公交優(yōu)先控制

公交優(yōu)先控制摘要：公交優(yōu)先是交通管理中體現(xiàn)大眾優(yōu)先的一種政策， 從優(yōu)化交通流分配，節(jié)省整體出行時(shí)間的角度來看，它是交通信號(hào)控制必須考慮的問題，如果不在道路交叉路口信號(hào)控制策略體現(xiàn)公交優(yōu)，即使有公交優(yōu)先道路，公交車運(yùn)營(yíng)節(jié)省的時(shí)間也十分有限（統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明僅節(jié)省5%-10%左右，因此研究在有公交專用道路條件下交通信號(hào)控制中的公交優(yōu)先策略顯得十分重要。我們不重在建路，而在于如何利用好如今有限的道路資源為更多的出行服務(wù)。而其中最有效的方法就大力發(fā)展公共交通，實(shí)行“公交優(yōu)先”這一戰(zhàn)略措施。公交特性城市公共汽車具有各種各樣的形式和規(guī)模， 多數(shù)是擁有45 55個(gè)座位的氣壓輪胎車輛，沿著固定的線路并按照確定的時(shí)刻表定期地運(yùn)營(yíng)。公共汽車通常是柴油動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，但是在一些都市（如墨西哥城和多倫多）有依靠架空電網(wǎng)為動(dòng)力的無軌電車在運(yùn)營(yíng)。由于公共汽車在城市里與其他車輛共用道路，它比軌道交通的成本更低。適應(yīng)性也更好。不過，按每乘客公里為基礎(chǔ)計(jì)，公共汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和污染的排放要高于城市軌道交通。公共汽車在發(fā)展中國(guó)家是特別重的，以印度為例，城市總出行的 40%左右是乘坐公共汽車的。由于公共汽車運(yùn)營(yíng)容易受到道路交通擁堵的影響，在特大城市中的運(yùn)營(yíng)速度相當(dāng)緩慢。解決這量的措施是給于公共交通優(yōu)先權(quán)，如開設(shè)公共汽車專用道和實(shí)施交通信號(hào)優(yōu)先。不少在城市公共汽車的主要功能是為軌道交通等干線服務(wù)，例如，渥太華和庫(kù)里提巴，建設(shè)了公共汽車專有道路，使得氣壓輪胎式公共汽車在干線運(yùn)營(yíng)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)軌道交通鋼輪列車的高速度，同時(shí)也能作為常規(guī)公交服務(wù)在普通街道上英國(guó)利茲和伊普斯維奇， 在道路條件限的走廊上利用高速公路的中央隔離帶很好的實(shí)現(xiàn)了公共汽車專用道。由于有更高的運(yùn)營(yíng)速度，公共汽車專用道理論最大通過能力可達(dá)到單向2萬人次/h。公交優(yōu)先的發(fā)展史公交信號(hào)優(yōu)先控制的研究歷程可分為兩個(gè)主要階段：第一階段：1967年至20世紀(jì)90年代初。主要針對(duì)混行車道（公交車輛與社會(huì)車輛混行）研究單點(diǎn)交叉口主動(dòng)優(yōu)先策略，研究成果在歐洲及美國(guó)得到了一定應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，公交信于社會(huì)車輛信號(hào)控制策略，且大多針對(duì)單點(diǎn)交叉口。研究結(jié)果沒有很好地解決信號(hào)優(yōu)先程度、優(yōu)車輛信息檢測(cè)手段及通信手段落后也是造成公交信號(hào)優(yōu)先控制效益未能充分發(fā)揮的重要因素。第二階段：20世紀(jì)90年代至今。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著交通擁堵加劇以及公交優(yōu)先相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，公交信號(hào)優(yōu)先研究重新成為熱點(diǎn)。這一階段的研究主要從三方面展開：①如何降低公交信號(hào)優(yōu)先對(duì)社會(huì)車輛的影響；②如何協(xié)調(diào)公交信號(hào)優(yōu)先控制策略與社會(huì)車輛信號(hào)控制策略；③如何將公交信號(hào)優(yōu)先控制融入整個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)。 