奥体中心公交信号优先和VIP车辆信号紧急优先的设计与实现(终稿)

奥运中心区公交信号优先和VIP车辆紧急优先的设计与实现（，北京四通智能交通系统集成有限公司，北京100081）摘要：北京2008年奥运会期间，北京市采取了一系列奥运交通保障措施，交叉口公交信号优先是其中重要的一项内容。

本文主要介绍了奥体中心区利用射频技术进行交叉口公交车信号优先和奥运VIP车辆信号紧急优先的实现方式和实现过程，并对信号优先实施效果进行了总结和评价。

关键词：奥运中心区公交信号优先紧急优先射频技术Abstract：During Beijing 2008 Olympics，the government of Beijing took a series measures to keep the traffic smooth. Bus signal priority at intersection is an important measure of them. This paper introduced theprocess of using FRID technique to achieve bus signal priority and VIP vehicle emergency priority atintersections in the Olympic center. At last, we conclude and evaluate the effect of signal priority..Key words：Olympics central area，Bus signal priority，Emergency priority，FRID technique引言北京是全国最早系统研究和实施ITS建设的城市。

在构建北京市智能交通系统的同时，以北京公安局公安交通管理局为主导进行的北京市智能化交通管理系统（ITMS）的建设，紧跟世界前沿技术，总体规划，系统建设，基本建成了以信息化、网络化为核心的智能交通管理体系，新投入运行的交通指挥中心，22个系统高度集成、协调联动，辅之以严格、规范的警务管理制度，使现代化科技手段作用得到充分发挥。

在城市道路管理及交通信号控制方面，北京市已经建成了多个区域交通信号控制系统，在此基础上，为保障奥运交通，同时进一步提高城市地面公交的运输效率和道路交通管理的现代化水平，2008年6月，北京建设实施了城市道路公交优先控制系统，在奥运期间，实现了奥运中心区公交信号优先和VIP车辆紧急优先。

在所有的交通工具之中，公交是最为节能的，社会效益最大的，落实“公交先行”战略，是缓解城市交通拥挤的最佳途径[1]。

公交优先又可分为“空间优先”和“时间优先”[2]。

“空间优先”是指对公交车辆在通行空间上给予优先，如设置公交专用道，专用路等。

“时间优先”是指在交叉口为公交车辆(优先车辆)提供优先通行信号，保证在不对整个交叉口或干线车辆运行产生严重影响的前提下，减少公交车辆的延误 (使公交车辆顺利通过交叉口)，降低公交车辆的路线行程时间，提高公交准点率，提高公交车辆的运行效率。

本文所提到的公交优先，均是指“时间优先”。

下面将以奥运中心区公交优先的实施为例，进一步讲解公交优先的实施过程。

1.奥运中心区信号优先交叉口点位北京奥运中心区实施公交优先的交叉路口包括北辰西路，北辰东路13个路口。

其中，北辰东路7个路口，北辰西路6个路口，奥体中心信号优先路口点位如错误！未找到引用源。

所示。

该区域路网覆盖了鸟巢，水立方等奥运会重要赛事场馆。

奥运VIP专用车辆及经过北辰图1 奥体中心信号优先路口点位图西路及北辰东路南北方向行驶的贴了射频卡的公交车辆只要进入了安装设备的路口，即可享受到优先通行服务。

2.公交和VIP车辆信号优先控制逻辑与控制策略2.1.公交和VIP车辆信号优先控制逻辑[3]信号优先控制逻辑如图所示。

（1）优先等级判断当射频检测设备检测到优先车辆到达时，首先对到达车辆进行优先等级判断。

当到达车辆为一级优先车辆（VIP车辆）时，立即发送优先信号，及时对一级优先车辆提供信号优先。

当到达车辆是公交优先车辆时，进行第二步判断。

（2）顺向出口车道是否排队当顺向出口车道排队时，不发送公交优先请求信号，不给予车辆信号优先。

当顺向出口车道不排队时，进行第三步判断。

（3）相交道路拥堵情况判断如果相交道路非常拥堵时，不发送公交优先请求信号，不给到达公交车提供信号优先措施。

如果相交道路拥堵状况不严重时，发送公交优先请求信号，给到达车辆提供信号优先措施。

图 2 信号优先控制逻辑示意图22.2.公交信号优先控制策略当产生优先请求时，针对不同的情况，将采取不同的优先控制策略[2]。

1、优先车辆行驶方向为绿灯时优先车辆行驶方向为绿灯时，分两种情况，即正常绿灯时间内优先车辆能或不能通过路口。

（1）能够通过路口时，将不采取优先措施；（2）不能通过路口时，采取如下优先措施：如果已经运行的绿灯时间加上优先车辆通过路口的时间，没有超出最大绿灯时间，则采取延长绿灯时间至优先车辆通过路口的措施；如果已经运行的绿灯时间加上优先车辆通过路口的时间，超出最大绿灯时间时，则采取下个周期优先相位提前绿灯的措施（后继一个周期内冲突相位均运行最小绿灯时间），从而减少优先车辆等待绿灯信号的时间，实现优先的目的。

2、优先车辆行驶方向为红灯时当优先车辆行驶方向为红灯时，需要判断相交道路绿灯是否已超出最小绿灯时间。

冲突相位已超出最小绿灯时间时，采取优先车辆行驶方向提前变为绿灯的措施，达到优先的目的。

冲突相位没有超出最小绿灯时间时，则采取等待冲突相位运行完最小绿灯时间后，优先车辆行驶方向提前转变为绿灯的措施，达到优先的目的。

3、冲突相位绿灯时间补偿对优先车辆行驶方向采取优先措施后，势必会影响相交道路车辆的正常行驶。

如果采取优先措施后，相交道路拥堵状况严重，则对冲突相位绿灯时间进行补偿后再恢复正常的配时方案，缓解实施优先措施后对相交道路造成的影响；如果相交道路拥堵状况可以接受，则直接恢复正常的信号配时方案。

