上海工程技術(shù)大學(xué)汽車工程學(xué)院 吳 皓 張海波

1 公交優(yōu)先

1.1 公交車的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)今，城市地鐵軌道交通快速的日趨普及，公共汽車—這種傳統(tǒng)的交通客運(yùn)方式，不僅在世界發(fā)達(dá)國家的城市仍然普遍地存在，而且在許多發(fā)展中國家的城市也還是大量地使用，這是因?yàn)楣卉嚲哂幸韵聨c(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1.公交車的適應(yīng)性相當(dāng)廣，從公共交通設(shè)置路線的適宜斷面客流量來看，其適應(yīng)性很廣。在軌道交通發(fā)達(dá)的地區(qū)，作為軌道交通客流的集散使用；不僅在人口密度較低的大城市的邊遠(yuǎn)地區(qū)，或者在舊城區(qū)支路上，或者大中型城市的新建居住小區(qū)，或者小城市的客流的主要方向，都可以考慮進(jìn)行優(yōu)先設(shè)置公共汽車交通線路。2.公交線路的設(shè)置靈活性高，公共汽車屬于街道內(nèi)公共客運(yùn)系統(tǒng)的范疇，設(shè)置公共汽車線路時(shí)，不存在架設(shè)動(dòng)力線和鋪設(shè)軌道的問題，車輛運(yùn)行靈活自由，設(shè)線的適用范圍大。3公交線路行車組織靈活，從營運(yùn)的組織上來看、；它可以根據(jù)客流的變化、具體的營運(yùn)條件，及其它條件來安排不同的車型車輛以及行車的組織方案。4.公交線路設(shè)站靈活，公共汽車、無軌汽車的車站設(shè)置的要求要較低，可進(jìn)行靈活設(shè)置。

總之，公共交通系統(tǒng)的交通特性：適應(yīng)性較強(qiáng)，靈活性較大，是其它公共交通方式，特別是地鐵軌道交通方式所不及的。這一點(diǎn)，是其經(jīng)久不衰的生命力之所在。因此要在最大的限度上保證對(duì)城市公交空間和時(shí)間上的優(yōu)先?！翱臻g優(yōu)先”是指在公交車輛運(yùn)營行駛時(shí)給予其在空間上的優(yōu)先，如設(shè)置公交專用道；“時(shí)間優(yōu)先”是指在交叉路口給公交車輛提供信號(hào)上的優(yōu)先。

1.2 實(shí)施公交優(yōu)先的意義

城市空間有限，無限制的建設(shè)道路設(shè)施是不可行的。DOWNS定律（都市區(qū)通勤高速公路上高峰期交通擁堵的提高可滿足最大的道路容量）已揭示了完全依靠道路建設(shè)、增加道路容量、而不加以管制來緩解交通問題是不可以采用的，那么，如何提高城市內(nèi)的道路資源利用的效率，是當(dāng)今解決城市的交通問題的關(guān)鍵所在。因此大力地發(fā)展公共交通系統(tǒng)、提高公共交通系統(tǒng)的出行比例，則是緩解城市的交通擁擠，等一系列的問題的主要出路，這已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)。公交優(yōu)先這一概念最早是由法國于60年代末所提出的，但是迫于二戰(zhàn)后汽車工業(yè)財(cái)團(tuán)的壓力，法國的政府采取鼓勵(lì)私人購買小汽車上路支持私人交通。因此私家車的數(shù)量急劇上升，城市道路交通幾乎近于崩潰，此時(shí)政府才想到大力發(fā)展公共交通。可以說是一個(gè)城市發(fā)展過程中必然會(huì)遇到的問題?，F(xiàn)如今我國許多城市也在經(jīng)歷著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)城市交通問題也日益突出，必然會(huì)出現(xiàn)有限的道路和無限機(jī)動(dòng)車增長的沖突。私家車數(shù)量的增長帶來的不僅僅是道路的擁堵，更會(huì)因?yàn)橥＼囄慌浣ǖ牟蛔?，造成停車時(shí)難停車以及位貴。居民小區(qū)在夜間使車位供求不均勻的趨勢(shì)不斷地?cái)U(kuò)大，加入不采取有效的措施，城市的交通擁堵的現(xiàn)象，將會(huì)日趨地嚴(yán)重，因此會(huì)極大地影響城市的健康、以及可持續(xù)地發(fā)展，將造成城市的活力衰減。因此，當(dāng)今需要優(yōu)先地發(fā)展城市的公共交通，對(duì)于中小型的城市，因?yàn)闊o力承擔(dān)地鐵軌道交通的高額資金的建造、運(yùn)營維護(hù)成本，公交車將是最適合他們的公共交通方式；而對(duì)于那些已有軌道交通的大城市，公交車機(jī)動(dòng)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)又特別適合作為軌道交通的補(bǔ)充。實(shí)施公交優(yōu)先，將會(huì)讓城市公交車的行車時(shí)間更為準(zhǔn)點(diǎn)，運(yùn)營效率更大的提高，從而有效的緩解城市的交通擁堵，給市民的提供一個(gè)高效、便捷、經(jīng)濟(jì)的出行方式，使城市能夠得到更為健康的發(fā)展。

