考虑非公交车辆延误的多交叉口公交优先研究★

曹 怡 陈悦新

(河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098)



考虑非公交车辆延误的多交叉口公交优先研究★

曹 怡 陈悦新

(河海大学土木与交通学院，江苏 南京 210098)

基于单交叉口的绝对公交优先控制信号模型，研究了多交叉口的公交优先策略，提出一种考虑乘客总延误的绿灯时间延长的公交优先控制方案，并通过实例证明，该方案提高了公交运行效率。

公交优先，绿灯时间，乘客总延误，多交叉口

0 引言

社会经济的快速发展导致我国汽车保有量持续增加，给城市交通系统带来了一系列的影响，其中交通拥堵问题已日趋严重，产生了严重的经济损失[1]。为了缓解拥堵现状，发展大运量、道路占用资源少、通行效率高的公共交通成为解决拥堵问题的有效措施，公共交通优先成为主要的控制手段[2]。

公交优先包括时间优先和空间优先。空间优先主要包括设置公交专用道等，但这对于公交车交通量和道路条件具有一定的要求，并不适用于所有道路。因此研究未设置公交专用道时的公交优先信号控制策略具有更广泛的应用性。主动优先的策略主要包括绿灯时间延长、红灯提前结束和相位插入。

目前，公交优先控制策略的关注点局限于公交车延误，一些学者提出的绝对公交优先信号控制在一定程度上利于公交车快速通过交叉口，但是给社会车辆带来了一定的延误[3]，影响了交叉口的整体通过能力和服务水平。社会车与公交车的运力等存在差异，从车辆角度出发计算的延误显然是不合适的。目前多集中于单个交叉口的公交优先信号研究，对于多个交叉口间协调控制考虑较少。基于此，模型在以人均延误为目标的基础上考虑多个交叉口的乘客总延误作为目标函数[4]。

因此选择区域内的多个交叉口作为研究对象，以绿信比和饱和度作为约束条件，以公交车和社会车的乘客总延误最小为目标函数，采用绿灯延长的控制策略，并通过实地调查与无公交优先策略相比较，检验方案的合理性。

1 模型建立

多交叉口协调控制公交优先控制模型中，要使公交车运行和社会车运行在各个交叉口的延误之和最小。但公交车与社会车在运力、道路资源占用、运行速度上具有较为明显的差异，因此在计算延误时需要分别计算后再求和。

1.1 确定目标函数

交叉口处交通复杂，未设置公交专用进口道时社会车和公交车混合行驶，具有同样的通行需求。如果只考虑公交车的优先通过，会使社会车的运行受到较大的影响，产生较大的延误，不利于提升交叉口整体的通行能力和服务水平。因此在构建目标函数时应综合考虑社会车和公交车的差异，以多个交叉口的乘客总延误最小作为控制条件，建立目标函数如下：

(1)

其中，DI(G,P)为在给定绿灯时间G和信号配时方案P下在交叉口处乘客的总延误；xijk，λijk分别为在第k个交叉口处第i个周期的第j个相位时的饱和度和绿信比；I为周期总数；J为相位总数；K为交叉口总数。

1.2 延误计算

1)社会车在交叉口处的延误。

基于Webster延误计算公式，第i个周期的第j个相位的社会车平均延误计算公式如下所示：

(2)

基于1.1中目标函数的考虑因素，确定社会车在某个交叉口的人均延误计算公式为：

(3)

2)公交车在交叉口处的延误。

基于Webster延误计算公式，第i个周期的第j个相位的公交车平均延误计算公式如下所示：

(4)

公交车在交叉口处的总延误：

(5)

1.3 信号相位方案确定

当有公交车在信号相位的绿灯时间结束时到达交叉口，若要保证公交车可以不停车地通过，需要在原有信号相位方案上对绿灯时间进行一定程度的延长。以周期长度不变为前提，延长绿灯时间后各相位的绿灯时间计算公式如下：

(6)

其中，a为需要延长绿灯时间的相位；L为在无公交优先信号控制时原信号配时方案中的损失时间；gj为无公交优先信号控制时相位j的绿灯时间；tge为保证公交优先通行的绿灯延长时间。

用上述公式计算出各相位的绿灯时间后，在原有相位方案的基础上得到进行公交优先控制后的绿灯延长相位方案。

2 方案检验

为了检验绿灯延长后的公交优先相位方案的效果，选择南京市北京西路段上的三个交叉口作为研究区域进行调查(如图1所示)。

令北京西路与西康路的交叉口为交叉口1，北京西路与玉泉路、莫干路的交叉口为交叉口2，北京西路与宁海路的交叉口为交叉口3。

经过调查后得到各交叉口的相位方案如表1所示。

表1 各交叉口相位方案

各交叉口进口道的车道类型如表2所示。

表2 各交叉口进口道车道类型

所选研究区域的晚高峰时期，自东向西的车流组成主流向，因此调查各交叉口东进口道的小时流量如表3所示。

表3 东进口道的小时流量

根据以上调查资料，结合上文中的绿灯延长时间的计算方法，计算优化方案的绿灯延长时间，得到优化后的信号配时方案，并与原方案的绿灯时间进行对比(见表4)。

表4 原方案与优化方案绿灯时间 s

经检验，优化方案的周期时长与原方案周期时长相同，且优化方案有效地降低了公交车与社会车在多个交叉口产生的乘客总延误，提高了公交车的通行效率。

3 结语

本文在现有公交优先控制策略和延误计算的基础上，考虑公交车连续通过多个交叉口时的信号优先方案设计，并以社会车与公交车的人均总延误之和作为目标函数，在延误计算中将社会车与公交车分开计算以更好地考虑到二者之间的差异，基于此得到的信号优先方案不仅有利于大运量的公交车在交叉口的通行，也减少了公交优先对于社会车的不利影响。在实地调查所得资料的基础上根据提出的模型和计算公式进行现有配时方案的调整，经过检验，优化方案有效地减少了公交车与社会车在交叉口处产生的人均总延误，提高了交叉口的整体服务水平。

[1] 陆化普.城市交通现代化管理[M].北京：人民交通出版社，1998.

[2] 马万经，杨晓光.公交优先控制策略研究综述[J].城市交通，2010，8(6)：70.

[3] Salter R J，Shahi J.Prediction of effects of bus-priority schemes by using computer simulation techniques[J].Transportation Research Record，1979(718)：1-5.

[4] 张卫华.公交优先的信号交叉口配时优化方法[J].交通运输工程学报，2004，4(3)：49-53.

Transit priority strategies for multiple intersection considering delays of general vehicles★

Cao Yi Chen Yuexin

(CollegeofCivilandTransportationEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)

Based on the absolute public transit priority control signal model of single intersection, this paper researched the public transit priority strategy of multi intersection, proposed a public transit priority control scheme of green time extension considering total passenger delay, and through examples proved, the scheme improved the efficiency of public transit operation.

public transit priority, green time, total passenger delay, multi intersection

1009-6825(2016)24-0006-02

2016-06-13★：江苏省普通高校专业学位研究生创新计划项目“基于运行时刻表的公交优先信号控制优化方法研究”

曹 怡(1995- )，女，在读本科生； 陈悦新(1992- )，女，在读硕士

TU984.191

A