BRT 信号优先系统控制与设计高 歌1,高 克2(1.兰州交通大学,甘肃兰州730070; 2.青岛千禧国际村置业有限公司,山东青岛266106)摘 要:BRT 信号优先是解决城市BRT 车辆在交叉口延误的有效方式。

探讨从BRT 信号控制系统的控制策略、公交信号优先的控制方案及BRT 信号优先的控制方式入手实现BRT 信号优先。

设计BRT 信号优先模块的构架及BRT 信号优先的逻辑架构,最终实现BRT 信号优先。

关键词:BRT ;信号优先;相位中图分类号:U 492.4+31 文献标识码:A 文章编号:1008 5696(2011)01 0047 04Design on Trffic Signal Control for BRT s PriorityGAO Ge 1,GAO Ke2(1.L anzhou Jiao tong U niv ersity ,L anzhou 730070,China; 2.Q ingdao M illennium Co.,L td;Q ingdao 266106,Shando ng ,China)Abstract:Intro duce the developing situation of BRT in China sim pally.The mechanism of BRT signal prior ity.It including strateg e control 、plan contr ol and pattern contro l.Desig n the construct of BRT signal prior ity mo dule.A t last,posed log ical construct of BRT sig nal priority.Key words:BRT;sig nal priority;phase收稿日期:2010 09 05作者简介:高 歌(1986-),男,硕士研究生,研究方向:交通运输规划.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、郑州相继开通运营BRT 。

目前,我国的许多城市虽然采用了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 信号系统的控制策略公交信号优先控制策略大体分为3类:被动优先、主动优先和实时优先。

1)被动优先:根据交叉口历史交通流数据,预先进行公交优先信号配时。

2)主动优先:通过监测公交车采取延长、提前、增加或减少相位的信号调整方法来适应公交车,主动优先又可分为无条件优先和有条件优先。

3)实时优先:实时是最新发展起来的公交优先信号控制理念。

它通过GPS 等装置估计系统现状,考虑网络上所有的社会车辆和公交车流量、公交车上乘客数和公交车运行状况(是否晚点),基于实时信息的公交交叉口信号优化策略。

该策略在减少公交车延误和缩短公交乘客出行时间的同时,将对其余交通方式的影响降为最低。

2 BRT 信号优先的控制方案BRT 信号优先的实现主要有以下几种方法:绿灯延长、绿灯提前、相位插入及跳跃相位等。

绿灯延长(Green Extension),即延长相位绿灯时间。

当公交车辆到达交叉口时,若该相位的绿灯信号即将结束,这时采用延长该相位的绿灯时间,以使公交车辆有足够的时间通过交叉口,如图1所示。

公交车辆通过交叉口后,控制系统将恢复原有的信号配时。

绿灯提前(Ear ly Gr een/Red T runcation),即缩短车辆等待绿灯信号的红灯时间,当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向所在的相位处于红灯状态,这时通过缩短交叉口当前相位的绿灯执行时间,使公交车辆到达交叉口时,可以以绿灯信号顺利通过交叉口。

如图2所示在这种控制策略下,在周期长度不变的情况下,可以在后续执行相位相序交通科技与经济 第13卷图1 绿灯延长示意方案中对前一相位进行绿灯补偿。

图2 绿灯提前示意相位插入(Phase Insertio n),即在正常的相位相序中为公交车辆增加一个特定的相位。

当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的下一个执行相位仍不允许公交车辆通过,这时要为公交车辆提供信号优先,必须在当前相位和下一相位之间插入一个公交专用相位,如图3所示。

图3 相位插入示意跳跃相位(Phase Skipping),即忽略某一相位的绿灯信号。

当公交车辆到达交叉口时,公交车辆通行方向为红灯信号,且交叉口当前相位的执行绿灯时间即将结束,而下一个执行相位仍不是公交车辆通行方向的相位,只有等到该相位执行完毕后,才能允许公交车辆通过。

由于交叉口下一个执行相位等待通行的社会车辆较少,在权衡效益的基础上,跳过该下一个执行相位,直接执行公交车辆通行方向的相位绿灯。

从而使公交车辆以绿灯信号顺利通过交叉口,如图4所示。

3 BRT 信号优先的控制方式1)本地优先控制方式:路口信号机不与系统相连,在接收到公交申请信息后,根据自身的优先程图4 相位插入示意序执行优先控制。

决策由路口信号机执行,不具备与交管中心通信的能力。

2)系统监视下本地优先:路口信号机与现有系统相连,但在本地控制模式下运行。

信号机接收公交申请信息,并根据自身的优先程序执行优先控制。

决策由路口信号机执行,交管中心具备远程监控能力。

3)系统优先:路口信号机与现有系统相连,但在本地控制模式下运行。

信号机接收公交申请信息,并实时请求系统准许后,根据自身的优先程序执行优先控制。

决策由交管中心执行。

4 BRT 信号优先控制设计在BRT 信号优先控制的路口将采用信号优先系统路口控制单元来配合优先控制,而信号优先系统路口控制单元(RSU:Rate-Sensor U nit)的功能实现包括下列4种模块:晚点车辆信息接受模块、车辆抵达时间预测模块、控制策略选择模块、控制策略执行模块,如图5所示。

