基于BRT的交叉口信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)的研究

李萌+王雪茹+高婷婷

摘 要 基于對(duì)國(guó)內(nèi)外信號(hào)優(yōu)先問(wèn)題研究，率先提出以BRT交叉口信號(hào)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。借助于功能強(qiáng)大的VISSIM仿真軟件，進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真結(jié)果，來(lái)實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先。

關(guān)鍵詞 VISSIM仿真；信號(hào)優(yōu)先；BRT

中圖分類號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）03-0018-01

對(duì)于快速公交系統(tǒng)而言，其英文名為Bus Rapid Transit，也稱之為BRT，該系統(tǒng)綜合運(yùn)用了先進(jìn)的運(yùn)營(yíng)管理、智能的交通系統(tǒng)以及公交技術(shù)，具有快捷、迅速、準(zhǔn)時(shí)的特征。然而道路交叉口技術(shù)的相對(duì)滯后，在一定程度上阻礙了城市交通的發(fā)展，在交叉口，由于存在信號(hào)阻滯，使得車流頻繁出現(xiàn)延誤。BRT系統(tǒng)憑借著優(yōu)越的性能和功能在解決車輛延遲和晚點(diǎn)方面起到了非常重要的作用，所以，在實(shí)際工程中，以BRT為基礎(chǔ)的優(yōu)先系統(tǒng)具有非常重要的實(shí)踐價(jià)值與理論意義。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

提出了隨機(jī)延誤模型，該模型優(yōu)化目的是人均延誤最小，從而非常適用于公交車速快、車輛數(shù)量多的城市交通狀況。創(chuàng)造除了一種智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)涵蓋如下3個(gè)方面。

1）公交優(yōu)先手段的執(zhí)行和選取。

2）優(yōu)先權(quán)判別。

3）預(yù)測(cè)停止線時(shí)刻，特別是在交叉口。

我國(guó)理論研究相對(duì)較晚，關(guān)于公交優(yōu)先技術(shù)，直到新世紀(jì)之后才有學(xué)者陸續(xù)對(duì)公交優(yōu)先技術(shù)展開(kāi)系統(tǒng)性的研究。

楊曉光等學(xué)者所提出的線性規(guī)劃模型利用了系統(tǒng)最優(yōu)原則，并且優(yōu)化目標(biāo)是為了達(dá)到總延誤最小，這是一種以公交優(yōu)先為基礎(chǔ)的信號(hào)確定技術(shù)。

關(guān)偉等學(xué)者所提出的優(yōu)先控制策略是以公交車發(fā)車時(shí)間與交通量為研究對(duì)象，從而對(duì)公交車發(fā)車間隔閥值與交通流量進(jìn)行確定。

除此之外，陳光勤借助于公交車定位技術(shù)，來(lái)對(duì)公交車行駛到停車線的時(shí)刻進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，按照行駛到下游站點(diǎn)所需時(shí)間來(lái)對(duì)城市公交跳過(guò)相位與插入相位等信號(hào)作出優(yōu)先決策，從而達(dá)到城市公交優(yōu)化的目的。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

快速公交系統(tǒng)要想充分發(fā)揮出作用，必須要現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)控制系統(tǒng)、交通信號(hào)控制系統(tǒng)和BRT調(diào)度中心有效配合，只有這樣，才能完成交叉口信號(hào)燈和公交車輛的完美聯(lián)動(dòng)。快速公交系統(tǒng)具有如下流程。

1）車輛將GPS信號(hào)傳輸?shù)匠鞘熊囕v調(diào)度中心。

2）在優(yōu)先處理模塊中完成一系列處理。

3）在控制軟件Optimus的協(xié)助下，把控制信息發(fā)送到交叉口信號(hào)控制器中；四是由路口控制器來(lái)完成后續(xù)操作。

借助于交叉口信號(hào)控制與RFID技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從而達(dá)到公交優(yōu)先的目的，使得擁有權(quán)限的公交車能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)先通過(guò)。相應(yīng)的公交車信息輸入到電子標(biāo)簽之中，一旦公交車行使到這一道路交叉口時(shí)，安裝在路邊的天線就會(huì)自動(dòng)感應(yīng)到這一公交車，并將信息傳輸?shù)叫盘?hào)機(jī)中，還必須與城市總調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)集中協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)交互，從而最大限度地降低公交車等待時(shí)間，確保公交車按時(shí)、按點(diǎn)入站。對(duì)于系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制而言，其主要目的就是對(duì)車輛的發(fā)出和駛?cè)霑r(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，從而確保所有的公交車都能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)時(shí)發(fā)車和入站。

