[發明專利]一種車路協同環境下港灣公交停靠站車輛離站控制方法

有效

• 申請號: 202010101078.8
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111311909B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 李銳;李詩潔;侍威;沈金星
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/052;G08G1/123;G08G1/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 耿英

1.一種車路協同環境下港灣公交停靠站車輛離站控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)構建車路協同環境下港灣公交停靠站范圍車輛運行數據集；

對于車路協同環境下港灣公交停靠站范圍車輛離站，界定車路協同環境港灣公交停靠站車輛運行數據時空要素，構建外側車道小汽車跟馳運行狀態數據集，公交車換道離站時間數據集；

2)確定不同車速區段內外側車道小汽車運行最小安全跟車時距；

根據采集的外側車道小汽車距離停靠站的距離及車速，計算外側車道小汽車的車頭時距；根據采集到的外側車道小汽車車速，選取合適的車速間隔，確定車速區段；根據計算得到的外側車道小汽車的車頭時距，按照從大到小進行排序，選取最優位次車頭時距作為該車速區段的外側車道小汽車最小安全跟車時距；

3)確定港灣停靠站公交車離站換道可接受車頭時距；

根據采集到的各車速區段內公交車離站換道時間，按照從小到大的順序進行排列，選取最優位次公交車離站換道時間作為該車速區段的公交車最小安全離站換道時間；根據公交車最小安全離站換道時間和外側車道小汽車最小安全跟車時距，計算各車速區段內公交車最小安全離站換道時間；

4)確定公交離站換道過程的最優換道間隙；

對比距離停靠站最近的外側車道小汽車到停靠站的運行時距與外側車道小汽車最小安全跟車時距，確定可供公交車離站換道的間隙；根據各離站換道間隙的外側車道小汽車乘客出行延誤大小，確定受到公交車離站換道影響的小汽車數量；根據各離站換道間隙外側車道小汽車乘客出行延誤和停靠站公交車乘客出行延誤，計算港灣公交停靠站公交車離站換道系統總延誤；并根據不同間隙的公交車離站換道系統總延誤，確定系統最小延誤間隙為公交車離站換道最優間隙；

5)計算外側車道小汽車乘客出行總延誤；

根據外側車道受公交車換道離站影響的小汽車數量和外側車道受影響的每輛小汽車乘客出行延誤，計算各離站換道間隙外側車道小汽車乘客出行總延誤；

6)計算停靠站公交車乘客出行延誤；

根據外側車道小汽車車頭時距和公交乘客數量，計算各離站換道間隙停靠站公交車乘客出行延誤；

7)確定公交車輛從最優換道間隙離站換道過程外側車道小汽車運行控制方案；

根據車路協同環境中車-車通訊模塊對外側車道小汽車的運行時間進行控制，計算外側車道小汽車延后到達港灣公交停靠站的時間，確定公交車從最優換道間隙離站換道過程外側車道小汽車運行控制方案；

所述步驟1)中構建車路協同環境下港灣公交停靠站影響范圍車輛運行特征數據集，具體為，

1-1)界定車路協同環境港灣公交停靠站車輛運行數據時空要素

車輛運行數據主要統計工作日高峰時段在港灣公交停靠站上游影響區段范圍內外側車道小汽車跟馳運行狀態數據、公交車輛換道離站時間數據；

1-2)構建車路協同環境下港灣公交停靠站范圍車輛運行數據集

外側車道小汽車跟馳運行狀態數據集CFS＝{CFS^i|t}，其中，CFS^i|t為第i輛車在t時刻的跟馳運行狀態數據子集，其中，d^i|t、v^i|t分別為第i輛小汽車在t時刻距離停靠站的距離、車速，為第i輛小汽車的載客人數；

