專利名稱：一種信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通行車控制技術(shù)，尤其涉及一種信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交 車輛行車控制方法。
背景技術(shù)：
為解決城市日益增加的車輛、乘客、行人與有限的交通資源之間的矛盾，優(yōu)先發(fā)展 公共交通已成為解決城市交通問題的重要手段。而發(fā)展公共交通，首先必須提高交通設(shè)施 的利用效率，提高交通的服務(wù)能力，因此，作為交通控制方式的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合 的公交車輛行車控制就成為主要的方式之一。現(xiàn)有的快速公交(BRT)具有良好的硬件基礎(chǔ)、良好的道路優(yōu)先權(quán)條件，可以提供 快捷的運(yùn)輸服務(wù)。在高峰期，客流很大，以北京市南中軸BRT線路為例，高峰期的發(fā)車間隔 已經(jīng)縮短至50秒以下，由于路口信號(hào)控制、車輛行駛控制的不精確性，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)“串車”、 “大間隔”的情況發(fā)生，因而不利于客流及時(shí)疏散。在平峰期，若BRT線路運(yùn)營車輛數(shù)目較 少，發(fā)車間隔較大，會(huì)造成道路資源的明顯浪費(fèi)。為了能夠高效利用BRT專用道資源，可以 通過開設(shè)支線、納入沿線常規(guī)公交車輛的方式有效提高道路使用率，并大大提高公交系統(tǒng) 的運(yùn)輸效率，但在這種情況下會(huì)加重BRT線路內(nèi)的“串車”、“大間隔”現(xiàn)象的發(fā)生，特別是在 有非專用道的車輛進(jìn)入專用道行駛的情況下，會(huì)加劇該現(xiàn)象的發(fā)生，因此，進(jìn)行BRT線路行 車控制對(duì)于保障行車暢通及車道的充分使用有著十分重要的意義?，F(xiàn)有的BRT線路的行車控制方法，大多只是針對(duì)路口或整條線路進(jìn)行車控制、優(yōu) 化，而對(duì)于行車線路進(jìn)行分區(qū)段調(diào)控與優(yōu)化較少；并且，僅僅使用車輛全球定位系統(tǒng)(GPS) 定位，當(dāng)BRT行駛在距路口或站臺(tái)較遠(yuǎn)且有遮擋的區(qū)域時(shí)，車載位置信息難以準(zhǔn)確獲得；此 外，沒有形成基于道路擁擠量化等級(jí)評(píng)定、區(qū)段擁擠預(yù)測(cè)、車輛位置融合推算等技術(shù)的系統(tǒng) 的行車控制方法，不利于有效抑制公交運(yùn)營中“串車”、“大間隔”現(xiàn)象的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車 輛行車控制方法，以解決高峰期BRT線路內(nèi)“串車”、“大間隔”的問題、使平峰期內(nèi)BRT線路 能夠獲得充分利用，提高線路內(nèi)公交運(yùn)營效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，該方法包括A、根據(jù)站臺(tái)及路口能夠?qū)崿F(xiàn)車輛識(shí)別的情況將線路劃分為多個(gè)區(qū)段；B、根據(jù)計(jì)劃車輛行駛速度、快速公交從進(jìn)站到出站所需的時(shí)間及最小間隔調(diào)節(jié)參 數(shù)計(jì)算最小理想間隔；C、以區(qū)段為單位給出道路擁擠程度的分級(jí)指標(biāo)，并根據(jù)所述最小理想間隔和區(qū)段 內(nèi)實(shí)際車輛平均間隔確定所述區(qū)段的擁擠等級(jí)；D、對(duì)線路內(nèi)車輛運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和車輛位置進(jìn)行推算；
E、對(duì)各區(qū)段擁擠事件進(jìn)行預(yù)測(cè)；F、對(duì)各區(qū)段擁擠事件進(jìn)行檢測(cè)；G、對(duì)多區(qū)段理想調(diào)節(jié)能力進(jìn)行計(jì)算；H、制定行車控制調(diào)節(jié)策略，對(duì)各段道路的車輛進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，其特征在于，所述的劃分為多個(gè)區(qū)段，具體為按照最小分割原則和最大行 駛區(qū)間原則進(jìn)行劃分，按照最小分割原則劃分當(dāng)存在連續(xù)可以實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別的車站或路 口的情況下，以相鄰的兩點(diǎn)之間作為一個(gè)區(qū)段；按照最大行駛區(qū)間原則劃分當(dāng)有連續(xù)車 站、路口沒車輛識(shí)別能力時(shí)，將該路段中合適位置的路口或者車站作為切分點(diǎn)，每區(qū)段的距 離控制在500 800米之間。所述的車輛理想最小間隔計(jì)算公式為Dismin = VplanX ( Δ Tstation delay+ α )其中 -為計(jì)劃車輛行駛速度；α為車輛理想最小間隔調(diào)節(jié)參數(shù)，單位為秒；