公交優(yōu)先技術(shù)采用系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制，那么彼此綜合考慮如下兩個(gè)條件。

1）交通控制中心。

2）城市公交調(diào)度中心，且這兩個(gè)條件是不能分離的。

除此之外，公交優(yōu)先的實(shí)施必須從交通控制中心和城市公交調(diào)度中心及時(shí)接收到有用的信息，并傳輸?shù)叫盘?hào)機(jī)中，只有充分考慮到實(shí)際交通情況之后，才能夠發(fā)送公交優(yōu)先命令，按照內(nèi)部算法來(lái)進(jìn)行正確的判斷：關(guān)于是否實(shí)施公交優(yōu)先，處理模塊必須對(duì)實(shí)際路面信息進(jìn)行系統(tǒng)性、綜合性處理，若道路車流量非常之大，甚至出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，那么控制中心和調(diào)度中心則不會(huì)發(fā)送公交優(yōu)先命令，如果發(fā)送，極可能造成道路更加堵塞，因此，到出現(xiàn)交通事故、道路維修、車流量較大的情況下時(shí)，處理模塊是不支持公交優(yōu)先的。

當(dāng)設(shè)計(jì)城市道路交叉口信號(hào)配時(shí)，必須綜合考慮如下因素：行人過(guò)街、交叉角視線、車流量、交叉口車道數(shù)目、交通條件以及交叉口構(gòu)造等，根據(jù)上述因素來(lái)選擇合適的配時(shí)方案，不能夠影響交通。

設(shè)計(jì)信號(hào)配時(shí)具有如下流程。

1）對(duì)城市道路交叉口所具有的交通量進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，從而對(duì)設(shè)計(jì)交通量做到心中有數(shù)。

2）對(duì)設(shè)計(jì)相位方案和進(jìn)口道渠方案進(jìn)行確定。

3）對(duì)進(jìn)口道做能容納的飽和流量進(jìn)行計(jì)算。

4）通過(guò)對(duì)各個(gè)相位流量之比進(jìn)行計(jì)算，得出其與0.9的關(guān)系，如果≤0.9則符合條件，即可對(duì)綠信比、有效綠燈時(shí)間以及信號(hào)周期進(jìn)行計(jì)算。

5）對(duì)各個(gè)相位綠燈時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，如果綠燈時(shí)間達(dá)到車輛最小綠燈以及行人最小綠燈的條件，就對(duì)信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行選取，不然就必須對(duì)方案進(jìn)行重新選擇。

3 系統(tǒng)仿真驗(yàn)證

在信號(hào)設(shè)計(jì)中，本文仿真所用的軟件為VISSIM軟件，采取人均延誤和車均延誤差異性評(píng)價(jià)方法。先對(duì)仿真對(duì)象進(jìn)行確定，將城市道路圖準(zhǔn)確繪制出來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)查，構(gòu)建出一套完整的仿真路網(wǎng)模型。然后按照數(shù)據(jù)信息來(lái)對(duì)期望車速和交通構(gòu)成進(jìn)行定義。借助于信號(hào)設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)置信號(hào)配時(shí)狀況，再完成交通仿真。

通過(guò)仿真評(píng)價(jià)能夠得出如下結(jié)論。

1）在對(duì)相位進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，以客流量大小為依據(jù)的方法大大降低了交叉口人均延誤，便于測(cè)量。

2）在參數(shù)優(yōu)化方面，相對(duì)車總延誤策略而言，以人總延誤最小為基礎(chǔ)的策略的人均延誤要小的多。除此之外，在信號(hào)配時(shí)和相位設(shè)計(jì)上都統(tǒng)一選取以公交優(yōu)先為基礎(chǔ)的方法，所取得的優(yōu)先效果要比單方面使用好得多。

4 結(jié)論

本文深入研究了BRT在城市道路信號(hào)優(yōu)先控制特別是交叉口控制系統(tǒng)中的作用，并對(duì)傳統(tǒng)信號(hào)配時(shí)計(jì)算與交叉口相位設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，提出以公交優(yōu)先為基礎(chǔ)的信號(hào)配時(shí)與相位設(shè)計(jì)方案，并使用VISSIM進(jìn)行仿真并建立相應(yīng)的模型，這對(duì)提高Bus Rapid Transit車輛準(zhǔn)點(diǎn)率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

基金項(xiàng)目

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究（指導(dǎo)）項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：12513063）。

參考文獻(xiàn)

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