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)省整體出行時間的角度來看，它是交通信號控制必須考慮的問題，如果不在道路交叉路口信號控制策略體現(xiàn)公交優(yōu)，即使有公交優(yōu)先道路，公交車運營節(jié)省的時間也十分有限（統(tǒng)計數(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個座位的氣壓輪胎車輛，沿著固定的線路并按照確定的時刻表定期地運營。公共汽車通常是柴油動力驅(qū)動的，但是在一些都市（如墨西哥城和多倫多）有依靠架空電網(wǎng)為動力的無軌電車在運營。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，公共汽車的燃油經(jīng)濟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。由于公共汽車運營容易受到道路交通擁堵的影響，在特大城市中的運營速度相當(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施交通信號優(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營時能夠?qū)崿F(xiàn)軌道交通鋼輪列車的高速度，同時也能作為常規(guī)公交服務(wù)在普通街道上英國利茲和伊普斯維奇， 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現(xiàn)了公共汽車專用道。由于有更高的運營速度，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)展史公交信號優(yōu)先控制的研究歷程可分為兩個主要階段：第一階段：1967年至20世紀(jì)90年代初。主要針對混行車道（公交車輛與社會車輛混行）研究單點交叉口主動優(yōu)先策略，研究成果在歐洲及美國得到了一定應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，公交信于社會車輛信號控制策略，且大多針對單點交叉口。研究結(jié)果沒有很好地解決信號優(yōu)先程度、優(yōu)車輛信息檢測手段及通信手段落后也是造成公交信號優(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，公交信號優(yōu)先研究重新成為熱點。這一階段的研究主要從三方面展開：①如何降低公交信號優(yōu)先對社會車輛的影響；②如何協(xié)調(diào)公交信號優(yōu)先控制策略與社會車輛信號控制策略；③如何將公交信號優(yōu)先控制融入整個信號控制系統(tǒng)。 這一階段，公交信號優(yōu)先策略的控制對象逐漸從單點交叉口轉(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刻表延誤以及車頭時距偏移；控制方法由邏輯判斷轉(zhuǎn)向于規(guī)則和優(yōu)化方法；優(yōu)先策略不再獨立于社會車輛信號控制，而是與社會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，并推動了UTOPIA/SPOTSUPPORT?—系列具有公交信號優(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、舒適、安全的出行環(huán)境。它最早是由法國在二十世紀(jì)六十年代末提出的。隨后美國、英國等發(fā)達(dá)國家的城市交通也經(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)濟政策上對公共交通實行傾斜。公共交通所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益體現(xiàn)在社會總出行時間減少和道路交通擁擠緩解上，是一項社會服務(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，這導(dǎo)致公交企業(yè)長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)濟補貼的政策，府的大量補貼。

如美國、法國、英國等國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，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，不允許其它機動車進(jìn)入。這就可以保證公共汽車運行速度，提高服務(wù)水平。此外，在道路交叉口采用公交優(yōu)先信號控制對公共汽車實施優(yōu)先。公交優(yōu)先的目標(biāo)客出行方式的轉(zhuǎn)換；另一方面，公交車運行時間的降低也降低了公交運營費用。提高可靠性。通過減少其它道路使用者對公共汽車和有軌電車在運行過程中的干擾，可以提高交通線路的通行能力，降低公交車輛運行時間的波動，提高公交運行的可靠性，吸引更多的乘客。交運營速度，減少單程運行時間，從而提高公交車輛的周轉(zhuǎn)率。公交優(yōu)先在具體發(fā)展策略上包括對公交車輛在通行空間、通行時間上給予優(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”，及在交叉口信號控制過程中實施公交優(yōu)先策略。公交優(yōu)先的基本措施和實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)不涉及交通信號的配時， 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）、公交港灣式停靠站。路段上的公交時間優(yōu)先表現(xiàn)為部分路段上的分時段的公交專用道。如圖下圖所示：交叉口信號優(yōu)先設(shè)計現(xiàn)行的交通控制信號配時方案，是以車輛（標(biāo)準(zhǔn)車輛）為分配單位計算確定的，公共汽車交通的通行權(quán)與社會車輛相同。然而，交通運輸?shù)母灸康氖侨撕臀锏囊苿樱?公共汽車載客量顯然遠(yuǎn)大于社會車輛，是高效率的運輸方式。 因此，公共汽車通過道路交叉口時應(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時間、 確定配時基于公交優(yōu)先的交叉口信號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)生在信號控制交叉口，服務(wù)水平，在信號控制交叉口處為其提供優(yōu)先通行信號是非常必要的。（3）公交停靠站優(yōu)化

