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1、BRT线路沿线交叉口信号灯协调控制设计摘要：随着社会不断发展与交通科学不断的进步，乌鲁木齐快速公交系统已经具有一定的规模，本文主要介绍了交通管理与控制的概念、方法与理论，交通信号协调控制的方法与考虑因素，初步提出了公共交通专用控制信号的设计方法，及体现除了城市公共交通中快速交通对城市发展及各个方面的重要性。关键词：交通管理与控制、城市快速公共交通优先通行系统、公共交通专用控制信号。 BRT lines along the intersection signal coordinated control design XU Jia-mingAbstract: with the social dev
2、elopment and transportation science unceasing progress, urumqi, bus rapid transit system already has a certain scale, this paper mainly introduces the concept of traffic management and control, method and theory, traffic signal coordination control method and the consideration of public transport ha
3、s been put forward for design method of control signal, and in addition to rapid transit in urban public transport in urban development and the importance of all aspects.Key words: traffic management and control, urban public transport priority system, public traffic control signals.前言目前，我国城市公共交通发展远
4、远不能适应经济社会发展和人民群众出行需要，多数城市公共交通出行比例偏低。为从根本上缓解交通拥堵、出行不便、环境污染等矛盾，必须树立公共交通优先发展理念，将公共交通放在城市交通发展的首要位置。要按照方便群众、综合衔接、绿色发展、因地制宜的原则，加快构建以公共交通为主，由轨道交通网络、公共汽车、有轨电车等组成的城市机动化出行系统，同时改善步行、自行车出行条件。公共交通优先是指在城市发展规划中，把公共交通的建设、管理放在优先位置上，给予政策、资金、技术的多方扶持，使公共交通能以畅通的道路、良好的车况，纵横密集的线网站点，为公众出行提供更多、更快、更好的服务。为达到这一目的，就必须对公共交通予以优先行
5、驶的相关特权，帮助其提高运行速度、时间和效率，使快速公交能以价廉、快捷、便利的特点吸引乘客。快速公交专用车道的信号灯协调控设计成了主要研究目标之一，经过一段时间的学习，对此有了一些认识。1. 交通管理与控制概述1.1交通管理与控制的概念与分类交通管理与控制是对道路上的行车、停车、行人和道路使用，执行交通法规的“执法管理”，并用交通工程技术措施对交通运行状况进行改善“交通治理”的一个统称。依靠交通警告或者交通信号控制设施，随交通变化特性来指挥车辆和行人的通行。从宏观上来说，在现代交通管理和控制是一个不可分割的整体。交通管理与控制措施，按其是否具有法律意义，在性质上可分为两类： （1)具有法律意义
6、且必须强制执行的管理措施，是指在交通法规中制订的，为维护交通秩序，保障交通安全所必需的基本交通规则。 （2)用来改善交通状况的工程技术措施，这些措施本身不具有法律意义，但要使这些措施能得以有效实施，还需依靠具有法律意义的管理措施来强制执行，或依靠经济手段来诱导执行。譬如单向交通、公共交通专用道等，都是一些技术措施，并不列入交通法规，不具有法 律意义，但在实施时，必须由交通管理部门在这些路上设立具有法律意义的交通标志或标示，才能强制实施，这类技术措施，可称之为交通治理，以有别于交通管理，但目前一般都统称为“交通管理”。1.2交通管理与控制的原则和方法交通管理与控制的原则，随其要达到的目的而发展变
7、化。车辆出现之初， 为避免车辆与行人以及不同方向的行车发生冲突，就很自然地产生了应该人、车分道和分方向行车的极其朴素的管理原则，这就是分离原则。它是维护交通秩序、保障交通安全的一条基本原则。这条原则不但用在交通管理上，还广泛应用在 交通规划、道路设计与交通设施设计上。随着交通量的不断增长，这条原则的内涵也在不断地扩展。初始的分离原则，只是道路平面上的分离，“各行其道”就体现了这种分离原则。在出现了高速度的汽车交通之后，跟着出现了机动车与非机动车分离和快慢车辆分离的要求；交叉口上无法平面分离的交通冲突的发展， 导致了在交叉口上行驶方向的分离和通行时间的分离；交通量的发展，又出现了立体交叉的空间分
8、离。从行驶方向和通行时间的分离又派生出通行权与先行权的概念。通行权的基本含义是指在平面分离上，车辆、行人按规定在其各自的道路上有通行的权利；在时间分离上，车辆、行人按交通信号、标志或交通警指挥指定在其通行的时间内有通行的权利。先行权是指各种 车辆或行人在指定平面和时间内共同有通行权的前提下，对车辆、 行人在通行先后次序上确定优先通行的权利。2.城市快速公共交通（BRT）优先通行系统2.1公交信号优先技术BRT在交通信号灯前的延误时间占BRT出行时间的20%-30%，占全部延误时间的50%甚至更多。因此，调整BRT的交叉路口信号控制，可以有效地提高BRT的运行速度和服务可靠性。目前常用的BRT信
