基于BRT的交叉口信號優先系統的研究

李萌+王雪茹+高婷婷

摘 要 基于對國內外信號優先問題研究，率先提出以BRT交叉口信號為基礎的系統結構。借助于功能強大的VISSIM仿真軟件，進行仿真分析，根據仿真結果，來實現公交優先。

關鍵詞 VISSIM仿真；信號優先；BRT

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0018-01

對于快速公交系統而言，其英文名為Bus Rapid Transit，也稱之為BRT，該系統綜合運用了先進的運營管理、智能的交通系統以及公交技術，具有快捷、迅速、準時的特征。然而道路交叉口技術的相對滯后，在一定程度上阻礙了城市交通的發展，在交叉口，由于存在信號阻滯，使得車流頻繁出現延誤。BRT系統憑借著優越的性能和功能在解決車輛延遲和晚點方面起到了非常重要的作用，所以，在實際工程中，以BRT為基礎的優先系統具有非常重要的實踐價值與理論意義。

1 國內外研究現狀

提出了隨機延誤模型，該模型優化目的是人均延誤最小，從而非常適用于公交車速快、車輛數量多的城市交通狀況。創造除了一種智能控制系統，該系統涵蓋如下3個方面。

1）公交優先手段的執行和選取。

2）優先權判別。

3）預測停止線時刻，特別是在交叉口。

我國理論研究相對較晚，關于公交優先技術，直到新世紀之后才有學者陸續對公交優先技術展開系統性的研究。

楊曉光等學者所提出的線性規劃模型利用了系統最優原則，并且優化目標是為了達到總延誤最小，這是一種以公交優先為基礎的信號確定技術。

關偉等學者所提出的優先控制策略是以公交車發車時間與交通量為研究對象，從而對公交車發車間隔閥值與交通流量進行確定。

除此之外，陳光勤借助于公交車定位技術，來對公交車行駛到停車線的時刻進行準確預測，按照行駛到下游站點所需時間來對城市公交跳過相位與插入相位等信號作出優先決策，從而達到城市公交優化的目的。

2 系統結構設計

快速公交系統要想充分發揮出作用，必須要現場信號控制系統、交通信號控制系統和BRT調度中心有效配合，只有這樣，才能完成交叉口信號燈和公交車輛的完美聯動。快速公交系統具有如下流程。

1）車輛將GPS信號傳輸到城市車輛調度中心。

2）在優先處理模塊中完成一系列處理。

3）在控制軟件Optimus的協助下，把控制信息發送到交叉口信號控制器中；四是由路口控制器來完成后續操作。

借助于交叉口信號控制與RFID技術的有機結合，從而達到公交優先的目的，使得擁有權限的公交車能夠實現優先通過。相應的公交車信息輸入到電子標簽之中，一旦公交車行使到這一道路交叉口時，安裝在路邊的天線就會自動感應到這一公交車，并將信息傳輸到信號機中，還必須與城市總調度中心實現集中協調和數據交互，從而最大限度地降低公交車等待時間，確保公交車按時、按點入站。對于系統聯網控制而言，其主要目的就是對車輛的發出和駛入時間進行統一協調，從而確保所有的公交車都能夠實現準時發車和入站。

公交優先技術采用系統聯網控制，那么彼此綜合考慮如下兩個條件。

1）交通控制中心。

2）城市公交調度中心，且這兩個條件是不能分離的。

除此之外，公交優先的實施必須從交通控制中心和城市公交調度中心及時接收到有用的信息，并傳輸到信號機中，只有充分考慮到實際交通情況之后，才能夠發送公交優先命令，按照內部算法來進行正確的判斷：關于是否實施公交優先，處理模塊必須對實際路面信息進行系統性、綜合性處理，若道路車流量非常之大，甚至出現擁堵現象，那么控制中心和調度中心則不會發送公交優先命令，如果發送，極可能造成道路更加堵塞，因此，到出現交通事故、道路維修、車流量較大的情況下時，處理模塊是不支持公交優先的。

當設計城市道路交叉口信號配時，必須綜合考慮如下因素：行人過街、交叉角視線、車流量、交叉口車道數目、交通條件以及交叉口構造等，根據上述因素來選擇合適的配時方案，不能夠影響交通。

設計信號配時具有如下流程。

1）對城市道路交叉口所具有的交通量進行詳細調查，從而對設計交通量做到心中有數。

2）對設計相位方案和進口道渠方案進行確定。

3）對進口道做能容納的飽和流量進行計算。

4）通過對各個相位流量之比進行計算，得出其與0.9的關系，如果≤0.9則符合條件，即可對綠信比、有效綠燈時間以及信號周期進行計算。

5）對各個相位綠燈時間進行計算，如果綠燈時間達到車輛最小綠燈以及行人最小綠燈的條件，就對信號配時方案進行選取，不然就必須對方案進行重新選擇。

3 系統仿真驗證

在信號設計中，本文仿真所用的軟件為VISSIM軟件，采取人均延誤和車均延誤差異性評價方法。先對仿真對象進行確定，將城市道路圖準確繪制出來，通過數據調查，構建出一套完整的仿真路網模型。然后按照數據信息來對期望車速和交通構成進行定義。借助于信號設計方法來設置信號配時狀況，再完成交通仿真。

通過仿真評價能夠得出如下結論。

1）在對相位進行設計時，以客流量大小為依據的方法大大降低了交叉口人均延誤，便于測量。

2）在參數優化方面，相對車總延誤策略而言，以人總延誤最小為基礎的策略的人均延誤要小的多。除此之外，在信號配時和相位設計上都統一選取以公交優先為基礎的方法，所取得的優先效果要比單方面使用好得多。

4 結論

本文深入研究了BRT在城市道路信號優先控制特別是交叉口控制系統中的作用，并對傳統信號配時計算與交叉口相位設計進行了分析，提出以公交優先為基礎的信號配時與相位設計方案，并使用VISSIM進行仿真并建立相應的模型，這對提高Bus Rapid Transit車輛準點率具有重要的現實意義。

基金項目

黑龍江省教育廳科學技術研究（指導）項目資助（項目編號：12513063）。

參考文獻

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