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上海東川交通科技有限公司
閱讀:5545發(fā)布時(shí)間:2009-4-4
公交信號優(yōu)先策略與技術(shù)
----*部交通管理科學(xué)研究所 袁建華
在信號路口,公交信號優(yōu)先可為公交車輛(公共汽車、客運(yùn)車輛、有軌電車等)提供便捷的優(yōu)先通行服務(wù),這樣可以降低公交車輛的行程時(shí)間和排隊(duì)等候綠燈放行的時(shí)間,從而提高公交車輛的準(zhǔn)點(diǎn)率和服務(wù)水平。公交信號優(yōu)先不僅要提升公交車輛交通的運(yùn)行效益,而且要盡量降低對其它車輛、行人交通等產(chǎn)生的負(fù)面影響。
一、信號優(yōu)先與信號強(qiáng)制優(yōu)先
雖然信號優(yōu)先(相對優(yōu)先)和信號強(qiáng)制優(yōu)先(優(yōu)先)的表象相近,使用的設(shè)備(檢測器等)類似,但卻存在本質(zhì)區(qū)別。信號優(yōu)先是為了更好地照顧公交車輛運(yùn)行而只對正常的信號運(yùn)行過程進(jìn)行局部調(diào)整,信號強(qiáng)制優(yōu)先是為了響應(yīng)突發(fā)事件而會中斷正常的運(yùn)行過程(如服務(wù)于緊急車輛)。
在鐵路--公路平交路口,為了更好地服務(wù)于緊急車輛,保障緊急車輛及駕乘人員的安全,經(jīng)常使用信號強(qiáng)制優(yōu)先,實(shí)施時(shí)*撇開當(dāng)時(shí)的信號配時(shí)狀態(tài)及鄰接信號協(xié)調(diào)問題的。信號強(qiáng)制優(yōu)先使用特定的信號配時(shí),會強(qiáng)制路口交通信號控制機(jī)跳出和歸位到正常的信號協(xié)調(diào)狀態(tài)。公交信號優(yōu)先是在保持原有的信號協(xié)調(diào)狀態(tài)下,為公交優(yōu)先通行提供有限服務(wù),同時(shí)避免對其它交通產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。為了體現(xiàn)交通信號控制系統(tǒng)的性,應(yīng)當(dāng)少使用信號強(qiáng)制優(yōu)先,而多使用信號優(yōu)先。
二、公交信號優(yōu)先策略
公交信號優(yōu)先可分成信號被動(dòng)優(yōu)先和信號主動(dòng)優(yōu)先。信號主動(dòng)優(yōu)先則可進(jìn)一步分成綠燈早啟、綠燈延長、感應(yīng)式公交相位、相位插入、相位倒轉(zhuǎn)和自適應(yīng)控制。
1、信號被動(dòng)優(yōu)先
公交信號被動(dòng)優(yōu)先不對公交車運(yùn)行位置進(jìn)行檢測,也不響應(yīng)任何信號優(yōu)先請求,這種方式適用于公交運(yùn)行穩(wěn)定可靠(如嚴(yán)格遵守公交運(yùn)行時(shí)刻表)、發(fā)車頻率高和載客率低的場合。公交信號優(yōu)先配時(shí)的主要優(yōu)化指標(biāo)是公交乘客在公交停靠站的平均等車時(shí)間。但信號協(xié)調(diào)的配時(shí)如果只針對公交車輛,那么其它交通就可能會要承受不必要的延誤、停車次數(shù)和焦慮,因此,公交信號優(yōu)先配時(shí)應(yīng)當(dāng)兼顧同向運(yùn)行的其它交通流。對主干道進(jìn)行信號協(xié)調(diào)和優(yōu)化配時(shí)可降低公交車輛的行程時(shí)間,提高交通流量。
2、信號主動(dòng)優(yōu)先
信號主動(dòng)優(yōu)先策略是基于公交車輛檢測信息或車輛/系統(tǒng)發(fā)出的優(yōu)先請求為特定的公交車輛提供優(yōu)先通行服務(wù)。
當(dāng)檢測到的公交車輛是在紅燈相位到達(dá)時(shí),可采用綠燈早啟策略來提前結(jié)束正在運(yùn)行的其它方向的綠燈相位而提前啟動(dòng)本方向的綠燈相位。
