陳啟兵

（南京市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法監(jiān)督局,江蘇 南京 210004）

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，城市公共交通以滿足公眾基本出行為目標(biāo)，是兼具公益屬性的重大的民生工程?！秶?guó)家十二五規(guī)劃綱要》明確指出“實(shí)施公共交通優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展城市公共交通系統(tǒng)，提高公共交通出行分擔(dān)比率”，將強(qiáng)化城市公共交通[1]，實(shí)施公共交通優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，滿足市民基本出行和生活需求作為主要任務(wù)之一。城市綜合交通運(yùn)行效能，既是展示城市管理效率與交通科技發(fā)展硬實(shí)力的窗口，也是彰顯城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵一環(huán)。南京市作為全國(guó)首批“公交都市”建設(shè)示范工程創(chuàng)建城市，根據(jù)城市交通定位和未來(lái)發(fā)展需求，提出了建設(shè)國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際水準(zhǔn)、人民滿意的一體化公交都市，構(gòu)建“暢達(dá)、綠色、和諧”的現(xiàn)代化綜合交通體系的交通發(fā)展愿景。

1 基本情況

近年來(lái)，隨著城市社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)總量的增加，南京將公共交通發(fā)展作為重要民生工程，在緩解公眾出行壓力和增加舒適、便捷體驗(yàn)感上持續(xù)下功夫，但這些措施都沒(méi)有從根本上解決日益突出的交通供需矛盾，尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)保有量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，不但對(duì)地面公交運(yùn)營(yíng)工作效能提出了更高的要求，而且使地面公交運(yùn)營(yíng)工作面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)[2]。截至2022 年底，南京市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量320.33 萬(wàn)輛，其中，私家車(chē)233.40 萬(wàn)輛。隨著機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的快速增長(zhǎng)，道路資源明顯供給不足，交通供需矛盾凸顯，交通擁堵現(xiàn)象逐漸加劇，尤其是中心城區(qū)交通擁堵范圍擴(kuò)大，擁堵持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，交通狀況惡化，給城市公共交通運(yùn)行和公眾出行帶來(lái)諸多壓力，道路難行（路堵）、到站不準(zhǔn)（準(zhǔn)點(diǎn)率低）、大間隔與串車(chē)多發(fā)、舒適性差、效率低等，公眾出行滿意度不高，公交出行吸引力下降，導(dǎo)致公交運(yùn)營(yíng)發(fā)展與服務(wù)質(zhì)量滑坡。上述問(wèn)題亟待多措并舉，綜合施策。

2 實(shí)施的路徑與必要意義

地面公交信號(hào)優(yōu)先項(xiàng)目，作為“ 公交都市” 建設(shè)的重要支撐，為構(gòu)筑高效率、高品質(zhì)、高適應(yīng)性的一體化公交都市，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)工作主要是圍繞著南京市主城區(qū)交通信號(hào)控制升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通信號(hào)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控[3]。在此基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的信號(hào)優(yōu)化控制技術(shù)和信息采集手段，在滿足社會(huì)車(chē)輛通行需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建地面公交優(yōu)先信號(hào)控制策略，實(shí)現(xiàn)公交車(chē)輛優(yōu)先通行，為公交車(chē)輛和特種車(chē)輛提供通行保障措施，構(gòu)建智慧、安全、高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的公共交通網(wǎng)絡(luò)。其實(shí)際意義體現(xiàn)在：

（1）路網(wǎng)交通信號(hào)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控。結(jié)合南京市交叉路口聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀及公交車(chē)載終端現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)更新，實(shí)現(xiàn)公交車(chē)載終端信號(hào)、交叉路口控制機(jī)信號(hào)、地感線圈信號(hào)的統(tǒng)一匯聚及綜合處理分析，指導(dǎo)交叉路口信號(hào)的統(tǒng)一管控調(diào)度，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)交通信號(hào)的聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，為公交車(chē)輛的優(yōu)先通行奠定基礎(chǔ)。

（2）地面公交優(yōu)先信號(hào)控制策略[3]。借助于高精度實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備和交叉口流量檢測(cè)設(shè)備，構(gòu)建實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的公交車(chē)輛信息采集手段，以實(shí)時(shí)信息為驅(qū)動(dòng)，建立交叉口信號(hào)動(dòng)態(tài)控制模型，構(gòu)建地面公交優(yōu)先信號(hào)控制策略，實(shí)現(xiàn)公交優(yōu)先高效通行。

