智能運(yùn)輸系統(tǒng)概述(63張)課件

1、智能運(yùn)輸系統(tǒng)Intelligent Transport System目 錄第11章 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)第12章 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)第13章 城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)第14章 電子收費(fèi)系統(tǒng)第15章 高速公路交通事件管理系統(tǒng)第16章 應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)第17章 智能車(chē)輛與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)第18章 交通需求管理第19章 智能運(yùn)輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化第20章 ITS評(píng)價(jià)第11章 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng) 概述11.1 智能化調(diào)度系統(tǒng)11.2 公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)11.3 快速公交系統(tǒng)11.4智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng) 小結(jié)11.511.1 概述先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)（Advanced Public Tr

2、ansportation System，簡(jiǎn)稱(chēng)APTS），是利用系統(tǒng)工程的理論和方法，將現(xiàn)代通信、信息、電子、控制、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、GPS、GIS等高新科技集成應(yīng)用于公共交通系統(tǒng)，并通過(guò)建立公共交通智能化調(diào)度系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、公交電子收費(fèi)系統(tǒng)等，來(lái)吸引公交出行，緩解城市交通擁擠。APTS通過(guò)采集與處理動(dòng)態(tài)交通信息和靜態(tài)交通信息，以及通過(guò)多種媒體為出行者提供動(dòng)態(tài)和靜態(tài)公共交通信息，從而達(dá)到規(guī)劃出行、最優(yōu)路線(xiàn)選擇、避免交通擁擠、節(jié)約出行時(shí)間的目的。11.1 概述城市公共交通的地位：城市公共交通是國(guó)家綜合運(yùn)輸網(wǎng)中的樞紐和節(jié)點(diǎn)，是城市客運(yùn)交通體系的主體，是城市建設(shè)和發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，是生產(chǎn)和生活必不可

3、少的社會(huì)公共設(shè)施，也是城市投資環(huán)境和社會(huì)生產(chǎn)的基本物質(zhì)條件，同時(shí)又是展示城市精神文明，反映城市國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平和市民道德思想風(fēng)貌的窗口。城市公共交通主要優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)載量大、運(yùn)送效率高、能源消耗低、相對(duì)污染少、 運(yùn)輸成本低 目標(biāo)與特征APTS的研究現(xiàn)狀：自20世紀(jì)80年代以來(lái)，許多國(guó)家公共交通部門(mén)開(kāi)始應(yīng)用先進(jìn)的信息與通信技術(shù)進(jìn)行公交車(chē)輛定位、車(chē)輛監(jiān)控、自動(dòng)駕駛、計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度及提供各種公共交通信息以提高公交服務(wù)水平。美國(guó)城市公共交通管理局（UMTA）已經(jīng)啟動(dòng)了 “Advanced Public Transportation System，即APTS”項(xiàng)目。主要研究基于動(dòng)態(tài)公共交通信息的實(shí)時(shí)調(diào)度

4、理論和實(shí)時(shí)信息發(fā)布理論，以及使用先進(jìn)的電子、通信技術(shù)。11.1 概述11.1 概述日本APTS發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：20世紀(jì)70年代末開(kāi)始應(yīng)用公共汽車(chē)定位系統(tǒng)。80年代初開(kāi)始應(yīng)用公共交通運(yùn)行管理系統(tǒng)，以及使用先進(jìn)的電子、通信技術(shù)。進(jìn)入90年代，東京都交通局開(kāi)發(fā)了城市公共交通綜合運(yùn)輸控制系統(tǒng)（CTCS)。氧化鐵紅歐洲通過(guò)實(shí)施公交優(yōu)先政策，設(shè)立公交專(zhuān)用道，為公交車(chē)提供優(yōu)先通行信號(hào)，布設(shè)智能公交監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)等措施。提高公交車(chē)輛運(yùn)行速度和公交服務(wù)質(zhì)量效地緩解了城市交通壓力。11.1 概述日本APTS發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：20世紀(jì)70年代末開(kāi)始應(yīng)用公共汽車(chē)定位系統(tǒng)。80年代初開(kāi)始應(yīng)用公共交通運(yùn)行管理系統(tǒng)，