公交車換道離站時間數據集其中，表示第j輛公交車在港灣停靠站內從開始離站換道到完成換道的總時間，表示第j輛公交車的載客人數；

所述步驟2)中確定不同車速區段內外側車道小汽車運行最小安全跟車時距，具體為，

2-1)計算外側車道小汽車車頭時距

根據已采集的第i、i-1輛車在t時刻距停靠站的距離d^i|t、d^(i-1)|t，第i輛車在t時刻的車速v^i|t，計算第i輛車在t時刻的車頭時距

2-2)界定小汽車運行車速區段與區間范圍

根據已采集的小汽車速度數據，將設定的車速v₀作為間隔，劃分為不同的車速區段v^(r)∈[(r-1)v₀，rv₀)，其中，v^(r)表示第r個車速區段的車速區段；

2-3)確定不同車速區段外側車道小汽車最小安全跟車時距

將車速區段v^(r)外側車道小汽車的車頭時距按照從大到小進行排序，計算第α_f％位車頭時距則車速區段v^(r)外側車道小汽車最小安全跟車時距

所述步驟3)中確定港灣停靠站公交車離站換道可接受車頭時距間隙，具體為，

3-1)確定不同車速區段公交車離站換道最小安全時間

將車速區段v^(r)內公交車離站換道時間t_bd|v^(r)按照從小到大進行排序，計算第α_bd％位離站換道時間則車速區段v^(r)停靠站公交車最小安全離站換道時間

3-2)確定不同車速區段公交車離站換道可接受車頭時距

車速區段v^(r)內公交車離站換道可接受車頭時距為h_bd(min)|v^(r)＝t_bd(min)|v^(r)+h_f(min)|v^(r)；

所述步驟4)中確定公交離站換道過程的最優換道間隙，具體為，

4-1)確定可供公交車離站換道的外側車道小汽車的車頭間隙

當港灣公交停靠站內公交車準備離站時，設港灣停靠站影響范圍內臨近外側車道共有m輛小汽車，如果距離停靠站最近的外側車道第1輛小汽車到停靠站的運行時距不小于最小安全跟車時距h_f(min)，則該車前方間隙可作為公交車離站換道的第1個間隙后續小汽車與前車的間隙分別為此時共有m個可供使用的車頭間隙；

4-2)確定外側車道受公交車換道離站影響的小汽車數量

若公交車選擇從第m個間隙離站換道，此時該間隙上游第n輛小汽車乘客出行延誤為

式中，h_bd(min)為公交車離站換道可接受車頭時距、h_f(min)為最小安全跟車時距、為距離停靠站最近的外側車道第n輛小汽車到停靠站的運行時距、為第n輛小汽車的載客人數、N為距離停靠站最近的外側車道小汽車總數量；

如果且則此時受到公交車輛離站換道影響的小汽車共有n輛；

4-3)計算公交車從不同間隙換道造成的乘客出行延誤

若第j輛公交車選擇從第m個間隙離站換道，此時乘客出行總延誤包括外側車道小汽車乘客出行延誤與停靠站公交車乘客出行延誤即

4-4)確定公交車離站換道的最優間隙

對于公交車來說，其離站換道過程對系統造成的最小延誤所對應的換道間隙即為公交車離站換道的最優換道間隙g_bd，式中為公交車從第m個間隙出站的乘客出行總延誤；

所述步驟5)中計算外側車道小汽車乘客出行總延誤，具體為，

根據外側車道受公交車換道離站影響的小汽車數量n和公交車從第m個間隙出站的外側車道受影響的第n輛小汽車乘客出行延誤計算公交車從第m個間隙出站的外側車道小汽車乘客出行總延誤為：

所述步驟6)中計算停靠站公交車乘客出行延誤，具體為，

根據外側車道第m個公交可接受換道間隙前的每輛小汽車的車頭時距和第j輛公交車乘客數量計算各離站換道間隙停靠站公交車乘客出行延誤為：

式中，M為外側車道公交可接受換道間隙總數量；

所述步驟7)中確定公交車輛從最優換道間隙離站換道過程外側車道小汽車運行控制方案，具體為，

利用車路協同環境中車-車通訊模塊對外側車道小汽車的運行時間進行控制，延后小汽車到達公交停靠站的時間，第n輛小汽車的延后時間Δhⁿ為

每輛小汽車的延遲到達停靠站的時間控制方案即為公交車輛從最優換道間隙離站換道過程外側車道小汽車運行控制方案。