對南京市地面公交優(yōu)先項目實施價值的探究

陳啟兵

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

0 引言

長期以來，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沂逡?guī)劃綱要》明確指出“實施公共交通優(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”，將強化城市公共交通[1]，實施公共交通優(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。城市綜合交通運行效能，既是展示城市管理效率與交通科技發(fā)展硬實力的窗口，也是彰顯城市綜合競爭力的關(guān)鍵一環(huán)。南京市作為全國首批“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發(fā)展需求，提出了建設(shè)國內(nèi)一流、國際水準(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，隨著城市社會的發(fā)展和經(jīng)濟總量的增加，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、便捷體驗感上持續(xù)下功夫，但這些措施都沒有從根本上解決日益突出的交通供需矛盾，尤其是機動車保有量呈爆發(fā)式增長，不但對地面公交運營工作效能提出了更高的要求，而且使地面公交運營工作面臨更嚴(yán)峻的考驗[2]。截至2022 年底，南京市機動車保有量320.33 萬輛，其中，私家車233.40 萬輛。隨著機動車數(shù)量的快速增長，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)交通擁堵范圍擴大，擁堵持續(xù)時間延長，交通狀況惡化，給城市公共交通運行和公眾出行帶來諸多壓力，道路難行（路堵）、到站不準(zhǔn)（準(zhǔn)點率低）、大間隔與串車多發(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)致公交運營發(fā)展與服務(wù)質(zhì)量滑坡。上述問題亟待多措并舉，綜合施策。

2 實施的路徑與必要意義

地面公交信號優(yōu)先項目，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，項目開發(fā)建設(shè)工作主要是圍繞著南京市主城區(qū)交通信號控制升級改造，實現(xiàn)路網(wǎng)交通信號聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控[3]。在此基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的信號優(yōu)化控制技術(shù)和信息采集手段，在滿足社會車輛通行需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建地面公交優(yōu)先信號控制策略，實現(xiàn)公交車輛優(yōu)先通行，為公交車輛和特種車輛提供通行保障措施，構(gòu)建智慧、安全、高效、環(huán)保、經(jīng)濟的公共交通網(wǎng)絡(luò)。其實際意義體現(xiàn)在：

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

（2）地面公交優(yōu)先信號控制策略[3]。借助于高精度實時檢測設(shè)備和交叉口流量檢測設(shè)備，構(gòu)建實時、動態(tài)的公交車輛信息采集手段，以實時信息為驅(qū)動，建立交叉口信號動態(tài)控制模型，構(gòu)建地面公交優(yōu)先信號控制策略，實現(xiàn)公交優(yōu)先高效通行。

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

（4）安全、智慧、綠色與環(huán)保。項目以公交信號優(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，實現(xiàn)以社會、經(jīng)濟和環(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)實現(xiàn)

城市地面公交優(yōu)先控制的目的是實現(xiàn)交通公交智能化與公安信息共享應(yīng)用，基于公交車載定位設(shè)備，秒級傳輸車輛運行信息，及主干道增設(shè)公交車輛數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)[3]。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合信號優(yōu)先策略，實現(xiàn)交叉口公交信號優(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)開發(fā)過程中，主要是遵循“技術(shù)可靠、節(jié)約高效、互聯(lián)互通、信息共享、運維便捷”的原則，實現(xiàn)公安與交通平臺業(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、偽距觀測值，在不加入任何改正值和算法情況下進(jìn)行定位，稱為單點定位。單點定位精度在5~10 m 甚至數(shù)十米；采用兩臺北斗+GPS 定位終端接收GPS 衛(wèi)星星歷、偽距觀測值。一臺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，通過對兩臺定位終端的偽距觀測值進(jìn)行差分處理定位的方式稱為偽距差分定位。偽距差分定位的精度在亞米級。公交優(yōu)先項目對公交車輛定位精度要求亞米級，因此，要求系統(tǒng)軟件上，實現(xiàn)北斗+GPS偽距差分定位，極大地提升精度。

3.2 實時生成觸發(fā)判斷信息功能

通過軟件后臺偽距差分獲得了公交車的亞米級定位，結(jié)合公交車輛所屬線路的觸發(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)），判斷車輛位置是否落在觸發(fā)區(qū)內(nèi)，生成實時的觸發(fā)判斷信息（進(jìn)入觸發(fā)區(qū)和駛出觸發(fā)區(qū)），為車輛的信號優(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；具備不少于10 000 輛公交車輛定位信息的接收和處理能力，數(shù)據(jù)的本地存儲時間不少于一年。

（2）車載終端數(shù)據(jù)接口（終端共用）接收并解析車載終端上報的車輛實時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）將接收車載終端上報的車輛實時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）路段通過時間分析查詢：公交車在通過路段觸發(fā)區(qū)所花費的時間，用散點圖和直方圖進(jìn)行展示，并且提供路段通過時間的配置功能。

