陳悅新 王業(yè)明 曹 偉

(1.南通理工學院，江蘇 南通 226002； 2.海安市交通運輸局，江蘇 南通 226600)

0 引言

目前的研究在交叉口信號控制優(yōu)化方面已取得一些成果，Christofa將乘客總延誤作為優(yōu)化目標，建立MINLP模型。Li等人針對乘客延誤和延誤離散程度，制定信號協(xié)調(diào)控制方法對交叉口信號配時進行優(yōu)化。與此同時，越來越多的學者開始研究下游公交?？空九c交叉口之間的相互影響。Gu等人研究設置在交叉口下游的?？空靖菀诇p少公交車的延誤。Li等人利用綠燈延長、紅燈早斷、插入相位等公交優(yōu)先策略對公交停靠站影響下交叉口公交優(yōu)先信號配時方案進行優(yōu)化。

本文將在前人研究基礎上，構建考慮?？空居绊懙慕徊婵诠粌?yōu)先綠燈延長時間計算模型，并制定配時優(yōu)化方案。

1 優(yōu)化建模

選取乘客出行總延誤作為優(yōu)化控制指標(飽和度x≤0.9)，考慮運行時刻表影響下的?？空緦Τ丝脱诱`離散分析，構建交叉口優(yōu)化模型。

(1)

其中，ddi為交叉口乘客出行延誤，s；dds為下游公交?？空境丝统鲂锌傃诱`，s；Δdds為下游公交停靠站處乘客延誤離散差值，s。

1.1 交叉口乘客出行延誤分析

結合交叉口機動車和公交車流量及載客數(shù)，計算交叉口乘客出行延誤，如式(2)所示。

(2)

當交叉口飽和度較低時采用的Webster公式計算交叉口車輛延誤公式如式(3)所示。

(3)

當交叉口飽和度較大接近飽和狀態(tài)時采用HCM計算車均延誤的公式。

(4)

其中，d1為均勻延誤，s/pcu；d2為隨機附加延誤，s/pcu；CAPj為交叉口各車道通行能力，pcu/h；T為分析時段持續(xù)時長，s；e為交叉口信號控制校正系數(shù)。

1.2 ?？空境丝统鲂醒诱`分析

在公交?？空井a(chǎn)生的乘客出行延誤主要包括在公交?？空竞蜍嚠a(chǎn)生的延誤和公交到站后車內(nèi)乘客等待候車乘客上車過程產(chǎn)生的延誤。

1)?？空境丝脱诱`分析。

乘客在公交停靠站等待乘客到達過程以及公交到站后乘客上車過程如圖1所示。圖1中O點為前一輛公交車離開公交停靠站的時刻，A點為公交車輛到達公交?？空镜臅r刻，B點為公交車輛在停靠站完成乘客上下客服務離開的時刻，h(t)為乘客到站時間人數(shù)分布函數(shù)，f(t)為公交車輛到站后?？空境丝蜕峡腿藬?shù)時間分布函數(shù)，td為?？空竞蜍嚦丝蜕宪嚂r間，圖1中的tf為同一條公交路線前后兩班公交車離開公交?？空緯r間間隔。

候車乘客在公交?？空井a(chǎn)生的延誤即為圖1陰影部分，其計算公式如式(5)所示。

(5)

假設單位時間內(nèi)乘客到達公交?？空竞蜍嚽夜卉嚨竭_?？空竞蟮某丝蜕宪囘^程均服從均勻分布，單位時間公交?？空咎幍却卉囕v到達的乘客等待延誤(包括所有乘客等待所有公交線路的延誤)如式(6)所示。

(6)

2)車內(nèi)乘客延誤分析。

單位時間內(nèi)公交車輛停站后車內(nèi)乘客的等待延誤如式(7)所示。

(7)

2 ?？空緦Τ丝脱诱`離散分析

通過比較公交車輛按照時刻表的延誤和公交車輛實際運行延誤，可以得到公交車輛按照時刻表行駛產(chǎn)生的延誤離散程度，如式(8)所示。

(8)

3 案例分析

選取南京市草場門大街—行健路交叉口2017年3月8日交通量進行現(xiàn)狀調(diào)查，表1為實地調(diào)查所得交叉口現(xiàn)狀交通流量。

表1 草場門大街—行健路交叉口現(xiàn)狀交通流量

交叉口現(xiàn)狀信號配時圖如圖2所示。

根據(jù)實際調(diào)查的草場門大街—行健路交叉口交通數(shù)據(jù)計算交叉口屬于低飽和狀態(tài)，且社會車輛未溢出，選擇交叉口低飽和狀態(tài)下的車均延誤計算公式來實現(xiàn)公交優(yōu)先控制，優(yōu)化后的信號配時方案中相位1公交優(yōu)先綠燈延長時間為7 s。將交通數(shù)據(jù)代入模型中，得到表2優(yōu)化后的交叉口延誤和?？空狙诱`。

3月8日的公交離散程度的差值如表3所示。

表2 乘客延誤降低程度對比分析

表3 公交車輛運行延誤離散程度表(2017.3.8) s

結合高峰期調(diào)查的草場門大街—行健路交叉口和龍江小區(qū)公交?？空镜慕煌ㄌ卣鲄?shù)，搭建仿真環(huán)境，對2017年3月8日交通特征數(shù)據(jù)進行VISSIM仿真。優(yōu)化前后整個優(yōu)化控制區(qū)域乘客出行總延誤，如表4所示。

表4 草場門大街—行健路交叉口乘客延誤對比分析 s

結合表4可知，交叉口社會車輛乘客延誤和公交車輛乘客延誤較優(yōu)化后降低5.0%,10.1%，交叉口乘客總延誤較優(yōu)化后乘客出行延誤降低6.5%，與模型計算結果類似，表明下游?？空居绊懙慕徊婵诠粌?yōu)先信號配時模型具有適用性。

本文在前人研究交叉口公交信號優(yōu)先的基礎上，將?？空緦徊婵诘挠绊懣紤]在內(nèi)，建立了公交優(yōu)先信號控制優(yōu)化模型，為國內(nèi)外學者及相關部門的研究做出了貢獻，在以后的研究中將進一步研究交叉口的雙向公交優(yōu)先信號配時優(yōu)化。