直線式公交停靠對道路通行能力影響研究

楊亞杰++韓印++袁鵬程++趙靖

摘 要：為了詳細(xì)地研究直線式公交?？空緦Φ缆吠ㄐ心芰τ绊?，在HCM2010基礎(chǔ)之上，分車道對道路通行能力進(jìn)行計算，詳細(xì)地研究了公交車的停靠、開門、上下客、關(guān)門、加速離站過程，把上下客的用時和車內(nèi)的擁擠度聯(lián)系起來，同時考慮公交站點(diǎn)公交車輛排隊情況構(gòu)建了公交停靠行為對道路通行能力影響的模型，最后運(yùn)用vissim對不同停靠時間影響下和不同公交到達(dá)率下的道路通行能力進(jìn)行了仿真和分析，仿真結(jié)果表明，不同的公交?？繒r間、不同程度的公交到達(dá)率、增加或減少公交?？坎次粩?shù)均對道路的通行能力產(chǎn)生了較大影響。

關(guān)鍵詞：城市交通；通行能力；排隊論；直線式公交?？空?；擁擠度；?？繒r間

中圖分類號：F570 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Abstract： In order to detailed and accurate describe the effect of traffic capacity model based on the linear bus stops， on the basis of HCM2010， the model calculate the traffic capacity of the road separately， at the same time， detailed describe and calculate these process， like bus decelerate to station， open the door， people on and off the bus， close the door， accelerate to leave the station， and connect the time of passenger on and off and the degree of congestion. This paper use the queueing theory modify the traffic capacity， finally use VISSIM simulate and analyze the capacity under different stop-time and arrival rate of bus， the results show that different bus stop-time， arrival rate， increase or decrease the number of bus stop station，that all have a great effect on the traffic capacity.

Key words： urbantraffic； capacity； queueing theory； linear bus station； degree of congestion； stop-time

0 引 言

隨著小汽車保有量的增長，各個城市也意識到公共交通的重要性，公交優(yōu)先被越來越多的城市應(yīng)用到實(shí)際中，如公交專用道的設(shè)置和公交信號優(yōu)先的實(shí)施。公交?？孔鳛楣贿\(yùn)行的一部分，停靠站的設(shè)置方式不同，對道路的通行能力影響也不同。柳祖鵬把站點(diǎn)對道路通行能力的影響和站點(diǎn)的上下客時間聯(lián)系起來[1]， 馮太群著重研究了公交的?？繒r間，把公交?？繒r乘客的上下車速度與車內(nèi)的擁擠度聯(lián)系起來，進(jìn)行了詳細(xì)的模型描述和調(diào)查實(shí)例驗證[2]，盧小林等人則構(gòu)建雙層優(yōu)化模型選擇公交專用道的設(shè)置方式[3]，孫鋒、王殿海考慮?？空镜能囕v排隊概率和?？繒r間分布[4]，楊曉光等人對公交?？啃袨榈挠绊憰r間進(jìn)行了分析和仿真比較[5]，孫鋒在其博士論文里對直線式公交?？肯虏煌嚨赖耐ㄐ心芰Φ挠绊懠?xì)化到整個道路的每一條車道[6]，本文在諸多研究和HCM 2010[7]的基礎(chǔ)之上，將直線式公交?？空緦Φ缆吠ㄐ心芰Φ挠绊戇M(jìn)行了詳細(xì)的過程分析和模型描述并用vissim進(jìn)行仿真研究。

1 公交進(jìn)站過程分析

討論公交進(jìn)站過程之前，設(shè)置幾個條件以便分析研究[5]。公交車輛按照道路渠化規(guī)定行駛和進(jìn)站；公交車在最外側(cè)車道行駛，?？繒r不需要變換車道；公交站點(diǎn)距前后交叉口有一定距離，公交車的?？坎皇苎鼐€進(jìn)出交通、行人的干擾；公交車的停靠會影響后續(xù)車輛的行駛；公交車輛?？堪凑障鹊较确?wù)原則[8]；公交?？繒璧K其他車輛，致使其他車輛速度下降，車頭時距增大，通行能力降低；道路中央設(shè)置中央隔離帶，機(jī)動車、非機(jī)動車有隔離設(shè)施。

3 案例仿真與分析

在2016年11月2日早高峰7：30～8：30時段，對上海楊浦區(qū)五角場翔殷路公交站和周家嘴路保定路進(jìn)行調(diào)查。拍攝公交站點(diǎn)公交車?？壳闆r，包括進(jìn)站方式、公交開關(guān)門時間、車內(nèi)擁擠度、乘客上下車、停靠時間等情況，同時拍攝整個車道的車輛行駛情況，包括公交停靠時后續(xù)車輛的超車行為。公交站點(diǎn)均為直線式?？空?，各方條件均滿足本文研究的前提條件。

翔殷路國定路配時為：南北直行45s，左轉(zhuǎn)40s，東西直行65s，左轉(zhuǎn)45s，c為215s，交通流量數(shù)據(jù)如表1；周家嘴路保定路配時為：東西直行100s，左轉(zhuǎn)35s，南北方向60s，周期210s，各個車道的通信能力為C4車道372，C3車道564，C2車道488，公交專用道為88。

3.1 案例分析與總結(jié)

