公交信號優(yōu)先控制研究綜述

【摘 要】 公交信號優(yōu)先是提高公交系統(tǒng)運(yùn)行速度和可靠性的重要手段。對被動優(yōu)先、主動優(yōu)先、實時優(yōu)先以及與不同設(shè)施相結(jié)合的信號優(yōu)先控制策略進(jìn)行了綜述分析。在回顧了國內(nèi)外公交優(yōu)先研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上， 指出了目前我

國公交優(yōu)先通行技術(shù)研究中的主要問題和不足，并探討了公交優(yōu)先技術(shù)研究的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】 公共交通 公交信號優(yōu)先控制 控制策略 交叉口

0 引言

公交信號優(yōu)先是指在“信號控制交叉口給予公交車輛相對于其他車輛的優(yōu)先權(quán)，這種優(yōu)先不應(yīng)導(dǎo)致相應(yīng)的信號機(jī)脫離正常運(yùn)行狀態(tài)”。公交優(yōu)先最早是在1960年由法國提出的，隨后，許多專家和學(xué)者對公共汽車優(yōu)先權(quán)的方法進(jìn)行了研究。

1 公交優(yōu)先控制策略的分類

在早期的控制策略中，主要采用被動式的公交優(yōu)先控制模式，包括：短周期、公交專用相位等。隨著信息、控制和通信技術(shù)的發(fā)展，特別是車輛自動定位系統(tǒng)（AVL）以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）的發(fā)展，公交優(yōu)先控制逐步發(fā)展到基于實時數(shù)據(jù)的主動模式。近些年來，隨著高性能計算機(jī)等新技術(shù)的出現(xiàn)，控制策略更是發(fā)展到基于智能交通系統(tǒng)環(huán)境的公共汽車實時控制層面。優(yōu)先策略方法包括：綠燈延長、綠燈提前、相位插入、相位倒轉(zhuǎn)、跳躍相位等。在策略優(yōu)先過程中，對相位最短、最大綠燈時間進(jìn)行約束，以保證其他車輛和行人通行的安全。公交優(yōu)先控制策略分為被動優(yōu)先策略、主動優(yōu)先策略和實時優(yōu)先策略。

2 交叉口公交優(yōu)先

公交優(yōu)先信號控制可以有效減少公交車輛在交叉口的延誤，對于提高公交車服務(wù)水平、緩解交通擁堵具有重要意義[1]。公交信號優(yōu)先主要包括“空間優(yōu)先”和“時間優(yōu)先”。 文獻(xiàn)[2]以車均延誤最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過實時采集到達(dá)和駛離干線各交叉口的車流信息，建立了考慮公交車輛權(quán)重的自適應(yīng)公交優(yōu)先動態(tài)模型；文獻(xiàn)[3]提出以交叉口群為控制對象，以車輛通過交叉口群延誤偏差最小化為控制目標(biāo)的公交優(yōu)先協(xié)調(diào)控制方法；文獻(xiàn)綜合考慮社會車流綠波帶和公交車流綠波帶，建立綜合效益優(yōu)選模型，實現(xiàn)了主動公交信號優(yōu)先協(xié)調(diào)控制。高昆、張海等人詳細(xì)研究了主動式公交信號優(yōu)先的具體方法，包括擴(kuò)展優(yōu)先、調(diào)用優(yōu)先、專用相位優(yōu)先、公交權(quán)重優(yōu)先、預(yù)制配時優(yōu)先、綠燈重啟優(yōu)先等，并結(jié)合北京BRT公交信號優(yōu)先項目給出了一套完整設(shè)計方案。吉林大學(xué)楊兆升教授、北京交通大學(xué)關(guān)偉博士、東南大學(xué)張衛(wèi)華博士等對交叉口公交信號優(yōu)先控制策略和控制算法進(jìn)行了研究，對公交信號優(yōu)先在我國的實施具有一定的促進(jìn)作用和指導(dǎo)意義。

公交信號優(yōu)先是提高公交車輛運(yùn)行可靠性和高效率的方法之一，而采取合理的公交優(yōu)先策略可有效地提高道路及交叉口公交車輛的運(yùn)行速度，降低車輛延誤與人均延誤。目前，公交優(yōu)先是利用先進(jìn)的檢測系統(tǒng)提前獲取進(jìn)入交叉口的公交車輛的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合先進(jìn)的公交信息管理系統(tǒng)或公交調(diào)度系統(tǒng)，判斷是否需要為公交車輛提供優(yōu)先信號，為公交車輛賦予一定的優(yōu)先等級，并集成于先進(jìn)的交通信號控制系統(tǒng)，在綜合考慮交叉口或干線整體控制性能的前提下，提前調(diào)整信號控制方案，以便為公交車輛提供優(yōu)先信號。

