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信号控制 | 国外公交信号优先系统发展史与应用评估

随着科学技术的不断发展进步,实施公交主动优先及自适应控制的条件日渐成熟,20世纪90年代,欧美又开始建立公交信号优先系统。

欧洲自1968年就已出现公交信号优先系统,该时期的信号优先系统主要是为保证轻轨顺利通过信号交叉口服务的,但由于技术上的原因及社会车辆的增加,公交信号优先系统对社会车辆的行车干扰日渐严重,很多此类公交信号优先系统逐渐被终止。

1970年,洛杉矶出现了其第一个公交信号优先系统,是一种强制优先形式,由于采用强制优先通行技术,使得对社会车辆影响较大,反而增加了系统的延误和排队,阻碍了干线的信号协调,使得公交信号优先系统难以进一步实施。

随着科学技术的不断发展进步,实施公交主动优先及自适应控制的条件日渐成熟,20世纪90年代,欧美又开始建立公交信号优先系统。在一些项目的推动下,德国的汉诺威、威斯巴登、奥斯纳布鲁克、法国巴黎、荷兰的阿姆  斯特丹、瑞士的苏黎世等都成功实施了公交信号优先系统,在阿姆斯特丹的报告中,公交车辆减少了10%~20%的行程时间;德国的奥斯纳布鲁克在13个交叉口中实施信号优先,公交行程时间降低了10%。

加拿大东南部的夏洛特敦,美国的卡罗莱纳州南部、华盛顿、马里兰、俄勒冈州等地区都成功实施了公交信号优先系统,虽然这些系统跟以往的系统没有太大的区别,但是由于计算机性能的大幅度提高,这些系统的工作效率更高。在夏洛特敦北部交通走廊的快速公交线路上成功实施的公交信号优先系统,使其行程时间最多可以降低50%,其他成功实施的公交信号优先系统,公交行程时间的降低平均在10%以上。

20世纪70年代以来,伦敦在公交优先的交通信号方面实施多种方法。大部分的实施方法已对检测到的特定的公交车实时“主动优先”的系统,而所使用的检测方式有多种:感应线圈、信标及GPS系统。在伦敦所采用的优先策略与可用的信号控制设备类型及各地区的特性有关。例如:

  • 在鼓励的交叉口,车辆感应控制占主导地位;

  • 对于自适应控制式的UTC系统中的协调控制的交叉口,可以使用更多的信号优先设施;

  • 对于定时式的UTC系统中的协调控制的交叉口,开发了SPRINT系统。

根据公交信号优先实施的情况,一些研究分析了公交信号优先应用的效果与周围交通环境之间的关系。对交通流量而言,当相交道路的饱和度较大时(如大于0.9),使用绿灯延长策略的公交信号优先对于相交道路的交通流会有明显的负面影响。在车头时距方面,较大的车头时距(如10min)在降低主干道延误方面有较高效率,当公交车辆较少时,公交优先对公交旅行时间减少的益处越大,当大于40pcu/h,收益将逐渐减少并趋于稳定。

对于公交车站的位置,很明显主动式的公交信号优先倾向于使用距离交叉口较远的公交车站,主要是因为在距离交叉口较近的公交车站,乘客上下车时间的不确定性将增加对公交车辆到达交叉口所需旅行时间预测的不确定性。同时距离交叉口较远的公交车站能够最大化信号优先运行的效率。

在信号控制方面,只有信号周期内有充分的空余时间才应当保障公交信号优先,这就意味着在高峰期或者在一条交通繁忙的通道上可能很少有公交车能够获得信号优先,甚至没有公交车能够获得信号优先。

目前实施公交信号优先的一些分析报告给出的公交优先的益处各不相同。在延误减少方面,比较典型的数据是每个交叉口每辆公交车节省3~10s,当然也取决于具体的应用情况和其他的交通条件情况。

例如,如果没有协调控制的需求,独立交叉口的信号优先益处要大于考虑协调控制的交叉口。欧洲的经验表明公交信号优先在公交车延误减少方面能够提供显著的效益,如果实施的控制策略正确,对非优先的交通流的影响是无关紧要的。

当然,如果希望促进交通方式的转变,则可以采取其他的信号优先控制策略,给予公交车更高的优先权而对其他交通产生更明显的负面影响。

文章摘选于《城市交通信号控制》一书,作者李瑞敏、章立辉。

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