專利名稱：間歇式公交專用道控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間歇式公交專用道(IBLdntermittent bus lane)的控制系統(tǒng)及方法，屬于公共交通技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市交通問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，優(yōu)先發(fā)展公共交通已成為世界各國(guó)的共識(shí)。公交專用道是公交優(yōu)先的一項(xiàng)重要措施，在緩解城市交通擁擠、節(jié)約能源、減少城市空氣污染等方面取得了不錯(cuò)的效果。然而普通公交專用道適用于公交車流量較大的城市道路上。對(duì)于公交車流量較小而社會(huì)交通流量較大的城市道路，開辟公交專用道會(huì)造成社會(huì)車道條數(shù)的減少，通行能力利用率的降低，并有可能增加社會(huì)車輛的平均延誤和交通系統(tǒng)的脆弱性；而不開辟公交專用道，又會(huì)導(dǎo)致公交線路運(yùn)營(yíng)狀況較差，進(jìn)而影響公共交通的吸引力。如何協(xié)調(diào)公交優(yōu)先與道路資源利用率較低之間的矛盾，應(yīng)當(dāng)引起人們的足夠重視。但據(jù)發(fā)明者所知，目前在我國(guó)，還沒(méi)有切實(shí)可行的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)公共交通流量較小而社會(huì)交通流量較大的城市道路上公交優(yōu)先與道路資源利用率較低之間的矛盾，提供了一種間歇式公交專用道的控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)，包括，①車輛檢測(cè)單元，用于檢測(cè)社會(huì)車道上和間歇式公交專用道上的實(shí)時(shí)交通信息， 所述實(shí)時(shí)交通信息包括社會(huì)車輛車速信息和交通流量信息；②GPS公交車定位和檢測(cè)單元，用于定位和檢測(cè)公交車的到達(dá)；③外顯設(shè)備，包括路面標(biāo)志燈和可變信息板，用于標(biāo)識(shí)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛的可用狀態(tài)；④公交優(yōu)先處理單元，用于根據(jù)車輛檢測(cè)單元、GPS公交車定位和檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行綜合判斷后生成控制策略；⑤公交優(yōu)先控制單元，用于按照公交優(yōu)先處理單元的控制策略控制外顯設(shè)備；⑥通信單元，用于將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)交通信息傳輸?shù)焦粌?yōu)先處理單元中，并將公交優(yōu)先處理單元生成的控制策略傳輸?shù)焦粌?yōu)先控制單元中。進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)中，路面標(biāo)志燈采用發(fā)光二極管，沿道路縱向以5米的間隔設(shè)置在普通社會(huì)車道與間歇式公交專用道之間。進(jìn)一步的，本發(fā)明的一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)中，可變信息板的數(shù)量為兩塊，其中一塊放置在交叉口渠化段的起點(diǎn)附近，用于提示車輛在變道時(shí)選擇相應(yīng)的車道，另一塊放置在交叉口停車線附近，用于顯示進(jìn)口道對(duì)社會(huì)車輛是否可用。
路面標(biāo)志燈采用如下方式對(duì)路段主區(qū)域上的社會(huì)車輛進(jìn)行控制，包括以下策略2. 1、當(dāng)公交優(yōu)先處理單元生成路面標(biāo)志燈啟亮的控制策略時(shí)，路面標(biāo)志燈全路段啟亮，禁止社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道；2. 2、當(dāng)路面標(biāo)志燈啟亮?xí)r，不強(qiáng)制已在間歇式公交專用道上行駛的社會(huì)車輛變換至社會(huì)車道行駛；2. 3、當(dāng)公交車進(jìn)入間歇式公交專用道后，隨著公交車前行，公交車上游路面標(biāo)志燈依次熄滅，允許社會(huì)車輛進(jìn)入；2. 4、當(dāng)路面標(biāo)志燈全路段熄滅時(shí)，路段主區(qū)域上的間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛全部開放，等同于社會(huì)車道。