交叉口公交优先智能信号控制系统研究

林 涌

（云南交通职业技术学院，云南 昆明 650500）

0 引言

当前我国的城市交通现状令人堪忧，虽然城市道路一直在大刀阔斧的进行建设，可是却远远跟不上汽车增加的速度，因此交通拥堵也一直成为城市交通中的诟病。那如何在有限的交通资源之下，让最多的人得到出行便利，也就成为了一件不得不思考的问题。在这样的背景下，公交优先策略也就运应而生了。在城市交通系统中由于公交系统具有极高的运载效率，公交优先在提高了公交的运行效率之后必然使得乘坐公交出行的人群得到便利，从而使得出行人群更更愿意乘坐城市公交，进一步的就能减少路上车辆的数量，最终实现交通资源的最大化利用。

因此，对公交优先策略进行研究，也就有着很大的社会意义。能够从根本上改善公共道路资源利用不合理的现状。

1 我国城市公交优先运用现状

与先进国家相比，我国对公共交通优先的运用还比较落后，在国内的各个城市中目前运用最多的是通过公交专用道来提高公交车的运行效率，对于公交优先的信号控制方面还没有太多的运用。这个问题的原因：一是由于理论研究的还不够深入，因此还不具备大规模运用的条件。二是公交优先的信号控制不止是涉及到公交车辆还涉及到社会车辆和城市建设等方方面面的问题，牵涉的越广运用方面的难度自然也就越大。针对于此，我们可以从两方面来进行解决，一是进一步加强研究力度保证在技术方面不出现纰漏，二是可以考虑在个别的红绿灯路口先行试用，逐步扩散进行以点及面的建设。

2 公交优先智能信号控制系统

公交优先智能信号控制系统的建设必须从两个方面进行研究，一是控制策略，二是运用技术。下面我们分别对其进行解析。

2.1 绿灯延长和绿灯提前启亮控制策略

目前在公交优先策略研究中，比较常见的策略是绿灯延长和绿灯提前启亮控制策略绿。灯延长控制过程是：当公交车辆到达交叉口附近，为了是公交车顺利通过交叉口采取延长绿灯的策略。绿灯提前的控制策略是：当公交车辆到达交叉口附近，为减少公交车等待时间从而提前启亮绿灯。由此可见，绿灯延长和绿灯提前启亮控制策略是在减少其它车辆通行时间为前提的，必然会增加其余车辆的拥堵程度。这就要求在使用该控制策略时必须把握一个度。而这个度的建设也就是我们必须要研究的问题。目前主要从两个方面进行研究：

（1）结合粗糙集理论构建了红灯相位车辆急切度、绿灯相位阻塞度、绿灯相位公交车优先度等三个粗糙控制参数,使用粗糙集理论对该决策表进了约简,获取了粗糙控制规则作为控制策略,最后根据控制规则在交叉口应用情况,使用延误模型,分别对采用粗糙控制和定时控制的两种方式进行了对比,结果表明,使用粗糙控制算法可以减少公交车乘客在交叉口的平均等待时间大约是6.86%,实现了公交车在交叉口时间通行权上的优先。

（2）对公交车流率和交叉口延误之间的关系进了研究,结合延误面积模型构建并计算了车均人时总延误、车均延误、尾气车均排放等参数,建立了交叉口效益模型,根据效益模型,对采用绿灯延长时间动态变化和绿灯延长时间固定两种方式对各相位绿灯延长时间进行了合理分配,采用绿灯延长时间动态变化方式比采用绿灯延长时间固定方式,所实现的交通效益值的优化程度为22.618%；从而在交叉口的交通效益最大化的情况下使公交车获得了优先通过权。

2.2 系统功能的技术实现

目前超高频RFID技术被运用到了公交优先技术中，在超高频RFID技术的基础上发展起来的公交优先交通控制系统，把先进的RFID技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地结合在一起，能够有效的服务于城市交通控制系统，可在城市交叉口信号控制机的工作基础上，实现公交车辆优先通过交叉口，从而降低公交车通过城市交叉口的运行时间，提高公交车辆的运行效率。

超高频RFID技术的运用可以实现远距离车辆信息的识别、采集和控制，简单、灵活地实现公交优先算法设置独特的车辆运行方向判断。在系统中,公交优先智能信号控制器通过综合考虑公交车优先级和所有车辆的流量,计算出红灯相位的急切度和绿灯相位的转换度；然后,依据交通警察指挥交通的实际经验所建立的模糊规则库,通过模糊推理系统进行智能决策,得到下一时刻的绿灯延长时间,以实现对绿灯信号的实时自动调节。

RFID公交优先控制系统应用射频RFID技术结合交通信号控制系统对公交车辆在“时间”上给予的优先，它主要体现在：当公交车辆行驶到十字路口附近时，公交优先控制系统识别到车辆并判断车辆的运行方向，为公交车辆提供优先通行信号，从而让城市运载主体公交车进行优先通行，快速高效的发挥作用。

RFID公交优先控制系统主要包含无源电子标签和基站式读写器、信号控制器，通过对远距离移动公交车辆的自动识别和非接触性信息采集处理，把先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地综合运用于地面交通管理体系，从而建立起一种大范围、全方位发挥作用，并且实时、准确、高效的交通管理系统，实现公交优先的目的。

在路口各个方向的红绿灯前50-100米处安装RFID读写器。当公交车接近路口时，安装在车头的射频卡(Tag)被读写器自动识别，读写器将公交车辆的基本信息送至控制系统进行有关数据处理，控制系统触发信号机。当公交车辆接近路口遇绿灯时，判断公交车能否通过，否则适当延长当前的绿灯相位时间，保证公交车辆能够通过路口；当公交车辆接近路口遇绿灯时，判断公交车能否通过，否则适当延长当前的绿灯相位时间，保证公交车辆能够通过路口；当公交车辆接近路口遇红灯时，控制相关相位执行最小相位时间，减少公交车辆等候时间。尽可能提高公交车辆在路口的通行效率，保证城市公交车辆运行的快速与及时，最大程度上发挥其为运载主体的作用。

3 总结

优先发展公共交通是解决城市交通问题的必由之路，通过设置公交专用车道或锯齿型公交优先进口道，可以实现公交车在空间通行权上的优先，而公交优先的交叉口红绿灯控制策略可以实现公交车在时间上的优先，两厢结合可以就可以在最大的程度上使得公交车能够比其余车辆有更好的通过性。如此一来就可以引导在城市中出行的人们更多的使用公共交通工具从而减少道路上的社会车辆。最终实现在有限的道路资源下，最大化运输效率的目的。

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