（3）提升路網(wǎng)與公交運(yùn)行效率?；诮煌刂菩盘?hào)聯(lián)網(wǎng)與地面公交信號(hào)的統(tǒng)一控制，有效降低公交車(chē)輛交叉口延誤率，提高公交車(chē)輛通行速度與運(yùn)行效率，在保障交叉口通車(chē)安全的同時(shí)，提升車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性與舒適性，提升公眾出行乘車(chē)體驗(yàn)與公眾出行服務(wù)水平。

（4）安全、智慧、綠色與環(huán)保。項(xiàng)目以公交信號(hào)優(yōu)先為主力，緩解城市交通擁堵，調(diào)整城市交通結(jié)構(gòu)和減少節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)以社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境均衡發(fā)展為目標(biāo)，以資源節(jié)約為導(dǎo)向的綠色、快速、智能的城市公共交通新模式。

3 系統(tǒng)的主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)

城市地面公交優(yōu)先控制的目的是實(shí)現(xiàn)交通公交智能化與公安信息共享應(yīng)用，基于公交車(chē)載定位設(shè)備，秒級(jí)傳輸車(chē)輛運(yùn)行信息，及主干道增設(shè)公交車(chē)輛數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)[3]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合信號(hào)優(yōu)先策略，實(shí)現(xiàn)交叉口公交信號(hào)優(yōu)先控制，達(dá)到顯著提升公共交通通行效率，改善交通狀況的目的。

在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要是遵循“技術(shù)可靠、節(jié)約高效、互聯(lián)互通、信息共享、運(yùn)維便捷”的原則，實(shí)現(xiàn)公安與交通平臺(tái)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)共享。業(yè)務(wù)關(guān)系如圖1。

圖1 智能交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1 北斗+GPS 偽距差分定位功能

采用北斗+GPS 定位終端接收北斗和GPS 衛(wèi)星星歷、偽距觀測(cè)值，在不加入任何改正值和算法情況下進(jìn)行定位，稱(chēng)為單點(diǎn)定位。單點(diǎn)定位精度在5~10 m 甚至數(shù)十米；采用兩臺(tái)北斗+GPS 定位終端接收GPS 衛(wèi)星星歷、偽距觀測(cè)值。一臺(tái)定位終端固定不變且精確WGS84 坐標(biāo)已知，作為差分基準(zhǔn)站，通過(guò)對(duì)兩臺(tái)定位終端的偽距觀測(cè)值進(jìn)行差分處理定位的方式稱(chēng)為偽距差分定位。偽距差分定位的精度在亞米級(jí)。公交優(yōu)先項(xiàng)目對(duì)公交車(chē)輛定位精度要求亞米級(jí)，因此，要求系統(tǒng)軟件上，實(shí)現(xiàn)北斗+GPS偽距差分定位，極大地提升精度。

3.2 實(shí)時(shí)生成觸發(fā)判斷信息功能

通過(guò)軟件后臺(tái)偽距差分獲得了公交車(chē)的亞米級(jí)定位，結(jié)合公交車(chē)輛所屬線路的觸發(fā)區(qū)信息（路口觸發(fā)區(qū)、路段觸發(fā)區(qū)和?？空居|發(fā)區(qū)），判斷車(chē)輛位置是否落在觸發(fā)區(qū)內(nèi)，生成實(shí)時(shí)的觸發(fā)判斷信息（進(jìn)入觸發(fā)區(qū)和駛出觸發(fā)區(qū)），為車(chē)輛的信號(hào)優(yōu)先提供依據(jù)。

3.3 總體業(yè)務(wù)目標(biāo)

（1）定位信息的采集傳輸頻率不小于1 Hz，差分后的定位數(shù)據(jù)精度在亞米級(jí)；具備不少于10 000 輛公交車(chē)輛定位信息的接收和處理能力，數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)時(shí)間不少于一年。

（2）車(chē)載終端數(shù)據(jù)接口（終端共用）接收并解析車(chē)載終端上報(bào)的車(chē)輛實(shí)時(shí)GPS 位置信息。數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化（共用終端不同數(shù)據(jù)格式）將接收車(chē)載終端上報(bào)的車(chē)輛實(shí)時(shí)GPS 位置信息，轉(zhuǎn)化為公安交管中心數(shù)據(jù)接口定義的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）信號(hào)優(yōu)先與智能公交系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換共享。采用基于SOA 和消息中間件技術(shù)，所有應(yīng)用系統(tǒng)之間采用統(tǒng)一的架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換共享，包括新建的應(yīng)用系統(tǒng)之間、已有應(yīng)用系統(tǒng)與新建系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換共享。

（4）路段通過(guò)時(shí)間分析查詢：公交車(chē)在通過(guò)路段觸發(fā)區(qū)所花費(fèi)的時(shí)間，用散點(diǎn)圖和直方圖進(jìn)行展示，并且提供路段通過(guò)時(shí)間的配置功能。

