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单个交叉口公交信号优先策略的研究摘要：本文给出了公交优先的三种不同的执行策略，使用微观仿真软件sumo对单个交叉口交通流进行仿真，通过对比各个策略下公交车辆与非公交车辆的延误，得出红灯早断和绿灯延长结合实施时延误最小。
关键词：公交优先仿真延误中图分类号：tn 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）06-0036-011 前言国外对公交优先控制理论与控制系统研究较多，但国内公交比例大，交通流构成多样化，交通流和公交系统可控性低，且公共汽车高峰与社会车辆高峰相重合的实际情况使得交通问题不同于国外交通特征，造成公交理论和技术难以移植。
简单引用国外公交信号优先方法容易导致车辆延误大大增加，所以有必要对基于延误的交叉口公交信号优先控制进行研究。
公交信号优先在公交优先技术上属于“时间优先”，它是指在交叉口为公交车辆提供优先通行权，即优先通行信号。
公交信号优先实施的理念是在保证不对整个交叉口或干线车辆运行产生严重影响的前提下，减少公交车辆的延误，降低公交车辆的路线行程时间，提高公交准点率，提高公交车辆的运行效率。
2 设计方案2.1.单独执行红灯早断策略缩短车辆等待绿灯信号的红灯时间，在公交车辆到达交叉口时，如果公交车辆通行方向所在的相位处于红灯状态，这时通过压缩非公交相位使公交相位提前激活达到公交优先。
2.2.单独执行绿灯延长策略当公交车辆到达交叉口时，若该相位的绿灯信号即将结束，采用延长该相位的绿灯时间的方法，使公交车辆可以通过交叉口。
2.3.结合红灯早断和绿灯延长策略3 仿真实例对于一个双向六车道的单个交叉路口，按照车流量的大小共分为4个相位，第一相位为北向直行车辆和北向左转车辆，第二相位为南向直行车辆和南向左转车辆，第三相位为东西直行车辆车辆，第四相位为东西左转车辆。
交叉口数据以下依次按社会车辆到达率、公交车达到率、饱和流量、流量比排列：第1相位：北右：100，0，1000，0.10；北直：150，40，1000，0.23；北左：110，0，1000，0.11，第2相位：南右：40，51，1000，0.14；南直：70，40，1000，0.15；南左：28，36，1000，0.10.第3相位：东右：78，0，1000，0.08；东直：180，0，1000，0.18；西直：80，0，1000，0，08；第4相位：西右：20，35，1000，0.09；西左：155，0，1000，0.155；东左：50，51，1000，0.15.四个相位最大流量比分别为：0.23，0.15，0.18，0.155.本文设置绿灯间隔时间为3s黄灯时间为3s，启动损失时间为3s，交叉口相位设置为4相位。
交叉口交通改善设计交叉口交通组织与信号控制一体化设计报告一、交叉口简介：该路口位于昆明市石闸立交桥以北500m左右的地方，是主干路--白龙路与支路--龙庆路十字相交所形成。
在二环路与三环路之间，南面紧邻二环高架快速系统，北面通往世博路、东三环，北临世博园，世博车市，住宅小区等大型交通吸引点。
二、交叉口概况：1)、周边区域的概况：（1）、交叉口南面不远处为石闸立交桥和俊园房产，紧邻佳园小区、豪都家具商场等大型交通吸引点。
同时豪都家具和佳园小区旁边还有公交车站，该方向是昆明市进出主城区的主要干道，车流量较很大，交叉口北面不远处是世博车市，可通往世博园以及北市区，以及呈贡，玉溪等地。
（2）、交叉口东面有昆明理工大学、西南林学院两所高校，白龙村，住宅小区等。
55、70、75路等公交车在此设立站点，交通量需求相对较大。
交叉口西面主要为城中村，交通量很小。
2)、路口概况：白龙路方向为“四块板”道路，各进口均为三条机动车道，一条非机动车道，及一条人行道，两方向机动车道中间设有隔离栏，机动车道和非机动车道之间、非机动车道和人行道之间均设有绿化带。
路幅宽约为25m。
龙庆路方向双向两车道，道路两边各设有人行道，路幅宽约为10m。
交叉口主要几何参数如下表所示：3)、交通状况：车辆组成以中型和小型汽车为主，并有相当数量的非机动车和行人，高峰小时流量见下表。
高峰小时流量表（晚高峰）4）、交通控制现状：现有信号相位图信号相位为三相位，白龙路方向设有独立的左转相位；行人、非机动车相位与机动车直行相位一致，龙庆路方向直行机动车和左转机动车冲突严重。
