城市道路交叉口公交优先方案设计与仿真

文章基于我国现阶段的国情,对常规地面公共汽车交通进行分析,旨在提出更加科学合理的道路交叉口公交优先设计方案,分析了公交车运量大、投资成本相对较小的优点,以公交专用道为研究对象,在分析公交专用道的道路和交通条件基础上,对交叉口进出口公交专用道设置进行分析,以及交叉口公交优先配套设施的设计分析,研究了交叉口公交专用进口道的空间结构布置和信号配时方法;最后,以一个交叉口进行公交信号优先仿真设计及延误分析：结果显示：公交优先的信号相位和配时设计方法可以显著减少。     

基于模糊控制的公交信号优先控制方法研究

面对城市公共交通优先发展中遇到的交叉口公交信号优先控制问题,以降低交叉口人均延误和公交车延误为目标,提出了基于3层模糊控制器的交叉口公交信号优先主动控制模型,通过改进针对车流交通需求强度、相位放行顺序、绿灯时间优化的3层模糊推理控制器,最终输出相位绿灯放行时间延长和相序提前2种控制策略.仿真算例分析表明,与普通固定配时控制相比,公交车平均延误和人均延误分别降低27%,14.2%;与公交信号优先感应控制相比,公交车平均延误和人均延误分别降低13.7%,21.7%,说明了所提方法的有效性.      

借用公交专用道左转的主预信号控制方案优化

设置有路中式公交专用道的交叉口进口道存在因公交与其他车辆两股平行车流在路口同时左转、直行和右转而形成的多路交织现象，传统信号控制方案已无法消除这类交叉口相位放行造成的交织冲突问题。为解决该问题，设计了一种借用公交专用道左转的新型交叉口，规定了各流向车辆的运行规则，同时设计了主信号与预信号相位方案及相互协调配时关系。具体来说，根据公交直行车辆和其他左转、直行车辆的到达-驶离图式，分别建立各流向不同情况下车辆的延误与停车次数计算方法，以交叉口车均延误与车均停车次数加权的当量费用最小为目标，建立交叉口信号配时优化模型。为验证该优化控制策略的有效性，结合算例对传统控制方案和优化控制方案进行比较，并分析等待区长度对车辆排队演化过程的影响，确定优化方案适用场景。结果表明：相对于传统方案，优化方案增加了交叉口的通行能力，使得车均当量费用下降比例达到了32.3%；参数灵敏度分析显示，主信号等待区长度宜设置为80 m。所提出的控制策略通过借用公交专用道左转，提高了交叉口的利用效率，最大限度地降低了对公交优先策略实施的影响，能够完全消除设置有路中式公交专用道交叉口相位放行中的交通交织冲突现象，以保证交叉口行车安全。     

公交专用车道设置效益分析

公交优先是解决城市交通问题的一个重要途径,公交专用道是实现公交优先的主要技术手段之一。公交专用道的设置会对公交车产生正面效益,但也会对其他社会车辆产生负面影响。因此,公交专用道设置的是否合理将直接影响交通流的运行状况。文中采用相应的延误模型,通过交叉口的交通延误研究来分析专用道设置的效益。运用该方法对重庆市某一道路公交专用道设置效益进行了分析,验证了该方法的实用性。     

考虑倒计时的交叉口公交优先检测器布设位置研究

交叉口公交主动优先策略主要依靠检测器对公交车辆运行情况进行分析,通过适当调整交叉口信号控制方案,从而实现公交车辆的优先通行。研究了考虑倒计时情况下的公交相位绿灯延长、绿灯提前2种公交优先感应控制策略的优化机理;针对设置有交通信号倒计时装置的交叉口,分析了倒计时信号对优先策略实施效益的影响,并依据优先判断区间的分析,提出了检测器布设的最佳位置。随后应用Vissim仿真软件以及VisVAP编程语言以上海市北京西路—威海路交叉口为例建立仿真分析模型,分析检测器布设于不同位置时公交车辆的延误情况,分析结果表明按所提出的计算方法布设检测器后,得到的优先效果最佳。     

基于车道的单点交叉口公交被动优先控制模型

为解决公交优先控制策略优化中信号控制与车道功能划分的相互影响问题,从车道功能-信号控制组合优化的角度,基于通用的双环结构,提出以交叉口公交车延误和交叉口社会车流延误为目标的基于车道的单点交叉口公交被动优先控制多目标优化模型。给出了包括车道数、信号配时参数等一组约束条件以确保信号控制及车道功能划分解的可行性和交叉口的安全。运用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对多目标优化模型进行了求解,并对一个实际交叉口进行了算例分析。结果表明:NSGA-Ⅱ具有较好的收敛性,且能够均匀地逼近模型的Pareto最优前沿的各部分;与传统的Webster方法相比,该公交被动优先控制模型在降低公交车流车均延误和社会车流车均延误综合性能指标上表现较好,并能够给出多目标条件下车道功能划分和信号配时的Pareto解集。     

