干线协调交叉口多相公交信号优先控制策略

芮法成

（东北石油大学，河北 秦皇岛066000）

通过公交优先信号控制系统能够缩短公交车辆在运营期间进入交叉口后延误的时间，以此将公共交通工具服务水平提升，对交通拥堵的情况实施缓解。考虑到优先范围之间存在明显的差异，可划分公交优先信号，以此形成多种类别，如网络优先、干线优先与单点优先等。当前对于单点优先的研究比较多，结合具体的交通环境，形成多样化的控制策略，应加大对网络优先与干线优先的研究力度，扩大公交优先控制策略的实际使用范围。针对干线公交优先，研究可用的公交优先策略。

1 干线信号协调控制分析

在现代城市交通控制体系中，干线信号的控制与协调是使用次数比多的方法，其研究对象主要是社会中车流，在对干线车流实施协调时，主要需要对相位差进行设置，以此来对控制效益加以控制。在城市交通流中，公交车是比较特殊的构成部分，运用公交信号可补充与完善交通信号控制系统，实现更加全面的控制。对比公交信号与干线协调控制，干线协调控制具有更高的优先级别。在交叉口进行干线协调活动时，可采用公交优先信号，但是不能给协调的相位差造成破坏，明确两种控制元素间存在的关系非常关键，在已有的研究成果中，有人建设了实现优先控制公交的双层模型，上层主要使用优先有限公交算法，针对公交晚点的问题；下层针对绿波带对应的干线信号，实施适时优化处理。如果有公交车出现了晚点的情况，结合设定目标的状况，调整与优化配时参数，然而欠缺对于配时参数调整行为的有效考察，绿波带在相应的活动中，受到了切实的影响，由此可知其他的单点型公交优先算法与这种优先算法存有一定的相似点。

现有的大部分公交优先算法更关注单相位优先的情况，现在有一些城市，且不在少数，居民会在出行时，选用公交车这种交通工具，该车辆在进行运行载客时，实际的发车流量更大，相比其他公共类型的交通工具，间隔时间更短，同时在城市中的线路也很多。进入到信号交叉口处，很多情况下，处于同个运行周期中，不同的相位都会有同时抵达多辆公交车的情况。基于运用合适有效的方式减少公交车延误事件，以干线协调交叉口的状况为基准，采取多相位算法，注意不给绿波带造成破坏。

2 控制算法分析

2.1 确定公交车的具体优先级别。在信号交叉口的位置上，信号机设备仅仅可以在同一时间点对抵达某一相位的公交车，可为其进行延长绿灯亮起时间的服务或者提前亮起绿灯时间的服务；对多种相位优先状况进行考察时，常常会发现，单个相位上设置出的公交信号所对照展开的优先活动并未有效结束，其他相位之上的公交车已经将优先申请提出，相比单相位种类的公交优先体系，另外的多相位型优先处理公交信号的体系存在完全不同的设计重点，在处理公交信号应用该系统时，需要对多个差异化公交车辆发送出的优先通行申请进行处理，同时还应对申请间的冲突实施化解。

公交车只在预设的相位上亮起绿灯的过程中，才可以比较顺畅的方式经过交叉口。因此公交车运行抵达交叉口的位置之后的时刻与相位之后亮起绿灯的时间越接近，公交车形成的延误也就变得更少，给其他各个相位上的公交车优先信号构成的影响也随之变小。通过引进就近原则对具体的设计问题进行有效解决，可针对优先申请间的具体矛盾问题，给所有形成的优先申请设置差异化的级别。如果公交车在系统的绿灯相位期间抵达，其优先级别高于并未抵达公交车；如果公交车在红灯相位环节抵达，其抵达的时间距离后一个绿灯相位启动的时间越近，可获取的优先级别也就更高；如果公交车在同一相位抵达，达到时间比较早的公交车，将形成更高的优先级别。

在就近原则的指导下，控制范围内的所有公交车获取完全不同的优先级别，通过优先级别之间存在的差异，系统中的信号机设备科智能化地自动对优先级别进行识别，将优先信号精准地提供给公交车，这一活动期间，所有公交车都以极其顺畅以及高效的方式经过交叉口，借助该方法既对延误的问题进行了必要的控制，同时也解决多个相位在申请优先级别时的问题，整体使用效果比较好。