兩塊可變信息板或者立柱式放置在道路路邊或者懸臂式放置在間歇式公交專用進(jìn)口道上方，用于標(biāo)識(shí)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛的可用狀態(tài)。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供2種間歇式公交專用道控制方法，其中，基于路段主區(qū)域的間歇式公交專用道控制方法，包括以下步驟步驟101，檢測(cè)公交車當(dāng)前的位置信息，收集該路段上游交叉口信號(hào)配時(shí)方案；步驟102，計(jì)算公交車由當(dāng)前位置駛?cè)腴g歇式公交專用道的時(shí)間Τ，Γ=//ν^+ 3;其中，1為公交車當(dāng)前位置至設(shè)置間歇式公交專用道的路段的起點(diǎn)的距離，Vbus為公交車期望運(yùn)營(yíng)車速，G為公交車在上游交叉口的延誤時(shí)間；步驟103，依據(jù)車輛檢測(cè)單元檢測(cè)到的社會(huì)車輛車速信息，計(jì)算路段清空時(shí)間ta，
「0Vh < νt - sbus car α μ (ν, us ^car )l{Vbu*Vcar) Vb us _ ^car其中，L為設(shè)置間歇式公交專用道的路段長(zhǎng)度，取上游交叉口出口道至下游交叉口渠化段之間的距離，Vcar為社會(huì)車輛車速；步驟104，當(dāng)T < ta時(shí)，啟亮路面標(biāo)志燈禁止社會(huì)車輛進(jìn)入公交專用道。基于交叉口渠化段的間歇式公交專用道控制方法，包括以下步驟步驟201，在上一個(gè)紅燈啟亮前的At時(shí)段，計(jì)算下一信號(hào)周期內(nèi)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛開放時(shí)，社會(huì)車輛的排隊(duì)消散時(shí)間tm= Sr/(S-q)；其中，At為系統(tǒng)計(jì)算所需的反應(yīng)時(shí)間，s為當(dāng)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛開放時(shí)交叉口處的飽和流率，q為交叉口處社會(huì)車輛到達(dá)率的平均值，r為信號(hào)交叉口紅燈時(shí)長(zhǎng)；步驟202，計(jì)算初始搜索半徑R'，R' d < R' < R' u，其中R' u、R' <!分別為初始搜索半徑的上下限，R' U= am+At)*vbus，R' d= At*Vbus ；其中Vbus為公交車期望運(yùn)營(yíng)車速，tm為社會(huì)車輛的排隊(duì)消散時(shí)間；步驟203，檢測(cè)初始搜索半徑上下限內(nèi)存在的公交?？空緮?shù)目i，j，i，j =0，1，2L L；步驟204，確定搜索半徑 R，& < R < Ru, Ru = (tm+At-i*ts)*vbus，Rd = (At_j*ts)*vbus，ts為公交車在站點(diǎn)停靠時(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均值；步驟205，計(jì)算當(dāng)前公交車與下游交叉口停車線之間的距離L ；步驟206，當(dāng)Le {R|Rd<R<Ru}時(shí)，在tm+Δ t時(shí)段內(nèi)開啟間歇式公交專用道，只允許公交車輛進(jìn)入該車道；否則，在下個(gè)周期內(nèi)允許社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
1、在特定的時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)外顯設(shè)備禁止社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道，保證公交車的優(yōu)先通行權(quán)，能夠較好的體現(xiàn)公交優(yōu)先。2、充分考慮了低頻率發(fā)車間隔的公共交通對(duì)道路資源利用的動(dòng)態(tài)性，在公交車不占用道路資源的情況下，允許社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道行駛，提高了道路資源的利用率，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置。


