[发明专利]一种车路协同环境下港湾公交停靠站车辆离站控制方法

权利要求书

1.一种车路协同环境下港湾公交停靠站车辆离站控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建车路协同环境下港湾公交停靠站范围车辆运行数据集；

对于车路协同环境下港湾公交停靠站范围车辆离站，界定车路协同环境港湾公交停靠站车辆运行数据时空要素，构建外侧车道小汽车跟驰运行状态数据集，公交车换道离站时间数据集；

2)确定不同车速区段内外侧车道小汽车运行最小安全跟车时距；

根据采集的外侧车道小汽车距离停靠站的距离及车速，计算外侧车道小汽车的车头时距；根据采集到的外侧车道小汽车车速，选取合适的车速间隔，确定车速区段；根据计算得到的外侧车道小汽车的车头时距，按照从大到小进行排序，选取最优位次车头时距作为该车速区段的外侧车道小汽车最小安全跟车时距；

3)确定港湾停靠站公交车离站换道可接受车头时距；

根据采集到的各车速区段内公交车离站换道时间，按照从小到大的顺序进行排列，选取最优位次公交车离站换道时间作为该车速区段的公交车最小安全离站换道时间；根据公交车最小安全离站换道时间和外侧车道小汽车最小安全跟车时距，计算各车速区段内公交车最小安全离站换道时间；

4)确定公交离站换道过程的最优换道间隙；

对比距离停靠站最近的外侧车道小汽车到停靠站的运行时距与外侧车道小汽车最小安全跟车时距，确定可供公交车离站换道的间隙；根据各离站换道间隙的外侧车道小汽车乘客出行延误大小，确定受到公交车离站换道影响的小汽车数量；根据各离站换道间隙外侧车道小汽车乘客出行延误和停靠站公交车乘客出行延误，计算港湾公交停靠站公交车离站换道系统总延误；并根据不同间隙的公交车离站换道系统总延误，确定系统最小延误间隙为公交车离站换道最优间隙；

5)计算外侧车道小汽车乘客出行总延误；

根据外侧车道受公交车换道离站影响的小汽车数量和外侧车道受影响的每辆小汽车乘客出行延误，计算各离站换道间隙外侧车道小汽车乘客出行总延误；

6)计算停靠站公交车乘客出行延误；

根据外侧车道小汽车车头时距和公交乘客数量，计算各离站换道间隙停靠站公交车乘客出行延误；

7)确定公交车辆从最优换道间隙离站换道过程外侧车道小汽车运行控制方案；

根据车路协同环境中车-车通讯模块对外侧车道小汽车的运行时间进行控制，计算外侧车道小汽车延后到达港湾公交停靠站的时间，确定公交车从最优换道间隙离站换道过程外侧车道小汽车运行控制方案；

所述步骤1)中构建车路协同环境下港湾公交停靠站影响范围车辆运行特征数据集，具体为，

1-1)界定车路协同环境港湾公交停靠站车辆运行数据时空要素

车辆运行数据主要统计工作日高峰时段在港湾公交停靠站上游影响区段范围内外侧车道小汽车跟驰运行状态数据、公交车辆换道离站时间数据；

1-2)构建车路协同环境下港湾公交停靠站范围车辆运行数据集

外侧车道小汽车跟驰运行状态数据集CFS＝{CFS^i|t}，其中，CFS^i|t为第i辆车在t时刻的跟驰运行状态数据子集，其中，d^i|t、v^i|t分别为第i辆小汽车在t时刻距离停靠站的距离、车速，为第i辆小汽车的载客人数；