三、问题及对策：1）、改善前的主要问题：改善前交叉口的交通状况如下图所示：改善前存在的问题（1）路边停车问题龙庆路东面设有路边停车，停车量很大，一般均无车位。
因为是机非混行车道，再加上部分逆行非机动车影响，该车道行车非常混乱。
龙庆路西进口也存在机动车停放路边，占用非机动车道的现象，且也没有机非分隔栏，虽然北进口车辆较少，但事故发生可能也是很高的。
基于公交优先策略的交叉口信号优化摘要：城市道路拥堵状况导致居民出行问题愈发严峻，优先发展公共交通是缓解交通拥堵的重要举措，“公交优先”理念应运而生，修建公交专用道及提供公交优先相位作为实现公交优先的重要步骤尤显重要。
交叉口作为城市路网重要节点，其在交叉口实现公交优先控制在降低公交延误，提高公交运行效率作用明显。
本文以一个具公交专用道的交叉口为例，选取人总延误为评价指标，在实际调查的基础上用VISSIM软件进行实例仿真，实验结果表明：交叉口公交优先策略下人总延误减少了13%，故该方法对公交优先下交叉口道路通行问题改善具一定作用。
关键词：公交优先；交叉口延误交通需求与供给之间的矛盾日益突出，交通阻塞也因此由点到线、由线到面这样不断的扩张，依靠交通基础设施建设来平衡交通供需矛盾难以从根源上解决交通问题，公共交通作为改善举措之一，由于现阶段公交运营存在速度慢，准时性差，服务水平差等问题，优先发展城市公共交通是十分必要的。
交叉口作为路网节点，在交叉路口实行公交优先信号控制可以避免或者减少公交在交叉路口的等待时间，保证公交车平稳运行，对减少客运延误，提高公交速度和公交准时性起到重要作用。
Eichler M等分析了间断的公交专用道条件下，交叉口饱和度、公交发车频率、公交车流结构等对公交信号优先控制的影响，建立了间断公交专用道下的信号配时参数化模型[1]；张卫华等人以交叉口人总延误减少最大为优化目标，以保障其余相位车辆正常通行为约束条件，提出了公交信号优先配时优化方法[2]；马万经、杨晓光研究了绿灯延长、绿灯提前启亮以及插入相位的使用范围，以交叉口的公交车和社会车辆的车均延误为指标，分析了不同交通流情况下各种优先策略的控制效果[3]。
综上，在公交专用道的前提条件下，通过交叉口信号配时优化，给予公交车通过交叉口的优先权，可以进一步减少延误，提高公交运行效率。
1 现状分析本文以重庆鹅岭站交叉口为对象对交叉口公交优先下信号配时进行优化，鹅岭站交叉口位于长江一路与长江二路交接处，其中长江一路和长江二路在道路的最外侧设有公交专用道。
智能交通信号控制的优化策略在当今快节奏的社会中，交通拥堵已经成为了许多城市面临的严峻问题。
智能交通信号控制作为缓解交通拥堵、提高交通效率的重要手段，其优化策略的研究和应用具有极其重要的意义。
智能交通信号控制的目标是通过合理分配道路资源，减少车辆的等待时间和停车次数，提高道路的通行能力，从而改善交通流量，减少交通拥堵。
为了实现这一目标，我们需要从多个方面对交通信号控制进行优化。
首先，要优化交通信号的配时方案。
传统的固定配时方案往往不能适应交通流量的动态变化，导致交通效率低下。
因此，我们需要采用基于实时交通流量数据的动态配时策略。
通过在道路上安装传感器，如地磁传感器、视频监控等，实时采集交通流量、车速等信息，然后利用算法计算出最优的信号配时方案。
例如，在交通流量高峰期，延长绿灯时间，增加车辆的通行量；而在交通流量低谷期，则适当缩短绿灯时间，减少车辆的等待时间。
其次，分相位控制也是一种有效的优化策略。
根据不同方向的交通流量和流向特点，将交通信号分为多个相位进行控制。
比如，对于交叉路口存在左转流量较大的情况，可以单独设置左转相位，避免左转车辆与直行车辆的冲突，提高交叉路口的通行效率。
再者，考虑不同类型车辆的通行需求也是至关重要的。
比如公交车、应急救援车辆等具有特殊通行需求的车辆，为它们设置优先通行权。
可以通过安装特殊的传感器或者利用智能交通系统识别这些车辆，当它们接近交叉路口时，调整信号灯为其提供绿灯通行，以保障公共交通的运行效率和紧急救援的及时性。
此外，区域协调控制也是智能交通信号控制优化的重要方向。
将多个相邻的交叉路口视为一个整体，进行统一的协调控制。
通过优化各个交叉路口的信号配时，使得车辆在区域内能够连续、顺畅地通行，减少因信号不协调导致的停车和延误。
例如，采用绿波带控制策略，当车辆按照一定的速度行驶时，可以在连续的多个交叉路口遇到绿灯，从而实现快速通行。