5、以及使用先進(jìn)的電子、通信技術(shù)。進(jìn)入90年代，東京都交通局開(kāi)發(fā)了城市公共交通綜合運(yùn)輸控制系統(tǒng)（CTCS)。與歐美等國(guó)家相比，我國(guó)的公共交通事業(yè)還比較落后。目前，我國(guó)已經(jīng)在杭州、上海、北京等地安裝了電子站牌，車(chē)載GPS定位設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的實(shí)時(shí)跟蹤、定位、公交車(chē)與調(diào)度室的雙向通信，以及電子站牌上實(shí)時(shí)顯示下班車(chē)位置信息等功能。這些系統(tǒng)使中國(guó)城市交通邁入了公交智能化時(shí)代。先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)本章主要參考吉林大學(xué)楊兆升教授的著作城市智能公共交通系統(tǒng)理論與方法并結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，將APTS的研究?jī)?nèi)容劃分為以下幾個(gè)方面：公交系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計(jì)；公交智能化調(diào)度系統(tǒng)；公交信息服務(wù)系統(tǒng)；公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)；快

6、速公交系統(tǒng)（BRT0)；公交服務(wù)水平評(píng)價(jià)；11.1 概述第11章 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng) 概述11.1 智能化調(diào)度系統(tǒng)11.2 公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)11.3 快速公交系統(tǒng)11.4 小結(jié)11.511.2 智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)的定義：公共交通智能化調(diào)度系統(tǒng)是在對(duì)公交車(chē)輛實(shí)時(shí)調(diào)度理論和方法研究的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用通信、信息、控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、GPS/GIS等現(xiàn)代高新技術(shù)，根據(jù)實(shí)時(shí)的客流信息、車(chē)輛位置信息、交通狀態(tài)信息等，通過(guò)對(duì)公交車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度指揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車(chē)輛的智能化管理，從而使公交車(chē)輛運(yùn)行有序、平穩(wěn)、高效、協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置，

7、提高公交企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研究現(xiàn)狀公交車(chē)輛調(diào)度是公交企業(yè)最基礎(chǔ)、最重要的運(yùn)營(yíng)工作，包括公交線(xiàn)路的發(fā)車(chē)間隔和發(fā)車(chē)方式。目前，我國(guó)絕大部分城市還是采用傳統(tǒng)的調(diào)度方法。模式為：首先根據(jù)客流調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、時(shí)間、季節(jié)等因素，憑借調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)，劃定客流高峰、平峰和低峰期，在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)，采用定點(diǎn)發(fā)車(chē)的方法調(diào)度車(chē)輛。11.2 .1 研究現(xiàn)狀11.2 .1 研究現(xiàn)狀每天每輛車(chē)有一份小路單，車(chē)輛在始發(fā)站和終點(diǎn)站由調(diào)度人員人工簽單，記錄發(fā)車(chē)、到達(dá)、晚點(diǎn)、司乘人員、維修等數(shù)據(jù)。當(dāng)天營(yíng)運(yùn)結(jié)束后，由統(tǒng)計(jì)員統(tǒng)計(jì)成大路單交給車(chē)隊(duì)。中國(guó)一些大城市已經(jīng)注意到城市公共交通智能化調(diào)度系統(tǒng)的重要性，開(kāi)始逐步開(kāi)發(fā)和實(shí)施類(lèi)似系

8、統(tǒng)。11.2 .1 研究現(xiàn)狀應(yīng)用實(shí)例杭州市公交總公司在公交線(xiàn)路上安裝了電子站牌，并在公交車(chē)上安裝了定位設(shè)備實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的實(shí)時(shí)跟蹤、定位、公交車(chē)與調(diào)度室的雙向通信，使調(diào)度實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助管理，提高了車(chē)輛運(yùn)行正點(diǎn)率和服務(wù)水平。北京市調(diào)度中心大樓工程已基本完工，示范線(xiàn)路已經(jīng)安裝了GPS接收設(shè)備。上海、大連、寧波等城市的部分線(xiàn)路上也安裝有電子站牌，實(shí)現(xiàn)了智能化調(diào)度。公交智能化調(diào)度系統(tǒng)主要組成部分包括：11.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成公交調(diào)度中心公交調(diào)度中心主要由信息服務(wù)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)和緊急情況處理系統(tǒng)組成。信息服務(wù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)向用戶(hù)提供公交信息。地理信息系統(tǒng)接收定位數(shù)據(jù)，完成車(chē)輛信息

