对南京市地面公交优先项目实施价值的探究

陈启兵

（南京市交通运输综合行政执法监督局,江苏 南京 210004）

0 引言

长期以来，城市公共交通以满足公众基本出行为目标，是兼具公益属性的重大的民生工程。《国家十二五规划纲要》明确指出“实施公共交通优先发展战略，大力发展城市公共交通系统，提高公共交通出行分担比率”，将强化城市公共交通[1]，实施公共交通优先发展战略，满足市民基本出行和生活需求作为主要任务之一。城市综合交通运行效能，既是展示城市管理效率与交通科技发展硬实力的窗口，也是彰显城市综合竞争力的关键一环。南京市作为全国首批“公交都市”建设示范工程创建城市，根据城市交通定位和未来发展需求，提出了建设国内一流、国际水准、人民满意的一体化公交都市，构建“畅达、绿色、和谐”的现代化综合交通体系的交通发展愿景。

1 基本情况

近年来，随着城市社会的发展和经济总量的增加，南京将公共交通发展作为重要民生工程，在缓解公众出行压力和增加舒适、便捷体验感上持续下功夫，但这些措施都没有从根本上解决日益突出的交通供需矛盾，尤其是机动车保有量呈爆发式增长，不但对地面公交运营工作效能提出了更高的要求，而且使地面公交运营工作面临更严峻的考验[2]。截至2022 年底，南京市机动车保有量320.33 万辆，其中，私家车233.40 万辆。随着机动车数量的快速增长，道路资源明显供给不足，交通供需矛盾凸显，交通拥堵现象逐渐加剧，尤其是中心城区交通拥堵范围扩大，拥堵持续时间延长，交通状况恶化，给城市公共交通运行和公众出行带来诸多压力，道路难行（路堵）、到站不准（准点率低）、大间隔与串车多发、舒适性差、效率低等，公众出行满意度不高，公交出行吸引力下降，导致公交运营发展与服务质量滑坡。上述问题亟待多措并举，综合施策。

2 实施的路径与必要意义

地面公交信号优先项目，作为“ 公交都市” 建设的重要支撑，为构筑高效率、高品质、高适应性的一体化公交都市，项目开发建设工作主要是围绕着南京市主城区交通信号控制升级改造，实现路网交通信号联网联控[3]。在此基础上，采用先进的信号优化控制技术和信息采集手段，在满足社会车辆通行需求的基础上，构建地面公交优先信号控制策略，实现公交车辆优先通行，为公交车辆和特种车辆提供通行保障措施，构建智慧、安全、高效、环保、经济的公共交通网络。其实际意义体现在：

（1）路网交通信号联网联控。结合南京市交叉路口联网现状及公交车载终端现状，对现有设备进行升级更新，实现公交车载终端信号、交叉路口控制机信号、地感线圈信号的统一汇聚及综合处理分析，指导交叉路口信号的统一管控调度，实现路网交通信号的联网联控，为公交车辆的优先通行奠定基础。

（2）地面公交优先信号控制策略[3]。借助于高精度实时检测设备和交叉口流量检测设备，构建实时、动态的公交车辆信息采集手段，以实时信息为驱动，建立交叉口信号动态控制模型，构建地面公交优先信号控制策略，实现公交优先高效通行。

（3）提升路网与公交运行效率。基于交通控制信号联网与地面公交信号的统一控制，有效降低公交车辆交叉口延误率，提高公交车辆通行速度与运行效率，在保障交叉口通车安全的同时，提升车辆运行平稳性与舒适性，提升公众出行乘车体验与公众出行服务水平。

（4）安全、智慧、绿色与环保。项目以公交信号优先为主力，缓解城市交通拥堵，调整城市交通结构和减少节能减排，实现以社会、经济和环境均衡发展为目标，以资源节约为导向的绿色、快速、智能的城市公共交通新模式。

3 系统的主要技术实现

城市地面公交优先控制的目的是实现交通公交智能化与公安信息共享应用，基于公交车载定位设备，秒级传输车辆运行信息，及主干道增设公交车辆数据采集设备数据[3]。在此基础上，结合信号优先策略，实现交叉口公交信号优先控制，达到显著提升公共交通通行效率，改善交通状况的目的。

