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原文传递网联环境下基于轨迹延误预测的公交优先信号控制方法

论文题名：	网联环境下基于轨迹延误预测的公交优先信号控制方法
关键词：	智能交通系统;公交优先;通行能力
摘要：	随着城镇化进程的快速推进和居民出行量的大幅增加，路网交通拥堵、群众出行不便、通勤压力增大等问题日益突出，严重影响了城市的发展和人民群众生活水平的提高。因此，发展先进的城市公共交通系统已经成为现代城市发展亟需解决的问题。　　据统计分析，一辆公交车的运力相当于普通乘用车的20-30倍，在完成相同运输量情况下，普通乘用车占用的道路资源大约为公交车的3倍，因此，发展公交优先系统被普遍认为是城市交通可持续发展的最佳途径。现阶段的公交优先策略，一方面是通过建设公交专用车道，虽然一定程度上提高了公交通行效率，但降低了社会车辆的道路通行能力；另一方面是通过优化和调整交叉口信号配时方案，给予公交车优先通行权，进而减少其通过交叉口的延误。然而，早期研究更多是利用交叉口宏观交通观测量去分析和决策，这会产生较大的误差；而且以往的研究中较少考虑交叉口其他社会车辆的综合效益，降低了公交优先信控的可行性。　　针对以上问题，本文应用车联网/车路协同技术对信号交叉口公交优先控制的方法和策略进行了研究。主要内容包括：　　1.分析了当前车路协同系统的基本架构和V2I环境下各种消息集的数据结构、获取方式和应用环境并以此设计了以轨迹数据和信号机配时数据为基础的相位延误估计流程。红灯情况下，计算节点单元利用当前相位和下一相位的切换时间、车辆位置和顺序，再配合驶离波波速计算车辆预计加入排队和离开排队的时刻和位置；绿灯情况下，根据绿灯结束时刻筛选出不能通过交叉口的车辆，再按照红灯情况的方法计算这一部分车辆的延误。　　2.根据延误预测方法建立状态与延误值哈希表，由此简化单车延误计算过程，再根据乘客数对延误进行加权，以交叉口人均预计延误最小为目标构建效益函数，并为在线优化过程设置了一系列限制条件约束可行域以保证优化结果符合信号机的相位切换逻辑，最后将最佳配时反馈到信号系统。　　3.实际调查了武汉市经济技术开发区网联车示范区的路网结构和交通流量情况，利用SUMO仿真平台分别搭建了利用宏观交通参数延误预测方法和利用轨迹延误预测方法进行信号控制的公交优先系统。在此基础上，分析了利用两种方法优化前后的各项交通指标。实验结果显示，低中高及过饱和流量情况下，改进后方法的公交车车均延误相比优化前分别减少9.79%、25.43%、18.10%和1.87%；而改进前方法相比优化前分别减少7.0%、19.14%、17.81%和2.34%。改进后方法的人均延误相比优化前分别减少8.14%、19.88%、2.49%和1.10%;而改进前方法相比优化前分别减少6.44%、15.43%、2.77%和1.54%。　　在非饱和情况下，策略基本可以在保证非优先车辆通行效益的基础上减少公交延误和公交行程时间，而且相比改进前的方法，改进后的方法延误降幅更大而且效果更加稳定。
作者：	谭百宏
专业：	交通运输工程
导师：	邱志军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022