當(dāng)檢測到的公交車輛恰好是在綠燈相位到達(dá)時(shí),可采用綠燈延長策略來延長本方向的綠燈顯示時(shí)間。由于綠燈顯示時(shí)間的延長并不需要另外的燈色過渡顯示時(shí)間,所以綠燈延長策略的效率更高。綠燈早啟和綠燈延長策略的結(jié)合運(yùn)行可使公交車輛所在的相位獲得zui大的綠燈顯示時(shí)間。但是在信號協(xié)調(diào)控制模式下,兩者不能同時(shí)運(yùn)行在同一信號周期內(nèi)。
感應(yīng)式公交車輛相位僅當(dāng)檢測到有公交車輛到達(dá)時(shí)才會顯示。例如在檢測到左轉(zhuǎn)車道上有公交車輛到達(dá)時(shí)就會顯示左轉(zhuǎn)相位,又例如可使用排隊(duì)跳轉(zhuǎn)相位來讓公交車輛早于其它交通流駛過信號路口。排隊(duì)跳轉(zhuǎn)相位僅服務(wù)于公交車輛,可讓公交車輛優(yōu)先通行,而同一方向的其它車輛必須在路口排隊(duì)等到綠燈顯示后才能通行。當(dāng)公交停車港灣設(shè)置在信號路口入口時(shí),在主要車道是紅燈相位時(shí)使用排隊(duì)跳轉(zhuǎn)相位可讓公交車輛駛回到主車道上。
相位插入是指特定的優(yōu)先相位插入正常的信號相序,這種插入發(fā)生在檢測到有公交車輛到達(dá)并接受到優(yōu)先請求時(shí)。例如檢測到左轉(zhuǎn)車道有公交車輛到達(dá)并接受到優(yōu)先請求時(shí),可插入前置的左轉(zhuǎn)相位。
公交信號優(yōu)先還包括相位倒轉(zhuǎn)。例如,某路口北入口的左轉(zhuǎn)相位原來是一個(gè)后置相位,緊接著直行相位而顯示。如果在北入口的直行相位啟動(dòng)前有一輛需要優(yōu)先通行的左轉(zhuǎn)公交車輛到達(dá),就可請求左轉(zhuǎn)相位。通過相位倒轉(zhuǎn),這種服務(wù)于左轉(zhuǎn)公交車輛優(yōu)行通行的左轉(zhuǎn)相位就變成了一個(gè)前置相位。
自適應(yīng)性公交優(yōu)先策略可用于平衡各種交通運(yùn)行效益,其優(yōu)化指標(biāo)包括公交乘客延誤、公交車輛延誤、機(jī)動(dòng)車輛延誤或這些指標(biāo)的復(fù)合指標(biāo),適用于對現(xiàn)有的交通信號控制系統(tǒng)進(jìn)行完善。為了能有足夠的時(shí)間進(jìn)行配時(shí)的實(shí)時(shí)調(diào)整,需要及早對公交車輛進(jìn)行檢測。為了實(shí)時(shí)響應(yīng)交通流的變化,自適應(yīng)系統(tǒng)需要而對公交車到達(dá)時(shí)間等信息進(jìn)行頻繁更新,更新的信息要及時(shí)反饋給信號配時(shí)的調(diào)整程序。
三、信號恢復(fù)/過渡
信號恢復(fù)/過渡不屬于公交信號優(yōu)先策略,但卻是十分重要的。公交信號優(yōu)先“處理”這一過程并不會在公交車輛得到優(yōu)先通過后就宣告結(jié)束。在主動(dòng)優(yōu)先控制方式下,絕大多數(shù)路口交通信號機(jī)都要進(jìn)行信號恢復(fù)運(yùn)行,信號要過渡恢復(fù)到原先的正常運(yùn)行狀態(tài),需要對公交信號優(yōu)先實(shí)施時(shí)所縮短的或跳轉(zhuǎn)的相位進(jìn)行補(bǔ)償。信號恢復(fù)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注所采用的恢復(fù)方法是否會對當(dāng)時(shí)的交通運(yùn)行產(chǎn)生明顯的影響。可能需要經(jīng)歷多個(gè)信號周期才能過渡恢復(fù)到原先的信號協(xié)調(diào)控制模式,這也是較少使用信號優(yōu)先的原因之一。為了降低公交信號優(yōu)先給沖突方向交通帶來的負(fù)面影響和維持主干道的信號協(xié)調(diào),信號恢復(fù)*。
四、公交信號無條件優(yōu)先和有條件優(yōu)先
1、無條件優(yōu)先
