[发明专利]基于RFID车载电子标签的公交信号优先控制方法

摘要

本发明涉及一种基于RFID车载电子标签的公交信号优先控制方法，以RFID电子标签为信息中介，构建公交车辆和路口控制层之间的双向通信，通过引导公交车辆可适时的到达并通过交叉口，从而使公交的路段行程车速从优先模型输入转变为模型输出，使信号控制系统从被动适应交通流的到达转变为主动引导交通流到达并通过交叉口，充分发挥控制模型的效率，实现系统效益的最大化；从控制系统的交叉口控制层考虑，计算信号配时方案、建议车速、驻站停留时间以及其他控制参数等核心工作，并由其通过与RFID电子标签通信来执行优先控制方案，能够提高交叉口控制层处理优先算法的效率，最大限度地减少公交车辆在交叉口的车均延误与平均停车次数，提高绿灯时间利用率。

主权项

一种基于RFID车载电子标签的公交信号优先控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）在公交站台及交叉口进口道停车线前50‑100米安装RFID读写器，公交车辆上安装电子标签为车载单元，路口读写单元与站点读写单元可双向通信；2）公交信号优先控制包括公交相位绿灯请求、优先控制方案的求解和优先控制方案的执行，由单点控制层中的路口信号控制器和路口RFID读写器组成路口RSU，与站台RFID读写器组成站点OBU共同实现，具体控制如下：公交相位绿灯请求：当安装有电子标签的公交车辆进入站台通信区域，OBU自动识别所有车辆信息及优先请求，通过GPRS无线网络将车辆信息实时传送到网络控制层的公交调度管理中心，中心根据优先权判断规则给予相应公交车辆一个优先级，并记录至公交的电子标签；优先策略的求解：路口RSU中路口RFID读写器通过与OBU的信息交互可提前获取与记录获取高优先级公交车辆信息，结合当前交通流和信号状态，为站点公交制定速度引导、驻站控制和信号配时策略；优先方案的执行：OBU通过与RSU的通信获取当前优先策略并写入公交的电子标签，公交依据优先策略通过交叉口，以减少延误与停车次数；3）优先策略：a）假设以最基础的两进道交叉口为模型，由两条单行道组成交叉口，公交车站台所在单行道为进口道1，交叉口另一单行道为进口道2，以公交相位的红灯时间、绿灯时间和请求绿灯延长总和时间为一个控制时段，且以公交相位红灯亮起时刻作为初始参照点，则当公交行驶相位红灯亮起时，交叉口进口道1的车辆将会排队累积，待绿灯亮起排队车辆将逐渐消散，将红灯时间和绿灯时间从红灯开始分成A、B、C、D四个时间段，对应的时间点分别为：=[L]/=[L]/= CL/= CL/其中、分别为在引导策略行驶的最大速度和最小速度；分别为公交从初速度零行驶至最大速度和最小速度时相应的加速度；为公交所在车道排队单个车辆的长度；排队状态下两车的安全间距；S为进口道的饱和流量；为进口道对着的红灯时长；进口道1的车辆到达率，即单位时间内到达进口道停车线的车辆数；C为交叉口周期时长；请求绿灯延长时间；L为公交站台与所在进口道停车线的距离；b）公交车辆上下乘客后准备驶离站点的时刻为，公交可在站台驻站停留的最大时间为，当时，公交即使通过驻站停留也会遇到红灯信号而停车，此时公交需在上下乘客后立即驶离公交站点，可以在前方排队中占据靠前的位置，降低交叉口的排队延误；c）当＞＞，只存在公交车辆延误，通过车速引导或者驻站都可以使公交行驶至最大排队长度处时，最后一辆排队的车辆正好开始前进，公交将跟着前面车队一起通过交叉口，不会经历停车，这时不存在信号延误，公交车辆延误即为驻站延误和控制延误之和，驻站延误为公交在站台停靠导致的延误，控制延误为公交车辆低于均速行驶导致的延误，这时公交车辆延误为：=()+()[][]，其中为驻站延误的加权系数，为控制延误的加权系数,为公交行驶的平均车速；d）当＞＞，不需要对公交车辆实施优先控制，公交都可以顺利通过交叉口，且只存在公交车辆延误，只需要满足以下约束条件：+C，为公交车辆离开站点的时刻，此时只存在控制延误，公交车辆延误为：==；e）当＞＞，此时公交即使以最大速度行驶也会在交叉口遇红灯进而停车排队，考虑请求绿灯延长，最大绿灯延长时间等于其冲突相位服务正常到达的社会车辆交通流之后，所能剩余的绿灯时间，此时社会车辆延误为：=其中：=，=，为进口道2的车辆到达率；为进口道2的红灯时间。