2 公交信號(hào)優(yōu)先控制的策略

公共交通信號(hào)優(yōu)先的控制策略可分為：1.主動(dòng)優(yōu)先，2.被動(dòng)優(yōu)先。其中被動(dòng)優(yōu)是先根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的信號(hào)佩時(shí)的方案施行公交車輛優(yōu)先；而主動(dòng)則是基于公交車輛檢測(cè)信息或者系統(tǒng)發(fā)出的優(yōu)先請(qǐng)求為特定的公交車輛提供優(yōu)先服務(wù)如紅燈早斷和綠燈延長。如圖1所示，在離路口100-200米處安裝好RFID基站式定向讀寫器，當(dāng)公交車接近路口時(shí)，車頭的2.4G有源電子標(biāo)簽和裝在路邊的RFID基站式定向讀寫器相呼應(yīng)，讀寫器信號(hào)與交通指揮中心的交通信號(hào)控制系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，路口的交通信號(hào)燈就會(huì)變化，讓公交車輛專用車道方向的綠燈延長，或紅燈縮短。

圖1 公交信號(hào)的優(yōu)先控制策略

公共交通信號(hào)優(yōu)先控制的目的是：減少公交車在信號(hào)的交叉口時(shí)的延誤。因?yàn)椋撼鞘泄步煌ǖ奶攸c(diǎn)是公共交通客運(yùn)量較大，相對(duì)投資較小，占有資源較少，效率較高，污染相對(duì)來說較少，人均占有的道路較少等特點(diǎn)。如果進(jìn)入交叉口時(shí)的延誤，用經(jīng)過交叉口的全部的出行者的總延誤來進(jìn)行表示的話，那么，一輛載滿乘客的公交車在交叉口30秒的延誤，和一輛小轎車在交叉口30秒的延誤是不等價(jià)的。因此，讓公交車在交叉口時(shí)具有優(yōu)先權(quán)，將會(huì)極大地減少到達(dá)交叉口時(shí)的總的人均延誤。其中最常見的信號(hào)優(yōu)先控制策略為主動(dòng)優(yōu)先控制策略和被動(dòng)信號(hào)控制策略。

2.1 主動(dòng)優(yōu)先控制策略

隨著公共交通信號(hào)優(yōu)先控制策略研究的誕生，主動(dòng)優(yōu)先控制策略出現(xiàn)。主動(dòng)優(yōu)先控制策略是早期進(jìn)行研究的重點(diǎn)，已有很多的研究成果。在國外曾有研究：對(duì)加州3.8英里（約6.1km）道路上，對(duì)9個(gè)信號(hào)控制交叉口的公共交通信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)分析后發(fā)現(xiàn)：公共交通車輛行程的時(shí)間減少23%。雖然無條件的優(yōu)先策略能讓公交車的行程的時(shí)間大大地縮短，但在公交車輛發(fā)車的頻率較低的情況下，會(huì)使相交道路的車輛延誤增加。

