楊 波，瞿春濤

(1.成都市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610081;2.中國華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司，四川成都 610031)

公交?？空咀鳛楣幌到y(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，是乘客與公交系統(tǒng)連接的橋梁。而公交停靠站的通行能力又決定了公交線路通行能力，決定了?？空镜脑O(shè)計(jì)尺寸，即?？空镜牟次粩?shù)。合理的泊位數(shù)又決定了站點(diǎn)的利用情況:?？空镜牟次粩?shù)設(shè)計(jì)過少，站長過短，導(dǎo)致公交車輛頻繁地在站外等候進(jìn)站，增加了公交車輛的運(yùn)行時(shí)間，而且對(duì)道路交通流產(chǎn)生不利的影響;?？空镜牟次粩?shù)設(shè)計(jì)過多，站長過長，則增加了車輛在站臺(tái)的運(yùn)行時(shí)間，?？空静荒苡行Ю谩Ｋ酝？空镜耐ㄐ心芰筒次粩?shù)設(shè)計(jì)具有重要的研究價(jià)值。

李娜，陳學(xué)武［1］分析了影響?？磕芰Φ乃膫€(gè)因素:在站消耗時(shí)間，公交車到達(dá)率，站長和道路交通狀況，利用回歸分析的方法確定了合理的站長。王波［2］對(duì)公交專用道上?？空就＼囄坏挠?jì)算方法進(jìn)行了研究，重點(diǎn)針對(duì)隨機(jī)性到達(dá)情況，文章運(yùn)用排隊(duì)論和引入置信度提出計(jì)算模型，并通過示例說明該方法的計(jì)算過程。

本文主要依據(jù)《公交通行能力和服務(wù)水平手冊(第二版)》［3］，探討了公交?？空就ㄐ心芰δＰ椭邢嚓P(guān)參數(shù)值的確定方法，根據(jù)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用仿真軟件對(duì)清空時(shí)間和有效泊位數(shù)進(jìn)行研究。利用通行能力分析和排隊(duì)論兩種方法計(jì)算?？空镜牟次粩?shù)，運(yùn)用實(shí)例探討這兩種方法的應(yīng)用情況。

1 公交?？空就ㄐ心芰Ψ治?/h2>

公交停靠站的通行能力是指對(duì)于某一公共汽車?？空径?，在一定的道路交通狀況下，在同一時(shí)間內(nèi)所能服務(wù)?？康淖疃嘬囕v數(shù)。?？磕芰κ且粋€(gè)反映公交車中途?？空咎峁楣卉囃？康姆?wù)能力大小的指標(biāo)，是公交設(shè)施提供公交服務(wù)的供應(yīng)量。設(shè)計(jì)泊位數(shù)必須達(dá)到?？空舅芴峁┳畲笸？磕芰Φ囊?。?？空镜耐ㄐ心芰χ饕Q于公交車輛的站點(diǎn)?？繒r(shí)間和?？空镜念愋汀⒉次粩?shù)、站長、臨道交通量等等。單個(gè)泊位的?？空就ㄐ心芰τ?jì)算公式為［3］如下。

式中:Bl為單個(gè)?？坎次坏耐ㄐ心芰?輛/h);g/c為綠信比(等于1.0 就代表了無信號(hào)交叉口的狀況);tc為清空時(shí)間(s)，包括車輛啟動(dòng)時(shí)間(2～5 s)、駛出一個(gè)公交車長的時(shí)間(5～10 s)、重新匯入車流的延誤時(shí)間;td為平均?？繒r(shí)間;tom為運(yùn)行裕量;Za為期望失敗率a 對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布值;cv為?？繒r(shí)間的變異系數(shù)。

1.1 清空時(shí)間分析

從車輛關(guān)門到駛離站點(diǎn)，這段時(shí)間為清空時(shí)間tc。當(dāng)后面車輛不能匯入超越前車進(jìn)站時(shí)，即車輛排隊(duì)進(jìn)站時(shí)，這段時(shí)間是固定的，包括車輛啟動(dòng)時(shí)間、行駛自身長度時(shí)間、離開站臺(tái)時(shí)間。多項(xiàng)研究［3］得出清空時(shí)間為9～20 s 之間。車輛啟動(dòng)－行駛自身長度－駛離車站需要10 s 左右的時(shí)間。

當(dāng)車輛在港灣式?？空就？康臅r(shí)候，清空時(shí)間將會(huì)包含另外一個(gè)時(shí)間:公交車輛等待進(jìn)入臨近車道的時(shí)間，即公交車輛重新進(jìn)入車道產(chǎn)生的延誤時(shí)間。這個(gè)時(shí)間取決于相鄰車道的交通流量，隨著流量增加而增加。同時(shí)取決于上游交叉口的交通信號(hào)，將會(huì)產(chǎn)生較大的間隙，車流連續(xù)通過站點(diǎn)?？梢允蛊渌囕v讓行公交車進(jìn)入行車道，以減少或者消除延誤(圖1)。

由于車輛隨機(jī)到達(dá)，且受到控制方式的影響，港灣式車站的公交車重新進(jìn)入車道的延誤時(shí)間可以采用仿真的辦法進(jìn)行研究。現(xiàn)利用VISSIM 交通仿真軟件進(jìn)行仿真試驗(yàn)，本試驗(yàn)主要模擬遠(yuǎn)端?？空镜能囕v行為，研究車輛匯入車流時(shí)產(chǎn)生的延誤時(shí)間。根據(jù)高峰時(shí)間實(shí)際公交車輛到達(dá)情況，輸入公交到達(dá)和停靠的基本參數(shù)，以及駕駛員駕駛特征參數(shù)(車輛跟馳、換道以及優(yōu)先規(guī)則等等)，在不同的臨道交通量和交通控制方式下進(jìn)行交通仿真。臨道交通量取100～1000(輛/h)，控制方式分為信號(hào)控制(g/c=0.5)和無信號(hào)控制(g/c=1.0)進(jìn)行多組試驗(yàn)。

