公交优先信号控制基础理论研究

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3.0 牛悦 2024-11-19 4 4 1.79MB 56 页 15积分

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摘要

随着我国社会和经济的高速发展和城市化进程的加快，城市交通问题日趋

严重。城市公共交通优先通行是公交优先发展的一个重要措施，交叉口公共交

通的优先通行能够减少公交车在交叉口的延误，从而有效地保证公交车的准时

性，提高公交的服务水平，促进公共交通的发展，对缓解城市的压力和保证城

市未来的可持续发展都具有重要意义。故本论文对基于公交优先的交叉口信号

控制方法进行了研究。

本文在研究城市公共交通优先通行系统及交叉口信号控制的理论基础上，介

绍了公交优先控制的主要策略，回顾了此领域内的以往研究内容，并对公交信号

优先系统的各个组成部分进行了探讨。接下来在一般信号控制交叉口相位设计的

基础上，对公交优先通行条件下相位设计方法进行了研究和探讨。最后利用两个

实例，演示了文中提出的基于公交优先通行的相位设计方法和基于公交优先通行

的配时设计方法。结果表明：公交优先信号控制方式能有效地减少乘客在信号交

叉口的平均等待时间，实现公交车辆在时间通行权上的优先，能有效地减少所有

车辆在信号交叉口的平均车辆延误。

关键词：公交优先交叉口相位设计配时设计乘客人均延误

ABSTRACT

With the rapid social and economic development and the dramatic urbanized

procession, the urban transport problems have become increasingly severe. Bus

priority transit in urban is an important treatment for the development of bus priority.

Bus priority of intersections can reduce bus delay, increase their speed, just to

availably ensure the bus arriving on time and enhance the level of bus reserve. This

measure will be of great important to promote the development of public traffic,

relax traffic pressure of urban and assure the city to develop persistently. So the

method of intersection signal control based bus priority is discussed in the thesis.

The method is based on the search to urban bus priority transit system and the

intersection signal control. The paper introduces major categories of control

strategies for transit priority and reviews study of the past in the field, and then each

components of the bus priority system is discussed.Using the traditional signal phase

design method, the signal phase design based on bus priority is developed. At last,

with the two examples, the thesis illustrating how to use the signal phase design

method based on bus priority and the distributed phase time design method on bus

priority. The simulation result shows that this method can lower passengers` average

waiting time, and achieve the bus priority of the time right-of-way at the intersection,

and reduce vehicle average delay effectively.

Key Word：Bus priority, Intersection, Phase design, Distributed

phase time design，The average delay of customers

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论............................................................................................................1

§1.1 课题来源....................................................................................................1

§1.2 研究背景....................................................................................................1

§1.3 研究意义....................................................................................................1

§1.4 国内外研究现状........................................................................................3

§1.4.1 政策方面............................................................................................3

§1.4.2 公交优先技术方面............................................................................4

§1.5 国内交叉口公交优先通行技术中存在的问题........................................7

§1.6 研究目标....................................................................................................7

§1.7 主要内容....................................................................................................7

§1.8 技术路线....................................................................................................8

§1.9 本章小结....................................................................................................9

第二章公交优先信号基本理论............................................................................10

§2.1 公交优先..................................................................................................10

§2.1.1 公交优先的内涵..............................................................................10

§2.1.2 公交优先的目标..............................................................................10

§2.2 公交优先设置方式..................................................................................11

§2.2.1 公交优先进口道..............................................................................11

§2.2.2 强制优先与信号优先......................................................................12

§2.3 公交优先信号控制..................................................................................13

§2.3.1 主动优先..........................................................................................13

§2.3.2 被动优先..........................................................................................14

§2.4 主动优先控制办法..................................................................................14

§2.5 公交车辆检测系统..................................................................................15

§2.5.1 光学检测系统..................................................................................15

§2.5.2 无线射频检测系统..........................................................................15

§2.5.3 OSRC 检测系统.............................................................................. 16

§2.5.4 感应线圈检测系统..........................................................................16

§2.5.5 GPS 检测系统................................................................................. 16

§2.5.6 声波检测系统..................................................................................17

§2.6 公交优先信号控制系统..........................................................................17

§2.6.1 SCATS 系统.......................................................................................18

§2.6.2 TRANSYT 系统...................................................................................18

§2.6.3 SCOOT 系统.......................................................................................18

§2.7 本章小结..................................................................................................19

第三章交叉口信号控制一般方法........................................................................20

§3.1 交叉口信号控制系统的基本参数..........................................................20

§3.1.1 周期..................................................................................................20

§3.1.2 相位..................................................................................................21

§3.1.3 绿信比..............................................................................................23

§3.2 相位、相序设计与信号配时关系..........................................................23

§3.2.1 相位设计..........................................................................................23

§3.2.2 相序安排..........................................................................................24

§3.2.3 相位、相序设计与信号配时的关系..............................................25

§3.3 一般交叉口信号控制相位设计..............................................................25

§3.3.1 基本概念..........................................................................................25

§3.3.2 交叉口相位设计方法......................................................................25

§3.4 一般交叉口信号配时设计......................................................................26

§3.4.1 基本假设..........................................................................................26

