動態公交專用道運行機理與最佳化方法研究

《動態公交專用道運行機理與最佳化方法研究》是依託長沙理工大學，由吳偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：動態公交專用道運行機理與最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳偉
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

動態公交專用道通過實時檢測公車輛的到達與離去，動態開放公交專用道供其他交通流使用，是提高道路通行能力、保障公交優先的同時對策交通擁堵的新思路。已有研究集中在分析動態公交專用道的設計思想、驗證其有效性的階段，缺乏對該通行模式運行機理與最佳化方法的明晰化研究。本課題將：①揭示不同空間要素、不同時間要素和不同交通需求要素等不同維度影響因素作用下動態公交專用道運行狀態的演變機理，進而建立動態公交專用道影響因素特徵分析模型；②建立能發揮動態公交專用道最大通行效益的空間幾何參數、交通行駛規則和交通語言系統最佳化理論與方法；③在對駕駛人行為建模的基礎上，實現動態公交專用道的交通仿真與實驗方法。研究為我國城市公交規劃、道路通行能力分析的理論體系提供補充，為完善公交優先的方法體系提供技術支持，並為政府優先發展公共運輸、緩解交通擁堵的相關決策提供政策依據，具有顯著的理論和現實意義。

結題摘要

保障公交優先是對策交通擁堵的有效途徑。公交優先包括空間優先和時間優先，動態公交專用道為空間優先的一種，是近年來交通工程領域研究的新問題，旨在保障公交優先的同時，最大程度地利用道路空間資源。本項目的主要研究內容包括：①在把握動態公交專用道運行機理的基礎上，建立動態公交專用道通行能力模型。模型以交通波理論為基礎，以城市道路交叉口區域三種常規情況：分別為無公交停靠站影響、有上游停靠站影響和有下游停靠站影響為建模背景，分析動態公交專用道因公交停靠站設定的不同、飽和度大小的不同、公車輛到達時信號狀態的不同所引起的集結波、停車波、消散波的傳遞規律，建立不同情況下的動態公交專用道通行能力理論模型。②針對動態公交專用道的關鍵空間參數，即清空距離進行重點研究，發明了動態公交專用道清空距離的動態計算算法。從公交當前位置交叉口依次向下游搜尋各交叉口，當首次出現理論最小到達時間大於理論最大清空時間的情況，確定該交叉口為參考交叉口。再從參考交叉口依次向上游搜尋，計算公交到達該交叉口的實際到達時間，當出現實際到達時間小於最大清空時間，則確定該交叉口的下游第一個交叉口為關鍵交叉口，最後使用關鍵交叉口計算清空距離。③面向動態公交專用道，基於滾動時間窗最佳化方法和最大綠波頻寬理念，綜合考慮公交與社會車輛的通行需求，動態劃分協調控制區域，在滿足公車綠波通行需求基礎上，以社會車輛綠波頻寬最大為控制目標，提出了面向動態公交專用道的動態綠波協調的混合整數規劃模型，並對模型進行求解。④使用C++程式語言、VISSIM 5.3仿真軟體、DriverModel協定，搭建了動態公交專用道仿真平台。通過平台進行仿真實驗，對比模型計算值與仿真實驗值，驗證本項目提出的理論模型的有效性與可靠性。研究結論總體表明：動態公交專用道能在飽和度較高（大於0.7）的情況下，在保障小汽車交通流服務水平的基礎上，有效地為公交提供空間優先通行權，大幅降低公交的通行延誤，保障公交優先。