一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统

本发明属于道路车辆驾驶控制系统，具体涉及一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统。

背景技术：

1、道路运输效率是衡量城市道路系统运行效果的重要指标，为提高道路运输效率、缓解城市交通拥堵，提出了建设公交专用道的道路优化方案。随着城市机动车保有量不断提高，出行者更倾向于选择单独驾驶私家车出行，未被有效利用的公交专用道进一步加剧道路资源浪费和城市交通拥堵，针对上述现象，提出了动态间歇式公交专用道，根据实时交通情况和需求进行自适应调整，但实现这一技术需建立高度智能化和精确的技术基础设施，并且实施和维护这样的控制系统面临较高的成本。从政策上调整公交专用道的使用权限以优化公交专用道的可行性更强，因此如何制定合理的车辆行驶规则和限制是十分必要的，明确规定能够使用公交车道路权的社会车辆的类型，在有限的道路资源条件下实现最大化的道路运输效率。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的是对公交专用道进行优化，并从其使用权限角度进行优化以提高实施的可行性，解决现有公交专用道未被有效利用进而加剧道路资源浪费和城市交通拥堵问题；考虑合乘出行能够减少车辆需求和公交车运力高的特点，提出的一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统。通过建立定量计算道路中不同类型车辆运输效率方法，控制进入公交与合乘共享车道的合乘车辆数量，在有限的道路资源条件下实现道路运输效率最大化。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，包括检测模块、解析模块、控制模块和执行模块；

4、所述检测模块用于常规车辆和公交车辆行驶状态检测；所述检测模块包括：车载传感器和车内监控摄像头；所述车载传感器用于获取车辆行驶速度信息，所述车内监控摄像头用于检测车辆承载人数；

5、所述解析模块应用于对所述检测模块检测到的常规车道中车辆信息进行数据处理；所述解析模块包括标定单元和拟合单元；

6、所述标定单元应用于出行方式类别划分，依据检测到的车辆承载人数标定常规车道中的车辆个体，其中，表示单独出行、表示车内承载2人出行、表示车内承载3人出行、表示车内承载4人出行、表示车内承载5人出行；

7、所述拟合单元应用于建立不同出行方式的车辆所占比例与平均车内承载人数分布的函数关系式，横坐标表示不同出行方式所占比例，沿坐标轴按照乘坐人数由多到少依次排列，纵坐标表示车内承载人数，关系式的表达形式由检测到的常规车道中的车辆信息数据拟合得到；

8、所述控制模块用于公交与合乘共享车道控制模型建立；所述控制模块包括目标单元和约束单元，所述目标单元用于建立道路系统运输效率为目标的模型，所述约束单元用于建立公交与合乘共享车道的有效条件；

9、所述执行模块基于所述公交与合乘共享车道控制模型，确定能够进入公交与合乘共享车道行驶的合乘车辆的有效数量区间，以此控制合乘车辆的进入或驶出公交与合乘共享车道。

10、作为本发明的优选，所述目标单元建立方法如下：

11、首先，依据上述标定常规车辆的车辆个体，分别描述常规车道中的所有车辆以及能够进入公交与合乘共享车道行驶的合乘车辆：

12、；

13、；

14、式中： 为常规车道中的所有车辆，为能够进入公交与合乘共享车道行驶的合乘车辆;

15、其次，在速度与密度模型基础上，考虑合乘车辆的驶入对常规车道中的车辆和公交车的影响，建立道路系统车辆行驶速度模型，包括常规车道中车辆行驶速度和公交与合乘共享车道中的合乘车辆和公交车辆行驶速度；

16、所述道路系统车辆行驶速度模型表达如下：

17、；

18、

19、式中： 为常规车道车辆行驶速度，为常规车道中车辆临界速度，为常规车道阻塞密度，为公交与合乘共享车道长度，为公交与合乘共享车道的合乘车辆的行驶速度，为公交与合乘共享车道中的公交车的行驶速度，为公交与合乘共享车道车辆自由流速度，为公交车辆换算系数，为路段公交车数量，为公交与合乘共享车道临界密度；