A Tstation—delay 為車輛從進(jìn)站到出站所用的時(shí)間。所述的擁擠程度的分級(jí)指標(biāo)是指依據(jù)區(qū)段最小理想車輛間隔Dismin與區(qū)段內(nèi)實(shí)際 車輛平均間隔Disavg確定的該區(qū)段的擁擠等級(jí)，具體分為5級(jí)當(dāng)Disavg < 2Dismin 時(shí)，為極端擁擠；當(dāng)Disavg e (2Dismin, 3Dismin]時(shí)，為嚴(yán)重?fù)頂D；當(dāng)Disavg e (3Dismin, 4Dismin]時(shí)，為擁擠；當(dāng)Disavg e (4Dismin, 7Dismin]時(shí)，為飽和暢通；以及當(dāng)Disavg > 7Dismin 時(shí)，為暢通。所述的對(duì)線路內(nèi)車輛位置的推算是指依據(jù)車輛最后由車輛全球定位系統(tǒng)GPS定 位或者車站、路口車輛部分別得到的位置信息及車輛所處的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)當(dāng)前車輛位置進(jìn)行 推算，其推算公式如下
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特征在于，該方法包括A、根據(jù)站臺(tái)及路口能夠?qū)崿F(xiàn)車輛識(shí)別的情況將線路劃分為多個(gè)區(qū)段；B、根據(jù)計(jì)劃車輛行駛速度、快速公交從進(jìn)站到出站所需的時(shí)間及最小間隔調(diào)節(jié)參數(shù)計(jì) 算最小理想間隔；C、以區(qū)段為單位給出道路擁擠程度的分級(jí)指標(biāo)，并根據(jù)所述最小理想間隔和區(qū)段內(nèi)實(shí) 際車輛平均間隔確定所述區(qū)段的擁擠等級(jí)；D、對(duì)線路內(nèi)車輛運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和車輛位置進(jìn)行推算；E、對(duì)各區(qū)段擁擠事件進(jìn)行預(yù)測(cè)；F、對(duì)各區(qū)段擁擠事件進(jìn)行檢測(cè)；G、對(duì)多區(qū)段理想調(diào)節(jié)能力進(jìn)行計(jì)算；H、制定行車控制調(diào)節(jié)策略，對(duì)各段道路的車輛進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其 特征在于，所述的劃分為多個(gè)區(qū)段，具體為按照最小分割原則和最大行駛區(qū)間原則進(jìn)行劃 分，按照最小分割原則劃分當(dāng)存在連續(xù)可以實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別的車站或路口的情況下，以相鄰 的兩點(diǎn)之間作為一個(gè)區(qū)段；按照最大行駛區(qū)間原則劃分當(dāng)有連續(xù)車站、路口沒車輛識(shí)別 能力時(shí)，將該路段中合適位置的路口或者車站作為切分點(diǎn)，每區(qū)段的距離控制在500 800 米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述的車輛理想最小間隔計(jì)算公式為Dismin 一 VplanX ( Δ Tstation_delay+ ct)其中Vplan為計(jì)劃車輛行駛速度；α為車輛理想最小間隔調(diào)節(jié)參數(shù)，單位為秒； A Tstation—delay 為車輛從進(jìn)站到出站所用的時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述的擁擠程度的分級(jí)指標(biāo)是指依據(jù)區(qū)段最小理想車輛間隔Dismin與區(qū)段內(nèi)實(shí)際 車輛平均間隔Disavg確定的該區(qū)段的擁擠等級(jí)，具體分為5級(jí)當(dāng)Disavg < 2Dismin時(shí)，為極端擁擠；當(dāng) Disavg e (2Dismin, 3DiSmin]時(shí)，為嚴(yán)重?fù)頂D；當(dāng) Disavg e (3Dismin, 4DiSmin]時(shí)，為擁擠；當(dāng)Disavg e (4Dismin, 7DiSmin]時(shí)，為飽和暢通；以及當(dāng) Disavg > 7Dismin 時(shí)，為暢通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述的對(duì)線路內(nèi)車輛位置的推算是指依據(jù)車輛最后由車輛全球定位系統(tǒng)GPS定位 或者車站、路口車輛部分別得到的位置信息及車輛所處的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)當(dāng)前車輛位置進(jìn)行推 算，其推算公式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述的各區(qū)段擁擠事件預(yù)測(cè)是指對(duì)線路內(nèi)當(dāng)前所有車輛位置進(jìn)行推算、以30秒為 推算間隔，對(duì)30秒后線路內(nèi)車輛位置進(jìn)行預(yù)測(cè)、依據(jù)預(yù)測(cè)位置進(jìn)行擁擠事件判斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述的各區(qū)段擁擠事件檢測(cè)是指對(duì)區(qū)段內(nèi)車輛數(shù)量的檢測(cè)、對(duì)車輛進(jìn)入?yún)^(qū)段數(shù)量 