基于预测的快速公交信号优先设计及效果仿真

建立了一套基于预测的公交信号优先干线联动控制方法。考虑到公交车辆在停靠站的停留时间受到多重因素的综合影响,首先构建了ARIMA-SVR的组合模型用于预测公交车辆的站点延误,并以此为重要依据,预测了公交到达交叉口的时间。通过比较车辆预计到达时间与理想时间的差值,计算了延伸和压缩信号周期的惩罚因子,根据惩罚因子的大小调整了信号周期和绿灯时间。在进行交叉口间协同控制时,又将交叉口平面设计的物理条件和交叉口群的协同控制条件纳入对信号的调整进行约束。为了验证该方法的实际应用效果,为某城市快速公交工程实例设计了VISSIM信号优先模块。研究结果表明:组合模型预测公交车辆站点延误的相关系数为0.890 4,预测精度较好;在改进的信号优先算法的情况下,公交交叉口延误比现状降低近50%,公交车车头时距一致性平均下降38.8%,且该算法为信号调整提供了较为充足的缓冲空间,在绿灯时间调整时兼顾考虑了对社会车辆的影响,因此,在预测式信号优先中,社会车辆的行驶延误和交叉口排队长度也较其他优先方法有所降低。     

基于车路协同技术的BRT信号优先控制方法研究

针对交叉口延误过大制约着快速公交系统的发展问题,基于车路协同技术,通过预测BRT车辆行程时间并确定到达时间窗在信号周期中的定位,以交叉口总体人均效益最大化为目标,兼顾乘客乘坐舒适性、车辆运行状态、社会车辆交通效益等因素提出了绿灯延长、红灯早断和相位插入等3种BRT单点交叉口信号实时优先控制方法.最后以济南市BRT一号线北园大街无影山路交叉口为背景,基于VISSIM仿真软件进行信号优先控制方案的验证,结果显示:该方案可以使交叉口人均延误平均降低18.60%,BRT车辆运行速度平均提升7.28%.     

交叉口信号优先技术在有轨电车系统中的应用研究

本着公交优先的理念,针对以有轨电车为代表的中运量公交在交叉口的安全与延误问题。基于有轨电车路权、速度、车长、加减速等特性,提出了适用于有轨电车通行的交叉口信号相位设计方法。并以上海松江有轨电车线路为例,分析了针对不同交叉口类型及不同有轨电车断面型式下的信号优先相位设计方法。通过交叉口信号优先技术的应用,可以有效提高有轨电车安全性与运行效率。     

路侧开口车辆借道对公交专用道延误的影响

路侧开口车辆需借路侧式公交专用道才能汇入主线车流，借道过程中的车辆互扰行为会对公交车辆的运行延误产生影响。为研究道路开口交通属性对公交运行延误的影响程度，选取开口交通量、车辆转向比例、开口距下游交叉口距离为影响因素，基于实地调查数据，利用VISSIM软件设计仿真了多种场景下的交通运行，并利用灰色关联分析理论对仿真结果进行分析。结果表明：开口交通量、车辆转向比例、开口距下游交叉口距离均对公交延误产生较强的影响，其中开口交通量对公交延误的影响最大，关联度为0.804，车辆转向比例产生的影响最小，关联度为0.733。该结论可为公交专用道的交通组织管控、规划设计提供相关理论支撑。     

考虑上下游交叉口延误的干线公交优先模型

为克服干线绿波协调控制中上游交叉口公交优先控制策略对绿波协调方案和下游交叉口造成的影响,在单点公交优先控制策略的基础上提出了一种综合考虑上下游交叉口延误的干线公交优先模型。该模型以红灯早断、绿灯延长为基本策略,将相邻上下游交叉口车辆综合加权延误作为优化目标,保证上游交叉口公交优先通行的同时,尽量减少对干线绿波协调控制和下游交叉口的影响,并以干线协调控制下的上下游交叉口为例,利用Vissim进行仿真验证。结果表明:该模型与单点公交优先相比虽然上游交叉口车均延误增加2.6%,但下游交叉口车均延误降低10%,上下游交叉口综合车均延误降低3.7%,一定程度上缓解了公交优先控制策略与绿波协调控制策略互相冲突的问题。     