20、最后，在上述函数关系式和速度模型基础上，建立道路系统运输效率为目标的模型；

21、所述道路系统运输效率模型表达如下：

22、；

23、；

24、；

25、；

26、式中：为常规车道的车辆的运输效率，为公交与合乘共享车道的合乘车辆的运输效率，为公交与合乘共享车道的公交车的运输效率，为设置公交与合乘共享车道道路系统的整体运输效率。

27、作为本发明的优选，所述约束单元建立方法如下：

28、基于检测模块所检测的常规车道中的车辆和公交车信息，建立尚未设置公交与合乘共享车道的道路系统运输效率：

29、；

30、式中：为尚未设置公交车与合乘共享车道的道路系统运输效率，为尚未将公交专用道设置为公交车与合乘共享车道时常规车道的运输效率，为公交专用道运输效率，为常规车道中车辆行驶速度，为公交车的行驶速度；

31、基于所述目标单元建立公交与合乘共享车道有效设置的约束单元：

32、；

33、式中：为设置公交与合乘共享车道道路系统的整体运输效率，为尚未设置公交车与合乘共享车道的道路系统运输效率。

34、作为本发明的优选，所述执行模块设置于公交与合乘共享车道出入口位置，通过可变信息标识显示能够进入公交与合乘共享车道行驶的车辆类型，以此控制车辆的进入；

35、控制合乘车辆的进入公交与合乘共享车道时，需比较有效数量区间同合乘车辆的数量的关系，将能够进入公交与合乘共享车道行驶的合乘车辆的有效数量区间，记为,包括以下两种：

36、若，控制常规车道中的所有合乘车辆进入公交与合乘共享车道行驶；

37、若，则需限制进入公交与合乘共享车道行驶的合乘车的数量，可变信息标识只显示承载三人以上的车辆或者只有车内承载两人的车辆进入，控制所述类型车辆进入公交与合乘共享车道行驶，确保公交与合乘共享车道设置的有效性。

38、本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，本发明建立定量计算道路中不同类型车辆运输效率的方法，构建基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制模型，能够更加准确的评估公交与合乘共享车道的设置的有效区间，合理规定进入公交与合乘共享车道的合乘车辆数量，是一种基于规则和管理的系统，通过设定特定的规则和限制，控制公交车辆和合乘车辆在公交与合乘共享车道上的行驶，解决动态间歇式公交专用道优化所需技术高，目前实施难度较高的问题；同时，本发明兼顾合乘车辆与公交车的特点提出公交与合乘共享车道，有助于促进居民出行方式的转变，通过合乘出行能够有效的减少车辆需求，以提高道路资源利用率，进一步提高道路运输效率，效率缓解城市交通拥堵，促进城市的可持续发展。

技术特征：

1.一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，其特征在于，包括检测模块、解析模块、控制模块和执行模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，其特征在于，所述目标单元建立方法如下：

3.根据权利要求1所述的一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，其特征在于，所述约束单元建立方法如下：

4.根据权利要求1所述的一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，其特征在于，所述执行模块设置于公交与合乘共享车道出入口位置，通过可变信息标识显示能够进入公交与合乘共享车道行驶的车辆类型，以此控制车辆的进入；

技术总结本发明属于道路车辆驾驶控制系统技术领域，具体涉及一种基于道路运输效率的公交与合乘共享车道控制系统，该系统包括：检测模块、解析模块、控制模块和执行模块；检测模块用于检测常规车辆和公交车辆行驶状态，解析模块用于处理检测到的常规车道中车辆的信息数据，控制模块用于公交与合乘共享车道控制模型建立，执行模块用于控制合乘车辆的进入或驶出公交与合乘共享车道。本发明是一种基于规则和管理的车辆驾驶控制系统，通过制定规则和限制以控制车辆的行驶，有效的解决了未被充分利用的公交专用道加剧道路资源浪费、城市交通拥堵的问题，推动居民出行方式的转变，通过合乘出行减少车辆需求，进一步提高道路运输效率，促进城市的可持续发展。技术研发人员：曹阳,孙铭泽受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20