考慮非公交車輛延誤的多交叉口公交優先研究★

曹 怡 陳悅新

(河海大學土木與交通學院，江蘇 南京 210098)

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考慮非公交車輛延誤的多交叉口公交優先研究★

曹 怡 陳悅新

(河海大學土木與交通學院，江蘇 南京 210098)

基于單交叉口的絕對公交優先控制信號模型，研究了多交叉口的公交優先策略，提出一種考慮乘客總延誤的綠燈時間延長的公交優先控制方案，并通過實例證明，該方案提高了公交運行效率。

公交優先，綠燈時間，乘客總延誤，多交叉口

0 引言

社會經濟的快速發展導致我國汽車保有量持續增加，給城市交通系統帶來了一系列的影響，其中交通擁堵問題已日趨嚴重，產生了嚴重的經濟損失[1]。為了緩解擁堵現狀，發展大運量、道路占用資源少、通行效率高的公共交通成為解決擁堵問題的有效措施，公共交通優先成為主要的控制手段[2]。

公交優先包括時間優先和空間優先。空間優先主要包括設置公交專用道等，但這對于公交車交通量和道路條件具有一定的要求，并不適用于所有道路。因此研究未設置公交專用道時的公交優先信號控制策略具有更廣泛的應用性。主動優先的策略主要包括綠燈時間延長、紅燈提前結束和相位插入。

目前，公交優先控制策略的關注點局限于公交車延誤，一些學者提出的絕對公交優先信號控制在一定程度上利于公交車快速通過交叉口，但是給社會車輛帶來了一定的延誤[3]，影響了交叉口的整體通過能力和服務水平。社會車與公交車的運力等存在差異，從車輛角度出發計算的延誤顯然是不合適的。目前多集中于單個交叉口的公交優先信號研究，對于多個交叉口間協調控制考慮較少。基于此，模型在以人均延誤為目標的基礎上考慮多個交叉口的乘客總延誤作為目標函數[4]。

因此選擇區域內的多個交叉口作為研究對象，以綠信比和飽和度作為約束條件，以公交車和社會車的乘客總延誤最小為目標函數，采用綠燈延長的控制策略，并通過實地調查與無公交優先策略相比較，檢驗方案的合理性。

1 模型建立

多交叉口協調控制公交優先控制模型中，要使公交車運行和社會車運行在各個交叉口的延誤之和最小。但公交車與社會車在運力、道路資源占用、運行速度上具有較為明顯的差異，因此在計算延誤時需要分別計算后再求和。

1.1 確定目標函數

交叉口處交通復雜，未設置公交專用進口道時社會車和公交車混合行駛，具有同樣的通行需求。如果只考慮公交車的優先通過，會使社會車的運行受到較大的影響，產生較大的延誤，不利于提升交叉口整體的通行能力和服務水平。因此在構建目標函數時應綜合考慮社會車和公交車的差異，以多個交叉口的乘客總延誤最小作為控制條件，建立目標函數如下：

(1)

其中，DI(G,P)為在給定綠燈時間G和信號配時方案P下在交叉口處乘客的總延誤；xijk，λijk分別為在第k個交叉口處第i個周期的第j個相位時的飽和度和綠信比；I為周期總數；J為相位總數；K為交叉口總數。

1.2 延誤計算

1)社會車在交叉口處的延誤。

基于Webster延誤計算公式，第i個周期的第j個相位的社會車平均延誤計算公式如下所示：

(2)

基于1.1中目標函數的考慮因素，確定社會車在某個交叉口的人均延誤計算公式為：

(3)

2)公交車在交叉口處的延誤。

基于Webster延誤計算公式，第i個周期的第j個相位的公交車平均延誤計算公式如下所示：

(4)

公交車在交叉口處的總延誤：

(5)

1.3 信號相位方案確定

當有公交車在信號相位的綠燈時間結束時到達交叉口，若要保證公交車可以不停車地通過，需要在原有信號相位方案上對綠燈時間進行一定程度的延長。以周期長度不變為前提，延長綠燈時間后各相位的綠燈時間計算公式如下：

(6)

其中，a為需要延長綠燈時間的相位；L為在無公交優先信號控制時原信號配時方案中的損失時間；gj為無公交優先信號控制時相位j的綠燈時間；tge為保證公交優先通行的綠燈延長時間。

用上述公式計算出各相位的綠燈時間后，在原有相位方案的基礎上得到進行公交優先控制后的綠燈延長相位方案。

2 方案檢驗

為了檢驗綠燈延長后的公交優先相位方案的效果，選擇南京市北京西路段上的三個交叉口作為研究區域進行調查(如圖1所示)。

令北京西路與西康路的交叉口為交叉口1，北京西路與玉泉路、莫干路的交叉口為交叉口2，北京西路與寧海路的交叉口為交叉口3。

經過調查后得到各交叉口的相位方案如表1所示。

表1 各交叉口相位方案

各交叉口進口道的車道類型如表2所示。

表2 各交叉口進口道車道類型

所選研究區域的晚高峰時期，自東向西的車流組成主流向，因此調查各交叉口東進口道的小時流量如表3所示。

表3 東進口道的小時流量

根據以上調查資料，結合上文中的綠燈延長時間的計算方法，計算優化方案的綠燈延長時間，得到優化后的信號配時方案，并與原方案的綠燈時間進行對比(見表4)。

表4 原方案與優化方案綠燈時間 s

經檢驗，優化方案的周期時長與原方案周期時長相同，且優化方案有效地降低了公交車與社會車在多個交叉口產生的乘客總延誤，提高了公交車的通行效率。

3 結語

本文在現有公交優先控制策略和延誤計算的基礎上，考慮公交車連續通過多個交叉口時的信號優先方案設計，并以社會車與公交車的人均總延誤之和作為目標函數，在延誤計算中將社會車與公交車分開計算以更好地考慮到二者之間的差異，基于此得到的信號優先方案不僅有利于大運量的公交車在交叉口的通行，也減少了公交優先對于社會車的不利影響。在實地調查所得資料的基礎上根據提出的模型和計算公式進行現有配時方案的調整，經過檢驗，優化方案有效地減少了公交車與社會車在交叉口處產生的人均總延誤，提高了交叉口的整體服務水平。

[1] 陸化普.城市交通現代化管理[M].北京：人民交通出版社，1998.

[2] 馬萬經，楊曉光.公交優先控制策略研究綜述[J].城市交通，2010，8(6)：70.

[3] Salter R J，Shahi J.Prediction of effects of bus-priority schemes by using computer simulation techniques[J].Transportation Research Record，1979(718)：1-5.

[4] 張衛華.公交優先的信號交叉口配時優化方法[J].交通運輸工程學報，2004，4(3)：49-53.

Transit priority strategies for multiple intersection considering delays of general vehicles★

Cao Yi Chen Yuexin

(CollegeofCivilandTransportationEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

Based on the absolute public transit priority control signal model of single intersection, this paper researched the public transit priority strategy of multi intersection, proposed a public transit priority control scheme of green time extension considering total passenger delay, and through examples proved, the scheme improved the efficiency of public transit operation.

public transit priority, green time, total passenger delay, multi intersection

1009-6825(2016)24-0006-02

2016-06-13★：江蘇省普通高校專業學位研究生創新計劃項目“基于運行時刻表的公交優先信號控制優化方法研究”

曹 怡(1995- )，女，在讀本科生； 陳悅新(1992- )，女，在讀碩士

TU984.191

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