（5）路口未等紅燈分析方面，通過(guò)路口查詢公交車(chē)在路口各個(gè)方向的未等紅燈通過(guò)次數(shù)的分析，查詢結(jié)果可以導(dǎo)出成CSV 文件。

（6）相鄰路口通過(guò)時(shí)間分析方面，查詢公交車(chē)通過(guò)相鄰路口所花費(fèi)的時(shí)間，用散點(diǎn)圖和直方圖進(jìn)行展示。

（7）停靠站通過(guò)時(shí)間分析方面，查詢公交車(chē)在通過(guò)停靠站路段觸發(fā)區(qū)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間，用散點(diǎn)圖和直方圖進(jìn)行展示。

3.4 主要技術(shù)性能指標(biāo)

（1）北斗+GPS 亞米級(jí)偽距差分[3]：定位精度為亞米級(jí)。

（2）軟件差分解算時(shí)間：小于1 s。

（3）觸發(fā)判斷信息的有效性：軟件實(shí)際運(yùn)行3×24 h無(wú)異常。

（4）數(shù)據(jù)接口：信息類(lèi)型主要包含以下幾類(lèi)數(shù)據(jù)信息類(lèi)型：0、1、2、3 分別代表路段觸發(fā)信息、停靠站觸發(fā)信息、路口觸發(fā)信息、實(shí)時(shí)信息。傳輸格式為字符串類(lèi)型。

（5）基本信息：路段觸發(fā)信息、?？空居|發(fā)信息、路口觸發(fā)信息、實(shí)時(shí)信息。

（6）檢測(cè)成功率：大于95%。

4 實(shí)施地面公交優(yōu)先效益分析

2018 年底，隨著南京地面公交信號(hào)優(yōu)先建成，南京首批通過(guò)交通部“公交都市”驗(yàn)收，促進(jìn)了南京公交提質(zhì)增效。根據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)及跟蹤研究，地面公交優(yōu)先控制系統(tǒng)總體運(yùn)行良好，已成功應(yīng)用在南京市主城區(qū)日常的交通管控與管理，成功保障“青奧會(huì)”、南京國(guó)際馬拉松賽、國(guó)家公祭日、元宵燈會(huì)、清明節(jié)祭掃高峰等活動(dòng)，并將信號(hào)優(yōu)先模式推廣應(yīng)用于特勤車(chē)輛與特勤任務(wù)、救護(hù)車(chē)、消防車(chē)等，極大地提升了各類(lèi)型車(chē)輛的通行速度，提升了南京交通路網(wǎng)通行效率，有效緩解了交通擁堵。

經(jīng)過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)跟蹤評(píng)測(cè)，項(xiàng)目實(shí)施以來(lái)公交車(chē)輛交叉口檢測(cè)成功率95%以上，平均行程車(chē)速提高了4.5%以上，交叉口停車(chē)次數(shù)降低30%以上，實(shí)現(xiàn)了公安與交通數(shù)據(jù)共享機(jī)制，提高了公交車(chē)輛在主線上的運(yùn)行速度和效率，同時(shí)主線方向上社會(huì)車(chē)輛借助公交綠波信號(hào)相應(yīng)減少了社會(huì)車(chē)輛在交叉口的延誤，支路社會(huì)車(chē)輛受其影響，延誤次數(shù)有所增加，但綜合各交叉口不同方向社會(huì)車(chē)輛平均延誤時(shí)長(zhǎng)仍有小幅下降。

4.1 城市交通管理水平的提升

項(xiàng)目建成，持續(xù)為南京市公安局、市交通局等行業(yè)主管部門(mén)提供信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理支撐，為公眾提供實(shí)時(shí)方便的交通誘導(dǎo)信息服務(wù)，能夠進(jìn)一步提高管理部門(mén)的決策水平，提升城市交通管控能力和社會(huì)服務(wù)水平，促進(jìn)我市智能交通的發(fā)展。全面提升南京市智能交通管理水平。

4.2 城市交通壓力有效緩解

伴隨南京城市規(guī)模不斷擴(kuò)容，城市的人口、車(chē)輛不斷增多，給交通運(yùn)能帶來(lái)不小的壓力與挑戰(zhàn)，為了有效解決未來(lái)可能發(fā)生的擁堵、堵塞等路網(wǎng)通行問(wèn)題，實(shí)施該項(xiàng)目，可有效緩解警力不足與交通事故不斷攀升之間的矛盾，既能減輕一線交通民警的勞動(dòng)強(qiáng)度，又能消除道路交通管理時(shí)空“盲點(diǎn)”，擴(kuò)大交通監(jiān)控管理的時(shí)空范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)流量的智能化管控，有效地舒緩交通擁堵現(xiàn)象，保障城市暢通有序。符合實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)約型綜合交通體系的規(guī)劃目標(biāo)。