基于元胞自动机模型的快速公交信号优先仿真研究

为了在提高公交运行效率的同时尽可能降低对社会车辆的干扰,以速度随机慢化(VDR)模型为基础,建立了快速公交信号优先仿真模型和评价指标,同时针对快速公交在十字交叉口绿灯延长和红灯早断的2种信号优先策略,模拟开放边界条件下社会车流受到快速公交信号优先的影响。结果表明:在信号周期不变时,合理调节快速公交信号优先的最大绿灯延长时间和最大红灯早断时间参数,可有效减少快速公交在交叉口的延误、排队长度以及停车次数,同时可将对社会车辆的影响控制在合理的范围内。     

城市道路交叉口间歇式公交专用道设置方案研究

公交优先政策造成了社会车辆的延误。在保证公交优先的前提下,提高社会车辆在信号交叉口的行驶效益,实现车道通行能力的最大化,研究了1种城市道路交叉口间歇式公交专用道（intermittent bus lane,IBL）运行模式,在公交车辆通行不受干扰时允许社会车辆驶入公交车道。通过设置预信号实时控制进口道的车辆类型,实现公交专用道的分时共享。考虑信号协同和换道规则,建立3车道元胞自动机模型,采用改进的速度效益模型模拟公交专用道运行状态,引入换道压力模型模拟清空区域强制换道规则。以车辆的平均速度、排队和延误时间等作为评价指标,验证交叉口间歇式公交专用道的设置效果。研究结果表明：(1)相较于传统公交专用道,交通量未达到车道通行能力的50%时,IBL模式下社会车辆平均延误时间和排队时间分别降低6.9%和4.9%,公交车辆平均速度提高3%,平均延误时间降低5%;(2)当交通量达到车道通行能力50%～80%时,社会车辆平均速度提高15%～37%,平均延误时间降低8%～20%,但是公交车辆平均速度降低3.4%,平均延误时间提高5.7%;(3)当交通量大于车道通行能力的80%时,社会车辆平均速度提高6....     

逆向左转交叉口的全感应公交优先信号控制技术

逆向左转交叉口已在中国70余个城市实现常态化应用，各地却始终没有形成设置和运用配套交通控制设施的统一做法。当公交专用车道穿过逆向左转交叉口时，必须考虑如何实施公交优先信号控制。基于此，针对十字形逆向左转交叉口提出一种全感应公交优先信号控制技术，该技术对信号灯设置、信号相位设置、相位显示顺序选择和交通流数据采集提出具体要求。以消除逆向左转车道的交通安全风险、加快优先车辆的运行速度、减少机动车相位的绿灯浪费为目标，设计5组逻辑规则，构成信号控制算法，向优先车辆提供绿灯延长和绿灯早启服务，自动调整机动车相位的绿灯时长、预左转相位的红灯时长和绿灯时长。选取1个典型的十字形常规交叉口和1个十字形逆向左转交叉口作为试验对象，利用Vissim创建虚拟道路交通环境。在交通仿真试验中，通过D-最优设计生成1 000个高负荷交通需求场景，共进行3 000次仿真运行。研究结果表明：就应用全感应信号控制技术的交叉口而言，设置逆向左转车道会在统计学意义上显著影响交叉口性能，对于降低全体车辆平均延误有明显效果，对于降低优先车辆平均延误有一定效果；就逆向左转交叉口而言，将全感应信号控制技术升级成全感应公交优先信号控...     

道路拥堵程度对公交行程时间可靠性的影响研究

为了解决日趋严重的城市交通拥堵问题,进一步提高公交车辆的服务水平,本文结合国内外的研究经验从路段平均行程速度、交叉口饱和度、路段饱和度以及交叉口平均排队时间4个道路拥堵程度评价指标出发,构造了一个系统的多因素综合评价模型,建立了道路拥堵程度评价体系.在分析道路拥堵的基础上,建立了基于道路拥堵程度的公交行程时间可靠性的预测模型.通过采集实际的交通流数据以及公交车站点间的行程时间,讨论不同道路拥堵程度下的公交行程时间可靠性,验证了该模型.研究结果表明:道路拥堵程度对公交行程时间可靠性有较大的影响.     

基于路口通行权的大站快线公交路径算法

在无法设置公交优先信号的交叉口如何提高公交车辆的通行效率,是研究公交运行路径算法的主要目标.以一般信号交叉口的通行权为基础条件,以大站快线公交运行路径为研究对象,提出一种合理的公交运行路径选择算法:通过有效路段判别方法构建公交运行网络,路径搜索生成有效路径集合;引用和优化道路通行能力手册计算方法,对不同有效路径方案的路段阻抗和交叉口延误进行计算,分析不同路径方案的总延误值,确定公交运行路径推荐方案.研究表明:该算法具有一定的适用性和可操作性,有助于提高大站快线公交站点间运行效率,可尝试用于复杂多路径路网的公交运行路径导航.     