2.1.1 延長綠燈

假如使用車輛檢測(cè)器檢測(cè)到：在信號(hào)相位的綠燈結(jié)束時(shí)，有公交車到達(dá)交叉口，這時(shí)采用的最佳的優(yōu)先策略是：延長原有的綠燈的時(shí)間，使公交車有足夠的時(shí)間可以通過交叉口。公交車通過交叉口以后，控制系統(tǒng)將會(huì)恢復(fù)原有的配時(shí)。

2.1.2 主動(dòng)綠燈

假如公交車在信號(hào)燈為紅燈時(shí)抵達(dá)交叉口，這時(shí)可以通過改變信號(hào)燈的相位，使綠燈可以比正常時(shí)間時(shí)提前啟亮。

2.2 被動(dòng)信號(hào)控制策略

從直觀上來進(jìn)行判斷，在降低公共交通車輛的延誤上，被動(dòng)優(yōu)先有一定作用，能夠在公交車流量較大的地區(qū)達(dá)到不錯(cuò)的效果，但是在歐洲，特別是美國，等這些公交車流量較小的地區(qū)，適應(yīng)性比較差。其中最常用的是相位嵌入，以及相位跳躍。

2.2.1 相位嵌入

當(dāng)傳感器檢測(cè)到車輛經(jīng)過交叉口時(shí)，交叉口信號(hào)運(yùn)行在車輛所在相位后1,2個(gè)相位，此時(shí)信號(hào)控制系統(tǒng)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，嵌入一個(gè)專門的相位，使得車輛能優(yōu)先通過交叉口。

2.2.2 相位跳躍

當(dāng)傳感器檢測(cè)到車輛將要通過交叉口時(shí)，控制系統(tǒng)將某一或兩個(gè)相位跳躍過去，直接執(zhí)行車輛所在的通行，以滿足車輛通過交叉口的需求。選擇相位嵌入時(shí)通常也可以采用相位跳躍，但應(yīng)該根據(jù)控制系統(tǒng)的優(yōu)化算法來選擇一個(gè)最優(yōu)的控制策略，減少因?yàn)椴捎帽粍?dòng)控制策略對(duì)交叉口其他車輛帶來的影響，使其對(duì)正常交通秩序的干擾降到最低。

