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　　【中国安防展览网 视点跟踪】 2018年3月24-25日，由江西智能交通论坛组委会主办的“江西智能交通论坛(第四期)”在江西省南昌市举办。同济大学教授、博士生导师，全国城市道路交通文明畅通提升行动计划专家组专家李克平做了“关于城市公共交通优先及其信号优先控制”的主题演讲。本文为演讲视频整理，未经演讲者本人审核。
 

　　李克平：各位领导、各位交通领域的同仁，大家早！非常高兴来参加这个会议，感谢毛处给我这个机会来分享一些近几年的研究成果，提出我们的一些想法。今天，我的演讲题目是：关于城市公共交通优先及其信号优先控制。
 

　　一、关于城市与公交
 

　　说到城市公共交通，离不开城市发展的背景，我们知道中国的城镇化发展，近30年来或者说改革开放以后发展非常快。比如，2000年中国的城镇化率是36.2%，到2016年底已经达到了57.4%，预计2020年会达到60%。在城镇化快速发展的背景下，也是经济快速发展的阶段，家庭拥有小汽车呈爆发式的增长。据统计，1985年，我国小汽车保有量321万辆，现在超过300万的城市都有好几个了，2017年全国的汽车保有量已经突破了2.17亿辆。
 

　　我们知道小汽车进入家庭、进入城市以后，给交通带来方方面面的问题，其中一个非常重要的、非常主要的，也是一个反复讨论的非常头痛的问题——交通拥堵。这里有一个高德统计的各个城市拥堵指数的排名，从这个数据可以体现出交通拥堵已成为各个大中小城市的通病。这几张照片也体现了大城市拥堵的情况，机动车拥堵的问题，除了拥堵，还有交通事故、废气排放等等，造成了一系列不良的影响。
 

　　二、关于公交优先
 

　　这个时候，城市管理者、行业专家、企业、百姓都在想，如何应对城市交通拥堵的问题？根据世界上一些社会经济发展水平较为发达国家的经验，大力发展城市公交是解决城市道路交通拥堵问题的出路。我非常赞同这个观点，这里有几张照片，大家一看就知道为什么要发展公共交通，要是都开着小汽车上路的话，所占用的道路资源跟采用自行车、公交、轨道交通等，是完全不一样的。
 

　　其实，从国家层面来说，公交优先差不多在10年前，我们国家领导层到专家层面都已经取得了一定的共识，也提出了一系列的政策指导意见等等。比如《国务院关于城市优先公共交通发展的指导意见》，提出了要保障公共交通的路权优先，同时要增加公交优先车道，扩大信号优先的范围，要逐渐形成公共交通优先通行的网络；交通运输部在《城市公共交通“十三五”发展纲要》里也提出了全面推进公交都市的建设，深化城市公交行业体制的改革，全面提升公交服务的品质。
 

　　那么，公交优先现在已经逐渐成为全社会从上到下的一个共识，但问题是我们如何实现？怎么样做得更好？
 

　　城市公交优先是一个综合性的命题，体现在各个不同的方面，如修建地铁、轻轨、扩建公交线网、提高公交车辆的技术水平、改善服务等等，这还只是一些局部，其他还有政策、经济、投资等等。要实现公交优先这个目标，必须要有政策资金的支持，需要有效的管理体系，同时也需要技术的创新，今天要讨论得更多的就是在技术创新层面，我们应该做些什么，我们能做些什么。在这个过程当中，我们可以借鉴发达国家的一些经验，因为大家去国外旅行，到欧洲、日本或者是英国、美国，我们谈公交，经常也谈到巴西BRT的模式，对于这些做得比我们国家要好的地方，可以拿来借鉴。
 

　　关于城市公交优先的一个及其重要，同时又是及其困难的问题是对地面公交车辆运行的路权优先和通行信号优先。我国一些大城市纷纷进行了有益的尝试，比如北京BRT，上海中量公交、广州BRT、苏州有轨电车等等，都做了一些尝试，取得了一些经验，也获得了一些成果。但是总体来说还是缺乏一个顶层设计，没有统一的规范，缺乏被广泛认可的评价标准，能实现的优先比较单一粗放。
 

　　关于城市公共交通的信号优先，根据我们的观察和分析，存在一些具体问题。首先是缺乏公交专用信号灯。在这里我想说一个*公交建设比较好国家中，我们更应该借鉴具有一定可比性的欧洲和日本，美国在公交优先不太理想，相对欧洲和日本来说，更强调公交发展。在欧洲，可以看到道路上的公交车辆是有专用信号的，为什么要有专用信号？有了公交专用信号，就可以对公交进行区别化的优先控制，会带来很大的灵活性；还有没有专用信号灯，相位设置和配时不够灵活多样，现在的所谓公交优先大多数实现的都是公交车发出请求以后，信号系统给它延长若干秒的绿灯时间，也就*而已，灵活性不够，那么效果也会比较有限。
 