图5 信号优先控制模块架构4.1 晚点车辆信息接受模块本方案的优先指标为BRT 的准点状态,考虑是否决定要让BRT 优先通行。

在一个实测的临近路口,BRT 准点定义为BRT 于特定停靠站处的实际抵达时间与应到达时间,维持在固定误差范围内的执行程度,而通过预测实际抵达停靠站时间与时刻表应到达时间比较之下,可以得知BRT 是否延误与延误的时间多寡,而此延误时间的多寡于控制模式的计算式中将赋予其48第1期高 歌,等:BRT 信号优先系统控制与设计权重,在通过路口时经过模式运算后,决定是否给予其优先通行权。

系统通过抓拍车辆信息、号牌识别、公交车辆库比对、公交车辆排班表比对,确认晚点公交车辆信息,并将确定给予其优先通行权的信号传输给晚点车辆信息接受模块,信号优先系统路口控制单元(RSU)处于预启动状态。

4.2 车辆抵达时间预测模块BRT 信号优先控制的前提之一就是晚点公交车辆在临近路口时,其抵达预设检测区时可将预测BRT 公交车抵达路口时间等数据传给信号优先系统路口控制单元(RSU:Rate-Senso r U nit),让信号机可针对预测的时间,动态调整绿灯延长或红灯缩短,使BRT 在绿灯相位中顺利通过路口。

为了使信号机能准确地在BRT 到达路口停止线时,判断是否执行优先控制策略,第i 辆BRT 必须通过车辆检测器检测出站口检测线圈提供的信息来预测由停靠站行驶至停止线的时间(t 1)。

站点设置位置不同,车辆抵达时间预测就不同,图6、图7是站点设置在街廓中与路口近端的情况。

4.3 控制策略选择模块在通过BRT 信号优先控制路口前,系统将针对BRT 预定到达信号周期的时点,选择不同的控制策略。

采取的优先控制策略如图8所示。

1)在BRT 抵达停止线前,延长干道绿灯时间(相位延长优先策略)。

2)提供干道BRT 早开的绿灯相位(切断红灯优先策略)。

在可预测BRT 抵达停靠站及路口停止线的情况下,抵达周期的时点可用来决定所使用的优先策略,在执行优先信号调整的过程中,须遵守下列限制:1)不可因为提供BRT 优先信号通行而略过相位控制中其他的相位。

2)每一通行相位一旦启动,则必须维持其最小绿灯加上清道时间的执行。

图8 BRT 到达周期时点与不同优先策略的关系一旦优先策略启动的时点确立,更可针对即将抵达的BRT 给予其优先通行,将系统所预测BRT 即将抵达的时点与优先策略启动的时点作比较,便可决定采取何种优先策略,若BRT 在延长绿灯优先策略启动的时点前抵达路口,则毋需改变信号配时,BRT 即可由原本的干道绿灯相位通过路口,而若BRT 抵达路口的时点是在延长绿灯优先策略,则将采取延长绿灯优先策略直到BRT 通过路口停止线为止;若延误的BRT 抵达路口停止线时点是在切断红灯优先策略启动时点后,则采取切断红灯优先策略。

4.4 控制策略执行模块当系统选择优先控制策略之后,在路口信号机给予BRT 优先通行的服务时,同时考虑到维持路口的信号协调控制的需求,如图9所示。

图9 协调优先控制的周期变化范围RSU 通过80m 外线圈检测BRT 车辆,由车辆通过线圈,则强制认为该车辆为BRT 车辆,开始对车辆到达路口停车线时间进行计算并且预测车辆是否晚点,晚点判断:实际到达时间!应到时间(始发49交通科技与经济 第13卷时间+行程时间)大于>延迟系数(在N min内不算晚点),若为晚点车辆则发送信号至信号机,由信号机来完成公交优先功能,若为准点或早点车辆则不发送信号。

RSU设备公交优先控制流程如图10所示。

图10 RSU设备公交优先控制策略流程5 结束语本文给出了一种快速公交线路信号优先系统设计方案,结合现在北京BRT信号优先的项目课题,该方案在路口能够较好的实现BRT信号优先,为其它城市BRT信号优先的实施提供借鉴。

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