在实际应用中，为了确保智能交通信号控制优化策略的有效实施，还需要建立完善的评估和反馈机制。
基于预信号的交叉口公交相位插入策略设计华瞡怡;任刚;于晨【摘要】为降低公交车辆在多相位信号控制交叉口的延误，根据公交信号优先原理设计了一种公交相位插入策略．首先，基于预信号控制方法设计了策略的进口道设置和控制逻辑，建立了保证各相位饱和绿灯时间下的策略控制参数计算模型；然后，应用排队累积图示法建立了以公交车辆与非优先车辆的车均延误变化量为指标的策略效益计算模型，发现在不同交叉口饱和度（0．50～0．90）下执行策略，公交车辆车均延误降低量均大于非优先车辆车均延误增加量，且饱和度越低，两者相差越大．最后通过实例仿真进行了验证分析，研究结果表明：在适中的交叉口饱和度（≤0．9）情况下，执行基于预信号的公交相位插入策略能够在不显著影响非优先车辆运行的同时，有效降低公交车辆的延误．%A transit phase insertion strategy was designed based on the theory of transit signal priority to decrease bus delay at multi-phase intersections.Firstly,the pre-signals technique was used to de-sign layout and control logic.The calculation models of control parameters ensuring the saturation green time of each phase satisfied were established.Then,calculation models of efficiency analysis with the index of average delay of buses and non-priority vehicles were built based on the cumulative arrival departure diagram.At different intersection saturation (from 0.50 to 0.90),the average de-crease delays of buses are all large than those of non-priority vehicles;and the difference became lar-ger with the decrease of the saturation.A simulation example was done to validate the strategy.The results show that the execution of strategy at adequate intersection saturation (≤0.9)can decrease bus delayefficiently with no significant effect on the operation of non-priority vehicles.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】5页(P1325-1329)【关键词】交通工程;公交相位插入;预信号;多相位交叉口;公交信号优先;效益分析【作者】华瞡怡;任刚;于晨【作者单位】东南大学交通学院，南京 210096;东南大学交通学院，南京 210096;东南大学交通学院，南京 210096【正文语种】中文【中图分类】U491.232面对我国城市交通压力持续增加、交通拥堵日趋严重的现状,作为公交优先重要组成部分的公交信号优先(transit signal priority,TSP)能够有效减少公交车辆在交叉口的延误,提高其准点率和服务水平.在TSP的几类控制方法中,主动式公交信号优先具有能够根据实时状况调整控制参数、易于在工程实践中运用等优点,因此在欧美国家得到了广泛的运用,并取得了很大的成功[1].目前国内外对主动式单点公交信号优先的研究主要集中在绿灯延长和红灯缩短这2种策略的控制逻辑[2-5]设计及延误分析[6-9]上,而对其他策略的研究较少.在欧美国家交叉口大量采用两相位信号控制的情况下,绿灯延长和红灯缩短能够有效地减少公交车辆在交叉口的延误.