3.信号优先的技术实现3.1.信号优先总体实现流程信号优先总体流程如图3所示。

在需要进行信号优先的车辆上安装RFID卡片，在距离路口80~100米处的龙门架上安装射频检测设备RFID读卡器[4]。

在公交车辆行驶至距离路口停止线约150米处时，射频检测设备自动检测到车辆的到达，通过无线传输设备，传输到优先申请接入设备，经一系列判断处理后，优先申请接入设备将优先请求传给路口信号机。

信号机按照设定好的信号控制配时方案，进行信号优先。

同时优先申请接入设备和信号机分别将优先请求信息和信号机配时方案运行信息通过网络传输到公交优先管理平台，以方便日后的统计分析。

图3 信号优先总体流程图3.2.公交信号优先检测交通工程设计图4显示了射频读卡器的安装位置及读卡距离。

射频检测设备的供电采用太阳能板进行供电，并备有可充电电池，实现了节能和环保。

安装效果如图所示。

图 4 公交信号优先检测方式示意图图 5 奥体中心射频检测设备和太阳能板安装效果图3.3. 优先接入设备与信号机连接奥运中心区的信号机为青岛海信集团生产的海信HSC-100B 信号机，信号机内部为紧急优先和公交优先分别预留了4个接口，将优先接入设备在信号机内与信号机连接，优先接入设备端接线如图 所示[4]，具体的规范见表1。

图 6优先控制接入设备端接线示意图4.信号优先配时设计设置在奥运专用道路线所经过交叉口的射频检测设备，可以给奥运车辆提供最高级别的优先。

当检测器检测到有奥运VIP车辆时，立即将优先请求传给路口的信号机，当相交道路信号灯是绿时，相交道路方向信号灯将运行最小绿灯时间（确保行人和自行车能够安全通过的最小时间），路口清空时间后，马上给奥运车流放行，直至奥运车辆完全通过或运行到最大绿灯时间为止；当相交道路信号灯是红灯时，信号机将延长奥运车辆行驶方向的绿灯时间，直至奥运车流完全通过或运行到最大绿灯时间为止；当路口为多相位控制时，紧急车辆优先可以进行相位调转，不必将其他相位运行完后，再进行紧急车辆信号优先。

由于奥运车辆信号优先占有了相交道路车辆的放行时间，在一定程度上会增加相交道路车辆的排队长度。

因此，在奥运车辆顺利通过路口后，在接下来的几个信号周期内，信号机将对相交道路的放行时间给予相应的补偿，相应延长相交道路的绿灯放行时间，以尽快恢复相交道路车辆的正常通行。

为实现上述的优先过程，应先对路口信号机进行优先配时设置。

奥运中心区的信号机主要是海信HSC-100B信号机。

设置时需使用信号机维护工具，设置过程如下：4.1.设置优先控制相关参数[4]进入信号机的优先表后，点击“添加”，添加一个优先，在点击“编辑”，既可进入优先编辑界面，对优先控制各相关参数进行设置。

各参数具体数值的确定需根据路口具体情况而定，需考虑路口的基本配时方案、射频读卡器的检测范围、行人过街安全性等因素。

在公交优先测试中，需要根据实际情况进行参数的调整。

优先编辑各配置参数设置举例如图7、图8所示。

图7紧急优先编辑参数设置举例图8公交优先编辑参数设置举例4.2.配置相位[4]点击优先编辑对话框中的【相位配置】按钮，即可进入相位配置对话框，进行相关相位类型的设置。

对于紧急优先，退出相位和跟随相位设置与优先相位一致。

图1优先相位配置设置时相关相位术语如下表所示：表 2 相位配置术语表[4]5.信号优先测试及实际运行效果[7]5.1.信号优先测试为方便查看信号优先的运行效果，我们采用试验车法进行了测试，即将射频卡放在汽车内，多次驾驶汽车通过路口，射频读卡器读到卡的信息后，查看信号机的运行状态，下表为通过串口工具从信号机内读取到的紧急优先和公交优先情况下，信号机的运行状态信息。

通过多次测试，来检验检测设备的性能和优先信号配时方案的合理性。

5.2.实际运行效果奥运中心区公交优先系统自7月底开始运行，自9月底运行结束。

在这两个月里，公交优先系统运转正常，起到了为公交车辆及奥运专用车辆提供信号优先的作用。

根据8月13日统计信息，北辰东路与北辰西路两条路南北方向全天共收到1027辆班车的9375次优先申请，其中北辰西路5467次，占总数的58.3%，北辰东路3908次，占总数的41.7%。

信号系统共响应优先次数为3560次，优先响应率为38%，其中北辰西路2635次，北辰东路925次。

优先控制有效的减少了奥运班车的延误，提高了奥运班车的运行效率。

例如号牌为京AE****的奥运班车在道路中最多得到了20次优先，根据周期估算每次优先控制可以减少延误30秒，即此辆班车全天在奥运中心区共减少延误600秒。

以上统计信息表明，公交信号优先可以有效的提高公交车辆的运行速度，缓解城市道路的交通压力。

6.展望随着北京公共交通事业的发展，未来的交通建设将对公交优先有更高的要求。