站點處非機動車對公交車輛停靠過程影響分析

韓志玲，嚴(yán)亞丹2，王東煒2

（1.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院，北京 100124；2.鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，鄭州 450001）

站點處非機動車對公交車輛?？窟^程影響分析

韓志玲1，嚴(yán)亞丹2，王東煒2

（1.北京工業(yè)大學(xué)城市交通學(xué)院，北京 100124；2.鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，鄭州 450001）

以公交?？空咎帲菣C動車對公交車輛?？窟^程的交通影響為研究對象，分析由于非機動車的干擾導(dǎo)致公交車輛進(jìn)站、?？俊⒊稣狙诱`增加的機理.在?？繒r間與上下客數(shù)量之間線性模型的基礎(chǔ)上，引入非機動車輛的干擾影響，分別構(gòu)建公交?？空军c處的車輛服務(wù)時間、?？繒r間，以及單個?？寇囄坏耐ㄐ心芰τ嬎隳Ｐ?以鄭州市2處公交站點為例，驗證計算模型的可行性與合理性，并對直線式公交停靠站和準(zhǔn)港灣式公交?？空咎?，非機動車干擾影響程度的差異進(jìn)行了對比分析.計算結(jié)果表明:非機動車對公交停靠的影響是顯著的；直線式公交停靠站點處，單個停靠車位通行能力降低13%；準(zhǔn)港灣式公交?？空军c處，單個?？寇囄煌ㄐ心芰档?%.直線式停靠站點處受到的非機動車干擾影響更大；若考慮人均延誤最小原則，對于直線式公交?？空径?，公交車輛的最佳?？课恢脼榉菣C動車道寬度的1/3至2/3處.從而為公交?？空军c的設(shè)置及運行狀況分析提供參考.

城市交通；公交?？空荆环菣C動車；線性模型；服務(wù)時間；停靠時間

作為常規(guī)公交線路的重要節(jié)點，公交停靠站是實現(xiàn)公交車輛上、下客的區(qū)域.在機動車道和非機動車道之間以交通標(biāo)線形式分離的道路上，非機動車流和機動車流易形成混合交通流.尤其在公交停靠站點范圍內(nèi)，使得公交車輛的進(jìn)、出站以及?？可稀⑾驴瓦^程受到非機動車的干擾影響，導(dǎo)致公交車輛延誤的增加.

非機動車相互之間以及對其他交通方式的運行均具有較大影響.Zhang等［1］指出，有電動自行車的混合流的速度高于純自行車流.賈寧等［2］采用元胞自動機模擬了考慮摩擦干擾的自行車和機動車混合交通流.李珊珊［3］對交叉口處行人、自行車、機動車相互干擾的微觀行為進(jìn)行了建模研究.

公交車輛的?？窟\行受到多種因素的共同作用.Tirachini［4］分析了不同收費方式、車門高度、乘客年齡等因素影響下停靠時間模型.González等［5］基于西班牙2條公交線路的?？繑?shù)據(jù)，得出上車乘客人數(shù)為?？繒r間預(yù)測模型的主要相關(guān)參數(shù).Meng等［6］調(diào)研加拿大一個直線式公交?？空镜墓煌？繑?shù)據(jù)，采用概率論方法建立了考慮站點多次開關(guān)公交車門情況下，公交?？繒r間與開關(guān)門次數(shù)及上下車乘客人數(shù)關(guān)系的預(yù)測模型.Chen等［7］指出，串車使在站?？繒r間增加，并通過相關(guān)性分析得出，無串車時上下車總乘客數(shù)或者其中的較大值起決定性作用，而串車時上車乘客數(shù)起決定性作用.

本文側(cè)重于分析?？空军c處非機動車對公交車輛?？窟^程的影響.在停靠時間計算模型中，引入非機動車輛的干擾影響，探討由于干擾影響導(dǎo)致的?？空军c通行能力的損失，從而為城市道路上公交?？空军c的設(shè)置和運行狀況評估提供借鑒.

