基于动态权重的公交优先信号配时优化策略

基于动态权重的公交优先信号配时优化策略

刘昱岗;李佳励;张擎;王海宁;董道建

【摘要】The signal timing of signal controlling intersections should consider increasing traffic capacity with the person unit so as to reduce traffic delay per capita. Vehicle parking rate and traffic delay are main relevant factors of cycle length, and decreasing them is the direct purpose of improving the timing design of signal intersections. To aim at minimizing the vehicle parking rate and traffic delay, a timing model of multi-objective planning with dynamic bus priority weights is built. The traditional signal timing plan is improved by signal phase design which is based on transit priority, and the effectiveness of transit priority strategy is ensured. Finally, a real intersection is taken as a simulation prototype in order to verify feasibility of the best cycle timing model and the effectiveness of the improved signal timing plan. The results show that transit priority signal timing optimization strategy based on dynamic weight makes an anticipated good effect on decreasing passengers and vehicles’traveling delay and parking rate.%信号控制交叉口的信号配时应考虑提高以人为单位的通行能力，减少人均通行延误。车辆停车率和通行延误是周期时长的主要关联因子，而减少车辆停车率和通行延误是对信号交叉口配时设计进行改善的直接目的。以车辆通行延误和停车率最小为目标，引入动态公交优先权重建立多目标规划配时模型，通过基于公交优先的相位设计对传统的信号配时方案进行改善，以有效实施公交优先策略。最后以真实交叉口为仿真原型，通过仿真算例验证最佳周期时长配时模型和改进的信号配时方案的适用性和有效性。结果表明，基

于动态权重的公交优先信号配时优化策略，对降低乘客和车辆通行延误，以及停车率均起到了很好的预期效果。

【期刊名称】《交通运输系统工程与信息》

【年(卷),期】2016(016)003

【总页数】7页(P53-59)

【关键词】交通工程;配时优化;多目标规划;公交优先;信号控制;通行延误

【作者】刘昱岗;李佳励;张擎;王海宁;董道建

【作者单位】西南交通大学交通运输与物流学院，成都610031;西南交通大学交通运输与物流学院，成都610031;西南交通大学交通运输与物流学院，成都610031;西南交通大学交通运输与物流学院，成都610031;西南交通大学交通运

输与物流学院，成都610031

【正文语种】中文

【中图分类】U491.4

实施公交优先策略可以有效缓解道路资源和能源使用紧张、交通拥堵等问题，也能提高公交出行的分担率.公交优先信号配时作为一种实施公交优先策略的有效方法，是在信号配时方案中赋予公交车辆优先通行的权力，以期降低人均出行延误.

在公交优先信号控制的研究方面，Ma等针对不同公交占有率水平、公交时刻表偏差和交通需求提出了多路优先请求动态规划模型［1］；Zhou等利用并行遗传算

法对单一公交信号优先交叉口的相位设置、周期时长、绿信比进行优化，提出了对社会车辆影响最小的公交优先信号配时方案［2］；李劲夫建立了信号周期多目标优化模型，并设计了模型的粒子群算法［3］；Kim等提出了多路公交优先的信号

控制方法，并利用仿真模型分析了不同优先策略在各种网络条件下的效益［4］；孙煦等利用遗传算法定量求解公交优先交叉口配时优化的双层模型，在保障交叉口交通顺畅的前提下实现了公交优先［5］.

在信号周期时长的研究方面，Akcelik在Webster公式（TRRL法）的基础上引入停车补偿系数，使之能适应多种优化目标要求（ARRB法）. TRRL法与ARRB法

适用于中等负荷的交通流情况，但在高峰及低流量条件下，优化效果不理想［6］. HCM2000虽然给出了较为准确的延误模型，但并未提供基于其延误模型的最佳

周期时长估算公式，只是为快速评估交叉口服务水平给出了一个粗略的周期时长估算公式［7］，计算出的周期时长只能保证交叉口饱和度处于一定范围内，并不能保证延误最小.冲突点法以交叉口冲突点作为信号配时优化的切入点，同时考虑机、非混行，更加适合交通流的实际运行情况，但该方法公式冗繁，参数标定困难［8］.

在确定信号周期时长和设计信号配时方案时，上述研究没有考虑公交优先信号控制条件下如何确定最佳的周期时长，且大多将公交车辆等同于其它车辆来考虑交叉口延误问题；没有充分考虑各影响因素对周期时长的具体影响机制及影响程度的不同；没有充分考虑与公交有关的各交通参数对信号配时的影响；更缺乏通过多种优化方式对信号配时方案进行优化.基于已有研究的上述不足，下文介绍本文的研究思路. 以人均延误最小为目标的信号配时相当于提高了公交车辆的权重，这种确定周期的方法相当于使公交车优先通行.本文在传统信号配时模型的基础上引入公交车动态

优先权重，将公交优先运用于信号配时策略；依据交叉口的交通特征，考虑多项交通效率与效益指标来确定信号配时模型，以使用户利益与管理效率综合最优；通过优先考虑客流量大小，对常规相位设计方案进行改进设计；通过交通仿真以验证模型的适用性，对比相位设计方案改进前后公交车、其它车辆和乘客的平均出行延误，以验证公交优先信号配时优化策略的实用性和可行性.