BRT线路沿线交叉口信号灯协调控制设计
摘要：在我国大力发展公共交通优先战略之际，BRT作为一种高效、经济、安全、环保的公共交通模式已得到了大众的认可和普遍接受。BRT交叉口优先通行是BRT优先中的重要环节之一，也是其运营与运行过程中的重要通行控制节点。但目前，BRT交叉口优先通行控制技术在很大程度上还停留在单点固定配时优化，感应控制等诸多被动与主动控制策略层面上，这些控制方法机械、实时性差、误差大，尤其是无法对服务要求不同的BRT车辆区别对待。针对这些控制问题，课题引入多模式、智能控制技术对BRT交叉口优先通行进行灵活、实时的控制。 关键词：BRT；信号控制
Design on Trffic Signal Control for BRT’s Priority
Abstract : In our country the development of public transportation priority strategy, BRT as an effective mode of economic, security, public transportation, environmental protection has been popular and widely accepted. BRT intersection priority is one of the important links in BRT priority, important traffic control node is the operation and the operation process of the. But at present, the BRT intersection priority control technology is still largely stay optimization in single point fixed timing control, induction and other passive and active control strategy level, machinery, the control method of poor real-time, big error, especially not on service requirements of different treatment of BRT vehicle. In view of these problems, introduced a multi mode, intelligent control technology of BRT intersection priority for flexible control, real-time. Keywords: BRT; signal control
BRT是解决城市拥堵的有效方式。自2005年以来,我国先后有北京、杭州、常州、厦门、济南、大连、重庆、深圳、合肥、武汉、郑州、乌鲁木齐相继开通运营BRT。以乌鲁木齐市为例，乌鲁木齐市存在的公共交通出行的方式主要有常规的公交、BRT快速公交以及出租车3种方式，其中公交线网135条，公交车辆3732辆，3条BRT快速公交通道。这3种交通出行方式，在2011年共计完成乘客出行74386万人次，其中BRT日均运客量高达29.9万人次，由此可见BRT在公共交通中的重要性，所以目前我国的许多城市都采用了BRT ,但是很多城市没有BRT信号优先控制系统, BRT车辆在信号交叉口延误很大,从而导致BRT系统快速、高效、准确的特点没有很好的体现。本文主要针对此种情况,提出BRT信号优先,充分体现BRT的优越性。 1. BRT优先通行技术
1.1 BRT交叉口优先通行控制方法总结
BRT交叉口优先通行控制方法分为空间优先与时间优先，空间优先不属于本文的研究范畴，本文研究BRT的时间优先控制方法。BRT车辆在交叉口的时间优先通行控制技术通过为BRT车辆提供优先通行信号实现，在为BRT提供优先通行信号之前必须掌握BRT车辆在交叉口处的行车情况或直接对BRT车辆进行检测。目前，BRT的优先通行方法可分为三类：被动优先控制，主动优先控制和实时优先控制。
1.2被动优先控制技术
被动优先控制策略的实施不需要任何形式的车辆检测设备获取BRT车辆的到达情况，而是根据BRT线路车辆的发车频率、行驶速度以及交叉口的历史交通量等数据利用车辆的延误模型、最优控制理论等数学解析算法对交叉口进行信号配时，降低交叉口的BRT停车时间、延误时间。由于被动优先在运作上是独立于BRT实际运行特征的，无需任何车辆传感检测设备，因此被动优先是基于固定配时的非感应式BRT信号优先，该方法比较实用于BRT发车频率较高，交通量较小且流量稳定的线路。但是，该方法的鲁棒性较差，易受交通环境变化等的影。 1.3主动优先控制技术
主动优先控制策略是依赖于车辆检测器的BRT优先控制策略，依靠车辆检测器对BRT车辆进行识别分析，当检测器检测到BRT车辆到达交叉口时，采取绿灯
延长、提前等相位改变方式，调整交叉口的信号配时，从而实现BRT车辆的优先通行。主动优先策略动态的调整信号相位降低了被动优先准确性差、信号损失时间过多的缺点，具有更强的适应性。但由于车辆检测设备无法对BRT车辆区别对待，只是一味的给予BRT车辆优先通过，反而会降低交叉口总的通行效率，使交叉口总延误增加。 2交叉口信号控制一般方法
交叉口是道路交通系统网络中的瓶颈，对交叉口施以科学、高效的管理手段和控制策略，是保障交叉口交通运输安全和充分发挥交叉口道路通行能力的重要举措。无论交叉口采用何种信号控制管理措施，都需要针对交叉口的几何特征、交通流量、车辆组成等条件确立合理的相位设计方案及合适的信号配时参数，相位设计方案和信号配时参数的合适与否直接影响着交叉口的通行安全及通行能力。
2.1交叉口相位设计
交叉口信号相位是对车辆进行放行与停止的直接控制信号，影响着交通运输的安全性和交叉口的通行能力。信号控制设计中最为关键的问题就是根据交叉口的地理几何环境选取一个合适的信号相位方案。 2.2相位设计基本概念
交通信号相位是指，在一个通行信号周期内，交叉口内某一支或者多支交通流所获的通行权。在一个信号周期内出现了几组获得通行权的交通流，就定义该信号相位系统为几相位系统。确定了信号相位之后，信号控制器根据事先安排的相位方案，轮流给该交叉口的某些流向上的车辆或行人分配通行权。交叉口信号相位确定之后即确定了该信号周期内各个信号相位的切换顺序，即信号相序。为一个交叉口的通行安全考虑，希望设置尽量多的信号相位，但是信号相位越多，在一个周期内信号切换的就越频繁，从而导致损失时间增多，通行延误增加，因此需合理设计信号相位。 2.3基于检测器的控制方法研究
基于检测器的控制方法分为：无条件优先控制与有条件优先控制。无条件优先控制是利用BRT车辆上安装的发射器或者用于检测BRT车辆的地感线圈检测BRT车辆的到达情况，将信号传至交通信号控制器中，控制器给出一种信号配时
方案，优先使BRT通过交叉口。有条件优先信号控制在检测到BRT到达交叉口的同时还获取BRT车辆的运营信息，如载客量和延误时间，将信息传到信号控制模块中，经综合处理得出BRT交叉口优先通行权，根据通行权重的不同，改变信号控制方法。在无条件优先控制下，当BRT接近交叉口时，车辆检测设备检测到BRT接近交叉口并给交通控制器发送信号，若此时为相位绿灯状态，则延长绿灯时间，使BRT通过交叉口，若此时为相位红灯状态，则缩短红灯时间，使BRT车辆不停车或者经过一次不完全停车，通过交叉口。 3 BRT交叉口交通模型及基本方法 3.1交叉口交通模型
首先从物理维度对交叉口交通模型进行描述，选取具有代表性的交叉口。交叉口的模型如图3.1所示。在道路中央设置BRT专用道的优点是：（1）将专用道设置在路外侧容易受到非机动车和行人的干扰，而设置在路中间则来源于非机动车和行人的干扰较小；（2）由于BRT车辆车身较长，将专用道设置在路外侧不利于社会车辆右转，同时社会车辆右转也会干扰BRT运行，而将BRT设置在路中央就与右转车辆在路权上分离了。
图3.1交叉口交通模型图 图3.2 信号相位图
3.2主动优先控制基本方法
主动优先控制是感应控制的一个应用。感应控制是根据特定的信息利用检测设备完成交叉口的信号控制，一般不具有固定的信号周期。在交通流波动较大时，合理的使用感应控制可以提高交叉口的通行效率。由于感应控制设备能够良好、