干线协调的公交优先规划与控制关键技术研究

公交优先的目标在于提高公交服务水平，特别是减少公交延误，提高公交运行速度；其难点在于如何既满足公交优先的需求，又最大限度地降低公交优先措施（如信号）对社会车辆的影响。.区别于"直接优化信号控制底层参数"的公交优先传统思路，本课题充分考虑公交在线路上的运行特点，从干线入手，提出干线协调下公交优先信号与常规信号整合的战略-战术分析方法和面向公交信号优先的公交站位调整优化方法。基本做法为通过对公交运行全过程的研究，解析车队离散、信号控制、站点位置、公交服务等因素对公交到达分布的影响机理，建立基于随机过程的公交到达分布预测方法；构建面向公交运行与服务全过程的微观仿真实验平台，利用统一的公交车、社会车辆时间-距离关系图，分析公交到达分布与常规信号相位绿灯时间窗的关系，在战略层建立信号框架，优化调整公交站位；在战术层基于规则优化控制参数。研究成果可为干线协调下公交优先的理论与实践提供新的视角和方法。

为了缓解城市交通拥堵，在交通主干道实施协调控制，在路网中实施公交优先信号控制，如何在干线协调背景下实现公交优先信号控制成为近期的研究热点。本项目以微观仿真实验平台为基础，研究干线协调下公交优先规划与控制关键技术。分析了影响到车率分布变化的路段离散、信号控制和公交停靠三种因素，根据影响机理分别构建单独考虑各种因素的预测转移矩阵，上游断面的到车率分布和转移矩阵进行乘法运算得到下游断面的到车率分布。战略层信号控制框架由干线协调、交叉口和公交优先三类控制参数组成，计算信号控制参数过程中充分考虑了公交车流的运行特征和到车率分布预测；战术层面的实时控制采用绿灯延长、绿灯提前优先策略，预测公交到达时间，按优先级实施感应控制。构建多个交叉口、多个公交站的路网模型，分别设计公交站在路段内、路段间调整位置的典型布设方案；运行多次仿真实验，数据分析发现公交站成对布设时延误较小。由此归纳和提炼得到公交站点布设的理想模块和优化流程。运行仿真实验并汇总评价数据，分析结果表明：应用战略战术分析方法可以同时提高公交车流和社会车流的通行效益，应用站点布设优化方法也可以提高公交车流的通行效益，但是应用范围有一定的局限性。本项目的研究成果可以为公交优先信号控制理论的研究提供新的研究方法和新的研究视角，为公交优先的规划和控制提供依据，有利于提高信号控制系统的运行效率，从而提高公交系统服务水平和整个交通系统的通行效率。