交叉口公交優先智能信號控制系統研究

林 涌

（云南交通職業技術學院，云南 昆明 650500）

0 引言

當前我國的城市交通現狀令人堪憂，雖然城市道路一直在大刀闊斧的進行建設，可是卻遠遠跟不上汽車增加的速度，因此交通擁堵也一直成為城市交通中的詬病。那如何在有限的交通資源之下，讓最多的人得到出行便利，也就成為了一件不得不思考的問題。在這樣的背景下，公交優先策略也就運應而生了。在城市交通系統中由于公交系統具有極高的運載效率，公交優先在提高了公交的運行效率之后必然使得乘坐公交出行的人群得到便利，從而使得出行人群更更愿意乘坐城市公交，進一步的就能減少路上車輛的數量，最終實現交通資源的最大化利用。

因此，對公交優先策略進行研究，也就有著很大的社會意義。能夠從根本上改善公共道路資源利用不合理的現狀。

1 我國城市公交優先運用現狀

與先進國家相比，我國對公共交通優先的運用還比較落后，在國內的各個城市中目前運用最多的是通過公交專用道來提高公交車的運行效率，對于公交優先的信號控制方面還沒有太多的運用。這個問題的原因：一是由于理論研究的還不夠深入，因此還不具備大規模運用的條件。二是公交優先的信號控制不止是涉及到公交車輛還涉及到社會車輛和城市建設等方方面面的問題，牽涉的越廣運用方面的難度自然也就越大。針對于此，我們可以從兩方面來進行解決，一是進一步加強研究力度保證在技術方面不出現紕漏，二是可以考慮在個別的紅綠燈路口先行試用，逐步擴散進行以點及面的建設。

2 公交優先智能信號控制系統

公交優先智能信號控制系統的建設必須從兩個方面進行研究，一是控制策略，二是運用技術。下面我們分別對其進行解析。

2.1 綠燈延長和綠燈提前啟亮控制策略

目前在公交優先策略研究中，比較常見的策略是綠燈延長和綠燈提前啟亮控制策略綠。燈延長控制過程是：當公交車輛到達交叉口附近，為了是公交車順利通過交叉口采取延長綠燈的策略。綠燈提前的控制策略是：當公交車輛到達交叉口附近，為減少公交車等待時間從而提前啟亮綠燈。由此可見，綠燈延長和綠燈提前啟亮控制策略是在減少其它車輛通行時間為前提的，必然會增加其余車輛的擁堵程度。這就要求在使用該控制策略時必須把握一個度。而這個度的建設也就是我們必須要研究的問題。目前主要從兩個方面進行研究：

（1）結合粗糙集理論構建了紅燈相位車輛急切度、綠燈相位阻塞度、綠燈相位公交車優先度等三個粗糙控制參數,使用粗糙集理論對該決策表進了約簡,獲取了粗糙控制規則作為控制策略,最后根據控制規則在交叉口應用情況,使用延誤模型,分別對采用粗糙控制和定時控制的兩種方式進行了對比,結果表明,使用粗糙控制算法可以減少公交車乘客在交叉口的平均等待時間大約是6.86%,實現了公交車在交叉口時間通行權上的優先。

（2）對公交車流率和交叉口延誤之間的關系進了研究,結合延誤面積模型構建并計算了車均人時總延誤、車均延誤、尾氣車均排放等參數,建立了交叉口效益模型,根據效益模型,對采用綠燈延長時間動態變化和綠燈延長時間固定兩種方式對各相位綠燈延長時間進行了合理分配,采用綠燈延長時間動態變化方式比采用綠燈延長時間固定方式,所實現的交通效益值的優化程度為22.618%；從而在交叉口的交通效益最大化的情況下使公交車獲得了優先通過權。

2.2 系統功能的技術實現

目前超高頻RFID技術被運用到了公交優先技術中，在超高頻RFID技術的基礎上發展起來的公交優先交通控制系統，把先進的RFID技術、數據通信技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效地結合在一起，能夠有效的服務于城市交通控制系統，可在城市交叉口信號控制機的工作基礎上，實現公交車輛優先通過交叉口，從而降低公交車通過城市交叉口的運行時間，提高公交車輛的運行效率。

超高頻RFID技術的運用可以實現遠距離車輛信息的識別、采集和控制，簡單、靈活地實現公交優先算法設置獨特的車輛運行方向判斷。在系統中,公交優先智能信號控制器通過綜合考慮公交車優先級和所有車輛的流量,計算出紅燈相位的急切度和綠燈相位的轉換度；然后,依據交通警察指揮交通的實際經驗所建立的模糊規則庫,通過模糊推理系統進行智能決策,得到下一時刻的綠燈延長時間,以實現對綠燈信號的實時自動調節。

RFID公交優先控制系統應用射頻RFID技術結合交通信號控制系統對公交車輛在“時間”上給予的優先，它主要體現在：當公交車輛行駛到十字路口附近時，公交優先控制系統識別到車輛并判斷車輛的運行方向，為公交車輛提供優先通行信號，從而讓城市運載主體公交車進行優先通行，快速高效的發揮作用。

RFID公交優先控制系統主要包含無源電子標簽和基站式讀寫器、信號控制器，通過對遠距離移動公交車輛的自動識別和非接觸性信息采集處理，把先進的信息技術、數據通信技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效地綜合運用于地面交通管理體系，從而建立起一種大范圍、全方位發揮作用，并且實時、準確、高效的交通管理系統，實現公交優先的目的。

在路口各個方向的紅綠燈前50-100米處安裝RFID讀寫器。當公交車接近路口時，安裝在車頭的射頻卡(Tag)被讀寫器自動識別，讀寫器將公交車輛的基本信息送至控制系統進行有關數據處理，控制系統觸發信號機。當公交車輛接近路口遇綠燈時，判斷公交車能否通過，否則適當延長當前的綠燈相位時間，保證公交車輛能夠通過路口；當公交車輛接近路口遇綠燈時，判斷公交車能否通過，否則適當延長當前的綠燈相位時間，保證公交車輛能夠通過路口；當公交車輛接近路口遇紅燈時，控制相關相位執行最小相位時間，減少公交車輛等候時間。盡可能提高公交車輛在路口的通行效率，保證城市公交車輛運行的快速與及時，最大程度上發揮其為運載主體的作用。

3 總結

優先發展公共交通是解決城市交通問題的必由之路，通過設置公交專用車道或鋸齒型公交優先進口道，可以實現公交車在空間通行權上的優先，而公交優先的交叉口紅綠燈控制策略可以實現公交車在時間上的優先，兩廂結合可以就可以在最大的程度上使得公交車能夠比其余車輛有更好的通過性。如此一來就可以引導在城市中出行的人們更多的使用公共交通工具從而減少道路上的社會車輛。最終實現在有限的道路資源下，最大化運輸效率的目的。

［1］李民生,盧忠亮.公交優先信號控制技術綜述[J].科技廣場,2008(3).

［2］馮巖,裴玉龍,曹成海.混合交通條件下單點公交優先信號配時研究[J].哈爾濱工業大學學報,2007(2).

［3］劉紅紅,楊兆升.實施公交優先的交通信號控制系統中信號協調方法研究[J].交通運輸系統工程與信息,2007(2).

［4］汪建立,楊坤濤.十字口公交優先信號控制系統探討[J].科技信息：學術研究,2006(7).

［5］李元元,巨永鋒.城市信號交叉口公交優先及模糊控制策略[J].現代電子技術,2006(15).