有軌電車信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)仿真模型實(shí)踐

俞秋田 吳凡 馮世挺

摘 要：本文基于VISSIM微觀交通仿真軟件，研究了現(xiàn)代有軌電車和相交道路社會(huì)車輛混合場景下兩者的交互影響機(jī)理。考慮絕對(duì)優(yōu)先、相對(duì)優(yōu)先兩種不同的有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制策略，對(duì)上述交通系統(tǒng)的延誤、排隊(duì)長度、排放物等指標(biāo)進(jìn)行了分析。研究成果能夠?yàn)槎嗄Ｊ降缆方煌ㄏ到y(tǒng)平衡發(fā)展提供決策參考。

關(guān)鍵詞：有軌電車;信號(hào)仿真;道路系統(tǒng);公交優(yōu)先

0 引言

隨著大量私家車的出現(xiàn)，空氣污染和停車難等問題困擾著大多數(shù)現(xiàn)代化城市，“公交優(yōu)先”戰(zhàn)略因此被廣泛倡導(dǎo)，逐漸形成了 “公共汽車+軌道交通”基本公交體系。近年來，很多城市大力開展軌道交通建設(shè)工作。由于受到人口、經(jīng)濟(jì)、客流等影響，城市推進(jìn)大容量的軌道交通制式困難重重。而在已有大容量軌道交通的區(qū)域，公共交通體系內(nèi)缺少重要的“中運(yùn)量交通工具”來銜接公共汽車系統(tǒng)（低運(yùn)量）和軌道交通系統(tǒng)（大運(yùn)量），使得公交系統(tǒng)效率不高。

為擴(kuò)大軌道交通的覆蓋率，提高公共交通效率，實(shí)現(xiàn)軌道交通制式多元化發(fā)展勢在必行。特別是在中小城市、大城市邊緣以及市中心大容量軌道交通未能覆蓋的區(qū)域，發(fā)展中運(yùn)量交通系統(tǒng)已經(jīng)成為新的交通擁堵解決方案。在此背景下，上海市松江區(qū)規(guī)劃現(xiàn)代有軌電車網(wǎng)絡(luò) [1]，積極推進(jìn)松江有軌電車建設(shè)。

松江有軌電車T2線穿越松江老城區(qū)，沿線相交道路眾多，有軌電車運(yùn)行效率影響因素較多。因?yàn)門2線其特殊的地理位置，作者綜合考慮整個(gè)道路交通系統(tǒng)，結(jié)合特征年交通量預(yù)測數(shù)據(jù)建立仿真模型，研究如何在保證有軌電車優(yōu)先的情況下，又能使社會(huì)交通受到的干擾最小，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通系統(tǒng)平衡發(fā)展。

1 仿真模型建設(shè)目標(biāo)

有軌電車信號(hào)優(yōu)先控制的建設(shè)目標(biāo)主要有以下三方面：

（1）遵循安全第一的原則，保障有軌電車運(yùn)行安全。

（2）有效降低有軌電車在交叉口的延誤，提高運(yùn)行效率。

（3）協(xié)調(diào)社會(huì)交通的通行需求，保證社會(huì)車輛的安全暢通，不僅要提升有軌電車的運(yùn)行速度，而且要盡量降低對(duì)其它社會(huì)車輛、行人交通等產(chǎn)生的負(fù)面影響。

2 仿真模型說明

2.1 模型路網(wǎng)

松江有軌電車T2線（新松江路）線路采用獨(dú)立路權(quán)，路中布置[2]。新松江路（三新北路-新松江路-人民北路段），包含三新北路和人民北路有軌電車首末站，中間有6個(gè)信控交叉口（4個(gè)有軌直行、2個(gè)有軌路中轉(zhuǎn)路中）。

2.2 路網(wǎng)模型流量輸入

在仿真模型中輸入預(yù)測2027年道路交通系統(tǒng)高峰小時(shí)交通量數(shù)據(jù)[3]。

2.3 模型信號(hào)優(yōu)先策略

有軌電車系統(tǒng)路口信號(hào)優(yōu)先采用基于感應(yīng)主動(dòng)請求的實(shí)時(shí)信號(hào)控制策略，即插入公交通行相位、延長主路綠燈時(shí)間：有軌電車在到達(dá)交叉口前主動(dòng)向交通信號(hào)系統(tǒng)提出優(yōu)先通行請求，交通信號(hào)系統(tǒng)根據(jù)交叉口的交通狀況響應(yīng)此請求，實(shí)時(shí)調(diào)整交叉口的信號(hào)配時(shí)方案，給予優(yōu)先通行信號(hào)。

2.3.1 插入相位

當(dāng)檢測到有軌電車到達(dá)時(shí)，在當(dāng)前相位結(jié)束（正常結(jié)束或提前結(jié)束）后，插入一個(gè)有軌電車通行相位，使得有軌電車通過。插入相位結(jié)束（有軌電車通過）后，仍然回到后續(xù)相位，按照原有相位順序運(yùn)行。

2.3.2 綠燈延長

當(dāng)有軌電車在有軌電車通行相位（綠燈）末尾到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)延長該相位的綠燈長度，讓有軌電車順利通過。

2.4 信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)構(gòu)成

信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)涉及中心控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、路側(cè)軌旁檢測設(shè)備等系統(tǒng)，各系統(tǒng)相互協(xié)同，完成道路信息采集和各系統(tǒng)信號(hào)的交互控制。

2.5 有軌信號(hào)優(yōu)先方式

為了對(duì)比信號(hào)優(yōu)先策略的實(shí)施效果，研究分別采用了有軌電車無優(yōu)先、絕對(duì)優(yōu)先、相對(duì)優(yōu)先三個(gè)方式：

