考慮下游停靠站影響的交叉口公交優(yōu)先信號控制優(yōu)化研究★

陳悅新 王業(yè)明 曹 偉

(1.南通理工學院，江蘇 南通 226002； 2.海安市交通運輸局，江蘇 南通 226600)

0 引言

目前的研究在交叉口信號控制優(yōu)化方面已取得一些成果，Christofa將乘客總延誤作為優(yōu)化目標，建立MINLP模型。Li等人針對乘客延誤和延誤離散程度，制定信號協(xié)調(diào)控制方法對交叉口信號配時進行優(yōu)化。與此同時，越來越多的學者開始研究下游公交?？空九c交叉口之間的相互影響。Gu等人研究設(shè)置在交叉口下游的?？空靖菀诇p少公交車的延誤。Li等人利用綠燈延長、紅燈早斷、插入相位等公交優(yōu)先策略對公交?？空居绊懴陆徊婵诠粌?yōu)先信號配時方案進行優(yōu)化。

本文將在前人研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建考慮?？空居绊懙慕徊婵诠粌?yōu)先綠燈延長時間計算模型，并制定配時優(yōu)化方案。

1 優(yōu)化建模

選取乘客出行總延誤作為優(yōu)化控制指標(飽和度x≤0.9)，考慮運行時刻表影響下的?？空緦Τ丝脱诱`離散分析，構(gòu)建交叉口優(yōu)化模型。

(1)

其中，ddi為交叉口乘客出行延誤，s；dds為下游公交停靠站乘客出行總延誤，s；Δdds為下游公交停靠站處乘客延誤離散差值，s。

1.1 交叉口乘客出行延誤分析

結(jié)合交叉口機動車和公交車流量及載客數(shù)，計算交叉口乘客出行延誤，如式(2)所示。

(2)

當交叉口飽和度較低時采用的Webster公式計算交叉口車輛延誤公式如式(3)所示。

(3)

當交叉口飽和度較大接近飽和狀態(tài)時采用HCM計算車均延誤的公式。

(4)

其中，d1為均勻延誤，s/pcu；d2為隨機附加延誤，s/pcu；CAPj為交叉口各車道通行能力，pcu/h；T為分析時段持續(xù)時長，s；e為交叉口信號控制校正系數(shù)。

1.2 ?？空境丝统鲂醒诱`分析

在公交?？空井a(chǎn)生的乘客出行延誤主要包括在公交?？空竞蜍嚠a(chǎn)生的延誤和公交到站后車內(nèi)乘客等待候車乘客上車過程產(chǎn)生的延誤。

1)?？空境丝脱诱`分析。

乘客在公交?？空镜却丝偷竭_過程以及公交到站后乘客上車過程如圖1所示。圖1中O點為前一輛公交車離開公交?？空镜臅r刻，A點為公交車輛到達公交停靠站的時刻，B點為公交車輛在停靠站完成乘客上下客服務(wù)離開的時刻，h(t)為乘客到站時間人數(shù)分布函數(shù)，f(t)為公交車輛到站后?？空境丝蜕峡腿藬?shù)時間分布函數(shù)，td為?？空竞蜍嚦丝蜕宪嚂r間，圖1中的tf為同一條公交路線前后兩班公交車離開公交?？空緯r間間隔。

候車乘客在公交?？空井a(chǎn)生的延誤即為圖1陰影部分，其計算公式如式(5)所示。

(5)

假設(shè)單位時間內(nèi)乘客到達公交停靠站候車且公交車到達?？空竞蟮某丝蜕宪囘^程均服從均勻分布，單位時間公交?？空咎幍却卉囕v到達的乘客等待延誤(包括所有乘客等待所有公交線路的延誤)如式(6)所示。

(6)

2)車內(nèi)乘客延誤分析。

單位時間內(nèi)公交車輛停站后車內(nèi)乘客的等待延誤如式(7)所示。

(7)

2 停靠站對乘客延誤離散分析

通過比較公交車輛按照時刻表的延誤和公交車輛實際運行延誤，可以得到公交車輛按照時刻表行駛產(chǎn)生的延誤離散程度，如式(8)所示。

(8)

3 案例分析

選取南京市草場門大街—行健路交叉口2017年3月8日交通量進行現(xiàn)狀調(diào)查，表1為實地調(diào)查所得交叉口現(xiàn)狀交通流量。

表1 草場門大街—行健路交叉口現(xiàn)狀交通流量

交叉口現(xiàn)狀信號配時圖如圖2所示。

根據(jù)實際調(diào)查的草場門大街—行健路交叉口交通數(shù)據(jù)計算交叉口屬于低飽和狀態(tài)，且社會車輛未溢出，選擇交叉口低飽和狀態(tài)下的車均延誤計算公式來實現(xiàn)公交優(yōu)先控制，優(yōu)化后的信號配時方案中相位1公交優(yōu)先綠燈延長時間為7 s。將交通數(shù)據(jù)代入模型中，得到表2優(yōu)化后的交叉口延誤和停靠站延誤。

3月8日的公交離散程度的差值如表3所示。

表2 乘客延誤降低程度對比分析

表3 公交車輛運行延誤離散程度表(2017.3.8) s

結(jié)合高峰期調(diào)查的草場門大街—行健路交叉口和龍江小區(qū)公交停靠站的交通特征參數(shù)，搭建仿真環(huán)境，對2017年3月8日交通特征數(shù)據(jù)進行VISSIM仿真。優(yōu)化前后整個優(yōu)化控制區(qū)域乘客出行總延誤，如表4所示。

表4 草場門大街—行健路交叉口乘客延誤對比分析 s

結(jié)合表4可知，交叉口社會車輛乘客延誤和公交車輛乘客延誤較優(yōu)化后降低5.0%,10.1%，交叉口乘客總延誤較優(yōu)化后乘客出行延誤降低6.5%，與模型計算結(jié)果類似，表明下游?？空居绊懙慕徊婵诠粌?yōu)先信號配時模型具有適用性。

本文在前人研究交叉口公交信號優(yōu)先的基礎(chǔ)上，將?？空緦徊婵诘挠绊懣紤]在內(nèi)，建立了公交優(yōu)先信號控制優(yōu)化模型，為國內(nèi)外學者及相關(guān)部門的研究做出了貢獻，在以后的研究中將進一步研究交叉口的雙向公交優(yōu)先信號配時優(yōu)化。