干線協(xié)調(diào)交叉口多相公交信號優(yōu)先控制策略

芮法成

（東北石油大學，河北 秦皇島066000）

通過公交優(yōu)先信號控制系統(tǒng)能夠縮短公交車輛在運營期間進入交叉口后延誤的時間，以此將公共交通工具服務(wù)水平提升，對交通擁堵的情況實施緩解。考慮到優(yōu)先范圍之間存在明顯的差異，可劃分公交優(yōu)先信號，以此形成多種類別，如網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先、干線優(yōu)先與單點優(yōu)先等。當前對于單點優(yōu)先的研究比較多，結(jié)合具體的交通環(huán)境，形成多樣化的控制策略，應(yīng)加大對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先與干線優(yōu)先的研究力度，擴大公交優(yōu)先控制策略的實際使用范圍。針對干線公交優(yōu)先，研究可用的公交優(yōu)先策略。

1 干線信號協(xié)調(diào)控制分析

在現(xiàn)代城市交通控制體系中，干線信號的控制與協(xié)調(diào)是使用次數(shù)比多的方法，其研究對象主要是社會中車流，在對干線車流實施協(xié)調(diào)時，主要需要對相位差進行設(shè)置，以此來對控制效益加以控制。在城市交通流中，公交車是比較特殊的構(gòu)成部分，運用公交信號可補充與完善交通信號控制系統(tǒng)，實現(xiàn)更加全面的控制。對比公交信號與干線協(xié)調(diào)控制，干線協(xié)調(diào)控制具有更高的優(yōu)先級別。在交叉口進行干線協(xié)調(diào)活動時，可采用公交優(yōu)先信號，但是不能給協(xié)調(diào)的相位差造成破壞，明確兩種控制元素間存在的關(guān)系非常關(guān)鍵，在已有的研究成果中，有人建設(shè)了實現(xiàn)優(yōu)先控制公交的雙層模型，上層主要使用優(yōu)先有限公交算法，針對公交晚點的問題；下層針對綠波帶對應(yīng)的干線信號，實施適時優(yōu)化處理。如果有公交車出現(xiàn)了晚點的情況，結(jié)合設(shè)定目標的狀況，調(diào)整與優(yōu)化配時參數(shù)，然而欠缺對于配時參數(shù)調(diào)整行為的有效考察，綠波帶在相應(yīng)的活動中，受到了切實的影響，由此可知其他的單點型公交優(yōu)先算法與這種優(yōu)先算法存有一定的相似點。

現(xiàn)有的大部分公交優(yōu)先算法更關(guān)注單相位優(yōu)先的情況，現(xiàn)在有一些城市，且不在少數(shù)，居民會在出行時，選用公交車這種交通工具，該車輛在進行運行載客時，實際的發(fā)車流量更大，相比其他公共類型的交通工具，間隔時間更短，同時在城市中的線路也很多。進入到信號交叉口處，很多情況下，處于同個運行周期中，不同的相位都會有同時抵達多輛公交車的情況。基于運用合適有效的方式減少公交車延誤事件，以干線協(xié)調(diào)交叉口的狀況為基準，采取多相位算法，注意不給綠波帶造成破壞。

2 控制算法分析

2.1 確定公交車的具體優(yōu)先級別。在信號交叉口的位置上，信號機設(shè)備僅僅可以在同一時間點對抵達某一相位的公交車，可為其進行延長綠燈亮起時間的服務(wù)或者提前亮起綠燈時間的服務(wù)；對多種相位優(yōu)先狀況進行考察時，常常會發(fā)現(xiàn)，單個相位上設(shè)置出的公交信號所對照展開的優(yōu)先活動并未有效結(jié)束，其他相位之上的公交車已經(jīng)將優(yōu)先申請?zhí)岢觯啾葐蜗辔环N類的公交優(yōu)先體系，另外的多相位型優(yōu)先處理公交信號的體系存在完全不同的設(shè)計重點，在處理公交信號應(yīng)用該系統(tǒng)時，需要對多個差異化公交車輛發(fā)送出的優(yōu)先通行申請進行處理，同時還應(yīng)對申請間的沖突實施化解。

公交車只在預(yù)設(shè)的相位上亮起綠燈的過程中，才可以比較順暢的方式經(jīng)過交叉口。因此公交車運行抵達交叉口的位置之后的時刻與相位之后亮起綠燈的時間越接近，公交車形成的延誤也就變得更少，給其他各個相位上的公交車優(yōu)先信號構(gòu)成的影響也隨之變小。通過引進就近原則對具體的設(shè)計問題進行有效解決，可針對優(yōu)先申請間的具體矛盾問題，給所有形成的優(yōu)先申請設(shè)置差異化的級別。如果公交車在系統(tǒng)的綠燈相位期間抵達，其優(yōu)先級別高于并未抵達公交車；如果公交車在紅燈相位環(huán)節(jié)抵達，其抵達的時間距離后一個綠燈相位啟動的時間越近，可獲取的優(yōu)先級別也就更高；如果公交車在同一相位抵達，達到時間比較早的公交車，將形成更高的優(yōu)先級別。

在就近原則的指導下，控制范圍內(nèi)的所有公交車獲取完全不同的優(yōu)先級別，通過優(yōu)先級別之間存在的差異，系統(tǒng)中的信號機設(shè)備科智能化地自動對優(yōu)先級別進行識別，將優(yōu)先信號精準地提供給公交車，這一活動期間，所有公交車都以極其順暢以及高效的方式經(jīng)過交叉口，借助該方法既對延誤的問題進行了必要的控制，同時也解決多個相位在申請優(yōu)先級別時的問題，整體使用效果比較好。