1　停靠站點處非機動車對公交車輛干擾作用機理

沿人行道設(shè)置的非港灣式和準(zhǔn)港灣式公交?？空军c處，機動車道和非機動車道之間無物理隔離時，大部分非機動車為便于自由超車，緊靠或占用內(nèi)側(cè)機動車道.公交車輛進(jìn)站前，非機動車占用公交?？繀^(qū)域.公交車輛變道減速進(jìn)站時，行駛在機非分隔線附近的非機動車對公交車輛形成摩擦和阻滯干擾，阻礙公交車輛進(jìn)站，即進(jìn)站減速度變?。ㄒ妶D1）；而非機動車流受到進(jìn)站公交車輛的擠壓，車流密度增加，相互間摩擦增大，速度降低，使公交?？繀^(qū)域清空時間增加.上述過程均導(dǎo)致公交車輛進(jìn)站延誤增加，并使公交車輛進(jìn)站?？亢?，車輛?？课恢脽o法近距離（在道路斷面橫向上）靠近站臺.公交車輛進(jìn)站停靠后，非機動車從公交車輛與站臺之間穿行，對乘客造成影響.

公交車輛服務(wù)乘客上下車過程中，乘客流與穿行的非機動車流形成沖突點（如圖2所示），乘客上下車過程的連續(xù)性被破壞.非機動車對乘客的影響，降低了乘客上下車的速度，并可能使得乘客在車門或非機動車道上駐足等待，引起乘客服務(wù)時間增加，導(dǎo)致公交車輛?？垦诱`，?？空就ㄐ心芰ο陆?

在出站過程中，行駛在其前方與側(cè)面附近的非機動車對公交車輛形成阻滯干擾與摩擦干擾，使其出站加速度變?。ㄒ妶D1），導(dǎo)致車輛出站延誤增加.

站點范圍內(nèi)，非機動車影響下公交車輛進(jìn)站、?？?、出站3階段時空軌跡如圖1所示，非機動車的干擾引起公交車輛延誤增加.無非機動車影響時，公交車輛勻減速進(jìn)站，t′e為減速時間，t′o為開門時間，t′s為服務(wù)乘客時間，t′c為關(guān)門時間.出站為勻加速過程，t′a為加速時間.非機動車影響下，公交車輛進(jìn)站為勻減速，te為減速時間，to為開門時間，ts為服務(wù)乘客時間，tl為關(guān)門時間.出站為勻加速過程，ta為加速時間.

2　非機動車影響下公交車輛?？繒r間和站點通行能力模型

?？繒r間為公交車輛在站點處停靠，供乘客上下車的時間，包括公交車開關(guān)門時間與服務(wù)時間.假設(shè)服務(wù)時間與上下車乘客人數(shù)呈線性關(guān)系，服務(wù)時間模型中考慮非機動車影響時，為簡化計算，亦假設(shè)該干擾影響導(dǎo)致的服務(wù)時間增加與其間穿行的非機動車總和呈線性關(guān)系，則非機動車影響下服務(wù)時間模型為

式中:ts為公交車輛服務(wù)時間，s；Pa為下車乘客人數(shù)；Pb為上車乘客數(shù)；tp為每位乘客服務(wù)時間，s/人；NE為服務(wù)乘客上下車期間穿越的非機動車數(shù)量；ΔE為每輛非機動車的影響系數(shù)，s/輛.

式（1）中第1部分為乘客上下車所用的時間；第2部分表示非機動車對服務(wù)乘客的影響而導(dǎo)致的公交車輛服務(wù)時間增加量.

將公交車輛開關(guān)門時間加入服務(wù)時間計算模型中，即得到?？繒r間計算模型為

式中tr為公交車輛開關(guān)門時間，s.

平均?？繒r間為影響公交?？空就ㄐ心芰Φ闹匾獏?shù).美國TCQSM（2003）中給出的每小時每個停靠車位的車輛通行能力為［8］

式中:B′l為?？寇囄卉囕v通行能力，輛/h；3 600為每小時的秒數(shù)；g/C為綠信比（g為有效綠燈時間；C為信號周期時長，無信號控制的交叉口和公交設(shè)施取值為1.0）；tn為清空時間，s；t′d為平均?？繒r間，s；tm為運行時間裕量，s；Z為滿足期望進(jìn)站失敗率的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量；cv為停靠時間波動系數(shù).

假設(shè)某站點的某?？课恢锰?，max（Pa，Pb）與NE相互獨立，并分別服從參數(shù)為（μ1，σ1）、（μ2，σ2）的正態(tài)分布，tr、ΔE為定值，由式（2）可知

在非機動車影響下，每小時每個?？寇囄卉囕v通行能力B1為

由式（5）可知，公交車輛停靠過程中，右側(cè)穿越的非機動車數(shù)量愈多，將使得?？繒r間延誤愈增加，進(jìn)而導(dǎo)致每小時每個停靠車位車輛通行能力降低.

