一种公交信号优先的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通信号控制方法，尤其涉及一种公交信号优先的控制方法，属于智 能交通技术领域。
【背景技术】
[0002] 城市公共交通是现代城市中效率最高、费用最省的道路运输形式；提升公共交通 服务水平，增强公共交通出行吸引力，对高效利用道路交通设施资源、缓解城市交通拥堵、 改善人居环境具有重要意义。
[0003] 公交信号优先系统是挖掘地面公交系统潜能，提高运行效率的有效途径；公交信 号优先在交叉口给予公交车辆相对于其他类型车辆更多的优先权，使其在交叉口的延误降 低，运行速度相应提升；尤其是在交叉口间距较小的城市中心区，效果更为显著。在快速公 交（BRT)和有轨电车系统中，信号优先是不可或缺的元素，即使在没有布设快速公交的公 交干线上，信号优先也往往和公交专用道结合在一起，形成连续的专用路权。
[0004] 但是，传统的公交信号优先控制系统存在以下缺陷，限制了其在工程实践中的应 用：
[0005] 1)仅仅以公交延误最小为目标对所有公交车提供优先，导致背景信号频频被打 断，非优先方向上的社会车辆延误过大；
[0006] 2)公交车辆信号优先策略对社会车辆的影响未量化，难以保证配时计划最优；
[0007] 3)配时优化过程中，采用动态规划或者线性规划方法，计算量大、耗时长，不能够 适应需求实时快速变化的城市道路交通网络。
【发明内容】
[0008] 为解决现有技术的不足，本发明提供一种公交信号优先的控制方法；该控制方法 针对传统公交信号优先控制系统对背景信号和社会车辆考虑不足的问题。
[0009] 本发明所采用的技术方案为：
[0010] 一种公交信号优先的控制方法，采用滚动周期式的信号进行配时计划操作，所述 一个滚动周期内还包括多个固定的控制步长，通过在每个控制步长的结尾决定是否终结正 在实施的相位或切换到其它相位来确定整个滚动周期的配时计划；一个滚动周期的长短由 用户指定，且所述一个滚动周期的时间为40-120秒；所述控制步长的时间为5-10秒；
[0011] 一个滚动周期包含以下步骤：
[0012] (1)检测交通信息，通过放置在道路交叉口进口道的检测器检测车辆经过检测器 的时间形成检测记录；且所述的车辆包括公交车辆和社会车辆；根据检测记录、现状配时 计划、上游道路交叉口配时计划、车辆离开上游道路交叉口时间的信息估计车辆到达交叉 口的时间和排队长度的交通量状态；
[0013] (2)根据步骤（1)估计的交通量状态，识别出影响信号相位切换的事件，并在识别 出影响信号相位切换的事件基础上，通过基于规则的配时计划生成模型，提出相位切换的 请求，同时考虑每个相位最大或最小绿灯限制，制定出多个备选配时计划；
[0014] 其中，是在以下不同的影响信号相位切换的事件基础上，通过基于规则的配时计 划生成模型，提出相应的相位切换请求：
[0015] (a)当排队长度达到用户指定值并且此排队未被放行，尽快放行此排队；
[0016] (b)当交叉口进口道排队长度达到用户指定值，立即放行此排队；
[0017] (C)如果交叉口进口道排队长度超过用户指定值，继续保持对此排队的绿灯相 位；
[0018] (d)如果交叉口下游出口道上的排队即将溢出到此交叉口，立即将相位的绿灯切 换为红灯；
[0019] (e)如果长度超过用户指定值的车队接近交叉口，切换为绿灯相位直至车队不受 停止线前的排队影响直接通过交叉口；
[0020] (f)如果正在放行一个排队，继续放行此排队；
[0021] (g)如果正在放行一个车队，继续放行此车队；
[0022] (h)当公交车辆接近交叉口，切换公交车所在进口道相位为绿灯，放行公交车前面 的排队，使得公交车能够顺利入站；
[0023] (i)当公交车辆接近交叉口，切换公交车所在进口道相位为绿灯直到公交车不需 要停止而顺利通过交叉口；
[0024] 进一步，所述不同的影响信号相位切换的事件被赋予不同的权重，形成事件权重 排序列表，且允许用户指定多个事件权重排序列表；
[0025] (3)在多个备选配时计划中筛选出最优配时计划；所述的最优配时计划是通过计 算步骤（2)所制定出的多个备选配时计划的费用函数中费用最小的；所述的费用函数包含 两部分；且允许用户可以定义费用函数各部分的权重：
[0026] (a)周期费用；实施配时计划必然对车辆会造成一定的停车和延误；因此，所述周 期费用为一个滚动周期内所有通过交叉口的车辆的停车次数、延误时间的线性组合；计算 式为：
【主权项】
1. 一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，采用滚动周期式的信号进行配时计划 操作，一个滚动周期包含W下步骤： (1) 检测交通信息，形成检测记录；根据检测记录、现状配时计划、上游道路交叉口配 时计划、车辆离开上游道路交叉口时间的信息估计车辆到达交叉口的时间和排队长度的交 通量状态； (2) 根据步骤（1)估计的交通量状态，识别出影响信号相位切换的事件，制定出多个备 选配时计划； (3) 在多个备选配时计划中筛选出最优配时计划； (4) 实施步骤（3)中筛选出的最优配时计划。