圖1為間歇式公交專用道控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為路段主區(qū)域上間歇式公交專用道控制方法的流程圖。圖3為交叉口渠化段上間歇式公交專用道控制方法的流程圖。圖4為路面標(biāo)志燈在路段上的分布示意圖。圖5為當(dāng)公交車在(0，tm)時(shí)段內(nèi)到達(dá)交叉口時(shí)，間歇式公交專用道啟用示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明如圖1所示，本發(fā)明一種間歇式公交專用道的控制系統(tǒng)，包括車輛檢測(cè)單元、GPS 公交車定位和檢測(cè)單元、通信單元、公交優(yōu)先處理單元、公交優(yōu)先控制單元和外顯設(shè)備六大部分，其中1、車輛檢測(cè)單元，包括設(shè)置在社會(huì)車道上和間歇式公交專用道上的檢測(cè)器，一般布置在各交叉口每條進(jìn)口道的最上游。該單元主要負(fù)責(zé)通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)社會(huì)車道上和間歇式公交專用道上的實(shí)時(shí)交通信息，包括社會(huì)車輛的車速信息和交通流量信息。2、GPS公交車定位和檢測(cè)單元，用于定位和檢測(cè)公交車的到達(dá)。通過(guò)GPS公交車輛調(diào)度系統(tǒng)得到每輛公交車的ID、時(shí)間信息、經(jīng)緯度、速度、地理位置等數(shù)據(jù)。GPS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)經(jīng)緯度定位誤差應(yīng)小于20米，時(shí)間延遲率小于3秒，定位數(shù)據(jù)采樣周期間隔小于4秒。這些精度要求是為了保證GPS定位的精確性和實(shí)時(shí)性；3、通信單元將車輛檢測(cè)單元檢測(cè)到的實(shí)時(shí)交通信息傳輸?shù)焦粌?yōu)先處理單元；4、公交優(yōu)先處理單元，根據(jù)GPS公交定位單元傳遞來(lái)的公交車位置信息和車輛檢測(cè)單元傳遞來(lái)的社會(huì)車輛實(shí)時(shí)交通信息，對(duì)公共交通優(yōu)先策略進(jìn)行綜合判斷，生成控制策略。其中，將城市道路劃分為路段主區(qū)域和交叉口渠化段兩部分，分別采用不同的控制策略。a、路段主區(qū)域上的控制策略在路段主區(qū)域上，生成控制策略的流程如圖2所示，具體如下(1)、檢測(cè)公交車當(dāng)前的位置信息，收集該路段上游交叉口信號(hào)配時(shí)方案；O)、計(jì)算公交車由當(dāng)前位置駛?cè)腴g歇式公交專用道的時(shí)間Τ，Γ=//ι+。(3)、依據(jù)車輛檢測(cè)單元檢測(cè)到的社會(huì)車輛車速信息，計(jì)算路段清空時(shí)間ta，
「0Vh < ν t — Jbus car
α μ (ν, us ^car )l{Vbu*Vcar) Vb us _ ^car (4)、當(dāng)T彡t a時(shí)，啟亮路面標(biāo)志燈。
其中1為公交車當(dāng)前位置至設(shè)置間歇式公交專用道的路段的起點(diǎn)的距離，Vbus公交車期望運(yùn)營(yíng)車速A為公交車在上游交叉口的延誤時(shí)間，與上游交叉口配時(shí)方案和公交車到達(dá)交叉口時(shí)刻有關(guān)，L為設(shè)置間歇式公交專用道的路段長(zhǎng)度，取上游交叉口出口道至下游交叉口渠化段之間的距離，Vcar為社會(huì)車輛車速。b、交叉口渠化段上的控制策略在交叉口渠化段上，生成控制策略的流程如圖3所示，具體如下(1)、在紅燈啟亮前的At時(shí)段，計(jì)算下一周期間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛開放時(shí)，社會(huì)車輛的排隊(duì)消散時(shí)間tm = sr/(s-q)；O)、計(jì)算初始搜索半徑R' d<R' <R' u，其中，R' u, R' d分別為初始搜索半徑的上下限，R' u= (tm+At)*vbus，R' d= At^vbus ；(3)、檢測(cè)初始搜索半徑上下限內(nèi)存在的公交?？空緮?shù)目i，j，i，j = 0，1，2L L ；(4)、確定搜索半徑 & < R < Ru, Ru = (tm+ Δ t_i*ts) *vbus，Rd = ( Δ t_j*ts) *vbus，ts 為公交車在站點(diǎn)?？繒r(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均值；(5)、計(jì)算當(dāng)前公交車與下游交叉口停車線之間的距離L ；(6)、當(dāng)Le {R|&<R<RU}時(shí)，在tm+Δ t時(shí)段內(nèi)間歇式公交專用道開啟，只允許公交車輛進(jìn)入該車道；如圖5所示，當(dāng)公交車在(0，tm)時(shí)段內(nèi)到達(dá)交叉口時(shí)，間歇式公交專用道啟用；否則，在下個(gè)周期內(nèi)允許社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道。