9、的地圖映射。大屏幕顯示系統(tǒng)主要是實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛運(yùn)行狀況。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)向分調(diào)度中心發(fā)出指令，合理調(diào)配車(chē)輛。系統(tǒng)組成如圖11-1所示。11.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成圖11-1 公交調(diào)度中心框圖圖圖分調(diào)度中心分調(diào)度中心由車(chē)輛定位與調(diào)度系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)兩部分組成。車(chē)輛定位系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成本調(diào)度中心所轄車(chē)輛的定位與監(jiān)控，與車(chē)輛間的雙向通信，向車(chē)輛發(fā)送調(diào)度指令，向電子站牌發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。地理信息系統(tǒng)與調(diào)度中心中地理信息系統(tǒng)功能相同，只是范圍要小些。系統(tǒng)框圖如11-2所示。11.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成11.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成圖11-2 分調(diào)度中心系統(tǒng)框圖11.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成車(chē)載移動(dòng)站采用差分GPS定位技術(shù)，

10、車(chē)載專(zhuān)用終端機(jī)安裝于移動(dòng)的公交車(chē)輛上，可以在無(wú)人干預(yù)的情況下自動(dòng)完成運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的定位和定位信息的回傳。必要時(shí)，可以向分調(diào)度中心提供短信息。如果需要可以口留出接口用于外接車(chē)載顯示設(shè)備。如圖11-3所示。圖11-3 移動(dòng)站框圖11.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成電子站牌電子站牌負(fù)責(zé)接收和顯示下班車(chē)到站信息和服務(wù)信息，由一套MODEM/電臺(tái)、單片機(jī)、電子顯示站牌組成，如圖11-4所示。單片機(jī)的作用是接收信息，將其處理后送到電子站牌上顯示。電子站牌除了顯示車(chē)輛運(yùn)行信息外，還可以顯示其他信息，如日期、時(shí)間、氣象預(yù)報(bào)等。圖11-4電子站牌系統(tǒng)框圖智能化調(diào)度方法是相對(duì)于傳統(tǒng)調(diào)度方法而言的，二者的區(qū)別在于智能化調(diào)度方法是根據(jù)

11、實(shí)時(shí)客流信息和交通狀態(tài)，在無(wú)人參與的情況下自動(dòng)給出發(fā)車(chē)間隔和調(diào)度形式的一種全新的調(diào)度方法。而傳統(tǒng)調(diào)度方法是調(diào)度人員根據(jù)公交線(xiàn)路客流到達(dá)規(guī)律，憑借經(jīng)驗(yàn)確定發(fā)車(chē)間隔和發(fā)車(chē)形式的一種調(diào)度方法。智能化調(diào)度分為車(chē)輛調(diào)度形式、實(shí)時(shí)放車(chē)調(diào)度、緊急情況實(shí)時(shí)調(diào)度3個(gè)方面。11.2.3 智能化調(diào)度方法11.2.3 智能化調(diào)度方法車(chē)輛調(diào)度形式車(chē)輛調(diào)度形式是指營(yíng)運(yùn)調(diào)度措施計(jì)劃中所采取的運(yùn)輸組織形式，基本上可有兩種分類(lèi)方法：（1）按車(chē)輛工作時(shí)間的長(zhǎng)短與類(lèi)型，分為正班車(chē)、加班車(chē)與夜班車(chē)；（2）按車(chē)輛運(yùn)行與停站方式，可分為全程車(chē)、區(qū)間車(chē)、快車(chē)、定班車(chē)、跨線(xiàn)車(chē)等。UTMS子系統(tǒng)11.2.3 智能化調(diào)度方法實(shí)時(shí)放車(chē)調(diào)度實(shí)時(shí)放車(chē)

12、調(diào)度問(wèn)題（Real-time Deadheading Problem，簡(jiǎn)稱(chēng)RTDP）是目前國(guó)際上調(diào)度理論方面研究的熱點(diǎn)。它是指車(chē)輛空車(chē)從始發(fā)站出發(fā)，經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)公交站點(diǎn)后，開(kāi)始按站點(diǎn)次序依次停車(chē)的調(diào)度形式。放車(chē)調(diào)度形式的根本出發(fā)點(diǎn)就是減少停靠站點(diǎn)上候車(chē)乘客的等車(chē)時(shí)間，但放車(chē)調(diào)度形式延長(zhǎng)了車(chē)輛所越過(guò)的站點(diǎn)上乘客的等車(chē)時(shí)間。因此，確定是否采取放車(chē)調(diào)度形式需要權(quán)衡利弊，這就需要建立實(shí)時(shí)放車(chē)調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)。11.2.3 智能化調(diào)度方法緊急情況實(shí)時(shí)調(diào)度當(dāng)公交車(chē)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中遇到交通事故、重大事件等緊急情況時(shí)，會(huì)出現(xiàn)客流突然增加的情況，致使某班公交車(chē)出現(xiàn)擁擠而產(chǎn)生延誤。如圖11-5所示，第i輛公交車(chē)由于客流