增量的檢測(cè)、對(duì)車輛距離間隔的檢測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述的行車控制策略遵循以下規(guī)則調(diào)節(jié)車輛數(shù)目最少原則，依據(jù)當(dāng)前線路內(nèi)擁擠情況，以擁擠區(qū)段內(nèi)部及相鄰區(qū)段為調(diào) 節(jié)對(duì)象，若在此范圍內(nèi)可以有效調(diào)節(jié)，并達(dá)到避免擁擠現(xiàn)象的出現(xiàn)，便不對(duì)該范圍以外的車 輛進(jìn)行調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)有效性原則，只考慮絕對(duì)指標(biāo)，距離終點(diǎn)距離小于2站的車輛不進(jìn)行調(diào)節(jié)；嚴(yán)重?fù)頂D下編組處理原則，擁擠情況下采用2車編隊(duì)方式；明確編隊(duì)駕駛要求以保證 編隊(duì)效果；車輛在進(jìn)入路口之前將車輛間隔控制在安全距離之內(nèi)；站臺(tái)有2個(gè)停車位時(shí)，同 一編隊(duì)車輛同時(shí)進(jìn)站同時(shí)出站，若沒有，合理控制車輛間隔，使車輛能夠連續(xù)進(jìn)站、出站；極端擁擠下調(diào)節(jié)發(fā)車原則，增加支線區(qū)間車、依據(jù)客流量插入支線發(fā)車延遲、依據(jù)客流 量增大發(fā)車間隔；以及控制信號(hào)輔助原則，在高峰期，對(duì)下一車輛或編隊(duì)到達(dá)本路口的時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，其特 征在于，所述控制信號(hào)輔助原則，進(jìn)一步包括如下處置策略擴(kuò)展信號(hào)優(yōu)先放行決策車輛到達(dá)路口時(shí)處于綠燈相位的末尾，若當(dāng)前車輛或編隊(duì)與 上次通過該路口的車輛或編隊(duì)時(shí)間差大于理想最小時(shí)間間隔，說明該車輛或編隊(duì)通過路口 后，仍能滿足理想最小間隔的要求，對(duì)該車輛或編隊(duì)提供綠燈擴(kuò)展優(yōu)先信號(hào)，保證車輛或編 隊(duì)通過該路口；無擴(kuò)展信號(hào)優(yōu)先阻止通過決策若車輛到達(dá)路口，基本條件與信號(hào)優(yōu)先方形決策相同， 只是當(dāng)前車輛與最后通過該路口車輛或編隊(duì)的時(shí)間差小于理想最小時(shí)間間隔，且下一次到 達(dá)該路口的車輛或編隊(duì)距離當(dāng)前時(shí)間差大于路口信號(hào)周期，即當(dāng)前車輛不會(huì)與下一次到達(dá) 車輛或編隊(duì)混行，則可以采取阻止措施，不對(duì)其分配信號(hào)；不施行調(diào)用信號(hào)優(yōu)先決策若車輛到達(dá)路口，此時(shí)正處于綠燈相位起始時(shí)刻，到達(dá)時(shí)間 與起始時(shí)刻的時(shí)間差為-τ 2，且下次到達(dá)該路口的車輛或編隊(duì)與當(dāng)前時(shí)刻差大于綠燈相位 時(shí)間，即不會(huì)出現(xiàn)當(dāng)前車輛與下次到達(dá)車輛混行的情況，若上次車輛通過該路口的時(shí)間與 當(dāng)前時(shí)刻相差小于理想最小時(shí)間間隔，不進(jìn)行調(diào)用優(yōu)先分配；以及施行調(diào)用信號(hào)優(yōu)先決策若車輛到達(dá)路口，上次車輛通過該路口的時(shí)間與當(dāng)前時(shí)刻相 差大于理想最小時(shí)間間隔，其他條件不變，可以給與調(diào)用優(yōu)先信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信號(hào)控制與定位監(jiān)控相結(jié)合的公交車輛行車控制方法，針對(duì)快速公交線路，該方法綜合使用車輛GPS定位、路口車輛識(shí)別、站臺(tái)車輛識(shí)別信息，在行車路線區(qū)段劃分的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)動(dòng)信息的推算。給出了一種理想最小間隔計(jì)算方法，并利用理想最小間隔給出了暢通、飽和暢通、擁擠、嚴(yán)重?fù)頂D、極端擁擠的道路使用情況等級(jí)量化劃分標(biāo)準(zhǔn)。在預(yù)測(cè)或出現(xiàn)道路擁擠情況下，給出了信號(hào)控制與車輛定監(jiān)控相結(jié)合的行車控制方法，可以達(dá)到合理調(diào)節(jié)車輛間距，有效降低“串車”、不合理的大間隔情況發(fā)生。本方法簡單且易于實(shí)現(xiàn)，能夠解決快速公交線路內(nèi)車輛間隔不合理的問題，從而達(dá)到提高公交線路運(yùn)輸服務(wù)水平的目的。
文檔編號(hào)G08G1/08GK102063791SQ201010593889
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者佟強(qiáng), 劉濤, 吳家慶, 周顯明, 張華 , 張海, 李玉潔, 林正, 羅大明, 董高成 申請(qǐng)人:北京公共交通控股(集團(tuán))有限公司, 北京北航天華時(shí)代科技有限公司, 北京航空航天大學(xué)