基于預(yù)測的多模式公交綜合信號優(yōu)先控制方法.pdf

1、為緩解和抑制世界范圍內(nèi)各大中型城市面臨的日益嚴(yán)峻的交通擁堵難題，各地交通管理者和研究者提出了建立公共交通為導(dǎo)向的交通發(fā)展模式，建立快捷、高效的公共交通服務(wù)系統(tǒng)，吸引更多的公交乘客，從而抑制小汽車的使用率。在我國及其他國家的大中型城市，已建成或正在建設(shè)的公交（本文特指公共汽、電車交通）系統(tǒng)規(guī)模巨大、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，為數(shù)量龐大的出行者提供運(yùn)輸服務(wù)，在城市公共交通服務(wù)中占據(jù)重要地位。然而，隨著交通需求的持續(xù)增長，公交系統(tǒng)的運(yùn)營效率已越來越不能滿足出

2、行者的需求。公交信號優(yōu)先控制作為一種特殊的信號控制手段，其策略可靠、方案合理、功能全面的優(yōu)先方法是提升公交運(yùn)營管理與服務(wù)的重要保障。
　　該論文主要是通過查閱國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)和研究成果，總結(jié)現(xiàn)有理論與方法的空白點(diǎn)和薄弱點(diǎn)，綜合利用交通工程學(xué)、智能控制、交通仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟件工程等理論對城市交叉口和于道公交信號優(yōu)先控制理論與方法展開系統(tǒng)研究，以推動(dòng)和完善城市公交運(yùn)營與管理、城市交通信號控制理論的發(fā)展。論文從公交優(yōu)先

3、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分別研究了公交車輛到達(dá)時(shí)間預(yù)測和公交信號優(yōu)先決策兩部分。并依據(jù)不周的公交運(yùn)營模式（基于發(fā)車間隔和基于發(fā)車時(shí)刻表）、公交路網(wǎng)結(jié)構(gòu)（常規(guī)公交和快速公交）、以及優(yōu)先位置（交叉口和干道）的特點(diǎn)，分別構(gòu)筑了不同場景下的信號優(yōu)先決策方法。
　　首先，從我國大部分城市公交運(yùn)營特點(diǎn)出發(fā)，分析了公交乘客數(shù)、發(fā)車間隔、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、到達(dá)時(shí)間等影響公交到達(dá)時(shí)間的關(guān)鍵變量，以能夠?qū)嶋H采集的公交數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別構(gòu)筑了單一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞階神經(jīng)網(wǎng)

4、絡(luò)到站時(shí)間預(yù)測模型。利用濟(jì)南市實(shí)際公交線路采集的數(shù)據(jù)，對比分析了各種預(yù)測模型，結(jié)果證明:在預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型要優(yōu)勝于卡爾曼濾波算法。此外，當(dāng)預(yù)測距離較近時(shí)，遞階神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測更加準(zhǔn)確、可靠，能夠支持路口信號優(yōu)先、以及干道優(yōu)先對公交路段旅行時(shí)間的需求。
　　然后，在基于發(fā)車間隔的常規(guī)公交運(yùn)營模式下，針對交叉口多優(yōu)先請求時(shí)公交到達(dá)先后順序?qū)?yōu)先時(shí)間的沖突需求，建立了常規(guī)公交路口信號優(yōu)先控制模型，目的是最小化下游公交站

5、臺(tái)乘客候車延誤，而且不增加整個(gè)路口的總?cè)司诱`。利用微觀交通仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)，結(jié)合濟(jì)南市實(shí)際網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證了該模型能夠降低乘客候車延誤和路口總延誤。
　　第三，針對具有路中式公交專用道的快速公交系統(tǒng)，當(dāng)路中島式公交站臺(tái)位于路口時(shí)，研究了兩個(gè)方向上公交車輛進(jìn)出站和通過路口時(shí)的行駛效率和安全性，發(fā)現(xiàn)了公交站臺(tái)排隊(duì)車輛容易回堵到路口區(qū)域?qū)е隆耙缌鳌爆F(xiàn)象。因此，論文創(chuàng)新性的提出公交信號優(yōu)先抑制策略，實(shí)時(shí)控制進(jìn)入公交站臺(tái)區(qū)域的公

6、交車輛，盡可能減少“溢流”，并結(jié)合優(yōu)先策略進(jìn)行綠燈時(shí)間補(bǔ)償，降低雙方向公交車輛的延誤時(shí)間。此外，以濟(jì)南市快速公交線路為基礎(chǔ)，利用微觀仿真二次開發(fā)證明了上述策略能夠有效縮短站臺(tái)排隊(duì)長度，減少溢流現(xiàn)象。
　　最后，從戰(zhàn)略決策層面，將路口信號優(yōu)先擴(kuò)展到干道信號優(yōu)先。一方面，在公交需求較高的干道上，設(shè)計(jì)了公交綠波帶和綜合綠波帶被動(dòng)優(yōu)先控制模型，盡可能降低干道上的總?cè)司诱`，發(fā)揮公交大運(yùn)量的優(yōu)勢，并結(jié)合微觀仿真建立了基于支持向量機(jī)的系統(tǒng)效益

7、估計(jì)模型。另一方面，在公交需求較低的干道上，結(jié)合已有的協(xié)調(diào)控制方法，設(shè)計(jì)干道公交信號主動(dòng)優(yōu)先策略，考慮公交車輛、社會(huì)車輛在多個(gè)路口和站臺(tái)之間的運(yùn)營效率，以及下游站臺(tái)是否會(huì)排隊(duì)回堵到上游路口等問題。以濟(jì)南市經(jīng)十路實(shí)際路網(wǎng)為例，驗(yàn)證了提出的被動(dòng)優(yōu)先和實(shí)時(shí)優(yōu)先的可行性。
　　該論文分別從路口優(yōu)先與干道優(yōu)先兩個(gè)層面，剖析了常規(guī)公交與快速公交、低公交需求和高公交需求等不同模式下，公交車輛對信號優(yōu)先的需求，創(chuàng)新性的研究了公交到達(dá)先后順序、多優(yōu)