13、突然增加造成初始延誤。面對(duì)這種情況，可以采取以下幾種調(diào)度方案：方案1：前車(chē)加大站點(diǎn)?？繒r(shí)間法。這樣不但可以解決后面站點(diǎn)乘客等車(chē)時(shí)間延長(zhǎng)的問(wèn)題，而且可以使整個(gè)車(chē)隊(duì)運(yùn)行趨于平穩(wěn)。11.2.3 智能化調(diào)度方法方案2：前車(chē)減速方法。調(diào)度人員同樣可以通知前幾班車(chē)減速，這樣也可以使后面站點(diǎn)乘客等車(chē)時(shí)間縮短，而且到達(dá)終點(diǎn)站時(shí)，間隔趨于平穩(wěn)。方案3：后車(chē)加速方法。與方案2效果相同。方案4：后車(chē)縮短站點(diǎn)停車(chē)時(shí)間方法。與方案1效果相同。方案5：放車(chē)調(diào)度方法。如果緊急事件發(fā)生地點(diǎn)與始發(fā)站距離很近，可以臨時(shí)調(diào)度一班空車(chē)，直接行駛到事件發(fā)生地點(diǎn)，緩解客流擁擠的情況。11.2.3 智能化調(diào)度方法圖11-5 由于某站點(diǎn)客流

14、突然增加造成延誤的公交車(chē)運(yùn)行圖第11章 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng) 概述11.1 智能化調(diào)度系統(tǒng)11.2 公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)11.3 快速公交系統(tǒng)11.4 小結(jié)11.511.3 公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)貫穿于公交車(chē)輛、公交車(chē)輛調(diào)度與管理系統(tǒng)、交通管理與控制系統(tǒng)，并與之有緊密的聯(lián)系，通過(guò)在這幾個(gè)模塊之間進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)對(duì)公交車(chē)輛的優(yōu)先信號(hào)控制。這幾個(gè)子系統(tǒng)在以下組成元素之間實(shí)現(xiàn)信息通信和交互：11.3.1 公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)組成公交車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)（bus detector system）：優(yōu)先請(qǐng)求發(fā)生器（priority request ge

15、nerator，簡(jiǎn)稱(chēng)PRG）：優(yōu)先請(qǐng)求服務(wù)器（priority request server，簡(jiǎn)稱(chēng)PRS）：通信系統(tǒng)（communication system）：交通信號(hào)控制器（traffic controller）：交通信號(hào)控制軟件（traffic software）：公交優(yōu)先管理系統(tǒng)：11.3.2 公交信號(hào)優(yōu)先控制策略信號(hào)優(yōu)先策略是指交通信號(hào)綠燈延長(zhǎng)或比預(yù)定方案啟動(dòng)提前，以便某些特定車(chē)輛迅速通過(guò)交叉口。公共交通信號(hào)優(yōu)先策略有其自己特定的內(nèi)容。主要包括兩個(gè)方面。1）被動(dòng)優(yōu)先控制策略；2）主動(dòng)優(yōu)先控制策略；11.3.2 公交信號(hào)優(yōu)先控制策略1 被動(dòng)優(yōu)先控制策略被動(dòng)優(yōu)先控制策略的實(shí)施是根據(jù)公交線(xiàn)

16、路公交車(chē)輛的發(fā)車(chē)頻率、行車(chē)速度等歷史數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)路網(wǎng)內(nèi)交叉口的信號(hào)配時(shí)，同時(shí)降低交叉口信號(hào)周期長(zhǎng)度以減少公交車(chē)輛的停車(chē)和延誤。主要包括以下幾個(gè)方面：（1）網(wǎng)絡(luò)化配時(shí)規(guī)劃（2）信號(hào)周期調(diào)整（3）增加相位時(shí)間（4）相位分割（5）限制轉(zhuǎn)彎11.3.2 公交信號(hào)優(yōu)先控制策略2）主動(dòng)優(yōu)先控制策略相對(duì)于被動(dòng)優(yōu)先，主動(dòng)優(yōu)先控制策略具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。主動(dòng)優(yōu)先控制策略一般有以下幾種控制形式：（1）綠燈延長(zhǎng)（2）綠燈提前/紅燈早斷（3）相位插入（4）跳躍相位（5）相位倒轉(zhuǎn)（6）專(zhuān)用相位11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究1）模型思想1）模型思想由于公交車(chē)輛的單車(chē)載客量明顯大于社會(huì)車(chē)輛的單車(chē)載客量，為