為了提高公共汽車公交?？空究梢苑譃楣财嚻穑ńK）點站、中途站點、換乘樞紐站三種。中途站點是影響公交車輛走行時間的重要部分，而且在這三種?？空局?，中途站點數(shù)量占絕大多數(shù)。在中途站點實施合理的優(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)智能交通運輸系統(tǒng)（ITS—Intelligent善技術(shù)，它是國際上對運用當(dāng)代高新技術(shù)

Transportation System）有別于傳統(tǒng)的交通治理、改（計算機、信息、通信、自動控制、電子、系統(tǒng)工程等提高交通運輸效率、增強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)、交通運輸信息服務(wù)系統(tǒng)等 ）的一個統(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、提高運輸效率、促進(jìn)社會經(jīng)濟發(fā)展、 提人民生活質(zhì)量、推動社會信息化等方面具有突出的優(yōu)勢，得到了世界各國的廣泛重視。公交優(yōu)先信號控制策略（一）被動優(yōu)先控制策略的實施不依靠檢測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、協(xié)調(diào)路網(wǎng)內(nèi)交叉口的信號配時， 同時降低交叉口號周期長度以減少公交車輛停車、 延誤。由于被動優(yōu)先控制策略的實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)計及信號配時兩個方面進(jìn)行簡單介紹。（1）相位設(shè)計為了使交叉口通行能力、車均延誤降低，交叉口信號相位組合方案一般都是考慮在單位時間內(nèi)通過的車流量最大。但是很多時候，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)計相位組合時，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過長，還要同時考慮車流量較大的交通流方向。由于我國是遵循“右行"交通規(guī)則，因此右轉(zhuǎn)車流一般不會與其他車流發(fā)生沖突，并且在此進(jìn)行的是理論方法的介紹，故右轉(zhuǎn)車流可以不受信號控制，同時不考慮非機動車和行人的影響，選取交叉口較理想的狀利于簡化推導(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）周期時長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)的信號配時方法將公交車輛與其它社會車輛同等對待。公交車單車載客量明顯大于社會車輛的單車載客量，這對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）主動優(yōu)先相對于被動優(yōu)先，主動優(yōu)先控制策略能夠根據(jù)特定的公交信息、當(dāng)時的交通狀態(tài)以及信號控制邏輯，為公交車輛提供相應(yīng)的服務(wù)，具有更強的適應(yīng)性。隨著通訊技術(shù)及計算機技術(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)的信號控制器為主動優(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關(guān)注。時，多線路、多車輛優(yōu)先權(quán)分配對公交信號控制效益亦有較大影響。如何在理論及實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。在國內(nèi)公交網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、需求較大的背景下，相鄰交叉口信號優(yōu)先控制策略的協(xié)調(diào)以及網(wǎng)絡(luò)公交信號優(yōu)先控制問題等是受到普遍關(guān)注的問題，目前已獲得國家“863化背景下，如何評價公交信號優(yōu)先的效益也是需要深入研究的問題。益的關(guān)鍵因素。如何獲得這一時間（預(yù)測）以及信號控制系統(tǒng)獲得這一時間的最佳時刻（檢測）號控制的公交行程時間預(yù)測，其難點在于準(zhǔn)確預(yù)測公交車輛到達(dá)車站的時間以及在交叉口的排隊時間。大多數(shù)公交信號優(yōu)先控制策略（包括相對優(yōu)先策略），都以降低公