常规公交系统公交信号优先控制算法研究

常规公交系统公交信号优先控制算法研究

孟小岳;何祖军

【摘要】The urban traffic problems has increasingly received more and more attention by people, developing transportation is one of effective methods to solve traffic jam. According to the problem of bus priority, bus signals priority control system is established which based on conventional public traffic system, put forward control algorithm of bus signals priority which based on conventional traffic respectively in single-phase and multi-phase, provide theoretical basis for public traffic signal control system of urban traffic.%城市交通问题已日益受到人们的关注,大力发展公共交通是解决交通拥堵的有效方法之一.针对公交优先问题,建立了常规公交系统下的公交信号优先控制系统.提出了常规交通分别在单相以及多相下的公交信号优先控制算法,为城市交通公共交通信号控制系统的设计提供了理论依据.

【期刊名称】《科学技术与工程》

【年(卷),期】2011(011)011

【总页数】5页(P2529-2532,2557)

【关键词】公交系统;公交信号;优先控制

【作者】孟小岳;何祖军

【作者单位】江苏科技大学,镇江,212003;江苏科技大学,镇江,212003

【正文语种】中文

【中图分类】U491.17

随着我国城市化进程的加快,汽车的保有量大大提高,城市交通拥挤逐渐加剧,交通环境也随之恶化,城市交通问题日益严峻越来越受到人们的关注。我国作为世界人口最多的国家,城市人口密集,人均资源相对短缺,人们对于公共交通的需求高于任何国家。大力发展城市公共交通,不仅是缓解城市交通拥堵的有效措施,也是改善城市居民生活环境,提高人们生活水平、促进城市可持续发展的必然要求。

城市交叉口是交通的瓶颈,车流的延误主要发生在交叉口信号阻滞。利用交通信号控制方法减少公交车在交叉口产生的延误,保证公交运行的快捷、准点,为居民出行提供更大的便利。因此公交信号优先手段是实现“公交优先”战略的重要技术手段之一。公交信号优先控制是一种对公交车辆的利益优先考虑的信号配时技术,依据检测到的公交车辆和社会车辆的信息,通过信号配时技术优先公交车辆在交叉口通行权,达到的公交优先的目的[1]。

介于以上背景,本文主要研究常规公交信号优先控制算法,主要包括单相常规公交优先信号控制算法和多相常规优先信号控制算法,研究成果为城市交通信号控制系统设计提供理论依据。

1 常规公交系统公交信号优先控制系统

公交优先信号控制系统由公交信息采集模块、公交信息传输模块、公交信息储存及处理模块、公交信号优先服务模块、交叉口运行效率评价模块五个部分组成[2],如图 1。

图 1 公交优先系统基本模块

1.1 公交信息采集模块

公交信息采集利用安装在信号交叉口和公交车上的检测器对公交车流数据进行采集,从而获得公交车的速度、位置等信息;主要根据公交信息检测需求,在不同位置布设

公交检测器,本模块是公交信号优化控制系统的基础模块,直接关系到公交信息的获取方式及相关的公交信号优先算法。

1.2 公交信息传输模块

公交信息传输通过通信链路将其采集到的公交车数据传输至信号机或者控制中心;是联系公交信息检测器及控制机或控制中心的中间链路。本模块根据公交检测器的类型选择不同公交信息传输方式并根据公交信号优先控制方式选择公交信息传输路径,最后将检测器采集到的数据信息传输到信号机或者控制中心。

1.3 公交信息存储及处理模块

本模块对上传的公交信息进行筛选、存储,并根据上传数据提取出所需的信息,如车速、位置等,为公交信号优先系统的控制算法提供支持,从而将控制算法得到的优化结果传输至信号机中。

1.4 公交信号优先服务模块

本模块主要是指信号机获得控制中心或信号机自身的处理器所处理的信息后,通过信号机显示公交信号优先结果以给公交车提供优先服务。

1.5 交叉口运行效率评价模块

由于公交信号的优先,打乱了该交叉口的信号配时,因此该模块分析公交信号优先服务对整个交叉口的运行效率及服务水平造成的影响,从而使得公交车的优先不会造成交叉口服务水平下降。

2 单相常规公交优先信号控制算法

单相常规公交优先信号控制即只有一个相位有公交车的公交信号优先控制方式。这种情况下,公交车流量较小,优先级别较高,但是不可忽视公交车信号优先对社会车辆造成的影响,要实现在不造成其它相位车辆发生拥堵情况下,尽量减小公交车的延误并使其通过交叉口[3]。

2.1 公交车红灯期间到达优先算法

公交车在红灯期间内到达检测器说明目前显示绿灯相位不是公交相位,那么在非公

交相位的检测时刻就要对公交车的优先方式进行选择[4]。具体控制算法如下:

1)安装在公交专用道上的检测器每检测到一辆公交车,就根据时间预测模型预测这

辆公交车到达交叉口停车线的时刻,并把这些预测数据存放在公交车到达数据库中。

2)在非公交相位,通过检测器获取公交车的到达时间数据,判断在上一周期公交相位

绿灯结束时刻与本周期当前相位压缩绿灯时间结束时刻之间是否已经有公交车停车等待要通过交叉口。如果已经有公交车停车等待,则在当前相位压缩绿灯终止时刻

提前启亮下一相位绿灯;否则,继续下一过程。

3)判断在当前相位的压缩绿灯时间和基础绿灯时间内是否有公交到达交叉口停车线。若有公交车到达停车线,则要压缩当前相位绿灯相位时间,并以当前相位的压缩绿灯

时间为最小值,选取最早到达停车线的公交车的到达时刻作为当前相位的绿灯终止

时刻;否则,等到当前相位基础绿灯时间结束后再启亮公交相位。

其具体控制流程如图 2所示。

图 2 公交车在红灯期间内到达的控制流程

2.2 公交车绿灯期间到达优先算法

公交车在相位绿灯时间内到达检测器说明当前显示绿灯相位是公交相位,那么在公

交相位的检测时刻就对公交车的优先方式进行选择[5]。具体控制算法如下:

1)安装在公交专用道上的检测器每检测到一辆公交车,就根据时间预测模型预测这

辆公交车到达交叉口停车线的时刻,并把这些时间数据存放在该方向的检测数据库中。

2)在公交相位的检测时刻,根据检测器检测到的公交车的到达情况,并依据上一周期

公交相位的优先状态和各相位的显示绿灯时间等数据,计算本周期公交相位的最大

绿灯时长。

3)根据检测器在公交相位检测到的数据,判断当前相位到达的所有公交车中是否有