17、了滿(mǎn)足交叉口各進(jìn)口方向的交通參與者交通需求，在模型中根據(jù)公交車(chē)輛當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)在信號(hào)配時(shí)中為公交車(chē)輛賦予一定的優(yōu)先權(quán)重，以最小的車(chē)輛延誤增大代價(jià)獲得人均延誤降低為目標(biāo)對(duì)交叉口信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。2）條件假設(shè)利用先進(jìn)的公交車(chē)輛信息檢測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)獲取公11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究交車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)信息、公交車(chē)輛路線(xiàn)信息、公交車(chē)輛乘客數(shù)以及車(chē)輛的時(shí)刻表信息，在交口上游設(shè)置公交車(chē)輛檢測(cè)器，以提前告知公交車(chē)輛的到達(dá)，公交站點(diǎn)位置設(shè)置在交叉口出口處。3）模型構(gòu)建（1）實(shí)時(shí)公交權(quán)重分配當(dāng)檢測(cè)到公交車(chē)輛接近交叉口時(shí)，公交信息檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始獲取公交車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，并為每一輛到達(dá)并即將停

18、車(chē)等待的公交車(chē)分配一定的權(quán)重：11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究（2）交叉口飽和度計(jì)算在傳統(tǒng)的信號(hào)配時(shí)計(jì)算中，交叉口綠燈時(shí)間是按相位流量比進(jìn)行分配的，這種方法可以確保各進(jìn)口道方向具有相同的飽和度，但不利于公交車(chē)輛的通行。信號(hào)交叉口公交優(yōu)先的最終目的是在于減少人的延誤，為使系統(tǒng)的效益得到優(yōu)化，因此交叉口相位綠信比的確定應(yīng)由乘客流量比和機(jī)動(dòng)車(chē)飽和度來(lái)共同決定。11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究 （11-3）11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究則則以乘客流量比為主的交叉口飽和度計(jì)算公式為：（11-5）（11-4）11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究

19、 -以乘客流量比為主的交叉口飽和度； -j相位關(guān)鍵車(chē)到乘客流量比； -j相位關(guān)鍵車(chē)道車(chē)流量比。（3）綠燈時(shí)間約束按乘客流量比計(jì)算出的綠燈時(shí)間可能出現(xiàn)綠燈信號(hào)時(shí)間過(guò)短或綠燈時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的現(xiàn)象。過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)的信號(hào)綠燈時(shí)間都對(duì)整個(gè)交叉口的運(yùn)行不利，綠燈時(shí)間過(guò)短，不能保證車(chē)輛和行人安全通過(guò)交叉口；綠燈時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，交通參與者在紅燈等待時(shí)失去耐心，出現(xiàn)違章通行的行為。因而必須對(duì)相位綠燈時(shí)間進(jìn)行約束，以保證交叉口通行的安全。11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究紅燈時(shí)間約束：（11-6） -j 相位d方向的允許最大紅燈時(shí)間； -j 相位d方向的最大排隊(duì)長(zhǎng)度； - j相位d方向的車(chē)道數(shù)； - j 相位d方向

20、的車(chē)輛到達(dá)率； -車(chē)輛平均長(zhǎng)度； -高峰時(shí)間修正系數(shù)。綠燈時(shí)間約束：11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究（11-7）- - j相位 d方向的最短行人過(guò)街時(shí)間； - j相位 d方向的人行橫道寬度； -行人平均步速。相位最短綠燈時(shí)間：（11-8）（11-10）（11-9）C -交叉口信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)； -j相位最長(zhǎng)紅燈時(shí)間； -j相位最短綠燈長(zhǎng)度；11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究-（4）周期時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化公交優(yōu)先信號(hào)控制必須滿(mǎn)足優(yōu)先相位獲得的效益不小于非優(yōu)先相位的效益，而延誤是最為常用的衡量這一效益的指標(biāo)，同時(shí)考慮公交車(chē)輛當(dāng)前狀態(tài)與公交時(shí)刻表的偏移值，構(gòu)造指標(biāo)函數(shù)PI。（11-1