2. 根据权利要求1所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，所述一个滚动 周期内还包括多个固定的控制步长，通过在每个控制步长的结尾决定是否终结正在实施的 相位或切换到其它相位来确定整个滚动周期的配时计划。
3. 根据权利要求1或2所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，所述一个滚 动周期的长短由用户指定，且所述一个滚动周期的时间为40-120秒；所述控制步长的时间 为5-10秒。
4. 根据权利要求1所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，步骤（1)所述检 测记录是放置在道路交叉口进口道的检测器检测车辆经过检测器的时间记录；且所述的车 辆包括公交车辆和社会车辆。
5. 根据权利要求1所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，步骤（2)是在识 别出影响信号相位切换的事件基础上，通过基于规则的配时计划生成模型，提出相位切换 的请求，同时考虑每个相位最大或最小绿灯限制，制定出多个备选配时计划。
6. 根据权利要求5所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，是在W下不同 的影响信号相位切换的事件基础上，通过基于规则的配时计划生成模型，提出相应的相位 切换请求： (a)当排队长度达到用户指定值并且此排队未被放行，尽快放行此排队； 化）当交叉口进口道排队长度达到用户指定值，立即放行此排队； (C)如果交叉口进口道排队长度超过用户指定值，继续保持对此排队的绿灯相位； (d) 如果交叉口下游出口道上的排队即将溢出到此交叉口，立即将相位的绿灯切换为 红灯； (e) 如果长度超过用户指定值的车队接近交叉口，切换为绿灯相位直至车队不受停止 线前的排队影响直接通过交叉口； (f) 如果正在放行一个排队，继续放行此排队； (g) 如果正在放行一个车队，继续放行此车队； 化）当公交车辆接近交叉口，切换公交车所在进口道相位为绿灯，放行公交车前面的排 队，使得公交车能够顺利入站； (i)当公交车辆接近交叉口，切换公交车所在进口道相位为绿灯直到公交车不需要停 止而顺利通过交叉口。
7. 根据权利要求6所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，所述不同的影 响信号相位切换的事件被赋予不同的权重，形成事件权重排序列表，且允许用户指定多个 事件权重排序列表。
8. 根据权利要求1所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，步骤（3)是通过 计算步骤（2)所制定出的多个备选配时计划的费用函数，筛选出多个备选配时计划中费用 最小的为最优配时计划。
9. 根据权利要求8所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，所述的费用函 数包含两部分，且允许用户定义费用函数的各部分的权重： (a)周期费用；所述周期费用为一个滚动周期内通过交叉口所有车辆的停车次数、延 误时间的线性组合；计算式为：
其中，PI为费用函数值； 〇Y为车型换算系数； 屯和S。分别是第n辆车的延误和停车次数； kd和k ,分别是延误和停车次数权重； T。为交叉口 i 一个滚动周期的终止费用； kic为终止费用权重； Ny为第V种车型车辆总数； V为道路上行驶的圭型益数； 化）终止费用；所述终止费用为前滚动周期结束后，无车辆加入排队，此情况下所有车 辆的延误；计算式为：
其中，T。为交叉口 i 一个滚动周期的终止费用； 95。《和Q 分别为进口道j滚动周期末期的排队长度； Uj为进口道j上的信号显示，且U j.= 0时为绿灯，U j.= 1时为红灯； a C是显示绿灯进口道的延误与显示红灯进口道的延误的相对权重，且a E>〇; Rmw为进口道j最短剩余红灯时间； 吨为进口道数量。
10. 根据权利要求1所述的一种公交信号优先的控制方法，其特征在于，步骤（4)是实 施一个滚动周期内最优配时计划前的多个控制步长；且未实施的其它备选配时计划作为下 一个滚动周期优化过程的起始配时计划。
【专利摘要】本发明公开了一种公交信号优先的控制方法，采用滚动周期式的信号进行配时计划操作，一个滚动周期包含以下步骤：（1）检测交通信息，形成检测记录；根据检测记录、现状配时计划、上游道路交叉口配时计划、车辆离开上游道路交叉口时间的信息估计车辆到达本道路交叉口的时间和排队长度，估计交通量状态；（2）识别出影响信号相位切换的事件，制定出多个备选配时计划；（3）在多个备选配时计划中筛选出最优配时计划；（4）实施步骤（3）中筛选出的最优配时计划。本发明通过引入基于规则的配时计划生成模型，克服了动态规划模型计算量大、实时性差的缺陷；并通过引入性能指标函数，量化了公交车辆优先对其他车辆的影响，提高了控制性能。
【IPC分类】G08G1-087
【公开号】CN104599513
【申请号】CN201510048015
【发明人】李 杰, 范东涛, 凌镭
【申请人】江苏省交通规划设计院股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月29日