快速公交专用道形式对其运行效率的影响研究

选取包含有四段不同专用道形式的济南市BRT-3线路为研究对象,通过实时采集各区段和站间的运行数据,运用数理统计方法和多元分析理论,对该线路中不同区段和站间的BRT车辆运行效率、该线路具有的车辆配置、信号配时以及道路基础条件的特点对BRT运行效率的差异性,不同区段上交叉口停车延误和停靠站延误进行对比分析.提出了实行部分交叉口有条件的BRT信号优先;优化行人街交叉口;实时调度控制车辆运行时间和距离等改进措施.     

BRT车站濒临交叉口的信号配时优化算法研究及应用

当BRT车站濒临交叉口时,上游交叉口的信号控制易影响下游车站的进站排队,进而影响车辆在车站的延误;以车辆在交叉口的延误和在车站的延误总和最小为目标,采用动力学、信号控制和交通流等方法建立交叉口的信号配时优化算法,并用Visual Basic实现算法。以广州市中山大道BRT的车陂交叉口与车陂站为案例,用Vissim仿真验证算法。仿真结果表明算法的正确性与实用性,实现了车辆的总延误最小。     

考虑动态车速的双周期干线信号协调控制多目标优化

干线协调控制通常以干线方向通行效率最大为目标，导致一些小型交叉口次路方向延误较大。针对该问题，基于车路协同环境，研究了车速引导下的双周期干线多目标优化方法。针对上游交叉口饱和交通流与非饱和交通流2种情况，提出了考虑排队消散和相位差的动态车速引导模型。以干线延误、通行能力、停车次数，双周期交叉口次路方向延误为优化目标，构建了车速引导下的双周期干线多目标优化模型，采用遗传算法对模型进行求解。基于COM接口，采用Python和Vissim搭建车路协同仿真环境，以北京市两广路的3个路口为例进行仿真验证。对比了本文模型与原配时方案、无车速引导下双周期干线多目标优化模型的效果，结果表明，本文模型相比于原配时方案和无车速引导下多目标优化模型，干线平均延误分别减少19.6%，8.3%，通行能力分别提升5.6%，8.4%，平均停车次数分别减少11.2%，24.2%，双周期交叉口次路方向平均延误分别减少33.9%，5.8%，表明本文模型将速度引导与多目标优化相结合，提高了双周期干线的通行效率，降低了双周期交叉口次路方向的延误，达到了干线和双周期交叉口共同优化的目的。      

基于双站台的 BRT与社会车辆协同绿波优化模型

公交车在运行过程中需要停靠站台，导致现有绿波交通模型很难同时优化社会车辆与公交车。针对该难题，建立了以双站台为基础的社会车辆绿波与BRT行程时间协同优化模型。该模型以社会车辆绿波带宽最大与BRT行程时间最短的加权值为目标函数；以周期时长、相位相序、社会车辆与 BRT 车速、交叉口双站台停靠选择为优化变量。算例表明，与 maxband模型相比，优化模型在绿波带宽占周期比例不变的情况下，BRT平均行程时间由 407.54 s降为 308.08 s，降低24.4%；BRT平均延误由68.66 s降为9.2 s，降低86.6%；停车次数由35次降低为2次，降低94.6%。优化模型在保证社会车辆绿波通行的前提下可以显著提高BRT的通行效率，为BRT的进一步推广应用提供理论基础。     

A technical note on evaluating the effectiveness of bus rapid transit with transit signal priority

Transit Signal Priority (TSP) and Bus Rapid Transit (BRT) are innovative Intelligent Transportation System (ITS) tools that can reduce travel times for buses. Combining TSP and BRT can significantly improve bus travel, but can negatively impact network traffic operations. Although TSP has been implemented worldwide, few previous studies holistically examined the effects of using various conditional and unconditional TSP strategies with or without a BRT system. This research simulates multiple TSP and BRT combination scenarios to understand their impact on traffic operations, including crossing street traffic. A test bed along International Drive (I-Drive) in Orlando, Florida, was chosen as the simulation area. Field data collected for this test bed, which included traffic volumes, bus travel times, and traffic signal control data, were used to develop, calibrate, and validate the simulation model. Results showed that BRT with Conditional TSP 3 minutes behind significantly improved travel times, average speed, and average total delay per vehicle for the main through movements compared with no BRT or TSP, with only minor effects on crossing street delays. BRT with Unconditional TSP resulted in significant crossing street delays, especially at major intersections with high traffic demand, indicating that this scenario is impractical for implementation. The simulation suggests that BRT and TSP will be most effective when used in areas where crossing street volumes are low. However, it is unknown how these ITS tools affect pedestrian traffic. Using optimization methods can determine the best strategy to balance transit and pedestrian traffic.     