21、1）（11-12）（11-13）11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究-交叉口車(chē)輛平均延誤與人均延誤差；-交叉口車(chē)輛平均延誤；-交叉口人均延誤；-交叉口總延誤，采用D.B.Wbster延誤計(jì)算類(lèi)型；-j相位交通流量；（11-14）11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究-車(chē)均延誤與人均延誤差指標(biāo)權(quán)重；-公交時(shí)刻表偏移值權(quán)重；-公交運(yùn)行與時(shí)刻表偏移值；-D.B.Wbster周期計(jì)算公式的最小和最長(zhǎng)信號(hào)周期長(zhǎng)度。，4）模型驗(yàn)證假定公交車(chē)輛的平均乘客數(shù)為30人，小轎車(chē)的平均載客數(shù)為1.5人，交叉口車(chē)輛的平均載客數(shù)為2人，對(duì)一個(gè)由主干道和次干道相交的十字型交叉口為例進(jìn)行模擬驗(yàn)證，交叉

22、口采用兩相位信號(hào)控制形式，右轉(zhuǎn)車(chē)輛不受限制，黃燈為3s，交叉口清除時(shí)間，即全紅時(shí)間為2s，信號(hào)總損失時(shí)間為10s，車(chē)輛停車(chē)時(shí)平均占用車(chē)道長(zhǎng)度6m。交叉口各向流量及車(chē)道數(shù)如表11-1。11.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究采用MATLAB 7對(duì)基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法進(jìn)行優(yōu)化求解，固定配時(shí)方案采用Webster信號(hào)配時(shí)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算求解。配時(shí)方案驗(yàn)證對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表11-2。表11-1 模擬交叉口的交通特性相位第一相位第二相位社會(huì)車(chē)輛到達(dá)率（PCU/H）800250公交車(chē)輛到達(dá)率（輛/小時(shí)）206飽和流量（PCU/H）15001200進(jìn)口車(chē)道數(shù)32流量比0.530.21乘客流量比0

23、.600.23允許最大排隊(duì)長(zhǎng)度（m）25015011.3.3 基于優(yōu)先權(quán)重的公交信號(hào)優(yōu)先算法研究表11-2 兩種配時(shí)方法優(yōu)化效果比較配時(shí)方法周期（s）綠燈時(shí)長(zhǎng)（s）車(chē)均延誤（s）人均延誤（s）第一相位第二相位Webster算法8058222824.7優(yōu)先權(quán)重算法48321615.712.3主要原因是由于允許排隊(duì)長(zhǎng)度的限制，信號(hào)周期縮短可以減少公交車(chē)輛在信號(hào)控制計(jì)算結(jié)果表明，基于優(yōu)先權(quán)重的優(yōu)先算法所得的信號(hào)配時(shí)周期時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)小于固定配時(shí)方案，交叉口的紅燈等待時(shí)間，同時(shí)增加公交車(chē)輛在綠燈相位通過(guò)交叉口的概率。11.4 快速公交系統(tǒng)快速公交系統(tǒng)（Bus Rapid Transit，簡(jiǎn)稱(chēng)BRT）是一種介于

24、快速軌道交通（Rapid Rail Transit，簡(jiǎn)稱(chēng)RRT）與常規(guī)公交（Normal Bus Transit，簡(jiǎn)稱(chēng)NBT）之間的新型公共客運(yùn)系統(tǒng)，其投資及運(yùn)營(yíng)成本比軌道交通低，而運(yùn)營(yíng)效果接近于軌道交通。它是利用現(xiàn)代化公交技術(shù)配合智能運(yùn)輸和運(yùn)營(yíng)管理，開(kāi)辟公交專(zhuān)用道和建造新式公交車(chē)站，實(shí)現(xiàn)軌道交通式運(yùn)營(yíng)服務(wù)，達(dá)到輕軌服務(wù)水準(zhǔn)的一種獨(dú)特的城市客運(yùn)系統(tǒng)。第11章 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng)智能化調(diào)度系統(tǒng) 概述11.1 智能化調(diào)度系統(tǒng)11.2 公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)11.3 快速公交系統(tǒng)11.4 小結(jié)11.511.4.1 BRT的優(yōu)勢(shì)快速公交城主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：（1）快速接近于軌道交通（2）

