一種抑制城市公共汽車串車的行駛車速控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通調(diào)度設(shè)備及方法，具體涉及一種抑制城市公共汽車串車的行駛車 速控制方法，以有效抑制公交串車現(xiàn)象。
【背景技術(shù)】
[0002] 公交串車，也即同線路不同班次的公交車輛幾乎同時(shí)進(jìn)站?？康那樾?，是常規(guī)公 交運(yùn)營中常見的交通現(xiàn)象。公交串車的危害有三：降低公交準(zhǔn)點(diǎn)率，減少運(yùn)營收入，增加行 車安全隱患。首先，假設(shè)兩個(gè)班次的公交車輛發(fā)生串車，則串車班次的車頭時(shí)距幾乎為0,而 與位于二者之前一個(gè)班次的車輛的車頭時(shí)距至少拉大1倍，因此公交串車是公交不準(zhǔn)點(diǎn)的 極限情形，最受廣大乘客詬病。其次，串車將增加乘客候車時(shí)間，可能迫使部分乘客選擇其 他交通方式，由此降低了公交運(yùn)營收入，同時(shí)也增加了串車班次的空載率而增加運(yùn)營成本。 長時(shí)間出現(xiàn)過多的公交串車，嚴(yán)重減少公交企業(yè)的運(yùn)營收入，難以保障公交可持續(xù)發(fā)展。第 三，發(fā)生串車的公交車輛行車間距小于安全車距，增加了交通安全隱患，特別在霧、雨、雪、 沙塵、冰雹等氣象條件下，極易引發(fā)交通事故。因此，有效減少公交串車發(fā)生對于提高公交 系統(tǒng)的服務(wù)水平、運(yùn)營收入及吸引力具有重要的實(shí)踐意義。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)公交串車的改善控制研究中將公交到站乘客波動(dòng)視為公交串車的 源頭，由此提出串車改善方法也就局限在公交站點(diǎn)機(jī)動(dòng)停車時(shí)間、跳站行車等措施上。這些 措施是在串車出現(xiàn)后再被動(dòng)地緩解，其改善空間有限，且常常失效，在改善時(shí)機(jī)上屬亡羊補(bǔ) 牢之舉。為了減少公交串車現(xiàn)象的發(fā)生，若能從根據(jù)公交車頭時(shí)距的變化，動(dòng)態(tài)控制公交 車速，形成主動(dòng)性的公交車速控制方法，將有助于"防患于未然"，掌握公交串車控制的主動(dòng) 權(quán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種抑制城市公共汽車串車的行駛車速控制方 法，以有效抑制公交串車現(xiàn)象。
[0005] 本發(fā)明所述的抑制城市公共汽車串車的行駛車速控制方法，其特征在于，包括以 下步驟：
[0006] 步驟1，建立公交線路車隊(duì)時(shí)空關(guān)系模型，具體包括：
[0007] 定義aniS為第η班次車到達(dá)第S站的到站時(shí)間，第η班次車和第n-1班次車到達(dá) 第i站的時(shí)間差為H 1^ τ η ι為第n班次車在第i站與第i+Ι站之間這一段的運(yùn)行時(shí)間，s η ι 為第η班次車在第i站的?？繒r(shí)間；第η班次車到達(dá)第s站的到站時(shí)間為：
[0009] 第η班次公交車在第i站和第i+Ι站之間這一段的運(yùn)行時(shí)間τ η ι為：
[0011] 其中，Inil表示第η班次公交車距離第i個(gè)公交站的當(dāng)前距離，Vnil表示第η班次 公交車駛向第i個(gè)公交站的當(dāng)前行程車速；
[0012] 步驟2 :針對步驟1所建公交線路車隊(duì)時(shí)空關(guān)系模型及進(jìn)行公交車速控制所需要 的參變量數(shù)據(jù)需求，采集變量信息；具體包括：
