用于快速公交的交叉口预感应信号优先控制方法

摘要

用于快速公交的交叉口预感应信号优先控制方法，应用于快速公交BRT系统，在交叉口设定位置设置多个检测器，提前预测公交车的到达时间，按比例调整交叉口相应信号相位长度，控制交叉口的信号灯。本发明在快速公交模式的前提下，通过在交叉口之前设置多个检测器，提前预测公交车的到达时间，并根据实际通行优先需求按比例调整相应信号相位长度，在保证社会车辆和过街行人安全通过的同时，让公交车辆能充分利用交叉口的绿灯信号优先通行，提高了公交运行效率。

主权项

1.用于快速公交的交叉口预感应信号优先控制方法，其特征是应用于快速公交BRT系统，在快速公交BRT道路上设置检测器，提前预测公交车到达交叉口的时间，按比例调整交叉口相应信号相位长度，控制交叉口的信号灯，包括如下步骤：1）采集BRT路段各个交叉口信号灯的初始信号配时信息，公交设施和运行信息，以及道路设施信息：各个交叉口的初始信号配时信息包括各交叉口信号相位数z、各相位有效绿灯时间和绿灯时间间隔，公交设施和运行信息包括公交首末站位置、公交停靠站具体位置、路段公交行驶通过的公交停靠站数M、公交线路的发车时刻表、公交车行驶平均速度公交车在停靠站i的平均延误时间和平均到站时间间隔其中i为路段公交停靠站编号，i=0,1,2…M；道路设施信息包括公交行驶通过的信号控制交叉口数N、交叉口的几何参数、首站与第一个信号控制交叉口、以及整个公交线路上相邻两个信号控制交叉口之间的长度l_j，其中首站指公交线路的起始站点，j为路段编号，路段指相邻两个信号控制交叉口之间的道路，j=0,1,2…N-1；所述交叉口的几何参数包括交叉口n的公交行驶轨迹长度d_n、行人过街横道长度、各转向车辆行驶轨迹长度、各个进口道排队车道长度，其中n为信号控制交叉口编号n=0,1,2…N；2）分别在各目标交叉口进口道停车线前两个信号灯周期时长的行驶距离处，以及相邻上游交叉口的出口处设置公交到达检测器，所述信号灯周期指一个交叉口的整个信号配时周期总长度，为一个相位的绿灯、黄灯和红灯时间之和，在目标交叉口进口道停车线处设置公交离开检测器，分别在每个公交停靠站进站前设置公交到站间隔检测器；3）根据步骤1）中得到的公交设施和运行信息以及道路设施信息，预测公交到达检测器检测到公交到达各交叉口n的平均行驶时间T_n，以及各目标交叉口各个信号相位的限制长度，所述目标交叉口指公交即将经过的交叉口；其中根据采集各个公交停靠站的平均停靠延误时间平均到站时间间隔以及公交车行驶平均速度线性拟合公交停靠站的公交停靠延误时间t：用Excel软件计算参数a和b：以为应变量和为自变量用Excel线性拟合而得，并用社会科学统计软件包SPSS统计分析检验相关性系数R，相关系数R越大，说明公交停靠站行驶延误时间与平均到站间隔之间的线性关系越明显，即用其预测的平均行驶时间越精确，公交到达检测器检测到公交到达交叉口n的平均行驶时间T_n：$T_n=\frac{s_n}{\bar{v}}+\Sigma t_i;$t_i=ah_i+b；其中，s_n为与交叉口n进口道前的公交到达检测器和交叉口n进口道停车线之间的距离；∑t_i为s_n距离范围内各公交停靠站行驶延误时间之和；h_i为s_n距离范围的各公交停靠站前公交到站间隔检测器检测到的公交到站间隔；4）当公交到达检测器检测到公交时，根据步骤3）预测的平均行驶时间T_n的计算公式，由公交平均行驶速度、s_n及其范围内各个公交停靠站前到站间隔检测器检测到的公交到站间隔计算公交到达目标交叉口所需时间，得到公交车到达对应交叉口的到达时刻，与交叉口的信号配时周期比较，判断公交车辆是否需要采取优先信号调整措施，若公交到达时刻位于控制公交通行的信号相位的绿灯时间间隔内，则不需要采取优先控制调整措施，否则，需要采取优先调整措施；5）若公交车辆需要采取优先信号调整措施，计算目标交叉口公交实际到达时刻与理想到达时刻的理想时间差Δt，实际到达时刻为步骤4）计算得到的公交到达目标交叉口到达时刻，理想到达时刻指控制公交通行的信号相位绿灯时间中间时刻；6）根据步骤4）中公交到达时刻，确定目标交叉口信号配时中可调节的信号周期数及各相位数，利用信号交叉口n信号配时方案中各相位的最大压缩长度Δt_nzcom和最大延伸长度Δt_nzext，计算目标交叉口可调节信号周期的总理论最大压缩和延伸长度ΔT_nc、ΔT_ne；7）比较步骤5）和步骤6）中理想时间差Δt和信号周期的总理论最大压缩ΔT_nc和延伸长度ΔT_ne，确定信号调整方法，并获得新的信号优先配时方案；8）当下一公交到达检测器检测到公交到达时，转至步骤4），重新进行信号配时方案调整，直至目标公交离开检测器检测到公交车辆离开。