25、高容與軌道交通相近（3）舒適與軌道交通相似（4）節(jié)省遠(yuǎn)勝于軌道交通完整的BRT系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)由四部分元素組成，包括專(zhuān)用車(chē)道、專(zhuān)用車(chē)輛、專(zhuān)用車(chē)站和智能信息系統(tǒng)。這四部分元素相互獨(dú)立，同時(shí)又相互聯(lián)系，有機(jī)地組合在一起，才能發(fā)揮出BRT的最佳效益。專(zhuān)用的公交車(chē)道是確保BRT快速、暢通運(yùn)行的基本保證。從定義來(lái)看，BRT是一種擁有相對(duì)獨(dú)立的物理設(shè)施、交通運(yùn)行空間和信號(hào)控制的交通方式。11.4.2 BRT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）專(zhuān)用車(chē)道（2）專(zhuān)用車(chē)輛研制專(zhuān)用的公交車(chē)輛，使其具有鉗接式大容量、多車(chē)門(mén)、兩邊開(kāi)門(mén)、低底板、乘坐舒適和智能型等特點(diǎn)，并可使用清潔能源，這是BRT的重要組成部分。BRT車(chē)輛一般應(yīng)采用低底板、色彩鮮艷并

26、統(tǒng)一的公交車(chē)輛，以方便乘客上、下車(chē)，并與普通公交車(chē)輛相區(qū)別。通常還應(yīng)采用大型鉸接車(chē)以提高系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，降低運(yùn)營(yíng)成本。當(dāng)然，車(chē)輛最好能采用排污低的清潔車(chē)輛。11.4.2 BRT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（3）專(zhuān)用車(chē)站特別建造的軌道交通式的BRT車(chē)站，具有檢售票、等候車(chē)、上下客、行車(chē)信息發(fā)布等功能，也是BRT不可缺少的組成部分。開(kāi)放式站臺(tái)能配合公交專(zhuān)用道或公交專(zhuān)用路的設(shè)站地點(diǎn)，提供乘客所需要候車(chē)的空間，不采取進(jìn)出的管制。封閉式站臺(tái)的設(shè)計(jì)考慮了以下因素：對(duì)車(chē)站進(jìn)出進(jìn)行管制，設(shè)置收費(fèi)設(shè)施，以節(jié)省收費(fèi)時(shí)間；配合車(chē)輛停站定位，引導(dǎo)站臺(tái)上乘客在車(chē)門(mén)位置候車(chē)，提高上下車(chē)效率。11.4.2 BRT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（4）智能信息系統(tǒng)布設(shè)

27、各種形式的公交線(xiàn)路，為乘客提供多種方向和不同路徑的快速直達(dá)和換乘方便的乘車(chē)條件，最大限度地吸引乘客。這是決定BRT成敗的關(guān)鍵組成部分。BRT運(yùn)營(yíng)保障體系包括運(yùn)營(yíng)組織機(jī)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)保障設(shè)施。運(yùn)營(yíng)組織機(jī)構(gòu)包括目前規(guī)劃及實(shí)施的管理機(jī)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)期的管理以及運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)。運(yùn)營(yíng)保障設(shè)施一般包括智能化的交通管理手段。11.4.2 BRT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11.4.3 BRT規(guī)劃設(shè)計(jì)BRT規(guī)劃設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容（1）綜合規(guī)劃BRT通道網(wǎng)絡(luò)（2）規(guī)劃城市BRT專(zhuān)用道（3）規(guī)劃設(shè)計(jì)BRT車(chē)站（4）選擇BRT專(zhuān)用車(chē)輛本節(jié)介紹幾種典型的BRT信號(hào)優(yōu)先算法1）基于發(fā)車(chē)頻率的BRT信號(hào)優(yōu)先算法 模型構(gòu)建：本書(shū)對(duì)基于發(fā)車(chē)頻率的信號(hào)

