均衡非公交相位效益的单点公交优先控制策略研究

摘要：单个交叉口公交优先信号控制中，为了尽量减少公交优先对非公交车辆延误损失，本文在考虑均衡非公交相位提出了基于绿灯时间补偿的部分公交优先控制策略，设计出优先策略控制逻辑，并建立控制参数模型。

关键词：公交优先；绿灯时间补偿；绿灯延长；绿灯提前启亮

Abstract: single intersection bus priority signal control, in order to decrease as far as possible to the bus priority bus vehicle delays, considering the phase equilibrium of the bus is proposed based on green time compensation part of the bus priority control strategy, the design gives priority strategy control logic, and establish the control parameter model.

Keywords: bus priority; Green time compensation; The green extend; The green light ahead of rev

中图分类号：O23文献标识码：A文章编号：

1引言

公交优先信号控制策略优先考虑公交车利益进行信号配时，它依据交叉口公交车辆和社会车辆到达车流信息，利用信号配时技术优先分配公交车辆在交叉口的通行权，实现既定的公交优先控制策略。公交优先控制策略中公交优先通行的代价是压缩非公交相位绿灯时间；优先策略的实施会造成非公交压缩相位延误增加，严重时压缩相位交通会发生拥堵。目前研究成果对均衡非公交相位效益研究较少。针对这些不足，本文提出了基于绿灯时间补偿的公交优先单点控制策略。

2控制思想

本文控制思想主要内容包括绿灯延长决策、绿灯延长决策后绿灯时间补偿决策、有绿灯时间补偿的绿灯提前启亮决策，为下面研究提供相关理论支持。

（1）绿灯延长决策控制思想

绿灯延长策略是通过延长公交相位绿灯时间实现公交优先通行，公交相位优先后绿灯时间为基础绿灯时间和公交后续压缩相位提供绿灯时间之和；公交优先申请是否被执行是根据公交相位最大可延长时间来确定。

（2）绿灯延长决策后绿灯时间补偿决策控制思想

为减少公交优先对非公交相位延误损失，均衡非公交相位效益；提出了绿灯延长决策后绿灯时间补偿策略；若上周期执行过绿灯延长决策，本周期公交相位绿灯延长时间内未检测到公交优先申请，可通过压缩公交相位绿灯时间，对上周期绿灯压缩相位进行绿灯时间补偿。

（3）有绿灯时间补偿的绿灯提前启亮决策控制思想

绿灯提前启亮策略通过压缩当前绿灯相位至公交相位之间可压缩相位绿灯时间，提前启亮公交相位绿灯实现公交优先；若绿灯压缩相位上周期执行压缩绿灯时间，本周期该压缩相位需执行绿灯补偿后可压缩绿灯时间，即压缩相位执行最小绿灯时间为临界绿灯时间与补偿绿灯时间之和；若该相位上周期未执行压缩绿灯时间，压缩时不需考虑绿灯补偿时间。

3控制逻辑设计及控制参数模型

3.1总控制逻辑

检测到公交优先申请，根据下流程判断执行相应决策：

（1）公交到达时刻为协调相位到公交前相位之间绿灯时间，则执行有绿灯时间补偿的绿灯提前启亮模块；否则转下一流程；

（2）公交到达时刻为公交相位最大绿灯延长时间内，则执行绿灯延长模块；否则转下一流程；

（3）公交到达时刻为公交相位基础绿灯时间内，若上周期执行了绿灯延长决策，则执行绿灯延长决策后绿灯时间补偿模块，否则删除该申请，执行原信号配时，返回继续判断；

（4）公交到达时刻为剩余相位绿灯时间，则保留该申请，执行原信号配时；否则返回继续判断。

3.2绿灯延长决策模块

（1）控制逻辑

绿灯延长决策根据压缩相位可提供最大压缩绿灯时间，对公交优先申请执行绿灯延长，确定优先后公交相位和压缩相位绿灯时间；控制流程如下：

1）若本周期公交相位已执行过优先决策或公交后一相位为协调相位，则不执行该申请并删除，原信号配时不变；否则执行申请，转下一步；

2）确定公交相位最大绿灯延长时间gdmax，确定公交相位基础绿灯时间gob到gdmax内到达停车线公交申请所需绿灯时间为gxk，计算公交相位优先后绿灯时间goptb=max（gxk）；