　　三、公交专用信号灯的形式及涵义
 

　　公交信号灯设置的主要目标是提升公交出行的安全性、可靠性、快捷性和舒适性。在对我们国家现状的了解以及对其他国家公交信号优先考察的基础上，我们前两年跟安徽省的交警总队，还有企业进行合作，编制了《安徽省公交专用信号灯及其交优先控制规范》。目前《规范》正在进行行政审查，据近了解，马上要走完后的流程了，在这里先给大家分享一下。
 

　　《规范》共有10章节，还有5个附录，因为内容也比较多，我在这里只能拿出几个比较关键的、重要的内容给大家分享。其中一个重要的就是公交专用信号灯的形式，我们是第二个提出来的，个提出信号灯形式的是上海，上海城建院编制的有轨电车设施的标准中包含了专用信号灯的内容，我们稍微改动了一下，可以说是第二个国内的地方标准。这样的一个信号，黑底白色的图案给公交车辆提示，是可以通行，还是表示要变换灯色了，是准许向左还是向右通行，或者是一个让行标志，要看着交通的情况谨慎通过，另外还有一些辅助的信号。
 

 

　　上面两张照片上，是德国路上的实景，用于有轨电车的信号灯，灯上显示一个横杠就表示车辆不许通行，下面直杆表示允许通行。在欧洲的干道上用得很多，不知道大家是否有注意，在欧洲旅行的时候，可以去观察这样一些交通设施。如果大家没有注意到这个信号的话，那么专用信号灯的目的就实现了，目的就是不要让除了公交驾驶员以外的其他交通参与者去关注到这个信号。
 

　　四、公交优先信号控制的方法
 

　　说到公交优先，在理论研究层面，经常说的公交优先有几种方法，包括被动优先、主动优先、实时优先。我们也有不少硕士生、博士生研究这个课题，在研究过程中，我始终觉得公交优先的方法用这三种来区分，被动优先、主动优先和实时优先难以区分公交优先措施精细化的程度或者是实现的难度，或者说技术含量难以区分开来。为什么？被动优先就是不需要任何的设施，或者是实时的设施。实时优先和主动优先的界限比较模糊，剩下就要考虑带有信号实时感应反应功能的，就只落在主动优先这一个区间里面。但是，大量公交优先的方法、手段和技术都落在这一块，在很多层面上说不清楚，所以导致现在国内一些城市说做了公交信号优先，似乎问题就解决了，但其实不然，做了，做到什么程度？是不是还应该更往前走一步，要分几步走，里面的技术分几个层次？所以介于这种考虑，我们对公交优先的方法提出了6个不同的等级。
 

　　1控制Ⅰ级
 

　　个等级就相应于刚才说的被动优先，所谓被动优先，就是考虑公交路权和运行管理措施，但无公交优先请求生成系统，可在考虑或不考虑公交运行上下游关联性的情况下试试公交优先信号控制。比如增加公交专用道、公交行驶空间、公交转弯半径等等道路设施。我的理解公交被动优先，比如说有公交方向的信号，给它绿信比时间长一点，这本身也是对公交提供一定的优先，但这是静态的，被动的。这是种情况，我们认为这是一个公交优先的起步阶段，这是步实现公交优先的方法。
 

　　2控制Ⅱ级
 

　　更高一级的公交优先，要考虑公交路权以及运行管理措施前要加入公交优先请求机制，这个时候要有公交优先的请求机制，公交在到达交叉口之前一段时间，要提出一个公交优先请求，然后要考虑公交运行的上下游关系。也就是说公交在这一个路口的优先要跟下游信号要关联起来，而不能说是只考虑这个路口的优先，而跟下游的路口没有一点关联关系。我们经过一定的考察和分析得出这样一个结论，有时候上游路口得到了优先，但在下游路口没有协调的话，公交优先效益会被大大的削弱，甚至是完全抵消。所以，我们这里要求如果下一步要考虑公交优先，一定要考虑上下游路口的关联关系。那么，这个时候相序保持不变，在相序保持不变的情况下，以控制时间精度(小于5s)采取固定步长绿灯延长控制策略。目前国内实现的一些公交优先，大概就是有公交请求了，给它一定的绿灯延时，延时大概是5秒左右且是一次性的。但是，5秒延长或者是3秒延长或者是8秒延长，那公交车过去了没过去呢？系统并不知道。
 

　　3控制Ⅲ级
 

　　再更进一步，除了公交要提出请求机制，还要设置一个检出机制，就是公交到了，实现公交优先了，绿灯时间延长了，但是公交车载延长绿灯的时间里是否通过了交叉口，系统要知道，就需要一个检测，即检出机制。同时，还要考虑公交运行上下游的关联关系，在多优先请求竞争下，以控制时间精度(小于5s)实施绿灯动态延长，红灯早断及相位跳跃控制策略，同时有大红灯时长监控机制。也就是说，在公交优先措施实施的过程当中，给这个公交延长绿灯时间，这也就意味着在别的方向会延长红灯时间，这个红灯时间是要加以监控的。所以实现了检出机制的动态时长、绿灯延长时间以及相位的跳跃，也就是相位有一定的灵活性且有大的红灯时长监控机制，我们认为这个公交优先实现了更高一级的水准。
 