3　實例應(yīng)用

選取鄭州市區(qū)內(nèi)河南博物院站（非港灣式公交?？空荆┖娃r(nóng)業(yè)路文化路站（準(zhǔn)港灣式公交?？空荆┻M(jìn)行實例分析.早晚高峰時段，采用攝像機進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)采集，并通過視頻處理軟件 Corel Video Studio Pro X5提取上下客數(shù)量、服務(wù)時間、?？繒r間、車輛開關(guān)門時間、非機動車輛數(shù)量等數(shù)據(jù).

3.1服務(wù)時間計算

3.1.1河南博物院站

河南博物院站為直線式公交?？空?基于視頻提取得到的98組有效數(shù)據(jù)，對該站點處的公交車輛服務(wù)時間與上下客數(shù)量、期間穿行的非機動車輛數(shù)量進(jìn)行回歸分析，得

判定系數(shù) R2=0.875，統(tǒng)計量的觀察值 F= 392.33.因F=392.33＞F（2，114）0.01=4.81，故式（6）在α=0.01的水平下回歸效果顯著.該站點處每位乘客的平均服務(wù)時間為1.81 s，非機動車影響系數(shù)為0.41 s/輛，即公交車服務(wù)乘客期間每增加1輛穿行的非機動車，乘客服務(wù)時間增加0.41 s.

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該站點處每輛公交車服務(wù)乘客過程中，平均有7輛非機動車從公交車輛與站臺間穿行，max（Pa，Pb）的平均值為6人.代入式（6）可知，每輛公交車由于非機動車的干擾，服務(wù)時間平均增加2.87 s，即非機動車的干擾影響使得公交車輛的服務(wù)時間增加26.43%.

車輛平均開關(guān)門時間為4.04 s，得到無非機動車影響時的?？繒r間為14.90 s.非機動車影響下的停靠時間為17.77 s.非機動車的影響導(dǎo)致?？繒r間增加 3.68 s，即比無非機動車影響時增加24.70%.

取g/C=0.6，tn=10 s，Z=1.280，cv=0.6，tr=4.04 s.計算得到非機動車影響下每小時每個?？寇囄卉囕v通行能力為62.95輛/h.無非機動車影響時，每小時每個?？寇囄卉囕v通行能力72.25輛/ h，非機動車的影響使得每個小時每個?？寇囄煌ㄐ心芰p少9.3輛/h，即每個?？寇囄坏耐ㄐ心芰档?2.87%.

3.1.2農(nóng)業(yè)路文化路站

農(nóng)業(yè)路文化路站為準(zhǔn)港灣式公交停靠站.基于視頻提取得到的84組有效數(shù)據(jù)，通過回歸分析得到該站點處服務(wù)時間與上下客數(shù)量、穿行的非機動車數(shù)量間的關(guān)系式為

ts=1.99max（Pa，Pb）+0.23NE（7）

式（7）的R2=0.905，F(xiàn)=370.06，則F=370.06＞F（2，80）0.01=4.92，故式（7）在α=0.01的水平下回歸效果顯著.每位乘客的平均服務(wù)時間為1.99 s，非機動車影響系數(shù)為0.23 s/輛，即乘客上下公交車期間，每增加1輛非機動車從其右側(cè)通行，乘客服務(wù)時間增加0.23 s.

該站點處公交車?？科陂g，平均有5輛非機動車穿行，每次?？窟^程中平均最多有3位乘客上車或下車.由于非機動車的影響，公交車輛的服務(wù)時間增加1.15 s，增加比例為19.26%.有非機動車和無非機動車影響時的?？繒r間分別為11.16、10.01 s.該站點處，非機動車的影響導(dǎo)致公交車輛停靠時間增加1.15 s，即11.49%.無非機動車影響時每小時每個?？寇囄卉囕v通行能力為91.16輛/h；由于非機動車的影響，每小時每個?？寇囄煌ㄐ心芰p少5.7輛/h，即非機動車的干擾使單個?？寇囄煌ㄐ心芰档?.22%.

3.2非機動車干擾影響情況對比

2個公交停靠站點處，非機動車的干擾影響情況對比如表1所示.非機動車對公交車服務(wù)時間、?？繒r間、單個?？寇囄煌ㄐ心芰τ绊戯@著，且在非港灣式?？空咎帉卉囕v產(chǎn)生的影響更大.具體表現(xiàn)為:非港灣式?？空军c處公交車的服務(wù)時間、?？繒r間、單個?？寇囄煌ㄐ心芰ψ兓俜直容^大.

