公交优先策略在交叉口信号控制的应用

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1.山东交通学院汽车工程系，山东济南 250023

2.山东交通学院信息工程系，山东济南 250023

公交优先策略在交叉口信号控制的应用

种灵子1，焦忭忭2

1.山东交通学院汽车工程系，山东济南 250023

2.山东交通学院信息工程系，山东济南 250023

优先发展公共交通是解决城市交通问题的有效手段，通过对道路交叉口信号的控制实现公交优先，可以有效的提高公交车辆在交叉口的通行速度，减少公交车辆拥堵，从而缓解城市交通压力。通过对智能交通的研究，使用无线宽带网、GPS、检测器监测公交车辆的运行情况，适时调整信号，实现公交优先。

交叉口；公交优先；智能交通

0 引言

随着城市规模的发展和居民汽车保有量的持续增加，我国大部分城市面临的交通压力越来越大，参考国外经验，优先发展公共交通是解决城市交通的关键。如何在现有的道路通行条件下，引入公交优先策略，发展智能公交系统，减少公交车辆拥堵，提高通行效率是在不大量增加成本的条件下解决公交问题的一个方法。

公交车辆的延误主要包括路段延误和交叉口延误两部分，根据理论计算，路段延误远远小于交叉口延误，因此本文将公交优先策略引入道路交叉口信号控制，提高公交车辆的通行速度。

1 交叉口信号控制的公交优先策略

在道路交叉口应用公交优先策略可以减少公交车辆在交叉口的延误，提高通行速度。目前公交优先信号控制策略主要有以下几种[1]：

1）被动优先控制策略

被动优先控制策略主要是通过固定信号配时来减少公交车辆在信号交叉口的延误，被动优先控制策略主要有以下几种[2]：1）调整信号交叉口的绿信比，为公交线路集中的车道增加有效绿灯时间，主要用于交叉口各方向公交车辆流量差异较大的情况；2）缩短信号周期，压缩相位时间，从而达到减少公交车等待绿灯启亮的时间，但同时减少了公交车辆通过时间；3）公交车辆所在道路绿灯相位分离策略。保持周期长度和相位时间不变，将公交车辆所在道路的绿灯相位分开，用相交道路绿灯相位插入其间的方法，这种策略牺牲了同道路其他车辆的通过性。

2）主动优先控制策略

主动优先信号控制通过适时地、动态地调整信号设置，减少公交车辆在交叉口的通过时间，主要包括延长绿灯时间、缩短红灯时间、插入信号相位3种策略。1）延长绿灯时间策略。当公交车辆在绿灯即将结束时到达交叉口，延长本相位的绿灯时间，保证公交车辆顺利地通过；2）缩短红灯时间策略。公交车辆在红灯的时候到达交叉口，采取缩短目前相位，从而使下一个绿灯相位提前到来的方法减少公交车辆等待时间；3）插入公交相位策略。公交车辆在红灯时间到达，但是等待绿灯启亮时间还有一段较长的时间，那么可以采用插入一个公交通行相位，待通过后再恢复到原有相位。插入相位会导致信号时间损失增多，交叉口通行能力降低，应尽量减少插入相位公交优先策略的实施。

3）实时优先控制策略

实时优先控制策略是通过车辆定位设备、道路检测设备等先进的信息检测装置获取区域内道路通行情况和公交车辆的运行状况，对信号进行实时控制，保证公交优先。道路通行情况，包括区域内道路流量，机动车平均速度，各个交叉口的通行情况等；公交车的运行状况，包括位置、乘客数、时刻表等。通过对以上实时交通信息的综合分析，在保证道路通行畅通的前提下调整交叉口的信号配时，为公交车辆提供优先信号。

2 公交优先在交叉口信号控制的应用

2.1 系统构成

1）网络设备。鉴于目前3G宽带网正在推广应用，建议使用3G网络的无线宽带网，利用宽带网的高速度大容量提高系统的传输速度及效率，使系统能够实时反应；

2）车载设备。车载定位设备主要采用GPS集成技术。目前GPS定位精度达到±1m～2m。完全可以满足车辆定位要求，预测进入道路交叉口的公交车辆；

3）信号交叉口控制设备。在重要路口安装视频信号采集设备、激光微波传感器为主的信息采集设备、自动信号设备以及信息设备收发机，以接收和转发公汽与运营中心的信息。

2.2 实施方案

因各道路交叉口通行方式，拥堵情况，信号灯控制有较大差别，根据道路交叉口流量情况，对信号交叉口分类处理。

1）交叉口流量较小，饱和度低的采用主动优先控制策略。依靠检测器预估公交车辆到达交叉口的时间，并相应调整信号，保证公交车辆通行。当检测到公交车辆即将达到交叉口时，采用延长绿灯、缩短红灯等方式实时调整交叉口信号控制方案，尽可能保证公交车辆无需等待直接通过交叉口，并考虑非优先车辆在交叉口的通行效益，从而实现公交车优先通行。由于信号控制仅取决于检测器提供的信息，仅需对交叉口信号控制进行简单修改即可，无需车载设备合网络联接支持。

2）交叉口流量较大，达到饱和或过度饱和采用实时优先控制策略。主要采用GPS和检测器相结合的方式，通过检测器检测将要抵达交叉口的公交车辆，功过GPS确定各个方向上等待通过交叉口的公交车辆，然后根据先到先通过，优先排队较多的方向的原则，同时考虑非优先车辆的等待情况，实时调整信号灯的控制，从而减少公交车辆通过交叉口的等待时间，提高通行效率。在此基础上，可进一步获取区域内道路通行情况和公交车辆的运行状况等信息，由控制中心管理区域内交叉口信号，优化公交车辆及其他车辆通行。

3 结论

优先发展公共交通是解决城市交通问题的一个重要手段，在现有道路通行条件基础上采用公交优先策略，保证公交车辆通行也日益受到社会的重视。由于我国道路交叉口条件复杂、环境多样，需要根据具体情况采取相应的公交优先策略。本文根据交叉口流量情况，对交叉口进行简单分类，并采取相应的公交优先策略，在不大量增加成本的情况下给出了一种简单的公交优先信号控制策略。随着智能交通系统ITS的发展和应用，研究基于智能交通系统的公交优先技术，整合道路、车辆信息，建立一体化的城市智能交通体系，对解决我国城市交通问题有重大的意义。

[1]季颜捷，邓卫.交叉口公交优先技术研究现状及发展综述 [J].交通运输系统工程与信息，2004，2：30-34．

[2]刘红红，王鑫明，杨兆升.城市公共交通优先的信号控制 策略[J].公路交通科技，2004，5：121-124.

U491.2

A

1674-6708（2010）28-0134-02

种灵子，助教，研究方向：计算机网络