　　4控制Ⅵ级
 

　　再更进一步，我们除了有请求机制、检出机制，还要实现一个多步的检入、检出机制，同时考虑公交运行的上下游关联性，并结合到车率分布来确定交叉口的控制策略集及约束边界。也就是我可以给公交优先，但是公交优先的边际在哪里？是不是要给公交信号优先一定的约束？这是矛盾的多个方面，既有公交，社会车辆，还有行人等等，那么我考虑公交优先的时候，同时还要考虑控制策略集及约束边界，要实现了多请求竞争机制下，以控制时间精度(小于5s)实施绿灯动态延长，红灯早断相序调整及相位跳跃控制策略，同时有大红灯事件监控机制，并考虑绿灯时间的补偿机制。即给公交优先了，也就是另外一个方向绿灯时间减少了，减少的绿灯时间同时会减少另外方向的通行能力，这个通行能力需要在非公交优先的期间进行补偿。
 

　　5控制Ⅴ级
 

　　第五级公交优先的策略，除了上面考虑的因素以外，还要在多优先请求及动态排序的机制下，以到车率分布确定的约束边界为基础，建立大绿灯、大红灯以及周期的弹性约束。前面提到的约束，不能说是无限制的给公交优先。比如说某个方向行人的等待时间也许已经超长了，即使这个时候公交来了，也要优先处理行人过街，而不是公交优先。这个边界是必须的，但是要确定边界条件，这个边界是刚性的吗？我们觉得不是，这个边界其实是弹性的，这就要求更大的灵活性。你要实现一个弹性边界条件下的公交优先，这个弹性有多大？条件是什么？这就需要更细致的进行分析和处理。
 

　　6控制Ⅳ级
 

　　第六级的信号控制可以说是比较理想的情况，要实现一个公交优先，要达到这个公交优先的水平，就可以点赞了。这个层级不仅要考虑公交优先路权及运行管理措施及公交优先请求多步检入、检出机制，同时考虑公交运行的关联关系，以及与社会车辆实际协调的关系。在这个基础上，考虑大红灯、大绿灯还有行人过街的约束条件，以控制时间精度达到秒级，实施动态的绿灯延长、红灯早段、相序调整、相位跳跃和相位插入控制策略，同时有大红灯时间监控的机制，并考虑在本周期及下一周期进行补偿。这样的公交优先才是我们应该追求的，比较的目标，也许后面还可以利用大数据、人工智能技术，把公交优先做到更高的境界。这有待于我们再去进行研究。
 

　　这是一张表，归纳了刚刚说的这些因素，来对应说是实现了哪一个公交优先的程度。因为内容比较多，我只说明一个，就是关于单步请求或者多步请求。
 

 

　　公交如果提出请求，那么它有一个时距分析，但是因为它的运行是波动，有可能按照绿线行驶，也有可能按照红线行驶，这个在停车线前面的时间窗是很大的。但是要是有了第二步检测，它的时间窗会缩短，也就是信号预测会更加，要是再有第三个请求，那么时间窗会变得更小，就可以达到更的信号优先控制，后公交的车辆按蓝线的轨迹驶出交叉口。只有从信号控制的系统一步步知道公交请求的位置，公交运行的时距关系以及信号系统内部要处理的多个请求，的控制才能实现良好的效果。
 

　　五、案例分析
 

　　这里有一个视频，是公交车辆得到了公交优先的一个信号，在它刚刚离开停车线一秒钟左右，公交优先的绿灯就断了，社会车辆的绿灯就启亮，只有进行如此的信号控制，公交优先才能同时处理多个公交请求。这是一个案例，我不多做解释，它是一个非常重要的需求，没有这样一个公交优先的话，在空间非常拥挤的情况下无法实现车辆运行。
 

　　刚才说的是一些点上的，技术层面的问题。这里还有一个案例，就是瑞士巴塞尔火车站。
 

　　火车站前广场是一个区域的交通流管理控制，包括有轨电车、小汽车，行人等等交通需求，这样一个系统进行了细致的规划、分析，采用了前面说的种种公交优先的手段，然后采用仿真的方法进行测试、优化、验证，然后实施，才能取得一个比较好的效果，而不是盲目的，按图设计以后直接落地，要进行测试和优化以后，才能真正实施。
 

　　六、结束语
 

　　就此结束今天的分享报告，后几句话：，优先发展城市公共交通是解决城市交通拥堵等城市病的正确道路。第二，除了政策保障、资金支持以外，公交优先控制技术的发展是一个核心内容。第三，我国城市公交信号控制的技术还处于初步阶段，国外的经验值得我们学习和借鉴，希望业内专家学者和企业共同努力，快速提高我们的研究、开发和应用领域的水平，谢谢大家！