但对于我国主要交叉口采用的多相位信号控制方式,这2种策略缺乏对通行方向为红灯信号且下一个执行相位仍为红灯信号的进口道上公交车辆的优先服务.本文将采用主动式单点公交信号优先中公交相位插入策略来解决上述问题,并提出以预信号的方式来实现这一策略的实际运用.1 公交相位插入策略公交相位插入策略是在正常的相位相序中为公交车辆增加一个特定的相位[10].其作用原理如图1所示:当车辆检测器检测到公交车辆到达交叉口时,若公交车辆的通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的下一个执行相位仍不允许公交车辆通过时,在当前相位和下一相位之间插入一个公交专用相位,为公交车辆提供信号优先.图1 公交相位插入策略作用原理另一方面,相位最大压缩时间是执行公交相位插入策略的关键,而相位最大压缩时间取决于各相位的交通状态.如图2所示,根据交叉口进口道绿灯时间内车辆通过时车头时距的变化情况,可以将绿灯时间g划分为饱和绿灯时间ga和富裕绿灯时间gb 两个阶段,富裕绿灯时间即为该相位的最大压缩时间.对于公交相位插入策略而言,通过压缩当前相位和下一相位的富裕绿灯时间,对后续相位的富裕绿灯时间进行调整,以此来提供插入公交相位的通行时间.图2 交叉口进口道排队累积示意图2 策略设计2.1 预信号控制下交叉口进口道设置预信号控制方法是在交叉口进口道的通行区域内设置前后2条停车线,通过设置在后一条停车线上的预信号来控制非优先车辆的通行.即预信号为红灯时,非优先车辆在预信号控制停车线之后等待,而公交车辆可以直接进入主信号控制的前一条停车线之后的公交候驶区排队等待[11].公交相位插入策略的实施需要在正常的相位相序中增加一个相位,由于公交车辆混杂在非优先车辆中,因此插入相位的持续时间难以确定.对此,本文考虑运用预信号控制方法将公交车辆从非优先车辆中分离出来,仅为公交车辆提供优先信号,实现策略的实际运用.针对我国多相位信号控制交叉口冲突车辆的时空分离、交叉口公交专用车道未普遍设置及右转车道排队较少的特点,本文设计了如图3所示的预信号控制下交叉口进口道的设置方法:当公交车辆行驶至交叉口,发现预信号为红灯时,公交车辆将通过右转车道进入公交候驶区,等待优先控制系统判断是否插入公交相位.图3 利用右转车道实现预信号控制的布局方法2.2 控制逻辑设计当检测器检测到公交优先申请时,优先控制系统能够根据交叉口的实际情况判断是否提供优先信号及分配各相位的压缩时间,本文设计策略的逻辑控制如图4所示. 图4 公交相位插入策略的控制逻辑图2.3 控制参数确定针对控制逻辑设计中需要确定各相位压缩时间的要求,本文提出了压缩时间确定方法:保证交叉口各进口道上车辆不会因为策略的实施而二次停车;能够根据相位持续时间按比例分配压缩时间,均衡各进口道交通负荷.假设交叉口的信号控制为n相位,则控制参数模型可分为如下3种.1) 当前相位压缩时间gxi通过压缩当前相位为公交相位提供通行时间，即gxi=min(gx,gbi,gt)(1)式中,gx为插入公交相位持续时间;gbi为相位i的富裕绿灯时间;gt为相位结束时刻ts与公交到达停车线时刻t0之差.2) 第1周期相位的压缩时间如果gxi<gx,则需要计算下一周期相位的压缩时间,包括这一周期中的非最后相位压缩时间及最后相位压缩时间即(2)(3)式中为第1周期相位j的绿灯时间为第1周期相位j,l富裕绿灯时间;0.5为常数项,以解决下取整函数运算中产生的数据偏小问题.3) 第m周期相位(m>1)的压缩时间如果则需要计算第m周期的压缩时间,各相位压缩时间至某周期能够完成公交相位的恢复为止,计算式为(4)(5)(6)式中为第m周期相位j的绿灯时间为第m周期相位j,l的富裕绿灯时间.3 交通效益评价3.1 车均延误计算模型设公交车流饱和流率为sb,非优先车流饱和流率为sn,公交车流流率为qb,非优先车流流率为qn,周期长度为T,周期内红灯时间为r,公交相位插入时刻为t1,插入公交相位时间为gx.通过排队累积图示法对基于预信号的公交相位插入策略的正负交通效益进行分析.根据图5中延误三角形的几何关系,可以得到公交车辆车均延误降低量的计算公式为Db==(7)根据图6中延误三角形的几何关系,可以得到非优先车辆车均延误增加量的计算公式为Dn==(8)3.2 延误对比分析假设一交叉口为四相位信号控制,其参数为T=120 s,每一相位持续时间为30s,gx=5 s,sb=1 000 veh/h,sn=1 600 veh/h.