楊曉光將公交專用道在交叉口進(jìn)口道的處理分為4種方式：

1）公交專用進(jìn)口道，即將公交專用道（路） 一直延伸到交叉口。2）鋸齒形公交進(jìn)口道，即為公交車配備多進(jìn)口道。3）回授線設(shè)置，即公交專用道（路）在距離交叉口停車線前一定距離處中止，這樣社會車輛能夠使用原本屬于公交專用的那個進(jìn)口道。4）交織段設(shè)置，即在進(jìn)口道前中止的專用道與回授線之間設(shè)置一個交織段，以便于社會車輛和公交車交織運(yùn)行。

3 控制方式

針對信號優(yōu)先控制方式，很多專家學(xué)者對這一問題作出了積極的探索，如Yagar等建立了確定性模型計算車輛總延誤，賦予車輛不同的權(quán)重，最終生成信號配時方案；陸化普和王煒等人對公交優(yōu)先的預(yù)信號控制交叉口車輛延誤進(jìn)行了分析。他們定量評價公交優(yōu)先預(yù)信號控制交叉口車輛延誤，對已有研究中所確定的主信號與預(yù)信號相互協(xié)調(diào)關(guān)系的不足進(jìn)行了分析和改進(jìn)。楊曉光教授等對交叉口公交信號優(yōu)先控制策略和控制算法進(jìn)行研究，這對公交信號優(yōu)先在我國的實施具有一定的促進(jìn)作用和指導(dǎo)意義。

主動優(yōu)先和實時優(yōu)先控制策略一般有以下幾種控制方式：綠燈延長、綠燈提前、插入相位、跳躍相位、相位旋轉(zhuǎn)。

4 研究方向

現(xiàn)有研究成果中已經(jīng)有許多關(guān)于公交信號優(yōu)先策略及信號控制優(yōu)化模型的研究，其中一些已經(jīng)被檢驗或已經(jīng)在現(xiàn)實道路中被實現(xiàn)。盡管該領(lǐng)域研究已經(jīng)取得了很多成就，但通過文獻(xiàn)綜述可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有研究中仍然有一些缺點需要在未來研究中改進(jìn)。

1）傳統(tǒng)的公交信號優(yōu)先策略通常忽略了對其他非優(yōu)先方向車輛的影響，尤其是當(dāng)非優(yōu)先方向己經(jīng)嚴(yán)重?fù)矶聲r，這種負(fù)面影響可能導(dǎo)致嚴(yán)重的交通擁堵。

2）現(xiàn)有研究很少對交叉口可靠性在信號控制中的應(yīng)用做出有效的研究，而公交信號優(yōu)先改變了原信號配時，可能會破壞路網(wǎng)從而導(dǎo)致交叉口可靠性降低，因此，交叉口可靠性是公交信號優(yōu)先研究中不可避免的問題。

3）傳統(tǒng)的公交信號優(yōu)先多采用線圈檢測器、視頻采集技術(shù)等等，通過檢測公交車輛位置來預(yù)測公交車輛到達(dá)交叉口時間。

5 總結(jié)

面對日益加劇的城市交通擁堵問題和環(huán)境污染問題，城市實行公交優(yōu)先政策與措施對城市交通擁堵問題的有效緩解發(fā)揮了巨大作用，特別是道路使用與交通管理等方面的優(yōu)先措施，由于投資少，見效快而受到國外的廣泛應(yīng)用。對于開發(fā)適合我國國情的交叉口公交優(yōu)先通行技術(shù)，是實現(xiàn)公交優(yōu)先的主要問題，對解決我國城市交通問題有重大的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳陽.公交優(yōu)先的內(nèi)涵與措施[J].城市問題，2001，（5）：66-68..

[2] 陰炳成. 公交專用道信號優(yōu)先控制方法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2003.

[3] 馬萬經(jīng)，吳志周，楊曉光.基于交叉口群公交優(yōu)先協(xié)調(diào)控制方法研究[J].土木工程學(xué)報，2009，42（2）：105-111.

作者簡介：陳月（1992-），女，湖北隨州人，重慶交通大學(xué)2017級交通運(yùn)輸工程專業(yè)碩士研究生，研究方向：交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)。