3.3不同?？课恢孟峦？繒r間及延誤分析

公交車輛?？课恢弥琳九_的道路斷面橫向距離不同，受到非機動車的干擾程度不同.距離站臺較近時，非機動車從中穿行難、速度慢，乘客受到影響大.距離較遠(yuǎn)時，非機動車穿行順暢、通過速度快，但乘客在公交車進(jìn)站時已在非機動車道上排隊等待車輛到達(dá).公交車輛開門服務(wù)乘客時，上車乘客與非機動車流的沖突減少；非機動車通過的同時，下車乘客亦有足夠空間實現(xiàn)連續(xù)下車.故非機動車對服務(wù)乘客的影響程度隨著?？课恢玫牟煌兓?

將公交車輛?？课恢门c站臺間的橫向距離劃分為3個等級:1）近，公交車輛占用非機動車道寬度的2/3以上，無可穿行空隙或僅允許單列非機動車勉強穿行；2）中，占用非機動車道寬度方向的1/3～2/3，一列非機動車可順暢穿行；3）遠(yuǎn)，占用小于1/3寬的非機動車道，允許幾列非機動車同時穿行.以河南博物院站為例，分析結(jié)果如表2所示.其中:d為公交車停靠時距離站臺的橫向距離；W為公交停靠位所在的非機動車道寬度.非機動車對公交車輛服務(wù)時間的影響程度與公交?？课恢玫秸九_的距離成負(fù)相關(guān).此外，當(dāng)非機動車穿越數(shù)量大致相等時，與中等停靠位置相比，近距離?？繒r人均服務(wù)時間較大；而在中等距離和遠(yuǎn)距離下，雖非機動車穿越量相差較大，人均服務(wù)時間卻相等.故在不對社會車輛形成較大影響的情況下，公交車輛?？繒r，橫向上可適當(dāng)離站臺稍遠(yuǎn)些.

表1　2個公交?？空军c處非機動車干擾影響情況對比Table 1 Comparison of the interference of non-motor vehicles at two bus stops　%

表2　不同公交車輛?？烤嚯x下服務(wù)時間模型Table 2 Equations of service time with different dwell distance

式中:D為人均延誤；Db為站點范圍內(nèi)公交乘客延誤；Dc為站點范圍內(nèi)社會車輛出行者延誤；Pb為公交車載客人數(shù)；Pc為社會車輛載客人數(shù)；Qb為公交車流量；Qc為外側(cè)機動車道社會車流量；αb為每輛公交車載客人數(shù)；αc為每輛社會車輛載客人數(shù)；db為每輛公交車延誤均值；dc為每輛社會車輛延誤均值.

采用仿真軟件VISSIM對公交車輛的停靠運行進(jìn)行模擬，仿真時間為600 s，獲取站點范圍內(nèi)所有機動車輛的延誤.改變公交停靠位置與站臺的距離，得到不同情景下公交車輛與小汽車的延誤.公交車輛的?？垦诱`為仿真輸出的延誤值與停靠時間的總和.仿真結(jié)果顯示，公交車輛?？课恢弥琳九_距離等級為近、中、遠(yuǎn)時，對應(yīng)的人均延誤分別是8.41、8.28、8.71 s.基于人均延誤最小的?？课恢脼橹械染嚯x，即非機動車道寬度的1/3～2/3處為最佳停靠距離.該情況下，非機動車對公交車輛產(chǎn)生的干擾影響和公交車停靠導(dǎo)致的社會車輛的延誤達(dá)到了某種程度的均衡.

然而，考慮到公交車輛?？课恢脤C動車道上社會車輛的交通影響，對出行者總體出行延誤而言，公交?？课恢镁嚯x站臺并非越遠(yuǎn)越合理.?？烤嚯x較遠(yuǎn)時，可能導(dǎo)致小汽車的延誤增加.為確定公交車輛距離站臺的合理?？课恢?，可根據(jù)人均延誤最小的原則進(jìn)行計算.人均延誤計算公式為

4　結(jié)論

本文以公交停靠站點處，非機動車對公交車輛停靠過程的影響分析為研究對象，采用時空軌跡圖分析了非機動車導(dǎo)致公交車輛停靠延誤的形成機理.構(gòu)建了考慮非機動車干擾影響的?？空军c處公交車輛服務(wù)時間、?？繒r間計算模型，并推導(dǎo)出單個?？寇囄煌ㄐ心芰τ嬎隳Ｐ?，從而為公交時刻表的制定提供理論參考.鄭州市2處公交停靠站的案例分析表明，非機動車對公交停靠的影響是顯著的；直線式公交?？空军c處較準(zhǔn)港灣式公交停靠站點處的影響更大；并對比分析了不同?？课恢们闆r下非機動車對公交車輛的影響程度，從而為公交?？空军c的設(shè)置及運行狀況分析提供基礎(chǔ)支撐.