2.3 在公交優(yōu)先的通行的交叉口進(jìn)行預(yù)先信號(hào)設(shè)置

在公交優(yōu)先的通行的交叉口，預(yù)先信號(hào)控制的方法是：在交叉口處進(jìn)口道的通行區(qū)域內(nèi)，設(shè)置前后兩條停車線，通過在一根停車線上設(shè)置預(yù)先信號(hào)，來控制社會(huì)車輛的通行，即社會(huì)車輛在預(yù)先信號(hào)控制的候駛區(qū)內(nèi)進(jìn)行排隊(duì)等待，而公交車可以通過公交車輛專用道路，直接進(jìn)入到主信號(hào)控制的，前一根停車線之后的候駛區(qū)內(nèi)進(jìn)行排隊(duì)等待，這樣就可確保紅燈期間內(nèi)到達(dá)的公交車輛總是在社會(huì)車輛的前面進(jìn)行排隊(duì)等待，其目的是：提供優(yōu)先通行權(quán)給公交車，以減少公交車在交叉路口時(shí)的延誤。為了避免社會(huì)車輛干擾公交車輛進(jìn)入候駛區(qū)內(nèi)，無論直行，左轉(zhuǎn)，還是右轉(zhuǎn)進(jìn)口道上必須設(shè)置預(yù)信號(hào)控制，都必須有公交車輛進(jìn)入其候駛區(qū)的專用通道。如果路段有公交車專用道時(shí)，可將其延伸到公交候駛區(qū)；如果路段沒有設(shè)置公交專用道時(shí)，可在進(jìn)口道的一段設(shè)置公公交通專用進(jìn)口道。為提高交叉口的利用效率，應(yīng)該在左直右三個(gè)方向中，選擇公交車到達(dá)率最高的方向，來設(shè)置預(yù)信號(hào)控制。在道路和交通條件都許可的情況下，可同時(shí)在左直右三個(gè)進(jìn)口方向設(shè)置預(yù)信號(hào)控制。為確保公交候駛區(qū)內(nèi)能夠得到充分的利用，公交車進(jìn)入候駛區(qū)內(nèi)必須遵循如下的?？恳?guī)則：當(dāng)主信號(hào)的紅燈亮?xí)r，先到的公交車必須進(jìn)入內(nèi)側(cè)進(jìn)口道路進(jìn)行停靠，在內(nèi)側(cè)進(jìn)口道已沒有?？靠臻g時(shí)，才能停靠次內(nèi)側(cè)進(jìn)口道，并以此類推。假如不按照上述?？恳?guī)則，先到的公交車輛會(huì)占滿外側(cè)進(jìn)口道，后到的公交車將不能進(jìn)入內(nèi)側(cè)的進(jìn)口道，使得公交候駛區(qū)不能得到充分地利用。

3 公交信號(hào)優(yōu)先的應(yīng)用

3.1 國外公交優(yōu)先信號(hào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

歐美是全世界最早實(shí)行公交優(yōu)先的地區(qū)，通過對(duì)先進(jìn)設(shè)備的加以利用，很好的將公交信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)引入到道路上。其中做的最好的當(dāng)屬德國和英國。

德國城市均采用公交信號(hào)優(yōu)先，除了在一小段與軌道交通平交的路段會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)道路狀況給予軌道交通信號(hào)優(yōu)先，但是這樣的情況并不多見。在主次干道上設(shè)置公交車輛的專用通道，并為公交車輛單設(shè)信號(hào)傳感設(shè)備，在交叉口處傳感，設(shè)定紅綠燈的設(shè)置，確保公交車輛的優(yōu)先通行。這種車輛的自動(dòng)控制設(shè)備與交通控制中心互相分離，大大減少了公交車輛在道路交叉口處的等待的時(shí)間，極大的提高了公交車輛的運(yùn)行的效率和準(zhǔn)點(diǎn)率。

英國倫敦的交通管理部門，采用電子監(jiān)視的技術(shù)，對(duì)一些繁忙的路段進(jìn)行監(jiān)控，并且隨時(shí)根據(jù)前方路段的交通情況，提前向駕駛員們發(fā)出信息，建議駕駛員們降低車速，或改換其它的車道，不斷監(jiān)測(cè)路段的車流的情況，并向駕駛員傳遞路況信息。駕駛員還可以憑著它，改變市內(nèi)57個(gè)交通要道口的信號(hào)燈，從而使“公交優(yōu)先”策略真正地落到實(shí)處。

3.2 國內(nèi)公交優(yōu)先信號(hào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

通過對(duì)國外一些先進(jìn)信號(hào)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和借鑒，我國不少城市也發(fā)展出了適合自身城市道路建設(shè)的信號(hào)控制系統(tǒng)。

