智能运输系统概论先进公共交通系统教学课件PPT.ppt

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智能运输系统概论（第三版）,普通高等教育“十一五”国家级规划教材21世纪交通版高等学校教材,杨兆升于德新主编史其信高世廉主审,目录,第11章先进的公共交通系统第12章先进的交通管理系统第13章城市交通信号控制系统第14章电子收费系统第15章高速公路交通事件管理系统第16章应急指挥调度系统第17章智能车辆与自动驾驶系统第18章交通需求管理第19章智能运输系统标准化第20章ITS评价,第11章先进的公共交通系统,智能化调度系统,11.1概述,APTS通过采集与处理动态交通信息和静态交通信息，以及通过多种媒体为出行者提供动态和静态公共交通信息，从而达到规划出行、最优路线选择、避免交通拥挤、节约出行时间的目的。

11.1概述,目标与特征,11.1概述,11.1概述,日本APTS发展经历了3个阶段：

20世纪70年代末开始应用公共汽车定位系统。

80年代初开始应用公共交通运行管理系统，以及使用先进的电子、通信技术。

进入90年代，东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统（CTCS）。

氧化铁红,欧洲通过实施公交优先政策，设立公交专用道，为公交车提供优先通行信号，布设智能公交监控与调度系统等措施。

提高公交车辆运行速度和公交服务质量效地缓解了城市交通压力。

11.1概述,日本APTS发展经历了3个阶段：

20世纪70年代末开始应用公共汽车定位系统。

80年代初开始应用公共交通运行管理系统，以及使用先进的电子、通信技术。

进入90年代，东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统（CTCS）。

与欧美等国家相比，我国的公共交通事业还比较落后。

目前，我国已经在杭州、上海、北京等地安装了电子站牌，车载GPS定位设备，实现了车辆的实时跟踪、定位、公交车与调度室的双向通信，以及电子站牌上实时显示下班车位置信息等功能。

这些系统使中国城市交通迈入了公交智能化时代。

11.1概述,第11章先进的公共交通系统,智能化调度系统,智能化调度系统,智能化调度系统,公交信号优先系统,11.2智能化调度系统,智能化调度系统的定义：

公共交通智能化调度系统是在对公交车辆实时调度理论和方法研究的基础上，综合运用通信、信息、控制、计算机网络、GPS/GIS等现代高新技术，根据实时的客流信息、车辆位置信息、交通状态信息等，通过对公交车辆的实时监控、调度指挥，实现对公交车辆的智能化管理，从而使公交车辆运行有序、平稳、高效、协调，实现资源的合理配置，提高公交企业的经济效益和社会效益。

11.2.1研究现状,11.2.1研究现状,每天每辆车有一份小路单，车辆在始发站和终点站由调度人员人工签单，记录发车、到达、晚点、司乘人员、维修等数据。

当天营运结束后，由统计员统计成大路单交给车队。

中国一些大城市已经注意到城市公共交通智能化调度系统的重要性，开始逐步开发和实施类似系统。

11.2.1研究现状,11.2.2系统构成,公交调度中心公交调度中心主要由信息服务系统、地理信息系统、大屏幕显示系统、协调调度系统和紧急情况处理系统组成。

信息服务系统负责向用户提供公交信息。

地理信息系统接收定位数据，完成车辆信息的地图映射。

大屏幕显示系统主要是实时显示车辆运行状况。

当出现紧急情况时，协调调度系统向分调度中心发出指令，合理调配车辆。

系统组成如图11-1所示。

11.2.2系统构成,图11-1公交调度中心框图图图,11.2.2系统构成,11.2.2系统构成,11.2.2系统构成,车载移动站采用差分GPS定位技术，车载专用终端机安装于移动的公交车辆上，可以在无人干预的情况下自动完成运动车辆的定位和定位信息的回传。

必要时，可以向分调度中心提供短信息。

如果需要可以口留出接口用于外接车载显示设备。

如图11-3所示。

图11-3移动站框图,11.2.2系统构成,电子站牌电子站牌负责接收和显示下班车到站信息和服务信息，由一套MODEM/电台、单片机、电子显示站牌组成，如图11-4所示。

单片机的作用是接收信息，将其处理后送到电子站牌上显示。

电子站牌除了显示车辆运行信息外，还可以显示其他信息，如日期、时间、气象预报等。

图11-4电子站牌系统框图,智能化调度方法是相对于传统调度方法而言的，二者的区别在于智能化调度方法是根据实时客流信息和交通状态，在无人参与的情况下自动给出发车间隔和调度形式的一种全新的调度方法。