公交信號優(yōu)先的分法分成無條件優(yōu)先和有條件優(yōu)先。無條件優(yōu)先方法是為到達(dá)信號路口的所有公交車輛都提供優(yōu)先通行,這是通過公交車輛的到達(dá)檢測并向路口交通信號機(jī)發(fā)送優(yōu)先請求來達(dá)到公交信號優(yōu)先的,這樣公交車輛的行程時(shí)間就可得到zui大程度的降低。當(dāng)公交車輛駛離路口時(shí),它會向路口交通信號控制機(jī)發(fā)送一個(gè)駛離信息來清除優(yōu)先請求。公交車輛的檢測時(shí)間和優(yōu)先請求的發(fā)送時(shí)間關(guān)系到公交信號優(yōu)先事件是否會得到觸發(fā),無條件優(yōu)先實(shí)施簡便但不失性價(jià)比,因此是經(jīng)常采用的公交信號優(yōu)先方法。這種方法的數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)簡單明了(例如我是到達(dá)檢測區(qū)域的一輛公交車輛,請求優(yōu)先通行)。路口交通信號機(jī)對接受到的優(yōu)先請求進(jìn)行評估,一旦未超出用戶預(yù)設(shè)的策略范圍就會批準(zhǔn)實(shí)施,通過累積延長本方向的綠燈顯示時(shí)間直至zui大值,或縮減沖突方向的綠燈顯示時(shí)間直至zui小值來滿足公交車輛的優(yōu)先通行。
2、有條件優(yōu)先
公交信號有條件優(yōu)先需要復(fù)雜的系統(tǒng)支持,例如在優(yōu)先請求發(fā)出之前需要由自動(dòng)車輛定位系統(tǒng)來確認(rèn)公交車輛是否晚點(diǎn),或是否滿足其它的預(yù)置條件。利用車載式定位系統(tǒng)和復(fù)雜的識別/數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),公交車輛向路口交通信號控制機(jī)發(fā)送更加詳細(xì)的信息(例如,我是一輛晚點(diǎn)的公交車輛,請求優(yōu)先通行)。另一方面,如果車載計(jì)算機(jī)識別到公交車輛是提前到達(dá)就不會發(fā)出優(yōu)先請求。在公交信號的有條件優(yōu)先情況下,公交車輛發(fā)出的優(yōu)先請求總量會得到控制而降低,公交車輛運(yùn)行的準(zhǔn)點(diǎn)率會得到提高,但行程時(shí)間的不會有明顯的變化。有條件優(yōu)先需要裝備*的系統(tǒng)例如自動(dòng)定位系統(tǒng),并對車輛系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等進(jìn)行邏輯和物理上的高度集成。
五、公交信號優(yōu)先系統(tǒng)的構(gòu)成
公交信號優(yōu)先系統(tǒng)由優(yōu)先請求生成系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和交通信號控制系統(tǒng)構(gòu)成。優(yōu)先請求生成系統(tǒng)負(fù)責(zé)公交車輛的檢測和生成優(yōu)先請求。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)各個(gè)組成系統(tǒng)之間的通信。交通信號控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接受和處理優(yōu)先請求。
1、公交車輛檢測/優(yōu)先請求系統(tǒng)
公交車輛的檢測方法有三種:(1)信號路口的路邊檢測;(2)公交車輛與路口信號機(jī)進(jìn)行直接主動(dòng)通信;(3)公交車輛與控制中心進(jìn)行直接主動(dòng)通信,由控制中心向路口信號機(jī)轉(zhuǎn)送公交車輛位置信息。公交車輛檢測/優(yōu)先請求系統(tǒng)根據(jù)預(yù)置策略來生成優(yōu)先請求,既可以是無條件的(例為某條線路上的所有公交車輛生成優(yōu)先請求),也可以是有條件的(例如只為晚點(diǎn)5分鐘以上的公交車輛生成優(yōu)先請求)。系統(tǒng)可分成路口級和控制中心級兩類。對于路口級,公交車輛通過車載發(fā)送器與設(shè)置在路口的接受器的進(jìn)行通信發(fā)送位置信息。對于系統(tǒng)級,公交車輛與控制中心進(jìn)行通信直接傳送位置信息。無論是路口級還是系統(tǒng)級,生成的優(yōu)先請求都需要得到處理和批準(zhǔn)。