對一塊板式城市道路上的公交停靠站點進(jìn)行設(shè)計或者改遷時，非機動車交通量較大，且由于用地限制難以設(shè)置港灣式停靠站時，盡量考慮將公交?？空驹O(shè)計成準(zhǔn)港灣式.當(dāng)人行道或非機動車道寬度允許時，可適當(dāng)壓縮人行道或非機動車道，將非港灣式公交?？空靖脑O(shè)為準(zhǔn)港灣式，以減少非機動車對公交車?？俊⑦\行的影響.

［1］ZHANG S，REN G，YANG R.Simulation model of speeddensity characteristics for mixed bicycle flow:comparison between cellular automata model and gas dynamics model ［J］.PhysicaA:StatisticalMechanicsandIts Applications，2013，392（20）:5110-5118.

［2］賈寧，馬壽峰.考慮摩擦干擾的機非混合交通流元胞自動機仿真［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報，2011，23（2）:390-393. JIA N，MA S F.Simulation of mixed traffic flow with friction interference using cellular automata［J］.Journal of System Simulation，2011，23（2）:390-393.（in Chinese）

［3］李珊珊.平交路口機動車自行車行人及其相互干擾微觀行為模型研究［D］.北京:北京交通大學(xué)，2013. LI S S.Research on the microscopic behavior models of vehicle，bicycle，pedestrian，andtheirinteractive interferences at the signalized plane intersection［D］. Beijing:Beijing Jiaotong University，2013.（in Chinese）

［4］TIRACHINI A.Bus dwll time:the effect of different fare collection systems bus floor level and age of passengers ［J］.Transportmetrica A:Transport Science，2013，9 （1）:28-49.

［5］GONZáLEZ E M，ROMANA M G，áLVARO O M.Bus dwell-time modelofmainurbanroutestops［J］. Transportation Research Record，2012（2274）:126-134.

［6］MENG Q，QU X.Bus dwell time estimation at bus bays:a probabilistic approach［J］.Transportation Research Part C:Emerging Technologies，2013，36:61-71.

［7］CHEN X，F(xiàn)ANG X，LIN B.The research on the interactionbetweenmopedsandbicyclesusing cellularautomata method［J］.Sensors and Transducers，2013，161（12）:493-499.

［8］Kittelson&Associates Inc，KFH Group Int，Parsons Brinckerhoff Quade&Dongllass，Inc，et al.Transit capacity and quality of service manual［M］.2nd ed. Washington D C:Transportation Research Board，2003: 245-260.

（責(zé)任編輯 鄭筱梅）

Impact Analysis of Non-motor Vehicles on Buses'Stopping Process at Bus Stops

HAN Zhiling1，YAN Yadan2，WANG Dongwei2
（1.College of Metropolitan Transportation，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China；2.School of Civil Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou 450001，China）

Centered around the traffic impact of non-motor vehicles on buses at bus stops，the increase of bus delay was analyzed when the buses were approaching and leaving the bus stop and serving passengers.Based on the linear model of dwell time，the number of boarding and alighting passengers，calculation models of service time，dwell time and loading area capacity were proposed by adding the interference of non-motor vehicles.Finally，cases of calculation models at two bus stops in Zhengzhou were provided，and comparative analysis of influence degree of non-motor vehicles at not-bay bus stop and bus bay stop was made.Results show that non-motor vehicles have significant influences on buses. Loading area capacity respectively reduces by 13%and 6%at the not-bay bus stop and bus bay stop. The interference of non-motor vehicles at not-bay bus stops is larger.The best loading area at not-bay bus stops is 1/3 to 2/3 of the width of bicycle lane with the smallest average people delay.The research can provide technical support for the design of bus stops and the operation of buses.

urban traffic；bus stop；non-motor vehicles；linear model；service time；dwell time

U 491

A

0254-0037（2016）07-1077-05

10.11936/bjutxb2015070063

2015-07-15

國家自然科學(xué)基金資助項目（51278468）

韓志玲（1988—），女，博士研究生，主要從事交通運輸工程方面的研究，E-mail:hanling222@126.com