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

（6）相鄰路口通過時間分析方面，查詢公交車通過相鄰路口所花費的時間，用散點圖和直方圖進(jìn)行展示。

（7）?？空就ㄟ^時間分析方面，查詢公交車在通過停靠站路段觸發(fā)區(qū)時所花費的時間，用散點圖和直方圖進(jìn)行展示。

3.4 主要技術(shù)性能指標(biāo)

（1）北斗+GPS 亞米級偽距差分[3]：定位精度為亞米級。

（2）軟件差分解算時間：小于1 s。

（3）觸發(fā)判斷信息的有效性：軟件實際運行3×24 h無異常。

（4）數(shù)據(jù)接口：信息類型主要包含以下幾類數(shù)據(jù)信息類型：0、1、2、3 分別代表路段觸發(fā)信息、?？空居|發(fā)信息、路口觸發(fā)信息、實時信息。傳輸格式為字符串類型。

（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、實時信息。

（6）檢測成功率：大于95%。

4 實施地面公交優(yōu)先效益分析

2018 年底，隨著南京地面公交信號優(yōu)先建成，南京首批通過交通部“公交都市”驗收，促進(jìn)了南京公交提質(zhì)增效。根據(jù)項目數(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”、南京國際馬拉松賽、國家公祭日、元宵燈會、清明節(jié)祭掃高峰等活動，并將信號優(yōu)先模式推廣應(yīng)用于特勤車輛與特勤任務(wù)、救護(hù)車、消防車等，極大地提升了各類型車輛的通行速度，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)過權(quán)威機構(gòu)跟蹤評測，項目實施以來公交車輛交叉口檢測成功率95%以上，平均行程車速提高了4.5%以上，交叉口停車次數(shù)降低30%以上，實現(xiàn)了公安與交通數(shù)據(jù)共享機制，提高了公交車輛在主線上的運行速度和效率，同時主線方向上社會車輛借助公交綠波信號相應(yīng)減少了社會車輛在交叉口的延誤，支路社會車輛受其影響，延誤次數(shù)有所增加，但綜合各交叉口不同方向社會車輛平均延誤時長仍有小幅下降。

4.1 城市交通管理水平的提升

項目建成，持續(xù)為南京市公安局、市交通局等行業(yè)主管部門提供信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理支撐，為公眾提供實時方便的交通誘導(dǎo)信息服務(wù)，能夠進(jìn)一步提高管理部門的決策水平，提升城市交通管控能力和社會服務(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)模不斷擴容，城市的人口、車輛不斷增多，給交通運能帶來不小的壓力與挑戰(zhàn)，為了有效解決未來可能發(fā)生的擁堵、堵塞等路網(wǎng)通行問題，實施該項目，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強度，又能消除道路交通管理時空“盲點”，擴大交通監(jiān)控管理的時空范圍，實現(xiàn)對車流量的智能化管控，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)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展

該項目通過提升傳統(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)機動性、安全性、經(jīng)濟性及運行效率，能促進(jìn)人、車、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)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

4.4 城市整體形象的提升

南京作為經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)江蘇省會和區(qū)域中心城市，是國家級歷史文化名城，城市環(huán)境的保護(hù)對其旅游業(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)研究報告，燃油車啟制動時污染物排放是勻速行駛的7倍以上，因此，控制燃油車啟制動次數(shù)和數(shù)量是城市交通大氣污染物排放治理的主要思路。項目實施能夠有效提高城市路網(wǎng)車輛運行速度和通行效率，減少平均停車次數(shù)，降低廢氣排放量。

項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)測能力，改善路網(wǎng)交通狀況，減少車輛在信號交叉口的延誤和停車次數(shù)，節(jié)約公眾出行時間消耗，便捷公眾出行，同時，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，帶動經(jīng)濟增長奠定了堅實的基礎(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)度趕不上車輛的增長速度，必然導(dǎo)致需求的快速增長與交通設(shè)施供應(yīng)不足矛盾越來越尖銳，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，地面公交信號優(yōu)先在不斷挖掘交通基礎(chǔ)設(shè)施的運行潛力，提高運輸效率，以更加機動、靈活和快速的響應(yīng)能力，緩解各類制造交通擁堵的矛盾和焦點。據(jù)國內(nèi)建立信號控制系統(tǒng)的城市不完全統(tǒng)計，日均車輛停車次數(shù)、停車時間均有所減少，車輛運行速度明顯提升，南京日均停車次數(shù)減少5 次，日均停車時長累計減少3 min。

4.7 損耗減少與安全性提升

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

5 結(jié)語

實施地面公交信號優(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行效率的可靠支撐，成效評估不能一概而論，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，因地制宜地實施。依賴現(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)合城市的具體實際情況，充分研判再實踐，定能蹚出一條適合城市交通運輸發(fā)展的綠色、循環(huán)、低碳、可持續(xù)之路。