2、通信系統(tǒng)
通信系統(tǒng)把公交車輛的位置信息和優(yōu)先請求信息傳送給路口信號機(jī)或控制中心,通信方式是中心到中心或中心到路口。公交信號優(yōu)先系統(tǒng)還需要采集用于離線分析和挖掘的有關(guān)交通信息,因此路口信號機(jī)與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器之間也需要進(jìn)行通信。
3、交通信號控制系統(tǒng)
交通信號控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)響應(yīng)公交信號優(yōu)先請求并執(zhí)行相應(yīng)的信號變換。這項(xiàng)功能可以由路口信號機(jī)直接執(zhí)行,也可以先由位于控制中心的系統(tǒng)對優(yōu)先請求進(jìn)行采集和處理,然后驅(qū)動(dòng)路口信號機(jī)來執(zhí)行。控制系統(tǒng)將基于預(yù)置策略作出是否要進(jìn)行信號調(diào)整的決策,例如在本地路口信號機(jī)每周期只對一個(gè)優(yōu)先請求進(jìn)行響應(yīng)的策略下,第二個(gè)優(yōu)先請求將不會得到響應(yīng)并導(dǎo)致信號改變。控制系統(tǒng)還要負(fù)責(zé)對優(yōu)先請求進(jìn)行優(yōu)先等級排隊(duì)管理。
六、公交信號優(yōu)先的不利因素
迄今為止,公交信號優(yōu)先策略在歐洲得到了一定程度的推廣應(yīng)用,但在其它地區(qū)及國內(nèi)都還處于試驗(yàn)應(yīng)用階段,究其原因,主要包括:
◆對技術(shù)可行性和成本效益的廣泛擔(dān)憂
◆缺少可信的、的和性價(jià)比高的公交車輛檢測產(chǎn)品
◆安裝車載定位系統(tǒng)的公交車輛相對有限
◆現(xiàn)有的交通信號控制軟件不支持公交信號優(yōu)先
◆公交信號優(yōu)先系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)成本高
◆公交信號優(yōu)先規(guī)劃遲后,技術(shù)人才缺乏。
七、公交信號優(yōu)先系統(tǒng)的規(guī)劃
公交信號優(yōu)先系統(tǒng)實(shí)施時(shí)需要做好以下一些工作:
◆需求調(diào)查分析
◆根據(jù)國家或地區(qū)ITS框架制訂公交信號優(yōu)先的實(shí)施規(guī)程
◆識別系統(tǒng)的利益相關(guān)者。
◆建立一個(gè)跨部門的領(lǐng)導(dǎo)小組來負(fù)責(zé)項(xiàng)目的實(shí)施
◆建立一個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)來指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施
◆建立目標(biāo),量化性能指標(biāo)
◆確定資金籌措方案
◆需求細(xì)化和目標(biāo)分解
◆開展小范圍的測試試驗(yàn)應(yīng)用
商鋪:http://www.cmr6829.com/st3152/
主營產(chǎn)品:集中協(xié)調(diào)式交通信號控制系統(tǒng),感應(yīng)式交通信號控制機(jī),集中協(xié)調(diào)式交通信號控制機(jī),行人過街按鈕觸發(fā)式交通信號控制機(jī),智能型交通信號控制機(jī),車輛檢測器,交通信號控制中心軟件
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