2.5.1 無有軌信號(hào)優(yōu)先模型

該模型不采用有軌信號(hào)優(yōu)先策略，不改變原來社會(huì)車輛的行駛條件。根據(jù)預(yù)測社會(huì)車輛流量進(jìn)行信號(hào)燈配時(shí)，有軌電車直行過交叉口與社會(huì)車輛受同一信號(hào)控制。

2.5.2 有軌信號(hào)絕對(duì)優(yōu)先模型

該模型采用有軌信號(hào)絕對(duì)優(yōu)先策略，整條線路在交叉口每個(gè)相位都實(shí)施有軌電車優(yōu)先：使用主動(dòng)優(yōu)先控制策略（綠燈時(shí)間延長、插入相位），保證有軌電車通過交叉口時(shí)獲得綠燈相位。為了保證絕對(duì)優(yōu)先，有軌電車通過時(shí)若信號(hào)燈不在線路通行的綠燈相位，都直接插入有軌通行相位。

同時(shí)在有軌電車線路平行道路和相交道路社會(huì)車輛進(jìn)口道設(shè)置流量檢測器，檢測器可檢測各進(jìn)口道車道車輛流量情況。在軌旁檢測器沒有檢測到有軌電車的時(shí)候，對(duì)社會(huì)車輛實(shí)現(xiàn)感應(yīng)信號(hào)控制，若在某個(gè)相位綠燈時(shí)間內(nèi)，該車道沒有檢測到后續(xù)社會(huì)車輛則跳過該相位。

2.5.3 有軌信號(hào)相對(duì)優(yōu)先模型

該模型考慮交叉口相交道路系統(tǒng)社會(huì)車流交通量，協(xié)調(diào)有軌電車與社會(huì)交通的通行需求，基于感應(yīng)主動(dòng)請求的實(shí)時(shí)信號(hào)優(yōu)先控制策略，有選擇對(duì)整條線路部分交叉口實(shí)施有軌電車優(yōu)先;在有軌電車未經(jīng)過時(shí)，輔以離線協(xié)調(diào)干預(yù)控制策略。

經(jīng)過絕對(duì)優(yōu)先仿真發(fā)現(xiàn)，西林北路交叉口線路相交道路南北向流量較大，有軌電車優(yōu)先對(duì)社會(huì)車流影響很大，故該交叉口采用固定配時(shí)方案，有軌電車不優(yōu)先;三新北路、人民北路、龍?jiān)绰方徊婵跐M足絕對(duì)優(yōu)先設(shè)置條件;而濱湖路、江學(xué)路交叉口在絕對(duì)優(yōu)先的情況下進(jìn)口道擁堵太大，根據(jù)實(shí)際社會(huì)車輛流量，選擇部分相位信號(hào)優(yōu)先。

2.6 數(shù)據(jù)采集方式及統(tǒng)計(jì)

2.6.1 有軌數(shù)據(jù)采集方式

有軌電車數(shù)據(jù)采集通過區(qū)間內(nèi)VISSIM車輛出行時(shí)間按鈕設(shè)置起終點(diǎn)，獲取有軌運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2.6.2 社會(huì)車輛交叉口數(shù)據(jù)采集方式及統(tǒng)計(jì)

在每個(gè)交叉口通過VISSIM設(shè)置節(jié)點(diǎn)按鈕，定義需測量交叉口范圍，區(qū)間仿真運(yùn)行結(jié)束后統(tǒng)計(jì)每個(gè)交叉口評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。

3 有軌電車優(yōu)先方式效益比較和評(píng)價(jià)

仿真運(yùn)行時(shí)間：900 s～4 500 s，通過計(jì)算得到表1數(shù)據(jù)。

通過比較發(fā)現(xiàn)，有軌電車相對(duì)優(yōu)先控制策略與絕對(duì)優(yōu)先控制策略相比，有軌區(qū)間運(yùn)行速度只相差1.6 km/h，但是社會(huì)車輛在各交叉口延誤時(shí)間更小，排隊(duì)長度也減少;相對(duì)優(yōu)先策略比無信號(hào)優(yōu)先條件下平均行程車速快3.0 km/h，有利于居民出行更傾向于有軌電車，貫徹國務(wù)院公交優(yōu)先、三部委慢行交通優(yōu)先文件精神。

4 結(jié)語

當(dāng)前城市交通擁堵越引起人們的關(guān)注，城市公共優(yōu)先已經(jīng)成為緩解交通壓力的利器。

中運(yùn)量系統(tǒng)和道路系統(tǒng)不可避免的存在路權(quán)相互侵占的矛盾，在規(guī)劃階段處理好道路交通和中運(yùn)量交通的發(fā)展關(guān)系，實(shí)現(xiàn)整個(gè)交通系統(tǒng)平衡發(fā)展成為中運(yùn)量交通系統(tǒng)能順利發(fā)展的必要條件。本文以上海市松江有軌電車T2線新松江路段為例，以居民出行特征為基礎(chǔ)，預(yù)測周邊客流走廊，對(duì)道路有軌電車系統(tǒng)和社會(huì)車輛系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，借助交通流仿真模擬軟件，研究基于感應(yīng)主動(dòng)請求的實(shí)時(shí)信號(hào)控制策略下各種優(yōu)先方式的特點(diǎn)，對(duì)城市中運(yùn)量公交系統(tǒng)發(fā)展具有一定參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]松江區(qū)現(xiàn)代有軌電車網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃（2013-2020）[R].上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2013.

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[3]松江現(xiàn)代有軌電車示范線交通流量預(yù)測與分析[R].同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，2015.