具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种公交车优先信号控制方法、装置、设备及可读存储介质，其能解决相关技术中基于定点安装的车辆检测设备实现交叉口信号灯调控而导致的公交优先信号控制效果差以及成本高的问题。

参见图1至图6所示，本申请实施例提供了一种公交车优先信号控制方法，包括以下步骤：

步骤S10：获取位于交叉口某一相位处的各个网联车辆的实时轨迹数据，并将所述实时轨迹数据导入车辆到达率估算模型，得到车辆到达率；

示范性的，在本申请实施例中，交叉口车辆到达通常会遵守泊松分布，因此可通过车辆到达率估算模型来估算车辆到达率。其中，可基于OBE（On -board Equipment，车载设备）获取的高分辨率网联车辆轨迹数据（包括车辆位置、航向角、车速等信息）来建立车辆到达率估计模型，将位于交叉口某一相位处的各个网联车辆的实时轨迹数据导入车辆到达率估算模型即可估算该相位处的车辆到达率，从而实现对当前交叉口各相位交通状态的实时感知。

具体的，通过最大似然估计模型推导出车辆到达率估算模型，最大似然估计模型可表示为：，式中，为根据交叉口某一相位p处的第i辆网联车的实时轨迹数据获取到的到达率采样数据，为网联车的车辆到达率；基于上述最大似然估计模型可推导出车辆到达率估算模型，其中，，n表示网联车的数量，将交叉口某一相位p处的所有网联车的实时轨迹数据导入模型即可估算出交叉口某一相位p处的车辆到达率。

步骤S20：基于所述车辆到达率计算所述相位处的状态波速，所述状态波速包括停车波波速、启动波波速和消散波波速；

示范性的，在本申请实施例中，参见图2所示，根据冲击波理论，通过交叉口的交通流会经历三段交通状态的转化过程，三段交通状态分别为：停车波、启动波和消散波。根据车辆到达率可计算p相位处的各个状态的波速，其中，停车波波速的计算公式为，启动波波速的计算公式为，消散波波速的计算公式为，式中，为p相位的停车波波速，为p相位的车流量，为p相位的车流量为时的车辆密度，为拥堵状态下的车辆密度，T为通过p相位车辆到达率计算p相位车流量的单位时间，为p相位的启动波波速，为最大车流量，为最大车流量下的车辆密度，为p相位的消散波波速。

步骤S30：获取所述相位处的信号灯信息，并基于所述信号灯信息和所述状态波速计算相位处的网联车辆排队信息和网联车辆消散信息；

步骤S40：获取公交车的实时行驶数据和优先通行请求信息，并根据所述实时行驶数据、所述优先通行请求信息、所述网联车辆排队信息和所述网联车辆消散信息确定所述公交车的行驶轨迹类型；

示范性的，在本申请实施例中，网联车辆排队信息包括第一时刻，所述第一时刻为所述相位处到达最大排队长度的时刻，网联车辆消散信息包括第二时刻，所述第二时刻为所述相位处车辆开始消散的时刻；再根据实时行驶数据和优先通行请求信息分别确定第三时刻和第四时刻，所述第三时刻为公交车到达最大排队位置处的时刻，所述第四时刻为公交车不减速、不停车行驶到达所述相位处的停车线的时刻。

先根据信号灯信息和状态波速计算交叉口p相位处的最大排队长度，再根据信号灯信息、状态波速和最大排队长度计算第一时刻、第二时刻、第三时刻，并根据装备了OBE的公交车的实时行驶数据和优先通行请求信息计算第四时刻；其中，可先获取p相位处的初始排队长度，该初始排队长度用于参与最大排队长度的计算，可进一步提高最大排队长度的计算准确度；

