[發(fā)明專利]一種用于地鐵站鄰近交叉口公交優(yōu)先信號控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711055495.8
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107886744A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉昱崗;唐李瑩;李佳勵
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G08G1/087
• 分類號: G08G1/087;G08G1/07
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙)51232
• 代理人: 孫一峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于城市道路交叉口控制領(lǐng)域，涉及一種用于地鐵站鄰近交叉口公交優(yōu)先信號控制方法。

背景技術(shù)

城市道路交叉口是大量轉(zhuǎn)向車流、過街人流的匯集地，也是城市交通網(wǎng)絡(luò)的瓶頸和交通擁擠發(fā)生源。在城市道路交叉口中，擁擠程度最高、交通情況最為復(fù)雜的是一些大型公共設(shè)施、交通站點鄰近的交叉口。在此類交叉口，當(dāng)行人等待時間超過其可容忍的最長等待時間90s時，其違章行為將大幅增加，嚴(yán)重影響車輛通行，造成交通混亂。同時，交叉口的公交優(yōu)先信號控制是在時間上賦予公交車輛優(yōu)先通過信號交叉口的權(quán)利，是實施公交優(yōu)先的重要控制手段之一。如何在此類由于出口設(shè)置及過街設(shè)施不完備導(dǎo)致過街行人流量占到整個進出人流量的70％以上的復(fù)雜交叉口實現(xiàn)公交優(yōu)先信號控制是一個亟待解決的難題。

現(xiàn)有的公交優(yōu)先信號控制方法主要應(yīng)用于交通情況簡單的信號交叉口，控制目標(biāo)聚焦于社會車輛、公交車輛及其乘客的延誤變化情況，對于存在大量過街行人的信號交叉口，在現(xiàn)有公交優(yōu)先信號控制研究成果中沒有學(xué)者考慮到優(yōu)先措施對過街行人的影響。而現(xiàn)有的行人過街延誤研究分析均只針對常規(guī)信號配時方案，并未考慮采用公交信號優(yōu)先措施時過街行人延誤的變化情況。

基于此，針對鄰近地鐵站并且同時存在大量過街人流及車流的交叉口，有必要提出一種基于公交優(yōu)先，綜合考慮大量過街行人、公交乘客以及社會車輛乘客延誤變化最優(yōu)的交叉口信號控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是針對上述情況，建立一種考慮行人過街的地鐵站鄰近交叉口公交優(yōu)先信號控制方法。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于地鐵站鄰近交叉口公交優(yōu)先信號控制方法，該方法用于鄰近地鐵站并且同時存在大量過街人流及車流的交叉口，其特征在于，包括以下步驟：

S1、檢測公交車的到達并預(yù)測其到達交叉口停車線的時間：

通過設(shè)置在公交車輛進口道的感應(yīng)線圈檢測公交車輛的到達，并預(yù)測公交車輛到達停車線所需時間t：

t＝l/v

l為布設(shè)線圈處與交叉口停車線之間的距離(m)，v為進口道公交車輛平均速度(m/s)；

S2、確定公交優(yōu)先的實施策略：壓縮行人專用相位綠燈時間，非優(yōu)先相位不變，公交優(yōu)先相位綠燈時間延長。建立以道路通行能力最大化和過街行人、公交乘客以及社會車輛乘客延誤變化最優(yōu)為目標(biāo)的雙層規(guī)劃模型，具體為：

S21、建立以交叉口總通行能力為目標(biāo)函數(shù)的上層規(guī)劃模型：

其中，S為飽和流率；Q為交叉口通行能力；g_min為最小綠燈時間；g_max為最大綠燈時間；g_i為第i相位綠燈時間；α為交叉口飽和度；

S22、確定由于公交優(yōu)先相位綠燈時間的延長，公交乘客減少的人總延誤：

ΔD_a＝P_a(r₁-Δt)

其中，P_a為公交車輛的平均載客人數(shù)；r₁為公交專用相位紅燈時間；Δt為相位延長的綠燈時間；

S23、確定由于公交優(yōu)先相位綠燈時間的延長，優(yōu)先通行相位社會車輛乘客減少的人總延誤：

其中，P_b為社會車輛的平均載客人數(shù)；f_j為j進口的車輛到達率；s_j為j進口的飽和流率；

S24、確定由于公交優(yōu)先相位綠燈時間的延長，行人專用相位綠燈縮短造成行人過街增加的總延誤：

其中，P_p為平均過街行人流量；r₂為行人專用相位紅燈時間；t_l2為行人專用相位行人過街綠燈損失時間；t_s2為行人專用相位行人過街疏散時間；

S25、考慮過街行人以及公交車輛、社會車輛乘客延誤的延誤變化情況建立下層規(guī)劃模型，最終建立的雙層規(guī)劃模型如下：

S3、基于雙、單層規(guī)劃問題的轉(zhuǎn)化和遺傳算法，對步驟S2中建立的模型進行求解：

S31、通過專家打分法確定各個目標(biāo)權(quán)重的相關(guān)關(guān)系；

S32、根據(jù)權(quán)重系數(shù)將下層多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)規(guī)劃問題，再根據(jù)模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，將下層問題轉(zhuǎn)化為KKT條件，即可將雙層規(guī)劃模型轉(zhuǎn)換為單層規(guī)劃模型；

S33、利用遺傳算法求解，得到延誤效益最優(yōu)條件下的綠燈延長時間，確定公交信號綠燈延長時間窗；