（1）常州

2007年5月23日，《常州市快速公交BRT（一號(hào)線）工程可行性研究報(bào)告》，通過了專家組的審評(píng)，并于2007年5月24日全線動(dòng)工，在2008年1月1日開通運(yùn)營。全長約23.77km，共設(shè)26個(gè)站點(diǎn)（不包括首末站）。常州公交優(yōu)先技術(shù)包括實(shí)現(xiàn)公交車在空間和時(shí)間同行權(quán)上的優(yōu)先。在空間上優(yōu)先，可以通過設(shè)置公交車專用道，或者部分鋸齒形公交優(yōu)先進(jìn)口道來實(shí)現(xiàn)；在時(shí)間上的優(yōu)先，也就是信號(hào)優(yōu)先，可以利用先進(jìn)的通信與信息技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過智能信號(hào)控制器，應(yīng)用一套公交優(yōu)先的智能控制策略來實(shí)現(xiàn)。常州公交，在9個(gè)路段、31個(gè)十字路口，使用了線控以及單點(diǎn)感應(yīng)的控制方式，當(dāng)公交車離路口少于80米時(shí)，切割感應(yīng)線圈，申請(qǐng)“綠燈延長”的請(qǐng)求，才能夠得到批準(zhǔn)，綠燈會(huì)延長5-8秒。當(dāng)公交車輛申請(qǐng)“紅燈早斷”時(shí)，信號(hào)優(yōu)先程序，必須考慮行人能否安全穿過馬路，以及只有在紅燈的最后10秒內(nèi)，才能批準(zhǔn)優(yōu)先的請(qǐng)求?？傮w上既能使公交的信號(hào)優(yōu)先，又可以兼顧總體公共交通的效益。

（2）南京

為了合理引導(dǎo)市民公交出行，江蘇省南京市交通運(yùn)輸局在青奧會(huì)前將在有條件的路口實(shí)施公交信號(hào)優(yōu)先，保障公交車快速通過。據(jù)了解，在南京青奧會(huì)之前，南京力爭主城區(qū)公共交通出行分?jǐn)偮蔬_(dá)到44%，年底將達(dá)到46%。為了保障這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，南京公交專用道路將由188公里增加到230公里。在優(yōu)先發(fā)展公交專用道的同時(shí)，南京將啟用公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)。青奧會(huì)前，在南京市河西地區(qū)的公交專用道路口，將能夠率先建成公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)，根據(jù)公交車達(dá)到路口的調(diào)整信號(hào)燈，勁量減少公交車在十字交叉路口的等待時(shí)間。從2015年開始，南京公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)將在有條件的公交專用道上逐一推廣。

（3）上海

上海在2015年內(nèi)試點(diǎn)公交信號(hào)優(yōu)先，上海城市公共交通的“十二五”規(guī)劃已經(jīng)提出，將在上海“三縱三橫”的主干道上研究，并試點(diǎn)公交車通行“信號(hào)優(yōu)先”策略。據(jù)介紹，在“信號(hào)優(yōu)先”策略下，在公交車接近十字路口100米遠(yuǎn)時(shí)，路口的信號(hào)燈就會(huì)收到公交車發(fā)出的指令。加入此時(shí)正好是紅燈的話，系統(tǒng)將提前10秒把紅燈切換成綠燈，確保公交車不停車而且直接地通行。

4 結(jié)論

公交信號(hào)優(yōu)先控制的目的是：減少車輛在交叉口處的延誤，雖然從車輛上乘客的角度上來看，每個(gè)交叉口可能只節(jié)約了30秒左右，但是從基本公交車客運(yùn)量大的特點(diǎn)上來看，一輛滿載乘客的公交車和一輛小轎車在交叉口的延誤是不等價(jià)的。所以，讓公共交通在交叉口時(shí)，信號(hào)上具有優(yōu)先權(quán)，將會(huì)極大的減少人均的延誤。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，假如不在道路交叉口時(shí)，信號(hào)控制策略中體現(xiàn)公交優(yōu)先策略的話，那么即使有公交優(yōu)先道路，它所節(jié)省的時(shí)間也是十分有限的。上海作為一個(gè)國際化的大都市，公共交通問題日益突出，所以更應(yīng)該貫徹公交優(yōu)先政策、做好公交信號(hào)優(yōu)先控制策略，將信號(hào)優(yōu)先控制策略的落實(shí)到實(shí)處，那么終有一天，上海的交通狀況會(huì)得到極大的改觀。