具体的：最大排队长度的计算公式为；

第一时刻的计算公式为；

第二时刻的计算公式为；

第三时刻的计算公式为；

第四时刻的计算公式为；

式中，k为周期编号，为交叉口p相位在第k个周期内的最大排队长度，为交叉口p相位在第k个周期内的时刻的初始排队长度，为固定配时下交叉口p相位在第k个周期的绿灯起始时刻，为固定配时下交叉口p相位在第k-1个周期的绿灯持续时长，为交叉口p相位在第k个周期内到达最大排队长度的时刻，为交叉口p相位在第k个周期内排队消散的时刻，为第i辆公交到达交叉口p相位的最大排队位置的时刻，为第i辆公交向p相位发送优先通行请求的时刻，为第i辆公交向p相位发送优先通行请求的位置，为第i辆公交在p相位的车速，第i辆公交保持车速到达车道停车线的时刻。

参见图3所示，所述行驶轨迹类型包括第一类行驶轨迹（Case1）、第二类行驶轨迹（Case2）和第三类行驶轨迹（Case3）；根据实时行驶数据、优先通行请求信息、网联车辆排队信息和网联车辆消散信息计算出的第一时刻、第二时刻、第三时刻和第四时刻判定公交车的行驶轨迹类型；具体的，当所述第三时刻大于所述第一时刻且所述第二时刻大于或等于所述第四时刻时，所述公交车的行驶轨迹类型为第一类行驶轨迹；当所述第三时刻大于所述第一时刻且所述第二时刻小于所述第四时刻时，所述公交车的行驶轨迹类型为第二类行驶轨迹；当所述第三时刻小于或等于所述第一时刻时，所述公交车的行驶轨迹类型为第三类行驶轨迹。

步骤S50：根据所述行驶轨迹类型确定所述相位处的信号灯控制策略，其中，信号灯控制策略包括信号灯维持预设配时状态、红灯早断和绿灯延长。

示范性的，在本申请实施例中，当所述行驶轨迹类型为第一类行驶轨迹时，将所述红灯早断作为信号灯控制策略；具体的，参见图4所示，将公交所在的p相位的第k个周期的绿灯起始时间提前，即计算红灯早断后p相位的绿灯起始时间：；当所述行驶轨迹类型为第二类行驶轨迹时，将信号灯维持预设配时状态作为信号灯控制策略；

当所述行驶轨迹类型为第三类行驶轨迹时，将所述红灯早断或绿灯延长作为信号灯控制策略；具体的，分别计算采用红灯早断和绿灯延长策略下，公交所在相位需要增加的绿灯时间，并判断哪种策略需要占用的时间更短，并采用占用的时间更短的策略为公交提供优先通行，以尽量减少公交优先信号控制策略对交叉口其他车辆的影响。其中，参见图5所示，绿灯延长策略下增加的绿灯时长的计算公式为，式中，为固定配时下交叉口p相位在第k个周期的绿灯持续时长；参见图6所示，红灯早断策略下增加的绿灯时长的计算公式为；若，则采用绿灯延长策略，否则采用红灯早断策略。

更进一步的，可将红灯早断策略与绿灯延长策略下的计算出的相位处信号灯切换时间和交叉口当前配时状态进行匹配，判断信号机当前时刻是否早于相位切换时间所在时刻，如果当前时刻晚于相位切换时间所在时刻，则计算的信号灯控制策略不可行，需要重新进行计算信号灯控制策略并进行判断；如果当前时刻早于相位切换时间所在时刻，则计算的信号灯控制策略可执行，将信号灯控制策略发送至公交优先信号控制系统中；公交优先信号控制系统遵循信号机协议，按照信号灯控制策略，发送信号控制指令至信号机，以红灯早段或绿灯延长的信号灯控制策略控制信号机，为公交车辆提供放行，并在所有优先车辆通过路口并无新的优先车辆驶入路口后，结束信号控制。

由此可见，本申请基于网联车辆的实时轨迹数据可以感知交叉口的实时交通状态，并基于实时交通状态预测公交车的行驶轨迹，针对不同类型的行驶轨迹提供不同的信号灯控制策略，协调优化交叉口信号配时，可以有效提高公交优先信号控制效果；且不需要额外安装车辆检测设备，有效降低了维护成本和投入成本。