[0013] 步驟2. 1 :利用GPS/AVL定位設(shè)備采集公交車輛及各個(gè)公交站點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息， 從而可以計(jì)算獲得公交車當(dāng)前位置距離下一個(gè)公交站點(diǎn)的路段長度I nil;將公交車在以公 交站點(diǎn)坐標(biāo)位置為圓心、半徑為20米的圓形范圍內(nèi)停留的時(shí)間作為公交車在公交站點(diǎn)的 駐站時(shí)間s nil;
[0014] 步驟2. 2:利用環(huán)形線圈車輛檢測器或者超聲波雷達(dá)等交通傳感器或者公交車載 GPS設(shè)備獲得νηι1，以及獲得第i-Ι站和第i站點(diǎn)間路段上的限速值巧；
[0015] 步驟3 :利用步驟1建立的時(shí)空關(guān)系模型以及步驟2采集參數(shù)，獲得公交車的實(shí)時(shí) 車頭時(shí)距；在此基礎(chǔ)上建立基于實(shí)時(shí)車頭時(shí)距反饋的公交車速控制模型，由此求解公交車 隊(duì)各班次車輛行駛速度，向公交司機(jī)發(fā)送該車輛行駛速度，以此車輛行駛速度為依據(jù)調(diào)整 駕駛速度。
[0016] 優(yōu)選的是，步驟3中，基于公交車頭時(shí)距反饋的公交車速控制模型為
[0018] 其中AHnil為第η班次公交車在第i-Ι站和第i站點(diǎn)間實(shí)際公交車頭時(shí)距偏離發(fā) 車時(shí)間間隔H。的車頭時(shí)距偏尚值；Δ V nii為第η趟公交車在第i_l站和第i站點(diǎn)間路段上 應(yīng)調(diào)整的速度值。
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選的是，為了滿足最高限速約束條件，步驟3中公交車速控制方法公式 為：
[0021] 其中$表示第i-Ι站和第i站點(diǎn)間路段上的限速值。
[0022] 進(jìn)一步優(yōu)選的是，根據(jù)公交車載GPS接收機(jī)設(shè)置的采樣率，選定公交車運(yùn)行速度 調(diào)整時(shí)間間隔，按照該時(shí)間間隔更新公交車速控制模型和公交車速控制方法公式的計(jì)算結(jié) 果，重新確定當(dāng)前各公交車輛新的運(yùn)行速度。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于，利用實(shí)時(shí)獲取公交車在道路空間上的速度、位置信息，對 同一線路上的各公交車輛提出一種行駛速度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整方法，避免公交車輛的串車現(xiàn) 象，實(shí)現(xiàn)公交車隊(duì)的規(guī)范運(yùn)行。該方法所需的公交車速度、位置信息本身就是道路交通運(yùn)行 狀況的反映。因此，本方法能根據(jù)道路交通實(shí)際變化實(shí)時(shí)調(diào)整行駛速度方案，能給司機(jī)駕駛 提供更加準(zhǔn)確、直觀的指示。本方法可以嵌入到目前公交車普遍安裝的GPS/AVL車載設(shè)備 中，具有可移植性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025] 圖1是本發(fā)明所述抑制城市公共汽車串車的行駛車速控制方法流程圖。
[0026] 圖2是本發(fā)明所述公交車輛到站時(shí)間遞推關(guān)系示意圖。