公交车换道离站时间数据集其中，表示第j辆公交车在港湾停靠站内从开始离站换道到完成换道的总时间，表示第j辆公交车的载客人数；

所述步骤2)中确定不同车速区段内外侧车道小汽车运行最小安全跟车时距，具体为，

2-1)计算外侧车道小汽车车头时距

根据已采集的第i、i-1辆车在t时刻距停靠站的距离d^i|t、d^(i-1)|t，第i辆车在t时刻的车速v^i|t，计算第i辆车在t时刻的车头时距

2-2)界定小汽车运行车速区段与区间范围

根据已采集的小汽车速度数据，将设定的车速v₀作为间隔，划分为不同的车速区段v^(r)∈[(r-1)v₀，rv₀)，其中，v^(r)表示第r个车速区段的车速区段；

2-3)确定不同车速区段外侧车道小汽车最小安全跟车时距

将车速区段v^(r)外侧车道小汽车的车头时距按照从大到小进行排序，计算第α_f％位车头时距则车速区段v^(r)外侧车道小汽车最小安全跟车时距

所述步骤3)中确定港湾停靠站公交车离站换道可接受车头时距间隙，具体为，

3-1)确定不同车速区段公交车离站换道最小安全时间

将车速区段v^(r)内公交车离站换道时间t_bd|v^(r)按照从小到大进行排序，计算第α_bd％位离站换道时间则车速区段v^(r)停靠站公交车最小安全离站换道时间

3-2)确定不同车速区段公交车离站换道可接受车头时距

车速区段v^(r)内公交车离站换道可接受车头时距为h_bd(min)|v^(r)＝t_bd(min)|v^(r)+h_f(min)|v^(r)；

所述步骤4)中确定公交离站换道过程的最优换道间隙，具体为，

4-1)确定可供公交车离站换道的外侧车道小汽车的车头间隙

当港湾公交停靠站内公交车准备离站时，设港湾停靠站影响范围内临近外侧车道共有m辆小汽车，如果距离停靠站最近的外侧车道第1辆小汽车到停靠站的运行时距不小于最小安全跟车时距h_f(min)，则该车前方间隙可作为公交车离站换道的第1个间隙后续小汽车与前车的间隙分别为此时共有m个可供使用的车头间隙；

4-2)确定外侧车道受公交车换道离站影响的小汽车数量

若公交车选择从第m个间隙离站换道，此时该间隙上游第n辆小汽车乘客出行延误为

式中，h_bd(min)为公交车离站换道可接受车头时距、h_f(min)为最小安全跟车时距、为距离停靠站最近的外侧车道第n辆小汽车到停靠站的运行时距、为第n辆小汽车的载客人数、N为距离停靠站最近的外侧车道小汽车总数量；

如果且则此时受到公交车辆离站换道影响的小汽车共有n辆；

4-3)计算公交车从不同间隙换道造成的乘客出行延误

若第j辆公交车选择从第m个间隙离站换道，此时乘客出行总延误包括外侧车道小汽车乘客出行延误与停靠站公交车乘客出行延误即

4-4)确定公交车离站换道的最优间隙

对于公交车来说，其离站换道过程对系统造成的最小延误所对应的换道间隙即为公交车离站换道的最优换道间隙g_bd，式中为公交车从第m个间隙出站的乘客出行总延误；

所述步骤5)中计算外侧车道小汽车乘客出行总延误，具体为，

根据外侧车道受公交车换道离站影响的小汽车数量n和公交车从第m个间隙出站的外侧车道受影响的第n辆小汽车乘客出行延误计算公交车从第m个间隙出站的外侧车道小汽车乘客出行总延误为：

所述步骤6)中计算停靠站公交车乘客出行延误，具体为，

根据外侧车道第m个公交可接受换道间隙前的每辆小汽车的车头时距和第j辆公交车乘客数量计算各离站换道间隙停靠站公交车乘客出行延误为：

式中，M为外侧车道公交可接受换道间隙总数量；

所述步骤7)中确定公交车辆从最优换道间隙离站换道过程外侧车道小汽车运行控制方案，具体为，

利用车路协同环境中车-车通讯模块对外侧车道小汽车的运行时间进行控制，延后小汽车到达公交停靠站的时间，第n辆小汽车的延后时间Δhⁿ为

每辆小汽车的延迟到达停靠站的时间控制方案即为公交车辆从最优换道间隙离站换道过程外侧车道小汽车运行控制方案。