2.2 控制流程。在交叉口进口道区域的停车线后方80m 位置设置检测器，以此对公交车的到达情况进行检测，同时也能够从各个车道上获取流量信息，针对公交信号，实施配时方面的服务，开启系统信号机进行检测，查看此处是否已经有公交车经过，依照其抵达交叉口停车线所在的位置开展实践，确认是否有优先处理信号的需要，如不需开展优先处理的技术工作，可应用常规型的配时方案。

如果需要优先信号，可将公交车添加到优先队列中，进入优先队伍时，公交车必须要对两方面的要求进行满足，已经提供了信号优先的申请，信号机还没有给其提供优先处理，还有另外一种情况，正在为公交车信号提供优先，但是优先处理工作并没有被切实完成。

设置就近处理原则，信号机自动化履行这一技术原则，公交车如果处于系统的优先队列之中，可进行排序优先级别的工作，如果公交车的优先级别高于剩余的公交车，可将最优先的服务提供给公交车。如果有公交车处在协调相位之上，优先这一协调相位的工作模块进行选择与执行，如果这一公交车还未抵达协调相位，可对另外的优先非协调相位模块进行执行。即将完成这一公交车从系统中获得相应的优先服务，且服务已经完成，调开优先列表，将这个公交车从列表中删除，而后信号机在运行时主要重复以上几个环节，到最后的环节中，优先队列中所有的优先公交申请都被清除，实现了最终的协调控制工作目标。

如果交叉口上没有公交优先申请，信号机可对常规的干线配时协调方案进行有效运行，在优化干线配时参数时，主要进行优化相位差、绿信比与公共周期的工作。实施协调控制活动时，需要对特定的技术要求进行分析与考察，增大绿波带原本比较小的宽度，调整系统内部的非协调相位，实际要对绿灯时间实施调整，如果检测饱和度数值几位0.95，应当压缩绿灯时间，使系统的绿灯时间更加富裕，对其进行配置，直接在协调相位之上进行分配活动。针对公交实施优先控制工作时，这一公共交通类的控制对象应在信号机设备，确定在适合的时间内提供绿灯显示，规避停车的情况，提升协调效率。但是公交相位必然会存在红灯的情况，考虑增加富余调整量的需求，采取饱和度原则，给交叉口的多个相位展开绿灯时间分配活动，将已经富余的时间保留到指定相位上，信号机将结合交通情况，判断是否需要对富余时间进行挪用。通过运用数解法对相位差展开优化，在线控系统中确定相位差时经常会运用到这种方法，主要需要的掌握最大挪移量信息对相位差展开控制。

2.3 验证算法。为了验证多相公交优先算法效益，文中分别仿真了无公交优先控制算法（算法1）、单相公交优先控制算法（算法2）、两相公交优先控制算法（算法3）、三相公交优先控制算法（算法4）。

每种算法仿真10 次，每次仿真时间为3600s，统计路网内:公交车均延误，用于研究不同算法对公交车的优先程度；所有车辆平均延误，用于研究公交优先对社会车辆造成的负面影响程度。可以发现，随着公交优先相位数的增加，路网中公交车均延误逐渐下降。算法4 对应的公交车均延误相比其他3 种算法分别下降了24.3%、14.6%、6.0%。这是因为随着公交优先相位数的增加，路网中更多的公交车可以根据“就近原则”接受到信号优先，而单相公交优先（算法2）只能有效降低相位1 的公交车延误，优先范围有限，同时还造成相位2 与相位3 的公交车延误增加。

3 结论

根据现代干线协调控制需要，依照交叉口实际状况，设计出与常规算法不同的多相位型控制公交优先信号的算法，根据实际结果可以确定，相比单相型公交优先控制算法与普通信号对应的配时算法，该算法在控制公交车延误问题时有更好的表现。在建立算法期间，考虑到交叉处经常会形成饱和的情况，同时其他社会车辆也会产生延误的情况，因此要对相位饱和度实施控制，避免其超出0.95。对算法展开其他方面的验证工作时，可以对其最佳使用环境与控制应用效益进行考察。