而传统调度方法是调度人员根据公交线路客流到达规律，凭借经验确定发车间隔和发车形式的一种调度方法。

智能化调度分为车辆调度形式、实时放车调度、紧急情况实时调度3个方面。

11.2.3智能化调度方法,11.2.3智能化调度方法,11.2.3智能化调度方法,11.2.3智能化调度方法,11.2.3智能化调度方法,方案3：

后车加速方法。

与方案2效果相同。

方案4：

后车缩短站点停车时间方法。

与方案1效果相同。

方案5：

放车调度方法。

如果紧急事件发生地点与始发站距离很近，可以临时调度一班空车，直接行驶到事件发生地点，缓解客流拥挤的情况。

11.2.3智能化调度方法,图11-5由于某站点客流突然增加造成延误的公交车运行图,第11章先进的公共交通系统,智能化调度系统,智能化调度系统,智能化调度系统,公交信号优先系统,11.3公交信号优先系统,11.3.1公交信号优先系统组成,11.3.2公交信号优先控制策略,信号优先策略是指交通信号绿灯延长或比预定方案启动提前，以便某些特定车辆迅速通过交叉口。

公共交通信号优先策略有其自己特定的内容。

主要包括两个方面。

1）被动优先控制策略；2）主动优先控制策略；,11.3.2公交信号优先控制策略,11.3.2公交信号优先控制策略,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,1）模型思想,1）模型思想,由于公交车辆的单车载客量明显大于社会车辆的单车载客量，为了满足交叉口各进口方向的交通参与者交通需求，在模型中根据公交车辆当前的运行状态在信号配时中为公交车辆赋予一定的优先权重，以最小的车辆延误增大代价获得人均延误降低为目标对交叉口信号配时方案进行优化计算。

2）条件假设利用先进的公交车辆信息检测系统，能够实时获取公,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,（11-3）,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,-以乘客流量比为主的交叉口饱和度；-j相位关键车到乘客流量比；-j相位关键车道车流量比。

（3）绿灯时间约束按乘客流量比计算出的绿灯时间可能出现绿灯信号时间过短或绿灯时间过长的现象。

过短或过长的信号绿灯时间都对整个交叉口的运行不利，绿灯时间过短，不能保证车辆和行人安全通过交叉口；绿灯时间过长，交通参与者在红灯等待时失去耐心，出现违章通行的行为。

因而必须对相位绿灯时间进行约束，以保证交叉口通行的安全。

11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,红灯时间约束：

（11-6）,-j相位d方向的允许最大红灯时间；-j相位d方向的最大排队长度；-j相位d方向的车道数；-j相位d方向的车辆到达率；-车辆平均长度；-高峰时间修正系数。

绿灯时间约束：

11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,-,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,4）模型验证,假定公交车辆的平均乘客数为30人，小轿车的平均载客数为1.5人，交叉口车辆的平均载客数为2人，对一个由主干道和次干道相交的十字型交叉口为例进行模拟验证，交叉口采用两相位信号控制形式，右转车辆不受限制，黄灯为3s，交叉口清除时间，即全红时间为2s，信号总损失时间为10s，车辆停车时平均占用车道长度6m。

交叉口各向流量及车道数如表11-1。

11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,采用MATLAB7对基于优先权重的公交信号优先算法进行优化求解，固定配时方案采用Webster信号配时计算公式进行计算求解。

配时方案验证对比结果见表11-2。

表11-1模拟交叉口的交通特性,11.3.3基于优先权重的公交信号优先算法研究,表11-2两种配时方法优化效果比较,主要原因是由于允许排队长度的限制，信号周期缩短可以减少公交车辆在信号控制计算结果表明，基于优先权重的优先算法所得的信号配时周期时长远小于固定配时方案，交叉口的红灯等待时间，同时增加公交车辆在绿灯相位通过交叉口的概率。

11.4快速公交系统,第11章先进的公共交通系统,智能化调度系统,智能化调度系统,11.4.1BRT的优势,11.4.2BRT系统结构,

（1）专用车道,11.4.2BRT系统结构,11.4.2BRT系统结构,11.4.2BRT系统结构,11.4.3BRT规划设计,BRT规划设计主要包括以下几个方面的内容

（1）综合规划BRT通道网络

（2）规划城市BRT专用道（3）规划设计BRT车站（4）选择BRT专用车辆,11.4.4BRT信号优化算法,图11-6基于发车频率控制逻辑的交叉口简单布设示意图,11.4.4BRT信号优化算法,11.4.4BRT信号优化算法,11.4.4BRT信号优化算法,图11-7车道布置与相位设计,11.4.4BRT信号优化算法,11.4.4BRT信号优化算法,11.4.4BRT信号优化算法,11.4.4BRT信号优化算法,11.4.4BRT信号优化算法,表11-3参数选择情况,常规方法中利用等饱和度分配绿灯时间；此处按并利用公式（11-33）、（11-34）、（11-45）来计算，计算结果如表11-4所示：

11.4.4BRT信号优化算法,表11-4常规方法与优化模型计算结果对比对比,从上表的对比结果可以看出，在2种车道功能划分和绿灯时间分配方案下，社会车辆的延误时间基本一致，但是采用优化模型的公交车辆的延误时间有明显降低，条件1中降低了32%，条件2中降低了42.3%，优化效果明显。