其中At為系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，s為當(dāng)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛開放時(shí)交叉口處的飽和流率，q為交叉口處社會(huì)車輛到達(dá)率的平均值，Vbus公交車期望運(yùn)營(yíng)車速，ts為公交車在站點(diǎn)?？繒r(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均值，r為信號(hào)交叉口紅燈時(shí)長(zhǎng)。5、通信單元將公交優(yōu)先處理單元產(chǎn)生的控制策略傳遞給公交優(yōu)先控制單元；6、公交優(yōu)先控制單元，按照控制策略，控制外顯設(shè)備。7、外顯設(shè)備，包括路面標(biāo)志燈和可變信息板，用于標(biāo)識(shí)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛的可用狀態(tài)。其中，路面標(biāo)志燈設(shè)置在路段主區(qū)域上，采用發(fā)光二極管，沿道路縱向以5米的間隔設(shè)置在普通社會(huì)車道與間歇式公交專用道之間，如圖4所示，路面標(biāo)志燈采用如下方式對(duì)路段上的社會(huì)車輛進(jìn)行控制，包括，(1)、當(dāng)公交優(yōu)先處理單元生成路面標(biāo)志燈啟亮的控制策略時(shí)，路面標(biāo)志燈全路段啟亮，禁止社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道；O)、當(dāng)路面標(biāo)志燈啟亮?xí)r，不強(qiáng)制已在間歇式公交專用道上行駛的社會(huì)車輛變換至社會(huì)車道行駛；(3)、當(dāng)公交車進(jìn)入間歇式公交專用道后，隨著公交車前行，公交車上游路面標(biāo)志燈依次熄滅，允許社會(huì)車輛進(jìn)入；0)、當(dāng)路面標(biāo)志燈全路段熄滅時(shí)，路段主區(qū)域上的間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛全部開放，等同于社會(huì)車道。其中，可變信息板設(shè)置在交叉口渠化段上，包括兩塊，一塊放置在交叉口渠化段的起點(diǎn)附近，用于提示車輛在變道時(shí)選擇相應(yīng)的車道，一塊放置在交叉口停車線附近，用于顯示進(jìn)口道對(duì)社會(huì)車輛是否可用，兩塊可變信息板或者立柱式放置在道路路邊或者懸臂式放置在間歇式公交專用進(jìn)口道上方。
權(quán)利要求
1.一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)，其特征在于包括，①車輛檢測(cè)單元，用于檢測(cè)社會(huì)車道上和間歇式公交專用道上的實(shí)時(shí)交通信息，所述實(shí)時(shí)交通信息包括社會(huì)車輛車速信息和交通流量信息；②GPS公交車定位和檢測(cè)單元，用于定位和檢測(cè)公交車的到達(dá)；③外顯設(shè)備，包括路面標(biāo)志燈和可變信息板，用于標(biāo)識(shí)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛的可用狀態(tài)；④公交優(yōu)先處理單元，用于根據(jù)車輛檢測(cè)單元、GPS公交車定位和檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行綜合判斷后生成控制策略；⑤公交優(yōu)先控制單元，用于按照公交優(yōu)先處理單元的控制策略控制外顯設(shè)備；⑥通信單元，用于將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)交通信息傳輸?shù)焦粌?yōu)先處理單元中，并將公交優(yōu)先處理單元生成的控制策略傳輸?shù)焦粌?yōu)先控制單元中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)，其特征在于所述路面標(biāo)志燈采用發(fā)光二極管，沿道路縱向以5米的間隔設(shè)置在普通社會(huì)車道與間歇式公交專用道之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)，其特征在于所述可變信息板的數(shù)量為兩塊，其中一塊放置在交叉口渠化段的起點(diǎn)附近，用于提示車輛在變道時(shí)選擇相應(yīng)的車道，另一塊放置在交叉口停車線附近，用于顯示進(jìn)口道對(duì)社會(huì)車輛是否可用。