9、号控制系统主要有：被动信号、主动信号。（1）被动信号技术通过修改已有的信号运行系统，提高BRT的运行速度，主要适合具有专用公交道路的系统。一般采用短周期及延长BRT通道绿灯时间来实现。信号灯的相位数尽量少，尽量采用基本的双信号相位，避免复杂的多相位控制，需要对交叉路口的几何形状、交通控制一击信号分相进行比较细致的设计考虑。对于BRT车辆来说，较短的周期可以减少红灯时间，特别是在公交专用道内。（2）主动信号技术主动信号技术，也是目前较为常用的信号控制技术。系统在检测到公交车后，立即调整信号时间，为即将到达的BRT车辆在确定的信号周期内提前或者延迟绿灯时间。在确定的周期内，有交通信号时，主动信号优
10、先可以对驶来的BRT车辆延长或者提前绿灯时间，这样就能进一步减少BRT运行时间和行程时间的可变性。这种信号优先特别适合于在混合交通中运行的BRT车辆，也有利于在公交专用道和中央干道式公交专用路上的BRT车辆。（3)交通信号管理对于公共汽车和有轨电车而言,减少延误的一个更重要的措施在于减少公交车等待绿灯信号的时间。硬件在德国,公共汽车、有轨电车和轻轨交通通常有各自的的信号显示。因此,它们的信号定时不受私人小汽车信号灯的限制。公共交通优先权的必需装置是监测系统,它将正在到达的公交车的信息传给信号控制器。对于轨道公交车,应使用同样也可控制自动开关系统的感应发送机。但是,类似于通常的感应线圈下特殊发送
11、系统证明是更可靠的。一些公交公司也利用路边设置的信号台将信息从公交车发送到信号控制器。在大多数情况下,这种信号台被引入各公司的自动车辆监测系统中了。对于公交优先权而言,必须将信号控制从定时控制改进为交通感应控制。为此,交叉口必须为小汽车交通安装监视器。在德国,感应线圈仍占主要地位。这种管理方法只有通过先进的微计算机控制器得以实现。因此,在很多情况下,公交优先权又刺激了相关地区的整个交通信号控制的现代化。常规信号配时许多城市和城镇的公交优先权的经验表明在定时信号系统中,公交车辆较好的运行状况也可通过以下常规的策略得到:交叉口短的信号周期给予公交车长的绿灯时间避免与小汽车交通同行的交通阻塞禁止车辆
12、左转穿越有轨电车道减少带有专门转弯信号的多信号阶段(鉴于它的安全效益,德国普遍使用它)与公交车相适应的信号协调技术在对各交叉口公交优先权信号灯设计的时候,第一步需要定义信号阶段。所谓信号阶段就是信号灯不会改变的信号配时的间隔。换句话说:信号阶段描述了在一个基本信号状态下可组合的但又不会发生相互冲突的所有信号。在德国,一个阶段中允许有可容忍冲突的存在(例如允许右转车对行人)。这样,一个阶段内的所有信号灯可以同时转为绿灯。信号阶段间的转化必须在以下规划步骤中确定。即需要先确定每对不同步的信号灯间的绿灯间隔时间(清车时间)。在德国,针对这一步有一个复杂的计算技术。该项技术运用动力学方法来计算从绿灯时
13、间末到冲突区域被清除所需的时间。一般交叉口有多至10个阶段,而且有记录表明与公交优先权相联系的交叉口有多达20个的信号阶段。这样,就需要大量的规划工作。只有通过合适、有效的计算机程序来实现。在德国,这些程序是由信号灯制造商和独立交通顾问提供的。第三步也是最复杂的一步是确定一个逻辑,根据它交叉口控制器可以控制不同阶段的开关。此逻辑必须根据检测器提供的每个交通流状况来确定合适的顺序以及每个阶段的持续时间。公交管理的自动车辆监测系统(AVM)德国公交公司正在扩大使用车辆监测系统,使通过中心机跟踪线上的每一辆运行的公交车成为可能。计算机能识别每一次延误及其它情况。在有问题出现时,它能向管理者推荐出合适
14、的解决办法使影响达到最小。管理者能建议公交车司机选择线路来超过其他延误的公共汽车并与时间表保持一致等。短时转弯是经常使用的一项措施,在这种情况下,延误的公共汽车不用继续至终点站,相反,在距终点站一定距离,当下班公共汽车从其他方向为确保预定时间而匆匆返回时,乘客可以乘坐该车继续出行。有时,依网络结构,可将这种策略运用到电车系统中。通过使用车辆监测系统,可以减小由公交系统自身的运行问题以及由私人小汽车交通带来的延误。这种以计算机为基础的控制系统己得到广泛的使用,并且达到了相对较高和部分标准化的发展水平。2.2公共交通优先通行的目标公共交通优先通行的目标包括:(1)降低运行时间降低BRT运行时间，一
15、方面有助于促进交通方式的转换;另一方面，如果一条公交线路上的运行时间减少一个车头间隔，在这条线路上就可以节省一辆BRT(包括驾驶员及其它相关人员)的投入，从而有助于降低公交运营费用。(2)提高可靠性BRT在运行过程中会受到其它车辆等一些干扰，造成BRT的实际运行时间与预定行车时间表存在偏差，降低了BRT运行的可靠性。通过减少干扰，可以提高交通线路的通行能力，提高公交运行的可靠性，从而吸引更多的乘客。(3)降低运行时间与提高可靠性的组合效应 降低运行时间和良好的可靠性的组合能够有效提高BRT运营速度,减少单程运行时间,从而提高公交车辆的周转率。公交车辆周转率的提高意味着用较少的车辆即可维持原有的
16、发车间隔和服务水平,降低运营成本,或者保持原有的车辆数,缩短发车间隔,减少乘客等车时间,提高服务水平。德国城市在实施公交优先权的早期,主要目标是降低公交运行时间。而经验表明，只有在一些较长的线路上,例如：环形运行的时间达到90分钟以上时，或是在前期相当糟糕的运行状况下,才可能使一条线路上的整个运行时间有10分钟以上的减少。在通常情况下，很少可以实现一条线路上节省一辆公交车的时间减少，相反，提高公交运行的可靠性更为重要，减少公交运行过程中受外界因素影响造成的延误，保障准点率的提高，对公交乘客而言，大大改善了公共交通的整体面貌，增强了公交的吸引力。因此，目前大多的努力都集中在第二个目标，即提高公交的可靠性。