§3.4.2 折算系数的确定..............................................................................26

§3.4.3 韦伯斯特公式..................................................................................26

§3.4.4 一般信号控制交叉口的交通效益..................................................27

§3.4.5 一般信号控制交叉口配时设计......................................................28

§3.5 本章小结..................................................................................................29

第四章公交优先信号控制方法研究....................................................................30

§4.1 基于公交优先通行的交叉口相位设计..................................................30

§4.1.1 概述..................................................................................................30

§4.1.2 基于公交优先信号控制策略的三相位设计方案..........................30

§4.1.3 基于公交优先信号控制策略的四相位设计方案..........................33

§4.2 基于公交优先通行的交叉口配时设计..................................................35

§4.2.1 概述..................................................................................................35

§4.2.2 公交优先信号控制策略申请原理..................................................35

§4.2.3 公交信号优先延误解析..................................................................36

§4.2.4 公交优先信号控制优化模型..........................................................39

§4.3 本章小结..................................................................................................40

第五章实例应用分析............................................................................................41

§5.1 基于公交优先通行的交叉口相位设计实例应用 ................................41

§5.1.1 基本数据..........................................................................................41

§5.1.2 一般信号控制交叉口相位设计方案..............................................42

§5.1.3 基于公交优先通行的交叉口相位设计方案..................................43

§5.1.4 结果分析..........................................................................................44

§5.2 基于公交优先通行的交叉口配时设计实例应用 ................................44

§5.2.1 基本数据 ........................................................................................44

§5.2.2 性能指标函数..................................................................................44

§5.2.3 结果分析..........................................................................................45

§5.3 本章小结..................................................................................................45

第六章结论与展望................................................................................................46

§6.1 结论..........................................................................................................46

§6.2 展望..........................................................................................................46

参考文献..................................................................................................................48

攻读学位期间取得的研究成果..............................................................................52

致谢..........................................................................................................................53

第一章绪论

§1.1 课题来源

本学位论文的完成主要基于下列科研项目：

上海市科委重点攻关项目“（上海市公交智能调度系统综合集成示范应用研

究）子项目——公共交通智能化调度模型、方法及调度系统开发应用”（项目号：

072112007）。

§1.2 研究背景

随着当代经济的快速发展,城市建设规模不断地扩大,城市居民的汽车普及率

也不断增加,交通需求也在不断增加。根据北京交通发展研究中心调查数据显示，

北京2010年上半年机动车增加量达到35万辆，平均每天增加1900辆。若按照此速

度发展，2015年北京机动车保有量有望达到700万辆。北京车辆的使用强度也比其

他城市高出许多比例。同时北京的机动车八成以上聚集在六环以内地区。北京汽

车的高增长率、高使用强度和高密度聚集造成了首都城市交通严峻形势，许多有

识之士已经意识到私人交通方式泛滥的严重后果。

同时，国内大多数城市的基础设施建设相对滞后，城市内的交通需求和供给

之间的矛盾日趋严重。2010年上海市的公路网路段平均拥挤度为0.65，拥挤度大

于1的路段占所有公路网的20.3％。生活在北京、广州等特大城市的人们在上下班

的时候会明显感觉到车辆的行驶速度很慢，有的时候甚至感觉还没有步行快[1]。

同时由于城市中的交通拥堵现象日益严重，机动车产生的噪声、排放的尾气都让

人们倍感难受。在我国部分大城市，机动车排放的污染物占总体污染物排放量的

比例很大，其中

和CO的排放量分别占污染物排放总量的50%和21.75%。城市

的总体交通情况依然不容乐观[2]。

从全球交通发展来看，拥有一个完善、高效的公共交通系统是一个城市能够

良好持续发展的基础性支撑平台。在综合分析比较各国经验的基础上，国内多位

专家学者都认为优先发展公共交通是缓解国内交通问题的必由之路，是适合于我

国国情的、能够实现城市交通可持续发展的切实可行的有效途径，重拳力度的发

展高品质的公共交通已经势在必行。

§1.3 研究意义

公交车、地铁、轻轨等都是人们经常见到的公共交通方式，已经成为了老百

姓日常生活中必不可少的交通工具。通过优先发展各项公共交通措施，以公共交

通为杠杆能够降低城市交通需求总量[3]，节省土地资源，极大地缓解城市交通拥

挤问题。对于改善城市人居环境，实现城市道路基础设施和交通需求的可持续发

展具有积极有效的作用[4]。

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摘要随着我国社会和经济的高速发展和城市化进程的加快，城市交通问题日趋严重。城市公共交通优先通行是公交优先发展的一个重要措施，交叉口公共交通的优先通行能够减少公交车在交叉口的延误，从而有效地保证公交车的准时性，提高公交的服务水平，促进公共交通的发展，对缓解城市的压力和保证城市未来的可持续发展都具有重要意义。故本论文对基于公交优先的交叉口信号控制方法进行了研究。本文在研究城市公共交通优先通行系统及交叉口信号控制的理论基础上，介绍了公交优先控制的主要策略，回顾了此领域内的以往研究内容，并对公交信号优先系统的各个组成部分进行了探讨。接下来在一般信号控制交叉口相位设计的基础上，对公交优先通行条件下相位设...

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