单交叉口自适应公交优先控制

为了在交叉口自适应控制中实施公交优先措施,结合基于规则与基于优化的自适应控制设计了一种自适应公交优先控制方法,该方法基于规则选择优先车辆及优先策略,基于优化确定信号参数。在规则中增加了效用判断准则以产生公交优先系统效益,引入优先措施选择规则以减少对社会车辆的负面影响;考虑相位相序与信号配时相互影响、相互作用的关系,构建了双层规划模型,用来同时优化相位相序和配时参数;最后对自适应优先控制、加权自适应控制和固定相位方案的优先控制进行了应用分析。结果表明:自适应优先控制产生的人均延误最小。     

基于换乘地铁的公交信号优先控制方法研究

针对公交车在临近公交站的交叉路口处的延误导致换乘地铁时间较长的问题,提出基于换乘地铁的交叉口处公交信号优先控制研究的方法.首先分析公交优先与地铁的衔接问题,其次根据历史调查数据运用DBSCAN聚类算法划分时段,然后分析在公交站点处公交车中换乘地铁的平均乘客人数以及非换乘地铁的平均乘客人数,建立优化模型并确定公交车在交叉口处的人均延误公交信号优先控制方法.最后建立交叉口的仿真模型,根据仿真的结果验证本文控制方法,将乘客公交换乘地铁的平均时间缩短了20%,提高了乘客公交换乘地铁的效率.     

基于车速引导的交叉口公交优先多申请优化控制模型

为了解决交叉口高饱和以及公交优先多申请导致的公交优先效果不佳的难题,考虑公交运行车速可以引导调节的环境,以公交车的延误与停车次数加权最小为目标,以周期时长和相位饱和度为约束条件,将每辆公交车的车速调整量和交叉口信号相位时长一起作为优化变量,建立了公交车速引导和交叉口信号配时集成优化的整数线性规划模型。其中,采用0-1变量表示公交车停车次数以及公交车是否能够在到达周期内通过。分析结果表明:当交叉口高负荷,公交车到达时刻调整量上限为±8s时,与背景信号配时相比,车速优化模型的公交车人均延误减少14.35s(降低27.71%),停车次数减少1次(降低14.29%);信号优化模型的公交车人均延误减少12.39s(降低23.93%),停车次数减少1次;而所提出的集成优化模型可以使公交车人均延误减少40.68s(降低78.56%),停车次数减少3次(降低42.86%),超过单方面信号优化与单方面车速引导产生的公交优先效果之和;即使考虑到信号配时与车速引导相结合,但是采用先到先服务的方法只能使公交车人均延误减少17.29s(降低33.39%),停车次数减少1次。当交叉口饱和度过高,信号配时调整余地不大时,可以通过适当增加公交车车速调整量达到理想的公交优先效果。     

无公交专用道单点公交被动优先适应性研究

根据现有的一种公交被动优先方法,对相关交通条件进行一定理想化处理。在实际约束和假设条件基础上,定义不同的交通情景,并假设一些能表征不同交通情景的虚拟交通数据。考虑社会车辆、公交车辆的载客数差异,从交叉口整体交通量、相交道路交通量和公交比例差异3个方面展开,采用循环迭代的设计思路,利用Matlab编程计算无公交专用道时单点公交被动优先对应于不同情景下的车均/人均延误水平,得出初步结果。初步结果经对比分析后发现：与Webster方法相比,该无公交专用道被动公交优先在一定条件假设下,更适应于整体交通量不大的交叉口,或交叉口相交道路交通量、公交车比例差异较大的情况。     

考虑信号优先的相邻公交停靠站最佳布置方法

首先建立了在离线信号配时方案下,单个车辆通过信号控制交叉口群的信号延误计算模型;进而以车均延误最小为目标,建立了停靠站最佳布置的选择模型。通过对优化模型解的分析表明,不同的信号协调配时方案对应不同的停靠站最佳布置方案,单点最优解的叠加并非是全局最优解。以两个交叉口和两个停靠站的实际案例进行计算分析,得出在信号优先协调控制方案下的停靠站最佳布置方案,最佳布置方案的下车辆延误明显低于其他方案。最后通过微观仿真软件VISSIM验证了模型的计算结果。     

基于公交优先通行的交叉口预信号设置方法研究

在信号交叉口设置双停车线配上预信号控制是实施公交优先的有效技术措施之一,本文对基于公交优先的预先信号控制下交叉口进口道的布局方法与公交车停靠规则进行了研究,提出了由公交高峰小时到达率、主信号相位红灯时长、进口道数量、以及单个公交车辆所需的停靠长度等来确定主信号停车线与预信号线之间距离的方法,分析了已有文献中关于主信号与预信号配时相互协调关系的不足,并提出了改进的方法。     