這一階段，公交信號(hào)優(yōu)先策略的控制對(duì)象逐漸從單點(diǎn)交叉口轉(zhuǎn)向沿線相鄰交叉口群，控制目標(biāo)逐漸從單純追求公交車輛延誤最小轉(zhuǎn)向最小化性能指標(biāo)值，或最小化公交車輛時(shí)刻表延誤以及車頭時(shí)距偏移；控制方法由邏輯判斷轉(zhuǎn)向于規(guī)則和優(yōu)化方法；優(yōu)先策略不再獨(dú)立于社會(huì)車輛信號(hào)控制，而是與社會(huì)車輛控制策略一起進(jìn)行調(diào)優(yōu)化。該階段的研究一定程度上緩解了第一階段出現(xiàn)的問題，并推動(dòng)了UTOPIA/SPOTSUPPORT?—系列具有公交信號(hào)優(yōu)先控制功能的系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用。公交優(yōu)先的內(nèi)涵公交優(yōu)先是指大城市的市內(nèi)客運(yùn)交通以大容量、快速度的大公交系統(tǒng)為主，以其他交通工具輔的交通方式。它是一種交通發(fā)展策略，它依靠工程、管理措施以及相應(yīng)政策、法規(guī)的支持，為市民提供快速、方便、經(jīng)濟(jì)、舒適、安全的出行環(huán)境。它最早是由法國(guó)在二十世紀(jì)六十年代末提出的。隨后美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的城市交通也經(jīng)歷了發(fā)展小汽車，后控制小汽車的過程，最終明智地選擇了發(fā)展大公交的曲折道路“公交優(yōu)先 "是公共交通系統(tǒng)優(yōu)先發(fā)展的簡(jiǎn)稱。從廣義上講，凡是有利于公共交通優(yōu)先發(fā)展的政策和措施均可稱之為公交優(yōu)先；從狹義上講，是指僅在交通工程范圍內(nèi)，采取適當(dāng)?shù)慕煌ü芾砗偷缆饭こ痰却胧﹥?yōu)先公共交通車輛在道路上的通行畸引。公交優(yōu)先的內(nèi)涵一般包括以下三方面內(nèi)容：在經(jīng)濟(jì)政策上對(duì)公共交通實(shí)行傾斜。公共交通所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在社會(huì)總出行時(shí)間減少和道路交通擁擠緩解上，是一項(xiàng)社會(huì)服務(wù)性事業(yè)。為了吸引大量的中、低收入的乘客，城市公共交通只能收取較低的票價(jià)，這導(dǎo)致公交企業(yè)長(zhǎng)期處于微利甚至虧損的狀態(tài)。世界上許多城市政府采取的是經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼的政策，府的大量補(bǔ)貼。

如美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等國(guó)家的城市公共交通均有政的位置上，予以政策、資金、土地利用、技術(shù)等多方面的扶持，使其能以暢通的道路、良好的車況、縱橫密集的線網(wǎng)站點(diǎn)，為公眾出行提供更多、更好、更快的服務(wù)。只允許公共汽車行駛，不允許其它機(jī)動(dòng)車進(jìn)入。這就可以保證公共汽車運(yùn)行速度，提高服務(wù)水平。此外，在道路交叉口采用公交優(yōu)先信號(hào)控制對(duì)公共汽車實(shí)施優(yōu)先。公交優(yōu)先的目標(biāo)客出行方式的轉(zhuǎn)換；另一方面，公交車運(yùn)行時(shí)間的降低也降低了公交運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。提高可靠性。通過減少其它道路使用者對(duì)公共汽車和有軌電車在運(yùn)行過程中的干擾，可以提高交通線路的通行能力，降低公交車輛運(yùn)行時(shí)間的波動(dòng)，提高公交運(yùn)行的可靠性，吸引更多的乘客。交運(yùn)營(yíng)速度，減少單程運(yùn)行時(shí)間，從而提高公交車輛的周轉(zhuǎn)率。公交優(yōu)先在具體發(fā)展策略上包括對(duì)公交車輛在通行空間、通行時(shí)間上給予優(yōu)先。在具體的技術(shù)層面上，通過設(shè)置公交專用道、專用路或各類專用進(jìn)口道，建設(shè)高架公交專用道等給予公交車輛提供“空間優(yōu)先”，及在交叉口信號(hào)控制過程中實(shí)施公交優(yōu)先策略。公交優(yōu)先的基本措施和實(shí)施方法公交專用道路段上的公共交通優(yōu)先通行系統(tǒng)是公交優(yōu)先的一個(gè)重要組成部分，