本申请实施例还提供了一种公交车优先信号控制装置，包括：

第一计算单元，其用于获取位于交叉口某一相位处的各个网联车辆的实时轨迹数据，并将所述实时轨迹数据导入车辆到达率估算模型，得到车辆到达率；

第二计算单元，其用于基于所述车辆到达率计算所述相位处的状态波速，所述状态波速包括停车波波速、启动波波速和消散波波速；

第三计算单元，其用于获取所述相位处的信号灯信息，并基于所述信号灯信息和所述状态波速计算相位处的网联车辆排队信息和网联车辆消散信息；其中，所述网联车辆排队信息包括第一时刻，所述第一时刻为所述相位处到达最大排队长度的时刻，所述网联车辆消散信息包括第二时刻，所述第二时刻为所述相位处车辆开始消散的时刻；

第一确定单元，其用于获取公交车的实时行驶数据和优先通行请求信息，并根据所述实时行驶数据、所述优先通行请求信息、所述网联车辆排队信息和所述网联车辆消散信息确定所述公交车的行驶轨迹类型；其中，所述行驶轨迹类型包括第一类行驶轨迹、第二类行驶轨迹和第三类行驶轨迹；

第二确定单元，其用于根据所述行驶轨迹类型确定所述相位处的信号灯控制策略，其中，所述信号灯控制策略包括信号灯维持预设配时状态、红灯早断和绿灯延长。

本申请基于网联车辆的实时轨迹数据可以感知交叉口的实时交通状态，并基于实时交通状态预测公交车的行驶轨迹，针对不同类型的行驶轨迹提供不同的信号灯控制策略，协调优化交叉口信号配时，可以有效提高公交优先信号控制效果；且不需要额外安装车辆检测设备，有效降低了维护成本和投入成本。

更进一步的，在本申请实施例中，第二确定单元具体用于：

当所述行驶轨迹类型为第一类行驶轨迹时，将所述红灯早断作为信号灯控制策略；

当所述行驶轨迹类型为第二类行驶轨迹时，将信号灯维持预设配时状态作为信号灯控制策略；

当所述行驶轨迹类型为第三类行驶轨迹时，将所述红灯早断或绿灯延长作为信号灯控制策略。

更进一步的，在本申请实施例中，第一确定单元具体用于：

根据所述实时行驶数据和优先通行请求信息分别确定第三时刻和第四时刻，所述第三时刻为公交车到达最大排队位置处的时刻，所述第四时刻为公交车到达所述相位处的停车线的时刻；

当所述第三时刻大于所述第一时刻且所述第二时刻大于或等于所述第四时刻时，所述公交车的行驶轨迹类型为第一类行驶轨迹；

当所述第三时刻大于所述第一时刻且所述第二时刻小于所述第四时刻时，所述公交车的行驶轨迹类型为第二类行驶轨迹；

当所述第三时刻小于或等于所述第一时刻时，所述公交车的行驶轨迹类型为第三类行驶轨迹。

更进一步的，在本申请实施例中，第三计算单元还用于：获取所述相位处的初始排队长度，所述初始排队长度用于参与所述网联车辆排队信息的计算。

需要说明的是，所属本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和各单元的具体工作过程，可以参考前述公交车优先信号控制方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

上述实施例提供的装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图7所示的公交车优先信号控制设备上运行。

本申请实施例还提供了一种公交车优先信号控制设备，包括：通过系统总线连接的存储器、处理器和网络接口，存储器中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器加载并执行，以实现前述的公交车优先信号控制方法的全部步骤或部分步骤。

其中，网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

处理器可以是CPU，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路( Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列( FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器，或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。

存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如视频播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如视频数据、图像数据等)等。此外，存储器可以包括高速随存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字( Secure digital，SD)卡，闪存卡( Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他易失性固态存储器件。

本申请施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述的公交车优先信号控制方法的全部步骤或部分步骤。

本申请实施例实现前述的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的仼何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only memory，ROM)、随机存取存储器（Random Accessmemory，RAM )、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。