3）根据优先后公交相位绿灯时间goptb确定各压缩相位绿灯时间goptj，执行优先后绿灯时间，删除该申请；优先控制执行结束并返回。

（2）控制参数模型

1）公交相位优先后绿灯时间goptb（s）

公交相位绿灯时间为该周期可执行公交优先申请中最大所需绿灯时间，其计算公式为：；gxk为公交相位绿灯延长时间内到达第k辆公交车申请所需时间（s）；

2）优先策略后，非最后一个压缩相位绿灯时间gopti（s），其计算公式为：

，

相位j为绿灯压缩相位；goi为相位i基础绿灯时间（s）；gci为相位i临界绿灯时间（s）。

最后一个压缩相位绿灯时间gopti（s）其计算公式为：

， 相位j为非最后绿灯压缩相位。

3.3绿灯延长决策后绿灯时间补偿决策模块

（1）控制逻辑

本周期未执行过公交优先策略，在公交相位绿灯延长时间内未检测到公交车到达，且上个周期执行了绿灯延长决策，该周期可以对上周期绿灯压缩相位进行绿灯时间补偿，均衡非公交相位效益损失；控制流程如下：

1）确定上周期公交相位延长绿灯时间gybn-1，公交相位临界绿灯时间到基础绿灯时间内到达公交车辆申请时间为gxk，确定公交相位可压缩绿灯时间gkbn，

2）若gkbn< gybn-1，则公交相位执行偿还绿灯时间grebn=gkbn；否则grebn=gybn-1；

3）确定补偿决策后各相位绿灯时间，执行补偿决策后返回。

（2）控制参数模型

1）公交相位压缩后绿灯时间goptb（s）

当 , ；否则 ；

其中：gxk―公交相位临界绿灯时间到基础绿灯时间到达第k辆公交车申请所需时间（s）；

gkbn―公交相位最大可压缩绿灯时间（s），计算公式为： ；

tybn-1―公交相位上周期延长绿灯时间（s），计算公式为： ；

2）非公交压缩相位i补偿后绿灯时间gopti (s)

当i为非最后一个压缩相位时，

， ；

其中gcomin―非最后一个压缩相位补偿绿灯时间（s），j为绿灯压缩相位；

当i为最后一个压缩相位时，

；

其中gcomin―最后一个压缩相位补偿绿灯时间（s），j为非最后一个绿灯压缩相位。

3.4有绿灯时间补偿的绿灯提前启亮决策模块

（1）控制逻辑

上周期公交相位执行了绿灯提前启亮决策，本周期再执行绿灯提前启亮决策时，公交前压缩相位其可压缩绿灯时间为补偿上周期绿灯压缩时间后的最大可压缩绿灯时间，若该压缩相位上周期绿灯时间未压缩，则本周期绿灯压缩时不考虑其补偿绿灯时间；控制流程如下：

1）若当前绿灯相位j及后续绿灯相位正在执行优先决策绿灯时间，则上述相位均执行原优先决策绿灯时间，否则响应该优先申请；

2）根据相位j上周期压缩绿灯时间确定其绿灯补偿后可压缩绿灯时间gkjn,若相位j剩余绿灯时间glj>gkjn,则相位j压缩绿灯时间为gkjn，否则压缩绿灯时间为glj；

3）相位j后续可压缩相位绿灯压缩时间均为补偿后最大可压缩绿灯时间；

4）确定各相位优先后绿灯时间，优先执行后返回。

（2）控制参数模型

1）非公交压缩相位i本周期绿灯压缩时间grin（s）

相位i为第一个绿灯压缩相位，

若 ，则 ；否则， ；

其中，tlin―公交到达时刻，当前绿灯相位i已亮绿灯时间（s）；

trin-1―非公交压缩相位上周期绿灯压缩时间（s），公式为： ；

若上周期未执行绿灯提前启亮时， ；

gci―相位i临界绿灯时间（s）；

相位i非第一个绿灯压缩相位，

则 ；

2）优先决策后，各相位绿灯时间（s）

公交优先相位绿灯时间goptbn

非公交压缩相位绿灯时间goptin

。

4 结语

本文以均衡非公交相位效益为前提，对考虑非公交压缩相位绿灯时间补偿的公交优先控制策略进行了研究；下一步需要建立优先策略下延误模型，通过实例对研究策略控制效果进行验证分析；结合我国的实际交通情况，基于本文研究策略提出符合我国城市交叉口特点的公交优先信号控制方法。

参考文献

[1] 别一鸣,王殿海等.饱和度约束的单点有限公交优先控制策略[M].西南交通大学学报,2011.

[2] 马万经,杨晓光等.公交信号优先控制策略研究综述[J].城市交通,2010.