一种基于客流量的快速公交到站时刻预测方法

摘要

本发明公开了一种基于客流量的快速公交到站时刻预测方法。实现本发明所述方法的系统由站点RFID采集单元、客流信息视频采集单元、交通信息存储单元、信息处理单元和信息发布单元组成。利用RFID采集单元采集车辆到站时刻信息，以及视频采集系统采集站点客流信息，由信息处理单元计算快速公交车辆停站时间，并结合车辆历次到站信息预测快速公交车辆到达交叉口时刻，根据交叉路口的红绿灯信息判断快速公交车辆是否能够一次通过交叉口，从而计算到达下一个站点时刻，并通过信息发布系统发布。本发明考虑了客流量对快速公交到站时刻的影响，剔除了拥堵等显著影响常规公交而不存在于快速公交的影响因素，提高了预测的精度。

主权项

一种基于客流量的快速公交到站时刻预测方法，实现该方法的系统包括：站点RFID采集单元，客流信息视频采集单元，交通信息存储单元，信息处理单元和信息发布单元；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，由站点RFID采集单元获得快速公交车辆到站时刻信息，并将数据送到信息处理单元；到站信息用符号T_k(i)表示，表示编号为k的快速公交车辆到达第i个站点的时刻，i＝1,2,……,I，I为站点总数；k＝1,2,……,K，K为快速公交车辆当天发车总数，当天发出的第1辆车编号为1，第2辆车编号为2，第k辆车编号为k；步骤二，由客流信息视频采集单元获得快速公交车辆客流信息，并将数据送到信息处理单元；N_k(i)表示编号为k的快速公交车辆到达第i个站点时该站点的上车乘客数量；K_k(i)表示编号为k的快速公交车辆到达第i个站点时车内乘客密度，等于车内乘客数量N_k(i)与车内面积的比值；步骤三，由交通信息存储单元获得绿灯每个周期的起、止时刻信息和快速公交车辆历次到站时刻信息；交通信息存储单元提供交叉口一天里所有的绿灯起始时刻和绿灯结束时刻；快速公交车辆历次到站时刻信息用于计算站点间行程时间；客流信息包括历次车辆在每个停靠站的上下车乘客数；步骤四，预测快速公交车辆到站时刻；假设编号为k的快速公交车辆刚刚通过编号为i的站点，编号为k‑1的快速公交车辆已通过编号为i+1的站点，编号为k和k‑1的快速公交车辆之间的站点数为N_k,k‑1，N_k,k‑1等于RFID采集单元获得的编号为k和k‑1的快速公交车刚刚经过的站点数的差；假设编号为i和i+1的站点之间交叉口的编号为依次为j,j+1,……,J，J为最后一个交叉口的编号；(1)计算快速公交车辆进出编号为i的站点所用时间；车辆进出站点所用的时间主要由上车乘客数、下车乘客数、车内乘客数决定，可以近似看作是上车乘客数、车内乘客密度、下车乘客率的一个非线性函数，经非线性拟合得到编号为k的快速公交车辆进出编号为i的站点用时ΔT_k(i)的表达式为：${\mathrm{\Delta T}}_k\left(i\right)={\rho }_b·N_k\left(i\right)+{\rho }_l·K_k\left(i\right)·N·\overline{P\left(i\right)}+{\rho }_k·K_k\left(i\right)+L+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_e}+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_o}$式中，为乘客在第i站点下车乘客率；N为车内核定乘客数；为从减速到停稳车辆平均用时，为从加速到正常行驶车辆平均用时；ρ_b为上车用时系数，ρ_l为下车用时系数，ρ_k为车内乘客密度对下车时间延迟的影响系数；L为由于少数乘客上下车时长较长导致的损失时间；ρ_b、ρ_l、ρ_k、L利用交通信息存储单元中停靠时间与上车乘客数、下车乘客数、车内乘客数的关系进行数据非线性拟合得到；通过下述公式进行计算：$\overline{P\left(i\right)}=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\Sigma }}{P}_k\left(i\right)}{M_1}$式中，P_k(i)为编号为k的快速公交车辆在i站点的下车乘客数与车内核定乘客数N的比值，下车乘客数由交通信息存储单元提供；M₁为存储单元中数据样本量；与通过下述公式进行计算：$\overline{{\mathrm{\Delta T}}_o}=\frac{\bar{V}}{\overline{a_o}}$$\overline{{\mathrm{\Delta T}}_e}=\frac{\bar{V}}{\overline{a_e}}$式中，为快速公交车辆匀速行驶速度，为快速公交车辆平均加速度；为快速公交车辆平均减速度；和3个参数通过雷达测速调查得到；(2)计算快速公交车辆到达编号为J的交叉口的时刻T_ck(J)；编号为k的快速公交车辆进入编号为j的交叉口的时刻T_ck(j)为：$T_{\mathrm{ck}}\left(j\right)=T_k\left(i\right)+{\mathrm{\Delta T}}_k\left(i\right)-\overline{{\mathrm{\Delta T}}_e}+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{i,j}}$式中，为从i站点到j交叉口的平均用时，计算公式为：$\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{i,j}}=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_2}{\Sigma }}{\mathrm{\Delta T}}_k(i,j)}{M_2}$式中，M₂为样本数量，ΔT_k(i,j)为样本数据中编号为k的快速公交车辆从i站点到j交叉口的用时，由交通信息存储单元提供数据；计算到达编号为j+1的交叉口的时刻T_ck(j+1)：$T_{\mathrm{ck}}(j+1)=\left\{\begin{array}{cc}{T}_{\mathrm{ck}}\left(j\right)+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{j,j+1}}& T_{\mathrm{ck}}\left(j\right)\in [T_{\mathrm{bj}}\left(t\right),T_{\mathrm{ej}}\left(t\right)]\\ T_{\mathrm{bj}}\left(t\right)+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{j,j+1}}+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_o}/2& T_{\mathrm{ck}}\left(j\right)\notin [T_{\mathrm{bj}}\left(t\right),T_{\mathrm{ej}}\left(t\right)]\end{array}\right.$式中，T_bj(t)和T_ej(t)分别为当时的绿灯起始和终止时刻，由交通信息存储单元提供数据；为绿灯信号情况下快速公交车辆到达编号为j的交叉口进口时刻与进入第j+1交叉口时刻的时间差的算术平均值；由下述公式进行计算：$\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{j,j+1}}=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_3}{\Sigma }}{\mathrm{\Delta T}}_{k,j,j+1}}{M_3}$式中，M₃为样本数量，ΔT_k,j,j+1为绿灯信号情况下快速公交车辆到达编号为j的交叉口进口时刻与进入编号为j+1的交叉口时刻的时间差，由交通信息存储单元提供数据；按照上面的求解方法，依次求出T_ck(j+1)，T_ck(j+2)，……,T_ck(J)；(3)计算快速公交车辆到达编号为i+1的站点的时刻；编号为k的快速公交车辆进入第i+1站点的时刻T_k(i+1)为：$T_k(i+1)=\left\{\begin{array}{cc}{T}_{\mathrm{ck}}\left(J\right)+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{J,i+1}}+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_e}& T_{\mathrm{ck}}\left(J\right)\in [T_{\mathrm{bJ}}\left(t\right),T_{\mathrm{eJ}}\left(t\right)]\\ T_{\mathrm{bJ}}\left(t\right)+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{J,i+1}}+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_o}/2+\overline{{\mathrm{\Delta T}}_e}& T_{\mathrm{ck}}\left(J\right)\notin [T_{\mathrm{bJ}}\left(t\right),T_{\mathrm{eJ}}\left(t\right)]\end{array}\right.$式中，T_bJ(t)和T_eJ(t)分别为当时的绿灯起始和终止时刻，由交通信息存储单元提供数据；为绿灯信号情况下快速公交车辆到达编号为J的交叉口进口时刻与即将开始减速进入第i+1站点时刻的时间差的算术平均值；由下述公式进行计算：$\overline{{\mathrm{\Delta T}}_{J,i+1}}=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_4}{\Sigma }}{\mathrm{\Delta T}}_{k,J,i+1}}{M_4}$式中，M₄为样本数量，ΔT_k,J,i+1为绿灯信号情况下快速公交车辆到达编号为J的交叉口进口时刻与即将开始减速进入第i+1站点时刻的时间差，由交通信息存储单元提供数据；(4)重复(1)～(3)，计算编号为k的快速公交车辆到达第i+2，i+3，……，i+N_k,k‑1站点的时刻；(5)计算快速公交车辆到达第i+n站点预计需要的时间和所需站点数；编号为k的公交车辆到达第i+n站点预计需要的时间为：ΔT＝T_k(i+n)‑t式中，ΔT为编号为k的公交车辆到达第i+n站点预计需要的时间，n＝1,2,……,N_k,k‑1，t为现在时刻；编号为k的快速公交车辆到达i+n站点的所需站数为n‑1；步骤五，将车辆到站信息发布在可变信息板上。