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中国智能交通协会

几个基本场景的公交优先信号控制的仿真实现

2021-09-27   来源:赛文交通网


同济大学交通学院教授 李克平


  一、公交优先背景
  公交优先成为了城市交通发展的一项共识,应对城市交通拥堵,发展公共交通是一个必然的趋势。国家也出台了很多政策保障公交优先,包括规划层面、投融资层面,但是在实践层面,公交优先目前还有很多不足。
  我国一些大城市纷纷进行了有益的尝试,如北京、上海、广州、深圳、苏州、杭州等,但都还停留在比较粗犷的阶段,远未能够真正实现复杂场景下的有效优先,主要表现在:
  ·缺乏顶层设计,没有统一的规范;
  ·缺乏被广泛认可的评价标准;
  ·能实现的优先比较单一、粗犷(暴力);
  ·主要问题在与交叉口的精细化设计和信号优先没有做好。
  关于公交优先的运行效果,其实是有一些客观标准可以进行论证或评价。根据我的理解,将公交优先控制分为了六个等级。


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  在等级分类的基础上,我们联合杰瑞电子进行了一个课题研究,大概设计了11个公交优先场景。
  二、公交优先场景


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  在这次研究中,我们选择了几个比较基本的公交优先场景,就是一般的交叉口,然后公交专用道在道路的两边。
  在研究的场景,我们设计了一些机动车交通的东南西北进口道流量,在这个基础上,对它进行一些公交优先控制的设计。


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  在这个场景中,我们采用“东西直行、东西左转、南北直行、南北左转”四相位的信号控制,初步研究信号配时方案采用100s信号周期,每个相位是25s,包括绿灯和绿间隔时间。


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  关于公交运行的设置,就是公交在道路两侧,发车间隔采用单向公交100s,如果两辆公交先后到达,发车间隔随机取100s-120s。
  公交到达采用一级预告检测和二级确认检测机制,另外还包括公交驶离停车线的检出检测,三步检测完成公交优先运行。
  三、检测器布设位置研究
  检测器布设远近,各有利弊。
  公交检测器距离停车线越远,留给信号的反应时间越长,但是公交车通过检测器后的波动越大;公交检测器距离停车线越近,波动性会减小,但是留给信号的反应时间越短。
  如何设置检测器的距离,使其既满足信号优先反应的时间,又不至于留下过大的公交车行驶过程中的不确定性,成为公交检测器布设的关键问题。
  通过研究,我们得出一些结论:
  我们做了一个信号控制周期为100s的仿真实验,公交行车速度是36km/h。要实现公交绝对优先和相对优先公交优先检测器的埋设位置都会不同,另外公交到达时间是随机的,因此需要移动信号来满足公交优先通行的要求和难度也不一样,公交对社会车辆的影响也会不同。


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  四、公交优先控制模型开发与测试
  通过这些研究,我们可以有的放矢进行公交优先控制控制逻辑,用户可以在了解公交优先运行效果和对社会车辆影响程度之后来选择不同的控制方式。比如有些城市要实现公交更大程度的优先,就要承受对社会交通更多的影响,有些城市希望实现公交优先,又不希望对社会交通产生太大的影响,这种情况下,可以对不同的需求进行调节,将公交优先和对社会交通的影响变成一个可控的选项。
  经过分析,我们认为公交运行速度对公交检测器的布设位置影响并不大,周期的变化会影响比较大。
  如果公交运行速度为36km/h,信号周期是100s,将公交检测器放在930m可以实现绝对优先;如果实现概率为85%,那么检测器可以布设在780m处。
  我们还采用了插入相位和不插入相位两种不同的信号控制模式实行公交优先,用微观仿真系统VISSIM提供的平台进行逻辑编程实现信号的前移和后移,不同的相位可以进行调整来实现公交优先策略。
  如果没有公交优先模块,只是4相位的定时信号控制,在案例提到的这种交叉口,公交不停车通过的概率是18%,公交车辆平均延误39s。运行不同的公交优先模块后,可以使公交不停车通过概率达到97%、85%、100%,公交车辆平均延误下降到10s以下,某些场景下可以下降到1s,几乎没有延误。
  我们在5种不同的公交场景条件下进行了仿真测试,结果都是非常令人满意的。实际公交优先的场景,远比我们设计的公交场景更复杂,仿真测试成功后,下一步我们可能会进行实地测试。
  五、总结与展望
  经过我们的研究发现:
  ·在一定的背景条件下,实施公交优先信号控制的效益是十分显著的;
  ·在精细化公交优先策略指导下,公交车辆和背景车辆的利益是可以根据用户要求进行调节的;
  ·公交优先的场景有多种多样,需要根据不同的背景条件,开发与其相适应的算法。
  本项研究仅通过了理想条件下一个交叉口的公交优先信号控制算法模块的仿真测试,还需经过延伸和检验。本研究团队将于杰瑞电子长期紧密合作,开发出真正可以用于实战的公交优先信号控制系统。


  本报告来源于第十届(2021)中国智能交通市场年会,未经本人确认。

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