也是公交專用道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一。路段上的公交優(yōu)先通行從技術(shù)上包括時(shí)間上的優(yōu)先和空間上的優(yōu)先。 由于在路段上的優(yōu)先通行技術(shù)不涉及交通信號(hào)的配時(shí)， 所以路段上的公交優(yōu)先通行技術(shù)主要表現(xiàn)空間上的優(yōu)先，包括：公交專用道（路）、公交港灣式?？空?。路段上的公交時(shí)間優(yōu)先表現(xiàn)為部分路段上的分時(shí)段的公交專用道。如圖下圖所示：交叉口信號(hào)優(yōu)先設(shè)計(jì)現(xiàn)行的交通控制信號(hào)配時(shí)方案，是以車輛（標(biāo)準(zhǔn)車輛）為分配單位計(jì)算確定的，公共汽車交通的通行權(quán)與社會(huì)車輛相同。然而，交通運(yùn)輸?shù)母灸康氖侨撕臀锏囊苿?dòng)， 公共汽車載客量顯然遠(yuǎn)大于社會(huì)車輛，是高效率的運(yùn)輸方式。 因此，公共汽車通過道路交叉口時(shí)應(yīng)該享有更大的通行權(quán)，所以以乘客為單位分配交通信號(hào)時(shí)間、 確定配時(shí)基于公交優(yōu)先的交叉口信號(hào)控制及仿真研究方案更具科學(xué)性。公共汽車的延誤常發(fā)生在信號(hào)控制交叉口，服務(wù)水平，在信號(hào)控制交叉口處為其提供優(yōu)先通行信號(hào)是非常必要的。（3）公交?？空緝?yōu)化

為了提高公共汽車公交?？空究梢苑譃楣财嚻穑ńK）點(diǎn)站、中途站點(diǎn)、換乘樞紐站三種。中途站點(diǎn)是影響公交車輛走行時(shí)間的重要部分，而且在這三種?？空局?，中途站點(diǎn)數(shù)量占絕大多數(shù)。在中途站點(diǎn)實(shí)施合理的優(yōu)先措施是提高公交車輛行程速度的重要途徑之一。4）發(fā)展智能公共交通系統(tǒng)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS—Intelligent善技術(shù)，它是國(guó)際上對(duì)運(yùn)用當(dāng)代高新技術(shù)

Transportation System）有別于傳統(tǒng)的交通治理、改（計(jì)算機(jī)、信息、通信、自動(dòng)控制、電子、系統(tǒng)工程等提高交通運(yùn)輸效率、增強(qiáng)交通安全性的一系列先進(jìn)技術(shù)或技術(shù)集成系統(tǒng) （如交通控制道路導(dǎo)行系統(tǒng)、車輛行駛安全控制系統(tǒng)、交通運(yùn)輸信息服務(wù)系統(tǒng)等 ）的一個(gè)統(tǒng)稱。智能交通系統(tǒng)在減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、 保證交通安全、提高運(yùn)輸效率、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、 提人民生活質(zhì)量、推動(dòng)社會(huì)信息化等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，得到了世界各國(guó)的廣泛重視。公交優(yōu)先信號(hào)控制策略（一）被動(dòng)優(yōu)先控制策略的實(shí)施不依靠檢測(cè)器獲取公交車輛到達(dá)的數(shù)據(jù)， 而是根據(jù)公交線路公交車輛的發(fā)車頻率、行車速度等歷史數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)路網(wǎng)內(nèi)交叉口的信號(hào)配時(shí)， 同時(shí)降低交叉口號(hào)周期長(zhǎng)度以減少公交車輛停車、 延誤。由于被動(dòng)優(yōu)先控制策略的實(shí)施以公交車輛的歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，比較適合于公交發(fā)出頻率高， 交通量小，乘客出行需求穩(wěn)定的線路。 下面從交叉口相位設(shè)計(jì)及信號(hào)配時(shí)兩個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。