信号交叉口多线路冲突公交信号优先控制策略及仿真应用

摘要

优先发展城市公共交通需要积极实施公交优先技术，利用交通检测、自动控制和计算机科学等技术，最大化公交系统的实施效益，提高公交分担率，吸引更多的出行者乘坐公交，从而抑制其它机动车的使用，有效缓解城市拥堵状况。在道路资源有限的情况下，公交信号优先作为公交优先技术最重要的控制手段之一，能够提高公交服务的可靠性和稳定性。
　　 本文主要研究单信号交叉口多优先请求的处理策略，综合考虑信号交叉口公交车和社会车辆的效益、以及公交站点处乘客平均候车延误，建立实时多线路冲突下公交信号优先控制策略。该策略首先估计公交车辆到达下游站台的车头时距变化，然后依据整个路口人均延误变化处理多优先请求时的优先级别分配问题，以提高车头时距的稳定性。最后，以公交仿真平台为依托，进一步加强公交信号优先仿真评估功能。本文主要研究内容包括以下方面:
　　 (1)研究被动优先、主动优先公交信号优先控制方式，以及各类方法的优缺点，选择主动优先作为本文的主要控制策略，并且针对交通仿真技术的局限性，提出建设大型路网仿真平台的必要性。
　　 (2)针对基于发车间隔的公交运营模式，在信号交叉口处当有不同公交线路同时申请优先时，首先估计出优先前后公交线路的车头时距和下游站点乘客的平均等待时间变化。然后，再估计出信号交叉口处公交车辆和社会车辆的延误。最后，计算出整个路口优先前后延误变化，提出可变优先控制策略下优先控制目标:在不提高整个网络人均延误的前提下，最小化公交车辆到达下游站台的乘客平均候车延误。
　　 (3)根据提出的多线路申请优先请求处理方法建立数学模型，设计公交优先信号控制系统逻辑及实现流程。并基于VB.Net、MYSQL和VISSIM.COM编写实时公交信号优先控制与仿真算法。以实际路网为基础，对比分析现有经典的优先控制策略，验证模型的有效性和可行性、以及模型的适应范围。
　　 (4)根据现有仿真软件在公交仿真中的不足，本文提出了建立公交仿真平台，从路网设计、公交需求、信号控制和仿真平台四个方面分别提出具体实现算法，并开发一套较为完整的公交设计与仿真评估系统。并将提出的公交信号优先控制算法集成到该平台中，为公交路网设计、公交运营与管理和公交优先控制设计的决策者和设计者提供辅助支持。
　　 本文提出的多线路冲突下公交优先控制策略是针对基于发车频率运营模式的公交线路，给予申请优先的公交线路可变的优先时间，以提高所有线路优先后到达下游站台的均匀性。以实际路口的结构和信号控制方式为基础，利用编写的控制程序进行仿真分析，结果发现:相对给予固定优先时长的“先到先服务”的控制策略，该策略能够有效提高公交线路车头时距的均匀性，降低公交乘客平均候车延误，减少公交乘客延误和路网乘客总延误。分析模型对路网公交车辆占有率的敏感性，结果发现:当公交比例为3％时，公交乘客延误和网络乘客总延误将显著减少。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 研究内容

1．4 技术路线

第二章 公交信号优先及仿真技术综述

2．1 公交信号优先控制策略综述

2．1．1 国外研究综述

2．1．2 国内研究综述

2．2 公交信号优先技术

2．2．1 被动优先

2．2．2 主动优先

2．2．3 实时优先

2．3 公交信号优先控制系统

2．3．1 检测模块

2．3．2 数据传输模块

2．3．3 优先决策模块

2．3．4 优先许可模块

2．4 交通仿真技术

第三章 多线路冲突公交信号优先控制策略

3．1 问题陈述

3．2 控制逻辑

3．3 交通需求估计

3．3．1 排队长度估计

3．3．2 到达车辆估计

3．3．3 通过车辆估计

3．4 控制模型

3．4．1 最大优先时间

3．4．2 下游站点乘客平均延误估计

3．4．3 优先路口乘客延误估计

3．4．4 公交信号优先效益估计

3．5 系统实现流程

第四章 案例仿真分析

4．1 案例分析

4．1．1 仿真建模

4．1．2 模型参数标定

4．1．3 仿真实现流程

4．2 案例仿真结果

4．3 模型敏感性分析

第五章 公交运营仿真平台

5．1 仿真平台结构设计

5．1．1 平台逻辑结构

5．1．2 平台功能模块

5．1．3 平台应用流程

5．2 仿真平台功能实现

5．3 公交信号优先仿真评估模块

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 论文创新点

6．3 改进与展望

附录

参考文献

致谢