基于车路协同的公交优先策略研究

摘要

随着我国城市化的不断发展、人民生活水平不断提高，全民汽车拥有量正逐年增加。但是受到城市道路既有条件的限制，虽然国家为了缓解交通拥堵采取了很多卓有成效的措施，比如为公交车设置专用车道，特殊时段的公交限行，以及在一些大中型城市开辟了快速公交车道(BRT)，但是都只是以空间换取路口通行效益的方式，并没有从根本上解决问题。在道路条件有限的情况下，上述方法的局限性更加明显。　　早在上世纪五、六十年代，就有国家开展交叉路口公交优先的研究，但是局限于当时互联网发展以及硬件条件的限制，实施效果不太理想。随着近些年来智能交通的发展以及车联网概念的提出，基于车路协同技术的公交优先被认为是能最有效的解决路口拥堵的手段之一。在本文中，摆脱传统的公交信息采集方式，通过车路协同方法提出了智慧公交解决方案，并对该方案下各组成部分之间的通讯方式，以及可实现功能进行了阐述。在智慧公交方案下，从公交优先控制策略出发，以满足公交准点到达为控制目标，分别对早于时刻表到达和晚于时刻表到达的公交分别采取不同的优先控制策略。而对于公交优先请求冲突的情况，以公交乘客延误和下一站乘客等待延误为优化目标，建立公交优先冲突决策模型-公交乘客优先延误和下一站乘客等待延误最大，优先级越高。并在Matlab端编写控制算法，Vissim端搭建路口模型，进行联合仿真。最后，对公交线路1和公交线路2的公交分别在无优先策略和采取本文所提出的优先策略的公交行程时间以及路口延误进行分析，得到线路1公交较之无优先策略的十字路口，采取本文所提到的公交优先策略公交到站的准点性大幅度提高，基本在到站时刻表时间的容许误差范围(±3s)之内，路口车辆延误平均值降低了29%，人均乘客延误降低了27%，通过乘客数提高了14.3%。线路2公交较之无优先策略的十字路口，准点到站行程时间比公交线路1控制效果更好，且路口车辆延误平均值降低了16.7%，人均乘客延误降低了28%，通过乘客数提高了12.6%。

目录

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第 1 章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 课题来源

1.3 国内外研究现状

1.3.1 公交信号优先方法研究

1.3.2 公交信号优先配时模型的研究

1.3.3 公交信号优先控制策略研究

1.3.4 多公交请求冲突的公交优先模型研究

1.4 主要研究内容与技术路线

1.4.1 技术路线图

1.5 章节安排

第 2 章 车路协同系统技术及智慧公交方案概述

2.1 车路协同系统介绍

2.2 车路协同关键技术

2.2.1 专用短程通信(DSRC)技术

2.3 智慧公交出行方案

2.3.1 车载单元 OBU

2.3.2 路侧单元 RSU

2.3.3 GPS 差分定位实现

2.3.4 智能交通信号灯 CISS

2.3.5 智能网联云控平台

2.3.6 通讯方式

2.3.7 V2X+智慧公交出行

2.3.1 公交优先方案实施要求

2.4 本章小结

第 3 章 公交信号优先控制策略与建模分析

3.1 自适应优先方法

3.2 公交优先控制策略

3.2.1 关键参数

3.2.2 速度建议

3.2.3 绿灯延长

3.2.4 红灯早断

3.2.5 相位插入

3.2.6 路口通行效益 PI 值

3.3 本章小结

第 4 章 多公交车请求冲突决策

4.1 多公交请求冲突概述

4.2 目标函数

4.2.1 关键参数

4.2.2 公交乘客延误

4.2.3 乘客等待延误

4.2.4 优化函数

4.2.5 约束条件

4.2.6 优化公式

4.3本章小结

第 5 章 仿真运行

5.1 仿真平台介绍

5.1.1 VISSIM 简介

5.2 十字路口设计

5.2.1 时刻表时间

5.3 TSP 功能开启/关闭条件

5.4 TSP 策略执行

5.4.1 TSP 策略执行流程框图

5.4.2 绿灯延长策略执行相位图

5.4.3 相位插入策略执行相位图

5.4.4 红灯早断策略执行相位图

5.5 仿真模型搭建

5.6 仿真输出结果

5.6.1 仿真数据分析

5.7 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间的参加的科研及项目情况

致谢