C4、C3車道的通行能力僅和道路條件及綠信比有關(guān)，由于C1車道有直線式公交?？?，所以會造成車輛之間的車頭間距增大，后續(xù)的車輛部分會選擇超車從而本車道通行能力降低，C2車道的交通量增大。分析調(diào)查數(shù)據(jù)可知，公交車的開關(guān)門總計4s，下車速度約1s/人，上車速度則和車內(nèi)的擁擠度有關(guān)，各個車輛的減速進(jìn)站約為6s，加速離站時間約為7s，基本保持一致。而公交車的?？繒r間則根據(jù)上下客的不同而不同。不同的?？繒r間對道路的通行能力的影響也不同[9]，對公交的服務(wù)質(zhì)量影響和乘客的服務(wù)評價也不相同[10]。endprint

運(yùn)用vissim進(jìn)行模擬，在vissim中設(shè)置四車道，公交站臺設(shè)置在最外側(cè)車道，選定車輛輸入為4 000，車輛組成為小汽車、公交車和大貨車，車輛以隨機(jī)分布到達(dá)，小汽車和大貨車的比例為98∶2，而公交車到達(dá)率則為54～114輛/h，車速均控制在40～60km/h，加速度均為7m/s2，每次仿真600s，在一定交通輸入下，增加公交車的到達(dá)率，結(jié)果如圖3所示。

在一定公交到達(dá)率下，增加車輛輸入，結(jié)果表明在到達(dá)率適合范圍內(nèi)，增加車輛輸入，各個車道的通行能力均有所增加，但不是一直增加，超過一定道路承載范圍，由于公交的?？繒r間加長，車頭時距變小，車輛速度變小，導(dǎo)致通行能力會逐漸下降；C3和C4車道在內(nèi)側(cè)，受其余交通的影響最小，通行能力最高，而C1車道由于無公交專用道，道路通行能力受公交車的影響較大，一是受到站臺瓶頸的限制，二是受到公交車頭時距造成道路上車頭時距拉大的緣故，還有部分車輛選擇超過公交車到C2車道上行駛，所以C1車道通行能力最低。

在一定的交通輸入下，增加公交車的到達(dá)率，隨著公交到達(dá)率的增加，公交停靠時間增加，C1車道通行能力逐漸減少，C2車道上通行能力由于換道行為導(dǎo)致通行能力逐漸增加，超過一定的限制，通行能力后期逐漸減少。從圖中的C2和C1車道的通行能力趨勢來看，隨著公交到達(dá)率的增加，C1和C2車道的通行能力均呈現(xiàn)出減少的趨勢，C3和C4車道所受影響較小；隨著公交到達(dá)率的增加，C1通行能力依次降低6.41%、21.92%、36.84%后趨于穩(wěn)定。

有公交專用道時，車輛速度及到達(dá)率設(shè)置不變，增加公交車的到達(dá)率，通行能力如圖4所示。在一定的公交到達(dá)率下，增加公交車的泊位數(shù)，C1車道的通行能力如圖5所示。

有公交專用道時，增加公交車的到達(dá)率，則公交專用道上的通行能力依次增加的百分比為14.29%、16.67%，由于公交車輛排隊等待及道路的限制，增加到一定程度后保持不變，繼續(xù)增加公交車到達(dá)率，則會引起道路嚴(yán)重?fù)矶露鴮?dǎo)致通行能力下降83.3%，其他車道通行能力僅與車輛到達(dá)率和道路情況有關(guān)，不受公交專用道車輛的影響。經(jīng)過仿真發(fā)現(xiàn)，在一定的公交到達(dá)率下，增加公交車的泊位數(shù)，則公交專用道的通行能力不斷增加增長率分別為64.71%、14.29%、37.5%，但是隨著泊位數(shù)的增加，通行能力增長較為緩慢，當(dāng)公交到達(dá)率一定時，增加泊位數(shù)后，由于車輛的排隊，會出現(xiàn)公交專用道通行能力下降的情況下降率為2.27%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 柳祖鵬，李克平，倪穎. 考慮停靠服務(wù)的公交到車率分布預(yù)測[J]. 中國公路學(xué)報，2015（1）：87-94.

[2] 馮太群. 公交?？繉β范瓮ㄐ心芰Φ挠绊懛治鯷D]. 成都：西南交通大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2012.

[3] 盧小林，俞潔，鄒難. 公交專用道選址與公交線網(wǎng)組合優(yōu)化模型[J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報，2016（2）：132-142.

[4] 孫鋒，王殿海，馬東方. 直線型公交?？空就ㄐ心芰τ嬎惴椒╗J]. 西南交通大學(xué)學(xué)報，2013（3）：546-552.

[5] 楊曉光，徐輝，龍科軍，等. 公交停靠站對相鄰車道通行能力的影響[J]. 系統(tǒng)工程，2009（8）：74-79.

[6] 孫鋒. 公交站點(diǎn)運(yùn)行效率計算及車輛?？拷M織優(yōu)化[D]. 長春：吉林大學(xué)（博士學(xué)位論文），2013.

[7] 夏井新，陸振波，安成川. 一種城市道路公交信號優(yōu)先方法[Z]. 2015.

[8] Leiva C， Mu？觡oz JC， Giesen R， et al. Design of limited-stop services for an urban bus corridor with capacity constraints[J]. Transportation Research Part B： Methodological， 2010，44（10）：1186-1201.

[9] Fernández R. Modelling public transport stops by microscopic simulation[J]. Transportation Research Part C： Emerging Technologies， 2010，18（6）：856-868.

[10] 翁劍成，葛昱，王昌，等. 面向公交服務(wù)評價的公交出行指數(shù)與分析模型[J]. 公路交通科技，2016（1）：130-134.endprint