2.2 控制流程。在交叉口進口道區(qū)域的停車線后方80m 位置設(shè)置檢測器，以此對公交車的到達情況進行檢測，同時也能夠從各個車道上獲取流量信息，針對公交信號，實施配時方面的服務(wù)，開啟系統(tǒng)信號機進行檢測，查看此處是否已經(jīng)有公交車經(jīng)過，依照其抵達交叉口停車線所在的位置開展實踐，確認是否有優(yōu)先處理信號的需要，如不需開展優(yōu)先處理的技術(shù)工作，可應(yīng)用常規(guī)型的配時方案。

如果需要優(yōu)先信號，可將公交車添加到優(yōu)先隊列中，進入優(yōu)先隊伍時，公交車必須要對兩方面的要求進行滿足，已經(jīng)提供了信號優(yōu)先的申請，信號機還沒有給其提供優(yōu)先處理，還有另外一種情況，正在為公交車信號提供優(yōu)先，但是優(yōu)先處理工作并沒有被切實完成。

設(shè)置就近處理原則，信號機自動化履行這一技術(shù)原則，公交車如果處于系統(tǒng)的優(yōu)先隊列之中，可進行排序優(yōu)先級別的工作，如果公交車的優(yōu)先級別高于剩余的公交車，可將最優(yōu)先的服務(wù)提供給公交車。如果有公交車處在協(xié)調(diào)相位之上，優(yōu)先這一協(xié)調(diào)相位的工作模塊進行選擇與執(zhí)行，如果這一公交車還未抵達協(xié)調(diào)相位，可對另外的優(yōu)先非協(xié)調(diào)相位模塊進行執(zhí)行。即將完成這一公交車從系統(tǒng)中獲得相應(yīng)的優(yōu)先服務(wù)，且服務(wù)已經(jīng)完成，調(diào)開優(yōu)先列表，將這個公交車從列表中刪除，而后信號機在運行時主要重復(fù)以上幾個環(huán)節(jié)，到最后的環(huán)節(jié)中，優(yōu)先隊列中所有的優(yōu)先公交申請都被清除，實現(xiàn)了最終的協(xié)調(diào)控制工作目標。

如果交叉口上沒有公交優(yōu)先申請，信號機可對常規(guī)的干線配時協(xié)調(diào)方案進行有效運行，在優(yōu)化干線配時參數(shù)時，主要進行優(yōu)化相位差、綠信比與公共周期的工作。實施協(xié)調(diào)控制活動時，需要對特定的技術(shù)要求進行分析與考察，增大綠波帶原本比較小的寬度，調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部的非協(xié)調(diào)相位，實際要對綠燈時間實施調(diào)整，如果檢測飽和度數(shù)值幾位0.95，應(yīng)當壓縮綠燈時間，使系統(tǒng)的綠燈時間更加富裕，對其進行配置，直接在協(xié)調(diào)相位之上進行分配活動。針對公交實施優(yōu)先控制工作時，這一公共交通類的控制對象應(yīng)在信號機設(shè)備，確定在適合的時間內(nèi)提供綠燈顯示，規(guī)避停車的情況，提升協(xié)調(diào)效率。但是公交相位必然會存在紅燈的情況，考慮增加富余調(diào)整量的需求，采取飽和度原則，給交叉口的多個相位展開綠燈時間分配活動，將已經(jīng)富余的時間保留到指定相位上，信號機將結(jié)合交通情況，判斷是否需要對富余時間進行挪用。通過運用數(shù)解法對相位差展開優(yōu)化，在線控系統(tǒng)中確定相位差時經(jīng)常會運用到這種方法，主要需要的掌握最大挪移量信息對相位差展開控制。

2.3 驗證算法。為了驗證多相公交優(yōu)先算法效益，文中分別仿真了無公交優(yōu)先控制算法（算法1）、單相公交優(yōu)先控制算法（算法2）、兩相公交優(yōu)先控制算法（算法3）、三相公交優(yōu)先控制算法（算法4）。

每種算法仿真10 次，每次仿真時間為3600s，統(tǒng)計路網(wǎng)內(nèi):公交車均延誤，用于研究不同算法對公交車的優(yōu)先程度；所有車輛平均延誤，用于研究公交優(yōu)先對社會車輛造成的負面影響程度。可以發(fā)現(xiàn)，隨著公交優(yōu)先相位數(shù)的增加，路網(wǎng)中公交車均延誤逐漸下降。算法4 對應(yīng)的公交車均延誤相比其他3 種算法分別下降了24.3%、14.6%、6.0%。這是因為隨著公交優(yōu)先相位數(shù)的增加，路網(wǎng)中更多的公交車可以根據(jù)“就近原則”接受到信號優(yōu)先，而單相公交優(yōu)先（算法2）只能有效降低相位1 的公交車延誤，優(yōu)先范圍有限，同時還造成相位2 與相位3 的公交車延誤增加。

3 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)代干線協(xié)調(diào)控制需要，依照交叉口實際狀況，設(shè)計出與常規(guī)算法不同的多相位型控制公交優(yōu)先信號的算法，根據(jù)實際結(jié)果可以確定，相比單相型公交優(yōu)先控制算法與普通信號對應(yīng)的配時算法，該算法在控制公交車延誤問題時有更好的表現(xiàn)。在建立算法期間，考慮到交叉處經(jīng)常會形成飽和的情況，同時其他社會車輛也會產(chǎn)生延誤的情況，因此要對相位飽和度實施控制，避免其超出0.95。對算法展開其他方面的驗證工作時，可以對其最佳使用環(huán)境與控制應(yīng)用效益進行考察。