4.一種基于路段主區(qū)域的間歇式公交專用道控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟101，檢測(cè)公交車當(dāng)前的位置信息，收集該路段上游交叉口信號(hào)配時(shí)方案；步驟102，計(jì)算公交車由當(dāng)前位置駛?cè)腴g歇式公交專用道的時(shí)間T，r=//vto+。其中， 1為公交車當(dāng)前位置至設(shè)置間歇式公交專用道的路段的起點(diǎn)的距離，Vbus為公交車期望運(yùn)營(yíng)車速，G為公交車在上游交叉口的延誤時(shí)間；步驟103，依據(jù)車輛檢測(cè)單元檢測(cè)到的社會(huì)車輛車速信息，計(jì)算路段清空時(shí)間ta，
5.一種基于交叉口渠化段的間歇式公交專用道控制方法，其特征在于，包括以下步驟步驟201，在上一個(gè)紅燈啟亮前的At時(shí)段，計(jì)算下一信號(hào)周期內(nèi)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛開放時(shí)，社會(huì)車輛的排隊(duì)消散時(shí)間乜=Sr/(S-q)；其中，At為系統(tǒng)計(jì)算所需的反應(yīng)時(shí)間，s為當(dāng)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛開放時(shí)交叉口處的飽和流率，q為交叉口處社會(huì)車輛到達(dá)率的平均值，r為信號(hào)交叉口紅燈時(shí)長(zhǎng)；步驟202，計(jì)算初始搜索半徑R'，R' d<R' <R' u，其中R' u、R' d分別為初始搜索半徑的上下限，R' U= (tm+At)*vbus，R' d= At*vbus ；其中Vbus為公交車期望運(yùn)營(yíng)車速， tm為社會(huì)車輛的排隊(duì)消散時(shí)間；步驟203，檢測(cè)初始搜索半徑上下限內(nèi)存在的公交停靠站數(shù)目i，j，i，j =0，1，2L L；步驟 204，確定搜索半徑 R,Rd<R< Ru, Ru = (tm+ Δ t_i*ts) *vbus，Rd= (Δ t-j*ts) *vbus， ts為公交車在站點(diǎn)?？繒r(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均值；步驟205，計(jì)算當(dāng)前公交車與下游交叉口停車線之間的距離L ； 步驟206，當(dāng)Le {R|Rd<R<Ru}時(shí)，在tm+Δ t時(shí)段內(nèi)開啟間歇式公交專用道，只允許公交車輛進(jìn)入該車道；否則，在下個(gè)周期內(nèi)允許社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種間歇式公交專用道控制系統(tǒng)及方法，控制系統(tǒng)包括車輛檢測(cè)單元、GPS公交車定位和檢測(cè)單元、通信單元、公交優(yōu)先處理單元、公交優(yōu)先控制單元以及外顯設(shè)備，外顯設(shè)備包括路面標(biāo)志燈和可變信息板，用于標(biāo)識(shí)間歇式公交專用道對(duì)社會(huì)車輛的可用狀態(tài)；控制方法包括路段主區(qū)域控制方法和交叉口渠化段控制方法。本發(fā)明在特定的時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)外顯設(shè)備禁止社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道，保證公交車的優(yōu)先通行權(quán)，同時(shí)，充分考慮了低頻率發(fā)車間隔的公共交通對(duì)道路資源利用的動(dòng)態(tài)性，在公交車不占用道路資源的情況下，允許社會(huì)車輛進(jìn)入間歇式公交專用道行駛，提高了道路資源的利用率，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置。
文檔編號(hào)G08G1/087GK102254443SQ201110176930
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者李文權(quán), 謝秋峰, 賈曉歡, 邱豐 申請(qǐng)人:東南大學(xué)