[0027] 圖3是按照本發(fā)明進(jìn)行控制前后的方差對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0029] 本發(fā)明提出一種抑制城市公共汽車串車的行駛車速控制方法。公交串車控制的 思路，實(shí)際上是基于車頭時(shí)距參數(shù)來反饋控制公交車速，從而維持公交運(yùn)行過程中的公交 車頭時(shí)距參數(shù)始終保持盡量與公交發(fā)車間隔一致。本發(fā)明的控制機(jī)制具體來說，首先利用 安裝在公交車上的GPS系統(tǒng)測得各公交車輛位置、時(shí)刻和車速信息；進(jìn)而，根據(jù)建立的數(shù)學(xué) 模型推導(dǎo)出各個(gè)班次的公交車輛之間的公交車頭時(shí)距；根據(jù)公交車頭時(shí)距進(jìn)行對車速的控 制，一旦發(fā)現(xiàn)公交車車頭時(shí)距過大，則按照公交時(shí)刻表，提示前車降低到合適速度行駛適當(dāng) 的距離，或者提示后車以某一更快的速度行駛合理的距離；反之，如果車頭時(shí)距過小，則給 出相反的車速控制。由于道路存在最高限速等約束，必須避免被調(diào)整車速的公交超速行駛。 為此，本發(fā)明將結(jié)合路段限速要求，作為公交車速調(diào)整可行性判據(jù)，以判斷哪輛串車公交車 應(yīng)進(jìn)行車速調(diào)整。
[0030] 圖1是本發(fā)明所述抑制城市公共汽車串車的行駛車速控制方法流程圖。本發(fā)明所 述方法具體包括：
[0031] 步驟1，建立公交線路車隊(duì)時(shí)空關(guān)系模型。由于線路上的各班次公交車是按照發(fā)車 時(shí)刻表循環(huán)發(fā)車的，因此可以通過遞推迭代的方式，將單一班次公交車運(yùn)行的時(shí)空關(guān)系拓 展為公交線路車隊(duì)運(yùn)行的時(shí)空關(guān)系模型，從而能描述各班次公交車輛到達(dá)各站點(diǎn)的時(shí)刻。 更具體來說，步驟1包括：
[0032] 定義an，s為第η班次車到達(dá)第s站的到站時(shí)間，假設(shè)第η班次車和第n-1班次車到 達(dá)第i站的時(shí)間差為Η ηι1，τ η ι為第n班次車在第i站與第i+Ι站之間這一段的運(yùn)行時(shí)間， sni i為第η班次車在第i站的停靠時(shí)間；那么，建立如圖2所示的公交車輛到站時(shí)間遞推關(guān) 系示意圖。根據(jù)圖2,則第η班次車到達(dá)第s站的到站時(shí)間為：
[0034] 其中，第η班次公交車在第i站和第i+Ι站之間這一段的運(yùn)行時(shí)間τ η ι為
[0036] 其中，L1表示第η班次公交車距離第i個(gè)公交站的當(dāng)前距離，該距離可以由GPS 采集的該班次公交車當(dāng)前位置與第i個(gè)公交站位置確定；Vnil表示第η班次公交車駛向第 i個(gè)公交站的當(dāng)前行程車速，其可以由GPS采集的瞬時(shí)行駛速度進(jìn)行算術(shù)平均值獲得，SP
其中，IV j為第η輛公交車GPS車載設(shè)備采集的第η輛公交車從第i-Ι站點(diǎn)駛 向第i個(gè)站點(diǎn)的M個(gè)瞬時(shí)地點(diǎn)速度值。
[0037] 步驟2 :針對步驟1所建公交線路車隊(duì)時(shí)空關(guān)系模型及進(jìn)行公交車速控制所需要 的參變量數(shù)據(jù)需求，采集該模型中涉及的變量信息；其中，獲得公交線路幾何條件（包括 線路長度、站距、站臺(tái)位置發(fā)車時(shí)刻表等）；模型涉及的公交實(shí)時(shí)行駛速度、位置及駐站時(shí) 間等，將從公交車載GPS設(shè)備中獲取，從而獲取各個(gè)路段的道路空間信息、公交站點(diǎn)位置信 息，公交首末站發(fā)車時(shí)刻表、車速信息。具體包括：
[0038] 步驟2. 1 :利用GPS/AVL定位設(shè)備采集公交車輛及各個(gè)公交站點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息， 從而可以計(jì)算獲得公交車當(dāng)前位置距離下一個(gè)公交站點(diǎn)的路段長度I nil;另外將公交車在 以公交站點(diǎn)坐標(biāo)位置為圓心、半徑為2