同时,假设饱和度w在0.50～0.90之间变化,公交车流流率qb=250w veh/h,非优先车流流率qn=400w veh/h.图5 公交车辆延误分析图6 非优先车辆延误分析根据式(7)、(8)计算得到公交车辆车均延误减少量及非优先车辆车均延误增加量(其中公交相位插入时刻分为25及55 s两种),如表1所示.表1 策略效果与交叉口饱和度的关系饱和度延误变化/(s·veh-1)公交(25s)公交(55s)非优先车辆0．50-21．67-11．674．170．55-19．70-10．614．230．60-18．06-9．724．290．65-16．67-8．974．350．70-15．48-8．334．420．80-14．44-7．784．490．80-13．54-7．294．560．85-12．75-6．864．630．90-12．04-6．484．70可以看出,在执行公交相位插入策略的情况下,不同交叉口饱和度公交车辆的车均延误减少量均超过了非优先车辆的车均延误增加量,因而证明策略是有效的.且非优先车辆车均延误增加量均不超过5 s,对交叉口的整体服务水平影响不大,与此同时,在较低的交叉口饱和度条件下,公交车辆的服务水平却有极大的增加.另一方面,随着交叉口饱和度的提高,执行策略的效果不断下降,当交叉口饱和度超过0.9后,策略的恢复期很长,执行效果不再明显,且会带来损失时间的增加及交叉口复杂程度的提高,这也验证了交叉口饱和度应不大于0.9的判断.4 仿真验证为进一步验证基于预信号的公交相位插入策略的有效性,本文采用VISSIM3.70微观仿真软件对南京市丹凤街-大石桥街四相位交叉口策略执行前后分别建立仿真模型,并对公交车辆平均延误及非优先车辆平均延误进行前后对比分析.交叉口4个进口道的几何布局形式均为:3个专用进口车道(左转、直行、右转各一)和2个出口车道.交叉口的信号配时为南北直行(37 s)、南北左转(17 s)、东西直行(29 s)、东西左转(13 s).所有车辆右转均无限制.实际调查流量如表2所示.表2 丹凤街-大石桥街交叉口高峰小时流量表 veh/h交叉进口道非优先车辆公交车辆东进口左转9911直行23614右转1138西进口左转1288直行35517右转12420南进口左转18316直行45037右转8610北进口左转1979直行36935右转1077在仿真阶段,每次仿真时段取4 000 s,其中包括400 s路网车流初始化阶段.由于仿真的随机性,在本次仿真中对方案做10次仿真运行.运行得到延误对比如表3所示. 表3 非优先车辆延误仿真对比 s/veh仿真序列公交车辆延误实施前实施后非优先车辆延误实施前实施后127．4115．7527．4131．24226．5217．2126．5229．53327．1116．532 7．1130．01426．2017．4026．2028．70525．3116．6025．3130．22627．5015．3627．5032．00726．5115．8326．5131．05827．0116．3227．0130．40927．6015．2027．6031．701026．9915．9926．9931．21从表3中可以看到,10次策略实施前后的仿真对比中,公交车辆的车均延误平均值由26.82 s下降为16.22 s,降幅接近40%;同时,策略执行下非优先车辆的车均延误平均值由26.82 s上升为30.61 s,升幅不到15%.相比于交叉口公交车辆服务水平，则由C级提升为B级,非优先车辆服务水平维持在C级不变,策略的实施对交叉口的整体运行影响不大.5 结语本文研究了一种适用于多相位信号控制交叉口的公交相位插入策略的设计、评价与仿真.策略运用了预信号控制方法实现实际运用,并通过控制参数计算模型保证各进口道不会超饱和.同时,为保证交叉口运行的平稳性,本文提出的优先策略仅为在正常配时下到达的公交车辆提供信号优先,而对于在策略恢复期到达的车辆,无法实现优先.最后,策略的效益评价和实例仿真的结果表明,策略的实施能够在不显著增加非优先车辆延误的同时,有效减少公交车辆的延误;但策略的效益会随着交叉口饱和度的增加而降低,当交叉口饱和度超过0.9后,策略的实施将失去意义.参考文献 (References)[1] Baker R J, Chang J, Smith H R. 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