在系统开发过程中，主要是遵循“技术可靠、节约高效、互联互通、信息共享、运维便捷”的原则，实现公安与交通平台业务与数据共享。业务关系如图1。

图1 智能交通系统结构图

3.1 北斗+GPS 伪距差分定位功能

采用北斗+GPS 定位终端接收北斗和GPS 卫星星历、伪距观测值，在不加入任何改正值和算法情况下进行定位，称为单点定位。单点定位精度在5~10 m 甚至数十米；采用两台北斗+GPS 定位终端接收GPS 卫星星历、伪距观测值。一台定位终端固定不变且精确WGS84 坐标已知，作为差分基准站，通过对两台定位终端的伪距观测值进行差分处理定位的方式称为伪距差分定位。伪距差分定位的精度在亚米级。公交优先项目对公交车辆定位精度要求亚米级，因此，要求系统软件上，实现北斗+GPS伪距差分定位，极大地提升精度。

3.2 实时生成触发判断信息功能

通过软件后台伪距差分获得了公交车的亚米级定位，结合公交车辆所属线路的触发区信息（路口触发区、路段触发区和停靠站触发区），判断车辆位置是否落在触发区内，生成实时的触发判断信息（进入触发区和驶出触发区），为车辆的信号优先提供依据。

3.3 总体业务目标

（1）定位信息的采集传输频率不小于1 Hz，差分后的定位数据精度在亚米级；具备不少于10 000 辆公交车辆定位信息的接收和处理能力，数据的本地存储时间不少于一年。

（2）车载终端数据接口（终端共用）接收并解析车载终端上报的车辆实时GPS 位置信息。数据的格式转化（共用终端不同数据格式）将接收车载终端上报的车辆实时GPS 位置信息，转化为公安交管中心数据接口定义的标准。

（3）信号优先与智能公交系统之间数据交换共享。采用基于SOA 和消息中间件技术，所有应用系统之间采用统一的架构进行数据交换共享，包括新建的应用系统之间、已有应用系统与新建系统之间的数据交换共享。

（4）路段通过时间分析查询：公交车在通过路段触发区所花费的时间，用散点图和直方图进行展示，并且提供路段通过时间的配置功能。

（5）路口未等红灯分析方面，通过路口查询公交车在路口各个方向的未等红灯通过次数的分析，查询结果可以导出成CSV 文件。

（6）相邻路口通过时间分析方面，查询公交车通过相邻路口所花费的时间，用散点图和直方图进行展示。

（7）停靠站通过时间分析方面，查询公交车在通过停靠站路段触发区时所花费的时间，用散点图和直方图进行展示。

3.4 主要技术性能指标

（1）北斗+GPS 亚米级伪距差分[3]：定位精度为亚米级。

（2）软件差分解算时间：小于1 s。

（3）触发判断信息的有效性：软件实际运行3×24 h无异常。

（4）数据接口：信息类型主要包含以下几类数据信息类型：0、1、2、3 分别代表路段触发信息、停靠站触发信息、路口触发信息、实时信息。传输格式为字符串类型。

（5）基本信息：路段触发信息、停靠站触发信息、路口触发信息、实时信息。

（6）检测成功率：大于95%。

4 实施地面公交优先效益分析

2018 年底，随着南京地面公交信号优先建成，南京首批通过交通部“公交都市”验收，促进了南京公交提质增效。根据项目数据及跟踪研究，地面公交优先控制系统总体运行良好，已成功应用在南京市主城区日常的交通管控与管理，成功保障“青奥会”、南京国际马拉松赛、国家公祭日、元宵灯会、清明节祭扫高峰等活动，并将信号优先模式推广应用于特勤车辆与特勤任务、救护车、消防车等，极大地提升了各类型车辆的通行速度，提升了南京交通路网通行效率，有效缓解了交通拥堵。

经过权威机构跟踪评测，项目实施以来公交车辆交叉口检测成功率95%以上，平均行程车速提高了4.5%以上，交叉口停车次数降低30%以上，实现了公安与交通数据共享机制，提高了公交车辆在主线上的运行速度和效率，同时主线方向上社会车辆借助公交绿波信号相应减少了社会车辆在交叉口的延误，支路社会车辆受其影响，延误次数有所增加，但综合各交叉口不同方向社会车辆平均延误时长仍有小幅下降。