城市道路交叉口公交预信号控制方法及其应用研究

综述了公交预信号的国内外技术现状,提出城市道路交叉口公交预信号设置条件,给出了公交预置区车道布局方式,通过实验修正了公交专用候驶区长度计算模型,并给出了交叉口区域停车线、车道分布及公交优先检测器的布设。以上海市鲁班路复兴中路路口为应用对象,调查了公交预信号可实施条件,并计算了第二停车线设置位置,计算出车道灯先红先绿信号控制时间,论文基于PA-RAMICS仿真评估表明1 h内该路口公交车等待时间减少了28%,社会车辆平均等待时间增加了6%,达到公交信号优先的目的。     

基于公交优先通行的交叉口相位设计方法研究

交叉口公交优先是公交优先发展的一个重要措施,对缓解城市的交通压力和保证城市未来的可持续发展都具有重大意义。基于公交优先通行的相位设计是实施交叉口公交优先的有效措施之一,合理的相位设计将有助于求得最佳的公交优先信号控制方案。在交叉口相位设计过程中,不同流向的各股交通流的客流量可能会出现较大差异,但大多数信号设计对这种差异并不重视。本文在十字型信号控制交叉口典型相位设计基础上,对基于公交优先通行的相位设计方法进行了研究和探讨。实例分析表明:该方法在保持以pcu为单位的通行能力不变的条件下,提高以人为单位的通行能力,减少人均延误,充分体现以人为本的设计思想。     

基于Vissim仿真的公交行程时间可靠性研究

从公交行程时间可靠性入手,深入分析了公交行程时间可靠性的定义、计算方法及评价指标体系;通过对公交车辆行程时间可靠性特征分析,建立了考虑公交专用道情况下的车辆行程时间可靠性概念模型,并运用仿真软件Vissim对不同影响参数下公交专用道条件下的车辆行程时间概念模型进行了验证,对仿真结果进行了对比分析,其结果可以对公交优先设计工作提供参考.      

公交优先仿真系统概念设计

首先综述了公交优先仿真技术的发展状况。然后,基于对实际公交优先管理系统的解析,将公交优先仿真模型划分为交通管理系统背景模型、公交优先设施模型、公交线网模型、公交车特性行为模型、信息采集模型、通信系统模型、公交优先策略模型、公交优先信号模型等。由此进一步给出了仿真系统概念设计方案。该方案将仿真系统分解为路网交通状态模拟、信息采集、通信、公交调度中心、信号控制中心及本地控制机等模块,并定义了各模块的主要功能和相互间的信息交换内容。     

交叉口单点公共汽车交通优先控制方法研究

开发ITS背景下的公共汽车交通优先控制方法是从根本上改善公交车辆运行情况的需要。满足车辆固有的行驶时刻表是实施公交优先通行申请的重要依据,在本文控制策略中运用绿灯时间延长和相位提前激活两种方法,在兼顾其它车辆运行情况的前提下,给予晚点公交车优先的通行信号。论文最后以厦门市湖滨南路实际交通流量为依托,运用交通仿真方法验证了优先控制策略的实际效果。     

基于RFID电子车牌数据的公交行程时间预测方法

为了给公交优先信号配时系统提供足够的"思考"时间和准确的控制依据，基于重庆市RFID电子车牌数据提出了一种采用自适应渐消卡尔曼滤波和小波神经网络组合模型动态预测公交行程时间的方法。综合分析公交行程时间的动态和静态影响因素，选取的模型输入参量为标准车流量、路段车辆平均行程时间、平均车速离散性和前班次公交行程时间。利用RFID电子车牌系统采集重庆市鹅公岩大桥路段车辆行驶数据，选取3 000组实际运行数据完成公交行程时间预测模型的训练，另筛选50组数据验证模型的有效性和准确性。研究结果表明：组合模型可动态自适应预测公交行程时间，预测值平均相对误差为3.23%，绝对误差集中在8 s左右，明显优于2种单一模型和基于传统GPS数据的公交行程时间预测模型，可认为选择RFID电子车牌数据作为组合模型的输入，能够明显改善模型预测精度；组合模型预测值的残差分布更为集中、鲁棒性较好，泛化能力强。选择平均绝对误差值、均方根误差值和平均绝对百分比误差作为模型评价指标，结果进一步表明，组合模型的综合预测效果明显优于单一的自适应渐消卡尔曼滤波和小波神经网络。研究方案可为先进公交信息化系统提供良好的技术支撑。     

站点驻留时间估计和预测方法研究

针对公交车站点驻留时间存在较大变异性的特点,为了准确地预测公交车在站点的驻留时间,提高公交信号优先控制的效果,首先尝试采用概率模型来对公交车站点驻留时间进行估计和预测,但通过对多个站点的大量数据相关系数的计算和分析发现,下车乘客数和车上的乘客人数之间并不存在一定的线性关系,不完全满足概率模型的假设条件,以此为基础,采用多重线性回归并排除不显著因素,最后采用加权最小二乘回归模型来产生精确的参数估计。文中利用大量的实际调查数据,采用各种统计分析方法验证提出的站点驻留时间估计和预测模型的正确性。