（1）相位設(shè)計(jì)為了使交叉口通行能力、車均延誤降低，交叉口信號(hào)相位組合方案一般都是考慮在單位時(shí)間內(nèi)通過的車流量最大。但是很多時(shí)候，同一相位中流量比最大的車流客流量并不一定最大，那么從公交優(yōu)先以人為本的角度出發(fā)，這種組合方案就不能很好的體現(xiàn)出公交優(yōu)先的思想。于是，在設(shè)計(jì)基于公交優(yōu)先的基本相位組合方案的過程中， 應(yīng)該以客流量最大通行能力，最小乘客延誤為目標(biāo)來確定。在設(shè)計(jì)相位組合時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮客流量最大的交通流方向。只有充分考慮了客流量的因素，才能把載客量明顯高于其他車輛的公交車與其他社會(huì)車輛區(qū)分開來；之后由于要盡可能的避免交叉口車輛排隊(duì)過長(zhǎng)，還要同時(shí)考慮車流量較大的交通流方向。由于我國(guó)是遵循“右行"交通規(guī)則，因此右轉(zhuǎn)車流一般不會(huì)與其他車流發(fā)生沖突，并且在此進(jìn)行的是理論方法的介紹，故右轉(zhuǎn)車流可以不受信號(hào)控制，同時(shí)不考慮非機(jī)動(dòng)車和行人的影響，選取交叉口較理想的狀利于簡(jiǎn)化推導(dǎo)過程。由此不難看出，交叉口的直行和左轉(zhuǎn)車流始終都是確定相位基本組合方案主考慮的方面口。（2）周期時(shí)長(zhǎng)是以車總延誤最小為目標(biāo)來確定的，綠信比按相位車輛流量比來分配，即傳統(tǒng)的信號(hào)配時(shí)方法將公交車輛與其它社會(huì)車輛同等對(duì)待。公交車單車載客量明顯大于社會(huì)車輛的單車載客量，這對(duì)于交通流量中公交車輛比例較大的相位來說是不公平的，不能體現(xiàn)“以人為本"的思想。（二）主動(dòng)優(yōu)先相對(duì)于被動(dòng)優(yōu)先，主動(dòng)優(yōu)先控制策略能夠根據(jù)特定的公交信息、當(dāng)時(shí)的交通狀態(tài)以及信號(hào)控制邏輯，為公交車輛提供相應(yīng)的服務(wù)，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。隨著通訊技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)、高效的通訊技術(shù)，可靠、精確的公交車輛檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備和能夠?qū)嵤┯|發(fā)優(yōu)先控制策略的先進(jìn)的信號(hào)控制器為主動(dòng)優(yōu)先控制策略的產(chǎn)生和發(fā)展提供了設(shè)施基礎(chǔ)。今后公交優(yōu)先的研究方向公交信號(hào)優(yōu)先控制策略研究在提高公交車輛行程速度、降低延誤方面取得了很多成果，但仍有一些問題需要在未來研究中重點(diǎn)關(guān)注。時(shí)，多線路、多車輛優(yōu)先權(quán)分配對(duì)公交信號(hào)控制效益亦有較大影響。如何在理論及實(shí)踐上找到這一多目標(biāo)優(yōu)化問題的最佳解決途徑，仍是后續(xù)研究的重點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)公交網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、需求較大的背景下，相鄰交叉口信號(hào)優(yōu)先控制策略的協(xié)調(diào)以及網(wǎng)絡(luò)公交信號(hào)優(yōu)先控制問題等是受到普遍關(guān)注的問題，目前已獲得國(guó)家“863化背景下，如何評(píng)價(jià)公交信號(hào)優(yōu)先的效益也是需要深入研究的問題。益的關(guān)鍵因素。如何獲得這一時(shí)間（預(yù)測(cè)）以及信號(hào)控制系統(tǒng)獲得這一時(shí)間的最佳時(shí)刻（檢測(cè)）號(hào)控制的公交行程時(shí)間預(yù)測(cè)，其難點(diǎn)在于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)公交車輛到達(dá)車站的時(shí)間以及在交叉口的排隊(duì)時(shí)間。大多數(shù)公交信號(hào)優(yōu)先控制策略（包括相對(duì)優(yōu)先策略），都以降低公