关键交叉口优化对路网运行效率的影响研究

随着机动车保有量的增加,城市路网拥堵情况日益严重。交叉口作为城市路网的咽喉,其服务水平直接影响到整个路网的运行效率。以重庆市民族路-新华路路口为例,基于现场交通调查数据,明确交叉口的现存问题,采用Synchro(设计软件)对该路口进行建模分析。通过优化信号配时和车道功能划分后,交叉口延误降低了71.6%,服务水平从D提升至B。同时,采用VISSIM(仿真软件)对重庆市渝中区解放碑商圈整体路网和该关键交叉口影响的区域路网进行建模分析,并对路网优化前后的车辆运行状况进行对比。结果表明,通过优化,影响区域路网的平均延误下降了17.74%,平均行车时间下降了13.46%,平均停车次数下降了17.18%,尾气排放也有所减少,关键路口优化对路网运行效率的提升作用明显。     

基于高空视频图像的山地城市信号交叉口到达车辆运行特征分析

为明确山地城市信号交叉口到达车辆的运行特征及其影响因素，通过无人机采集4个位于山地城市的道路信号交叉口的高空视频图像数据，利用基于DataFromSky云平台的AI视频分析技术，获得车辆运行参数。基于车辆运行时空图，得到了交叉口直行道停止线前车辆停滞延误特征、停止线位置车头时距和车头间距统计特征，分析车头间距、停止线截面处速度及道路平均坡度之间的相关性。结果表明:不同路段同一排队位次和同一路段不同排队位次的车辆运行特征均有所不同，排队位次越靠前的车辆，停车点分布区间越集中，下坡路段整体停车位置分布范围比上坡路段大；无论是上坡、下坡，还是缓坡，排队位次越靠前的车辆停滞延误分布范围越大，而靠后的车辆停滞延误分布范围小，最大值出现在下坡路段；不同路段类型车头时距分布均集中于1.5 s，上坡路段的车头时距离散程度最大，但峰值比下坡路段和缓坡路段小；不同路段类型的车头间距分布均集中于10 m，上坡路段和下坡路段车头间距分布出现左偏现象，而缓坡路段车头间距分布更为集中；车头间距在上坡、下坡和缓坡路段均和车辆经过停止线位置处时的速度存在较强的正相关性；道路平均坡度与相邻2车车头间距存在正相关性。      

基于车速与信号协同优化的区域绿波协调控制模型

针对车路协同环境下的区域绿波协调控制问题，根据自动驾驶车辆车速可控的特点，提出利用绿波车速与信号配时的协同优化方法，建立一种区域绿波协调控制模型。模型在信号配时与相位相序优化的基础上，增加对路段绿波车速的优化，为车路协同环境下的自动驾驶车辆提供路段车速引导方案；通过扩大优化模型的可行解空间，以解决区域协调中相位差的设计问题；选取绿波带宽折减率与通行速度折减率的加权量作为模型评价指标，使得设计方案能够实现绿波带宽与通行速度的综合最优。算例结果分析表明：模型可以根据不同的绿波带宽权重系数，求解相应的绿波带宽与通行速度综合最优协调控制方案，其中绿波带宽最优方案的路网绿波带宽占比均值能够达到95%，明显优于TRANSYT模型的绿波协调优化效果。VISSIM仿真结果显示，与TRANSYT优化方案相比，所提模型方案能够减少干道平均停车次数39%，缩短交叉口平均延误时间10%，使区域交叉口的通行效率得到进一步提升。     

BRT信号优先控制系统模式研究

BRT信号优先是解决城市BRT车辆在交叉口延误的有效方式。从BRT公交的运行特点及3种传统的信号控制模式入手,提出一种BRT全线路段定周期优先感应控制模式,并论述其优化思想及控制流程,以更好地适应中国的交通流特征,提高路网的运行水平。