[发明专利]一种快速公交多模态运行速度优化方法

说明书

本发明公开了一种快速公交多模态运行速度优化方法，针对BRT车站站点紧邻交叉口并位于交叉口前后的两种情况下的速度引导，采用MATLAB软件平台中的非线性多元函数最小值求解函数求解节能运行速度优化模型，得到车辆在不同时刻下的速度，根据车辆在不同时刻下的速度对智能网联BRT车辆的车速进行动态引导。

技术领域

本发明属于机动车环保节能技术领域，具体涉及一种快速公交多模态运行速度优化方法。

背景技术

据相关统计资料显示，作为缓解城市交通拥堵重要手段的常规公共交通，其车辆数量在所有机动车中的占比虽然不到2％，但由于道路交通拥堵、日均行驶里程长、在站台和交叉口多次停车等原因，其能源消耗量约占整个城市机动车能源消耗量的1/3。由此可见，公共交通领域的节能减排迫在眉睫。在不准确、不完全以及感知距离有限的信息基础上，快速公交(Bus Rapid Transit,BRT)车辆驾驶员难以做出系统、全局、科学和合理的驾驶行为决策；不合理的、未经优化的驾驶决策及行为会导致BRT车辆行驶过程中频繁的速度波动和不必要的加减速行为以及串车、大间隔和走停现象，造成BRT车辆车头时距的波动，从而导致BRT车辆自身、公交线路乃至整个BRT网络消耗额外的燃油。在此背景下开展车联网环境下的BRT车辆节能驾驶行为优化研究，对于科学、合理地指导和解决上述问题无疑是非常必要的。针对城市公交车辆的车速控制虽已经进行了广泛的研究，但是大部分都是以公交服务可靠性为目标的，很少有分析车速控制策略对燃油消耗量的影响。

发明内容

针对上述现有方法中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种快速公交多模态运行速度优化方法，通过获取信号交叉口和公交站台信息，并以排放最优为优化目标给驶入交叉口的快速公交驾驶员动态提供车速引导。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速公交多模态运行速度优化方法，本方法对快速公交从站点A到相邻站点B的运行进行速度优化，其中，站点A与站点B之间只有一个信号灯，包括以下步骤：

步骤一、建立速度优化模型C：

其中：J为快速公交排放模型，v和a分别代表时刻t时的速度和加速度；

分两种情况：

(1)站点B位于道路信号灯之后，并且站点B与道路信号灯的距离不超过100米，快速公交的运行依次经历加速、匀速、减速和制动四个模态，这四个模态对应的速度和加速度分别为：

其中，快速公交从站点A启动加速前的时刻为0，经过道路信号灯前停车线时的时刻为t_signal，匀速运行起止时间分别为和到达站点B的时刻为ω₁,ω₂,ω₃均为三角函数参数，匀速运行速度为v_h，经过道路信号灯前停车线时的速度为v_signal；

ω₁,ω₂,ω₃，v_h，v_signal和t_signal满足以下约束条件：

(v_h-v_signal)ω₂＝v_signalω₃

a_min≤v_hω₁≤a_max