下游?？空居绊懙慕徊婵诠粌?yōu)先配時(shí)優(yōu)化

諸葛雪玉

(河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098)

1 概述

陳群和晏克非考慮公交優(yōu)先，并從我國(guó)城市交叉口的交通特征出發(fā)對(duì)城市交叉口信號(hào)配時(shí)作了研究[1]。路慶昌等從交叉口的總體效益出發(fā)，以乘客人均延誤最小為目標(biāo)，以飽和度、短周期、最小綠燈時(shí)間為約束條件，提出了公交優(yōu)先周期優(yōu)化模型[2]；Li等人針對(duì)乘客延誤和延誤離散程度，制定了信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法，并對(duì)交叉口信號(hào)配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，并采用VISSIM仿真驗(yàn)證了模型的可行性[3]。吳志周等人在固定式信號(hào)配時(shí)方案下，以車均延誤為優(yōu)化目標(biāo)，建立了?？空咀罴巡贾梦恢玫倪x擇模型，并對(duì)交叉口和停靠站的組合進(jìn)行實(shí)例計(jì)算分析，得出信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案下的停靠站最佳布置方案，降低了車輛延誤，并且通過(guò)VISSIM仿真驗(yàn)證了模型計(jì)算結(jié)果[4]。

雖然在交叉口處對(duì)公交車輛實(shí)施信號(hào)優(yōu)先，但是由于交叉口通行特征復(fù)雜，特別是很多?？空疽苍O(shè)置在交叉口進(jìn)出口道上，這些?？空?尤其是交叉口下游公交?？空?將會(huì)限制交叉口公交通行效率。如果上一相位的公交車輛未能在下游?？空纠帽局芷诘募t燈時(shí)間完成乘客上下客服務(wù)，綠燈啟亮后，新的公交車輛到達(dá)停靠站后需要排隊(duì)等待進(jìn)行服務(wù),嚴(yán)重時(shí)影響社會(huì)車輛進(jìn)入交叉口。這在極大程度上降低了交叉口的通行效率，增加了公交停靠站的乘客候車時(shí)間。更重要的是，嚴(yán)重影響了公交車輛的服務(wù)水平與準(zhǔn)點(diǎn)率。因此需要從?？空镜慕嵌瘸霭l(fā)，重點(diǎn)分析下游站點(diǎn)對(duì)交叉口交通的影響，研究公交優(yōu)先信號(hào)配時(shí)方法。

2 公交信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型建立

在下游公交溢出影響研究基礎(chǔ)上，假設(shè)只有一個(gè)進(jìn)口道設(shè)置停靠站的交叉口進(jìn)行公交信號(hào)配時(shí)優(yōu)化。以交叉口的人總延誤最小為優(yōu)化目標(biāo)，以避免相位過(guò)飽和和最小綠燈時(shí)間為約束條件，建立信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型，調(diào)整公交優(yōu)先相位的綠燈時(shí)間。

目標(biāo)函數(shù)為：

(1)

式中：D——交叉口人總延誤；

Pt——公交車平均載客量,per；

ds——站點(diǎn)公交乘客延誤；

xij——相位i的j進(jìn)口方向飽和度；

λi——i相位綠信比；

C——周期長(zhǎng)度,s；

gmini——i相位對(duì)應(yīng)的最小綠燈時(shí)間,s。

對(duì)社會(huì)車和公交車的平均延誤采用韋伯斯特延誤模型，則有：

(2)

3 實(shí)例分析驗(yàn)證

3.1 交叉口交通條件

選取江東北路—清涼門(mén)大街交叉路口作為仿真對(duì)象。如圖1所示為實(shí)驗(yàn)路段的交叉口布局以及相位設(shè)置情況。江東北路—清涼門(mén)交叉路口為四相位的十字交叉口，東、西、南、北四個(gè)進(jìn)口道各自設(shè)有5條車道，分別為1條右轉(zhuǎn)車道、2條直行車道以及2條右轉(zhuǎn)車道。其中南北進(jìn)口道最右側(cè)的直行車道均為公交專用道。本實(shí)驗(yàn)選取的公交?？空緸槟线M(jìn)口道對(duì)應(yīng)的下游停靠站，此?？空驹O(shè)有7條公交線路。

對(duì)交叉口工作日晚高峰(17:00 PM～18:00 PM)進(jìn)行交通量調(diào)查，流量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 交叉口交通流特性表

通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到不同線路公交車在站平均消耗時(shí)間及乘客占有率，如表2所示。

表2 不同線路公交車平均在站消耗時(shí)間及乘客占有率

圖2為該交叉口原始信號(hào)配時(shí)方案，其中公交相位與南北進(jìn)口道直行相位屬同一相位。因?yàn)樗膫€(gè)進(jìn)口道的右轉(zhuǎn)方向均設(shè)有右轉(zhuǎn)專用道與右轉(zhuǎn)專用相位，所以忽略右轉(zhuǎn)方向。

3.2 信號(hào)配時(shí)優(yōu)化

南北直行相位為本研究的優(yōu)化相位，根據(jù)HCM2000推薦得到交叉口的飽和流率為1 700 pcu/h/l，公交專用道的通行能力為850 pcu/h/l。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究人員觀測(cè)得到社會(huì)車輛的平均載客率

為1.8人/輛，公交車輛的平均載客率為26人/輛。假設(shè)最小綠燈時(shí)間為14 s，計(jì)算可得綠燈延長(zhǎng)最大時(shí)間為13 s。

在約束條件的控制下，對(duì)控制目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行試算，進(jìn)行綠信比的調(diào)整。優(yōu)化后交叉口信號(hào)配時(shí)如圖3所示。

由延誤公式計(jì)算得到信號(hào)優(yōu)化前后交叉口的人總延誤，如表3所示。

表3 優(yōu)化前后人總延誤對(duì)比表 s

從表3中數(shù)據(jù)分析得到，通過(guò)對(duì)公交信號(hào)優(yōu)先控制，人總延誤降低2.4%。由此說(shuō)明本文提出的優(yōu)化方法對(duì)公交信號(hào)優(yōu)先控制有一定的效果，在一定程度上提高了乘客的出行效率。

3.3 仿真結(jié)果分析

借助調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行VISSIM仿真，由車速和通行能力統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定義路段的交通屬性，確定交通流輸入情況。并結(jié)合信號(hào)相位統(tǒng)計(jì)情況，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)的輸出，得到信號(hào)控制優(yōu)化前后的交叉口乘客總延誤對(duì)比如表4所示。

表4 仿真結(jié)果對(duì)比表 s

由表4可知，優(yōu)化后交叉口人總延誤下降了3.4%，雖相比于模型計(jì)算的結(jié)果有一定偏差，但本文仿真結(jié)果確實(shí)驗(yàn)證了公交優(yōu)先模型對(duì)交叉口的通行效率具有優(yōu)化效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)研究下游?？空竞徒徊婵诘南嗷プ饔茫紤]下游停靠站排隊(duì)公交車輛溢出影響，確定公交優(yōu)先信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方法。以有公交專用道的單點(diǎn)交叉口為研究對(duì)象，分析下游?？空緦?duì)交叉口范圍內(nèi)交通流運(yùn)行特征參數(shù)延誤的影響，進(jìn)而構(gòu)建交叉口公交優(yōu)先信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型，使得交叉口人總延誤得到優(yōu)化，提高了公交車服務(wù)水平，在一定程度上減緩了交通流擁堵。