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原文传递信号预控下动态公交专用道控制研究

论文题名：	信号预控下动态公交专用道控制研究
关键词：	公交专用道;动态控制;信号预控;到达时间预测
摘要：	公交专用道作为保障公交优先的有效手段之一，能降低社会车辆对公交车运行的影响，从而提升公交车运行效率和服务质量。但随着城市道路资源日渐紧缺，常见的定时式公交专用道存在时段性闲置弊端，不仅会造成车道资源的浪费，还不利于“公交优先”理念的推广。为解决这一弊端，国内外许多专家学者纷纷投入研究，提出了间歇式公交专用道控制方法，该方法的应用可在一定程度上有效缓解公交优先与社会交通对道路资源需求之间的矛盾，但该方法需要满足在一定交通流条件下才能充分发挥自身优势。因此，科学合理的动态开放车道对于提升道路运行效率具有重要意义。基于此，本文旨在不影响公交运行效率下提升道路资源时空利用，提出了一种基于公交车到达预测的动态公交专用道控制方法，并进行了实例验证。　　首先，本文通过现有公交专用道控制类型对比分析，选取APL、IBL和DBL三种基础控制模式，结合各模式具有的功能优势和适用交通流构成比例，提出了动态公交专用道控制类型。为进一步量化动态公交专用道适用性，从车道负载平衡、饱和度和路段通行效率出发，以路段人均出行效率最优为目标导向，建立了动态公交专用道临界交通流量模型，最终确定了APL、IBL和DBL三种车道控制模式适用临界流量值。　　然后，本文将公交到达时间作为动态公交专用道控制的必要判断条件，通过分析公交到达时间影响因素与参数关系，提取了 7 个重要特征参数，建立了基于LightGBM算法的公交到达时间预测模型，与其它时间预测模型特征参数相比，新增了信号交叉口数量、相似日运行时间特征参数。本文通过对特征重要度排序和多特征组合实验效果分析，选取了最优特征组合（站间距离、上一班次运行时间、相似同时段运行时间、上一周同时段运行时间）输入公交到达时间预测模型，提高了预测精度；与其他时间预测模型对比分析，本文采取的预测模型能够满足本研究精度要求。　　其次，本文在动态公交专用道交通流量临界模型和公交到达时间预测模型基础上，提出了动态公交专用道的控制方法，即根据路段实时流量数据选择车道控制模式。考虑到各模式控制复杂度，重点对 IBL 模式控制方法进行改进，考虑到上下游信号对交叉口和路段的通行效率和路段清空效率的影响，通过结合公交预测到达时刻与上下游动态信号状态进行信号预控，根据交叉口的延误和路段平均通行时间构建目标函数，建立了IBL信号预控模型，确定了IBL车道功能切换的最佳时机，实现车道快速清空，提高出行效率。　　最后，以重庆市区某路段为例，利用Python与SUMO联合建立仿真系统，对比分析动态公交专用道控制类型与常规公交专用道控制类型，并对有无信号预控下动态公交专用道进行了对比试验。结果表明：本文提出的信号预控下动态公交专用道策略能够保证公交优先下，合理利用公交专用车道资源，提高整体路段通行效率。
作者：	彭凤
专业：	交通运输
导师：	韩直;蔡晓禹
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023