[发明专利]一种有轨电车与社会车流的协同控制方法

权利要求书

1.一种有轨电车与社会车流的协同控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

(1)道路交通基础数据采集及信号公共周期的确定，

(2)检测器的设置和激活，

(3)到达检测器检测到有轨电车后，信号控制机生成有轨电车优先通行申请，按照有轨电车与社会车流的协同控制方法进行信号配时方案调整，

(4)有轨电车到达检测器的关闭与开启；协调路段实行优化后的信号控制方案，会暂时关闭有轨电车到达检测器，等到检测器检测到有轨电车离开协调路段后，结束本辆有轨电车的信号优先协同控制流程，恢复到原有的控制方案，此时有轨电车到达检测器重新启动，等待进入下一辆有轨电车的信号优先协同控制，若再次检测到有轨电车的到达，会重新进入步骤(3)；

步骤(1)具体如下，该步骤采用韦伯斯特公式计算信号周期，并取各交叉口中最大周期作为协调控制的公共周期；

L＝Σ_I(l+I-A)；

C-韦伯斯特公式计算的周期时长(s)；

L-周期损失时间(s)；

Y-交叉口总流量比；

A-黄灯时间(s)；

I-绿灯间隔时间(s)；

l-启动损失时间(s)，查表得；

y_i＝max_j(q_ij/S_ij),第i相位的流量比；

q_ij–第i相位第j车道的小时流量；

S_ij-第i相位第j车道的通行能力，由基本通行能力得；

通过相关分析，该方案所需的道路交通基础数据包括如下所示：各个交叉口车道数N_ij和规定的车道方向即包括直行、左转、右转、直左、直右、左直右、左右转、相邻交叉口的间距l_ij等静态数据、交叉口的流量流向数据即各进口道的饱和度y_i、信号配时现状即黄灯时间A、一个周期内的相位数i、绿灯间隔时间I，动态数据以及车辆停靠时间序列y，有轨电车到站实际时刻x1、上车人数x2、下车人数x3、与上一辆进站电车的车头时距x4，有轨电车长度L_tr，交叉口清空距离L_d，有轨电车速度Vtr数据；

步骤(2)中检测器的设置和激活具体如下，在协调控制区段上游入口处布置有轨电车到达检测器，在协调控制区段下游出口处布置有轨电车离开检测器，第一辆有轨电车通过离开检测器时，有轨电车到达检测器被激活，处于能够接收后续有轨电车优先申请的状态；

所述步骤(3)中，到达检测器检测到有轨电车后，信号控制机生成有轨电车优先通行申请，按照有轨电车与社会车流的协同控制方法进行信号配时方案调整，

待检测器检测到有轨电车时，信号控制机生成有轨电车优先通行申请，具体如下，

31)有轨电车站点停靠时间预测：

32)信号协调优化方案：通过31)的有轨电车站点停靠时间预测，可在此基础上得到电车到达交叉口停车线的时刻，然后结合社会车辆的到达率基于嵌套算法得到交叉口的绿灯时间与相位差参数，并根据“绿灯时间与相位差”指标确定信号协调优化方案。

2.根据权利要求1所述的一种有轨电车与社会车流的协同控制方法，其特征在于，步骤31)中有轨电车站点停靠时间预测具体如下，将有轨电车到达停车线时间的预测过程简化，预测电车在站台的停靠时间，即因停靠产生的非正常行驶持续时间，该方案采用多项式核函数算法，基于此算法实现停站时间的预测；并以此为依据，预测有轨电车到达交叉口的时间；

算法如下：

其中，f(x)为非线性回归函数，和为拉格朗日待定系数，可由公式(3)求得，SV_s代表支持向量机集合，ε是不敏感系数；

其中，y为样本序列，是采集到的车辆停靠时间原始序列，l为支持向量数目，x＝(x₁，x₂，x₃，x₄)为属性变量，与有轨电车停靠时间紧密相关，分别为电车到站实际时刻、上车人数、下车人数、与上一辆进站电车的车头时距，这些都可通过跟车调查获取。

3.根据权利要求2所述的一种有轨电车与社会车流的协同控制方法，其特征在于，所述步骤32)中采用嵌套算法确定绿灯时长和相位差，模块一以有轨电车在协调区段停车最小为目标，并将此目标作为新约束带入模块二，即控制区段总延误最小为优化目标，保证有轨电车在交叉口间连续优先通行的同时使得社会车辆在交叉口的延误尽可能小；

模块一：有轨电车绿波通行；

模块一以申请优先的有轨电车在目标区段的累计停车次数S_all最小为目标函数，对应的算法如下：

其中，为第j个交叉口有轨电车通行相位绿灯启亮时间，o_j为第j个交叉口的绝对相位差，a为正整数，C为协调控制的公共周期时长；

为有轨电车到达第j个交叉口的时间；

t_emp＝(L_tr+L_d)/v_tr为有轨电车穿越交叉口的清空时间；为第j个交叉口第i相位的绿灯时间，为第j个交叉口第i相位的最短绿灯时间，q_ij为第j个交叉口第i相位单周期车流量，S_ij为第j个交叉口第i相位的车道饱和流率；

通过整数空间粒子群算法求解式(5)和式(6)，将求解结果作为新的约束条件带入模块二；

模块二：基于期望延误的配时优化；

有轨电车的信号优先会给占用其他相位社会车辆的通行时间，为了在保障电车通行权的前提下，信号配时应当尽量降低其他相位社会车辆的通行延误，其算法如下：

其中，为第i个交叉口第j相位的车辆头车到达停车线的时间；u_ij为第i个交叉口第j相位考虑上游交叉口影响后的到达率；

利用整数空间的粒子群算法就可以求得满足目标函数的各交叉口的信号相位配时和相位差。