28、優(yōu)先控制算法提出如下的條件假設(shè)。在檢測(cè)系統(tǒng)方面，在交叉口上游設(shè)置公交車(chē)的“check-in”檢測(cè)器，以提前告知系統(tǒng)公交車(chē)輛的到達(dá)，并在停車(chē)線(xiàn)設(shè)置“check-out”檢測(cè)器（如圖11-6所示）。11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法圖11-6 基于發(fā)車(chē)頻率控制邏輯的交叉口簡(jiǎn)單布設(shè)示意圖11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法分別從交通狀態(tài)估計(jì)、駛離時(shí)間估計(jì)、到達(dá)時(shí)間估計(jì)、優(yōu)先觸發(fā)機(jī)制、策略?xún)?yōu)選和指標(biāo)函數(shù)等5個(gè)方面進(jìn)行建模。2）基于交叉口資源整合的BRT信號(hào)優(yōu)先算法交叉口的資源可以相互制約和轉(zhuǎn)化，從交叉口時(shí)空組合優(yōu)化的角度出發(fā)，將進(jìn)口道進(jìn)行時(shí)間與空間的分配，即車(chē)道功能劃分與綠燈時(shí)間分配組合在一起進(jìn)行優(yōu)化，降低

29、公交車(chē)車(chē)輛車(chē)均延誤，同時(shí)減小對(duì)社會(huì)車(chē)流的影響。（1）模型構(gòu)建交叉口飽和度的計(jì)算11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法如圖11-7所示交叉口，公交專(zhuān)用道在道路最內(nèi)側(cè)，公交車(chē)為直行方向，社會(huì)車(chē)流中的關(guān)鍵相位為直行車(chē)流和左轉(zhuǎn)車(chē)流。11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法圖11-7 車(chē)道布置與相位設(shè)計(jì)11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法故信號(hào)交叉口下車(chē)流i的飽和度為：（11-32）式中： i=1或2，代表直行車(chē)流的情況車(chē)流i的流量車(chē)流i的有效綠信比車(chē)流i單車(chē)道飽和流量車(chē)流i分配的車(chē)道數(shù)有效綠燈時(shí)間（11-33）優(yōu)化模型優(yōu)化模型設(shè)左轉(zhuǎn)車(chē)流有效綠燈時(shí)間取在某車(chē)道功能劃分方案下，滿(mǎn)足飽和度約束的最小綠燈時(shí)間?？紤]通過(guò)給予公交

30、車(chē)輛和社會(huì)車(chē)輛車(chē)均延誤以不同權(quán)重來(lái)實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先，同時(shí)協(xié)調(diào)公交車(chē)輛和社會(huì)車(chē)輛的關(guān)系，并以進(jìn)口道人的總延誤最小時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)，建立模型如下：11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法（11-34）（11-35）式中： 公交車(chē)車(chē)均延誤加權(quán)系數(shù) 社會(huì)車(chē)輛車(chē)均延誤加權(quán)系數(shù) 1 的公交車(chē)平均載客數(shù) 1 的社會(huì)車(chē)輛平均載客數(shù) 公交車(chē)車(chē)均延誤 社會(huì)車(chē)輛車(chē)均延誤11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法對(duì)于公式（11-19）有：（11-36）模型驗(yàn)證分直行車(chē)流量大于左轉(zhuǎn)車(chē)流量和分直行車(chē)流量小于左轉(zhuǎn)車(chē)流量?jī)煞N情況對(duì)單點(diǎn)交叉口進(jìn)行討論，取公交車(chē)流量為500（PCU/H），公交車(chē)輛的平均乘客數(shù)為30人，小

31、轎車(chē)的平均載客數(shù)為1.5人。其余參數(shù)如表11-3所示：11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法表11-3 參數(shù)選擇情況條件左轉(zhuǎn)流量（PCU/H）直行流量（PCU/H）總車(chē)道數(shù)最大允許飽和度左轉(zhuǎn)車(chē)流飽和度（PCU/H）直行車(chē)流飽和度（PCU/H）周期（S）1120060040.8515001200120260080040.8515001200120常規(guī)方法中利用等飽和度分配綠燈時(shí)間；此處按 并利用公式（11-33）、（11-34）、（11-45）來(lái)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表11-4所示：11.4.4 BRT信號(hào)優(yōu)化算法表11-4 常規(guī)方法與優(yōu)化模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比對(duì)比方法直行車(chē)道數(shù)直行綠燈時(shí)間/s左轉(zhuǎn)車(chē)道數(shù)左轉(zhuǎn)綠燈時(shí)間/s延誤時(shí)間/s公交車(chē)輛社會(huì)車(chē)輛常規(guī)方法條件12362574259條件22482293078優(yōu)化模型條件12