4.1 城市交通管理水平的提升

项目建成，持续为南京市公安局、市交通局等行业主管部门提供信息化、网络化、智能化的管理支撑，为公众提供实时方便的交通诱导信息服务，能够进一步提高管理部门的决策水平，提升城市交通管控能力和社会服务水平，促进我市智能交通的发展。全面提升南京市智能交通管理水平。

4.2 城市交通压力有效缓解

伴随南京城市规模不断扩容，城市的人口、车辆不断增多，给交通运能带来不小的压力与挑战，为了有效解决未来可能发生的拥堵、堵塞等路网通行问题，实施该项目，可有效缓解警力不足与交通事故不断攀升之间的矛盾，既能减轻一线交通民警的劳动强度，又能消除道路交通管理时空“盲点”，扩大交通监控管理的时空范围，实现对车流量的智能化管控，有效地舒缓交通拥堵现象，保障城市畅通有序。符合实现绿色、节约型综合交通体系的规划目标。

4.3 促进社会经济可持续发展

该项目通过提升传统交通系统的信息化、集成化、网络化和智能化水平，提高交通系统机动性、安全性、经济性及运行效率，能促进人、车、路与环境之间的和谐发展，达到保护环境，降低能耗的目的，从而有效地促进经济社会的可持续发展。

4.4 城市整体形象的提升

南京作为经济发达地区江苏省会和区域中心城市，是国家级历史文化名城，城市环境的保护对其旅游业和可持续性发展有着深远影响。尾气排放是城市主要污染源之一，环境污染是城市可持续发展的短板，根据相关研究报告，燃油车启制动时污染物排放是匀速行驶的7倍以上，因此，控制燃油车启制动次数和数量是城市交通大气污染物排放治理的主要思路。项目实施能够有效提高城市路网车辆运行速度和通行效率，减少平均停车次数，降低废气排放量。

项目整合共享城市信息资源（包含公安资源和交通资源），提高城市信息资源综合利用水平，提升城市智能交通管理水平，提高行政效率，降低行政成本。

4.5 城区交通环境的改善

随着信号灯控路口纳入区域协调控制系统进行集中协调控制，有效改善城区的整体路网监测能力，改善路网交通状况，减少车辆在信号交叉口的延误和停车次数，节约公众出行时间消耗，便捷公众出行，同时，提升南京市主城区的交通环境，为改善城市投资环境，带动经济增长奠定了坚实的基础。

4.6 道路通行效率的提高

城市道路是有限资源，其建设进度赶不上车辆的增长速度，必然导致需求的快速增长与交通设施供应不足矛盾越来越尖锐，尤其是高峰期交通拥挤、事故现象严重，严重影响道路畅通与安全[3]。因此，地面公交信号优先在不断挖掘交通基础设施的运行潜力，提高运输效率，以更加机动、灵活和快速的响应能力，缓解各类制造交通拥堵的矛盾和焦点。据国内建立信号控制系统的城市不完全统计，日均车辆停车次数、停车时间均有所减少，车辆运行速度明显提升，南京日均停车次数减少5 次，日均停车时长累计减少3 min。

4.7 损耗减少与安全性提升

由于道路交通拥堵，导致车辆行驶速度下降，延误增加，造成很大的直接经济损失[4]。信号优先项目实施后，有效减少油耗、轮胎磨损、延误损失等道路交通问题产生的经济损失；车辆和行人按信号通行权顺序通过，减少车辆与行人干扰冲突，提高道路交通安全性，减少交通事故的发生概率，直接保障人车的生命和财产安全。

5 结语

实施地面公交信号优先控制，是城市治污、治堵行之有效的技术路径和解决方案，是提升城市交通综合运行效率的可靠支撑，成效评估不能一概而论，应因城而异，根据城市的总体定位、规模、基础设施状况及地面公交定位，因地制宜地实施。依赖现代信息、通信、物联网与大数据技术手段，构建更加先进、高效的技术体系，结合城市的具体实际情况，充分研判再实践，定能蹚出一条适合城市交通运输发展的绿色、循环、低碳、可持续之路。