4.3 促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

該項(xiàng)目通過(guò)提升傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平，提高交通系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行效率，能促進(jìn)人、車(chē)、路與環(huán)境之間的和諧發(fā)展，達(dá)到保護(hù)環(huán)境，降低能耗的目的，從而有效地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

4.4 城市整體形象的提升

南京作為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)江蘇省會(huì)和區(qū)域中心城市，是國(guó)家級(jí)歷史文化名城，城市環(huán)境的保護(hù)對(duì)其旅游業(yè)和可持續(xù)性發(fā)展有著深遠(yuǎn)影響。尾氣排放是城市主要污染源之一，環(huán)境污染是城市可持續(xù)發(fā)展的短板，根據(jù)相關(guān)研究報(bào)告，燃油車(chē)啟制動(dòng)時(shí)污染物排放是勻速行駛的7倍以上，因此，控制燃油車(chē)啟制動(dòng)次數(shù)和數(shù)量是城市交通大氣污染物排放治理的主要思路。項(xiàng)目實(shí)施能夠有效提高城市路網(wǎng)車(chē)輛運(yùn)行速度和通行效率，減少平均停車(chē)次數(shù)，降低廢氣排放量。

項(xiàng)目整合共享城市信息資源（包含公安資源和交通資源），提高城市信息資源綜合利用水平，提升城市智能交通管理水平，提高行政效率，降低行政成本。

4.5 城區(qū)交通環(huán)境的改善

隨著信號(hào)燈控路口納入?yún)^(qū)域協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中協(xié)調(diào)控制，有效改善城區(qū)的整體路網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力，改善路網(wǎng)交通狀況，減少車(chē)輛在信號(hào)交叉口的延誤和停車(chē)次數(shù)，節(jié)約公眾出行時(shí)間消耗，便捷公眾出行，同時(shí)，提升南京市主城區(qū)的交通環(huán)境，為改善城市投資環(huán)境，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.6 道路通行效率的提高

城市道路是有限資源，其建設(shè)進(jìn)度趕不上車(chē)輛的增長(zhǎng)速度，必然導(dǎo)致需求的快速增長(zhǎng)與交通設(shè)施供應(yīng)不足矛盾越來(lái)越尖銳，尤其是高峰期交通擁擠、事故現(xiàn)象嚴(yán)重，嚴(yán)重影響道路暢通與安全[3]。因此，地面公交信號(hào)優(yōu)先在不斷挖掘交通基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行潛力，提高運(yùn)輸效率，以更加機(jī)動(dòng)、靈活和快速的響應(yīng)能力，緩解各類(lèi)制造交通擁堵的矛盾和焦點(diǎn)。據(jù)國(guó)內(nèi)建立信號(hào)控制系統(tǒng)的城市不完全統(tǒng)計(jì)，日均車(chē)輛停車(chē)次數(shù)、停車(chē)時(shí)間均有所減少，車(chē)輛運(yùn)行速度明顯提升，南京日均停車(chē)次數(shù)減少5 次，日均停車(chē)時(shí)長(zhǎng)累計(jì)減少3 min。

4.7 損耗減少與安全性提升

由于道路交通擁堵，導(dǎo)致車(chē)輛行駛速度下降，延誤增加，造成很大的直接經(jīng)濟(jì)損失[4]。信號(hào)優(yōu)先項(xiàng)目實(shí)施后，有效減少油耗、輪胎磨損、延誤損失等道路交通問(wèn)題產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失；車(chē)輛和行人按信號(hào)通行權(quán)順序通過(guò)，減少車(chē)輛與行人干擾沖突，提高道路交通安全性，減少交通事故的發(fā)生概率，直接保障人車(chē)的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)施地面公交信號(hào)優(yōu)先控制，是城市治污、治堵行之有效的技術(shù)路徑和解決方案，是提升城市交通綜合運(yùn)行效率的可靠支撐，成效評(píng)估不能一概而論，應(yīng)因城而異，根據(jù)城市的總體定位、規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施狀況及地面公交定位，因地制宜地實(shí)施。依賴(lài)現(xiàn)代信息、通信、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，構(gòu)建更加先進(jìn)、高效的技術(shù)體系，結(jié)合城市的具體實(shí)際情況，充分研判再實(shí)踐，定能蹚出一條適合城市交通運(yùn)輸發(fā)展的綠色、循環(huán)、低碳、可持續(xù)之路。