公交线路的优 先权重，为优先权重最大的公交线路执行公交优先。

本实施例的公交信号优先方法，通过对不同公交线路设置优先权重，在本区域 内执行区域级公交优先，避免了多条公交线路在交叉口路同时触发优先的处理冲突 问题，形成区域内公交线路优先规则。其次进行线路级公交优先判断，具有面向公 交线路的公交信号优先技术与方案，解决了由于沿途道路拥堵，单路口公交优先效 果欠佳的问题。此外，采用路口级公交优先，根据公交需求的强弱，智能选择单路 口公交优先方式，一方面及时响应了公交优先需求，另一方面最大限度地降低了传 统方法对路口交通秩序的干扰。

在公交智能调度系统，根据乘客出行需求，设计公交线路i的优先权重P_i（0 ≤P_i≤1）。若公交线路i和j存在交叉点路口A，且P_i>P_j，则当公交线路i和j的 公交车辆在路口A同时触发公交优先请求时，优先响应处理公交线路i的公交车辆 的优先通过请求。由此，形成区域公交优先规则。

参见图1所示，提供了一种基于公交需求的区域公交信号优先方法逻辑图，步 骤S2中判断所述的公交线路i当前的状态的方法为：

获取公交线路i的晚点车辆数n_i（n_i≥0）、第j辆公交车的晚点时间t_j，若晚 点车辆数n_i≥N，且则公交线路i处于线路晚点状态，否则公交线路i 处于线路正常状态。

优选地，判断公交车的晚点的方法为：公交智能调度系统通过车载GPS设备， 实时获取公交线路i的第n辆公交车的经纬度信息（x_i（n），y_i（n）），公交站点的位置 为（X,Y），若则认为公交车处于到站状态，否则为离站状 态，公交智能调度系统记录相应时刻，对比公交运行时刻表，判断公交车的晚点状 态信息。在所述步骤S3中，还包括判断当前路口被优先的公交线路上的公交车辆是 否处于晚点的步骤，若公交车辆晚点，则执行晚点路口优先模式，否则执行正常路 口优先模式。

作为一个优选实施例，参见图2所示，所述的晚点路口优先模式包括以下步骤：

S311、判断是否接收到公交请求信号，若是，执行步骤S312，否则，删除请求， 执行步骤S316；

S312、判断当前公交相位第j相位是否为绿灯，若是，执行晚断模块，否则， 执行步骤S313；

S313、判断当前公交相位前的第j-1相位是否为绿灯，若是，执行早启模块， 否则，执行步骤S314；

S314、判断当前barrier处相位是否为绿灯，若是，执行相位插入模块，否则， 执行步骤S315；

S315、请求保存配时不变；

S316、结束。

参见图3所示，所述的正常路口优先模式包括以下步骤：

S321、判断是否接收到公交请求信号，若是，执行步骤S322，否则，删除请求， 执行步骤S325；

S322、判断当前公交相位第j相位是否为绿灯，若是，执行晚断模块，否则， 执行步骤S323；

S323、判断当前公交相位前的第j-1相位是否为绿灯，若是，执行早启模块， 否则，执行步骤S324；

S324、请求保存配时不变；

S325、结束。

优选地，步骤S2中所述的线路级公交优先包括公共周期优化、相位差优化、以 及公交相位绿信比优化。

公交智能调度系统实时获取公交车经纬度信息，判断公交线路是否处于晚点状 态。交通信号控制系统对于晚点状态公交线路执行线路级公交优先，协调优化线路 沿途路口；对于正常状态公交线路仅执行路口级公交优先，当公交车到达交叉口时， 触发公交检测器，或车载装置与路边设备通信，信号机接收到公交请求信号后，判 断实时条件，若符合条件，则改变信号机配时，进行绿灯延长、提前启亮或相位插 入，根据公交运行状态判断公交需求状态，形成一种合理调度传统路口公交优先模 式的方法，使传统优先方法发挥最大的组合效益，同时社会影响程度小。

具体在本实施例中，所述的公交相位绿信比优化方法为：控制公交线路i的沿 途各路口的公交车辆行驶方向绿灯时间g=g_max，其他方向绿灯时间不变。其中，g_max是预先设置的最大绿灯时间，通过协调优化公交线路i的沿途各路口的公交车辆行 驶方向绿灯时间、路口相位差及公共周期，实现了线路级公交优先，防止当干线或 区域发生交通拥堵时，无法体现单路口公交信号优先效果的问题，即使公交车辆优 先通过了某一路口，但由于干线或区域交通拥堵，从整体公交线路上看，公交车辆 实际仍未享受优先通行权。

所述的相位差优化方法为：O_{i（n-1，n）}为公交线路i上沿途第n-1个路口与第n个 路口公交相位的相对相位差，n=1,2,3…，

n=1时，O_i（0，1）=0；

n≠1时，其中，L_(n-1,n)为第n-1个路口与第n个路口的 路段间距（m），V为公交车辆平均行驶速度（m/s），为第n-1个路口与第n个路 口之间的公交线路i的公交车辆需要停靠的车站数量，f为公交车站调节时间（s）， 该调节时间包括车辆减速进站时间、车辆上下客时间、车辆启动时间；

所述路口公共周期优化方法为：

路口公共信号周期C_i均统一为公交线路i沿途所有路口周期中最大的：

C_i=maxC_i（n）；

其中，C_i（n）=g_i(n,优)+∑g_i(n,非优)，

g_i(n,优)为公交优先相位绿灯时间，g_i(n,非优)为非公交优先相位绿灯时间。

本实施例的公交信号优先方法还具有面向公交线路的公交信号优先技术与方 案，解决了由于沿途道路拥堵，单路口公交优先效果欠佳的问题。根据公交需求的 强弱，智能选择单路口公交优先方式，一方面及时响应了公交优先需求，另一方面 最大限度地降低了传统方法对路口交通秩序的干扰。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技 术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换， 也应属于本发明的保护范围。