圖1 港灣式停靠站車輛運(yùn)行示意

圖2 臨道交通量與延誤時(shí)間關(guān)系

由圖2可以看出:隨著臨道交通量的增加，延誤時(shí)間也隨之增加;上游有信號(hào)控制的條件下，公交車輛可以利用信號(hào)控制產(chǎn)生的間隙進(jìn)入車道，延誤時(shí)間比無信號(hào)控制的延誤時(shí)間相對(duì)較小;仿真結(jié)果值與手冊建議的的延誤時(shí)間值相差不大。

1.2 有效泊位數(shù)分析

停靠泊位越多，公交停靠站通行能力越大，因?yàn)楦嗟墓卉囕v可以同時(shí)上下客。每增加一個(gè)?？空舅黾拥耐？磕芰?，取決于停靠泊位是港灣式還是直接式的，以及車輛到達(dá)特征。但是停靠站通行能力隨著泊位數(shù)的增加并不是線性增長的，所以研究物理泊位的有效性具有重要的實(shí)際意義。

現(xiàn)通過交通仿真的辦法確定?？空静次坏挠行?。VISSIM 仿真軟件中車輛是隨機(jī)到達(dá)的。在軟件中分別建立泊位數(shù)從1個(gè)到5個(gè)的港灣式?？空竞椭苯邮酵？空痉抡婺Ｐ?，共計(jì)10個(gè)模型，仿真時(shí)間為1 h，最后得出各個(gè)站點(diǎn)所通過最大車輛數(shù)，物理泊位數(shù)的效率和累計(jì)效率值，見表1。從表1可以看出，每增加一個(gè)物理泊位所增加的效率是逐漸減少的，4個(gè)或者5個(gè)?？坎次坏挠行Р次槐?個(gè)?？坎次灰泊蟛涣硕嗌?。通常在實(shí)際泊位數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)至少需要2個(gè)有效停靠泊位，即至少要設(shè)置3個(gè)物理?？坎次弧?/p>

表1 ?？空居行Р次粩?shù)參考表

2 公交?？空静次粩?shù)設(shè)計(jì)

2.1 泊位數(shù)計(jì)算方法一

當(dāng)公交沿線具有公交專用道，線路發(fā)車頻率不高，使得公交車輛行駛干擾較小，車輛到站比較均勻時(shí)，根據(jù)式(1)計(jì)算通行能力，由實(shí)際車輛到達(dá)率λ，根據(jù)下式計(jì)算出有效泊位數(shù)，參照表1，最后得出實(shí)際設(shè)計(jì)泊位數(shù)。這種計(jì)算方法可以計(jì)算港灣式和直接式?？空镜耐？坎次粩?shù)。

式中:Nb為停靠站有效泊位數(shù);Bl為單泊位?？空就ㄐ心芰?λ為單位時(shí)間到站的公交車數(shù)。

2.2 泊位數(shù)計(jì)算方法二

實(shí)際車輛到達(dá)隨機(jī)性較大，近似服從泊松分布，?？空緸檐囕v?？糠?wù)。所以由排隊(duì)論知識(shí)，針對(duì)?？空九c停靠車流構(gòu)成一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。該排隊(duì)系統(tǒng)假設(shè)停靠站駛?cè)霛u變段只能容納一輛車輛進(jìn)入，與車流構(gòu)成單路排隊(duì)多通道服務(wù)的M/M/N 系統(tǒng)。車輛單列排隊(duì)，只要站臺(tái)有空閑泊位，車輛按照先到先服務(wù)的原則，進(jìn)站?？窟M(jìn)行上下客服務(wù)。這種方法只適用于公交車輛進(jìn)站時(shí)不能超越前車的港灣式?？空镜牟次粩?shù)。

港灣式?？空静次粩?shù)計(jì)算方法如下。根據(jù)排隊(duì)論可知，系統(tǒng)中沒有車輛的概率為:

系統(tǒng)中有k 輛車的概率為

站點(diǎn)平均車輛數(shù)為:

式中:N為系統(tǒng)的通道數(shù)，即公交站泊位數(shù);

ρ為服務(wù)強(qiáng)度，ρ=λ/μ。對(duì)于該系統(tǒng)而言，若ρ/N＜1，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，每個(gè)狀態(tài)將會(huì)循環(huán)出現(xiàn)。即到站的公交車將逐步消散;若ρ/N＞1，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，等候進(jìn)站的公交排隊(duì)將越來越長。因此，確保該系統(tǒng)正常工作的條件是ρ/N＜1;

λ為公交車輛到達(dá)率，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)的公交車輛數(shù)(輛/h);

μ為公交?？空痉?wù)率，即單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)停車泊位服務(wù)的公交車數(shù)(輛/h);

λ、μ 按照高峰時(shí)段取值，設(shè)定泊位數(shù)初始值N，按照上述公式計(jì)算可以得出排隊(duì)系統(tǒng)的平均車輛數(shù)珔n，判斷:

式中:a為設(shè)計(jì)失敗率，即公交車在站外等候排隊(duì)的概率。通常取0.05～0.10。

3 實(shí)例分析

根據(jù)重慶市南坪?？空镜墓坏竭_(dá)次數(shù)和?？繒r(shí)間調(diào)查數(shù)據(jù)，車輛到達(dá)服從泊松分布，高峰小時(shí)車輛的到達(dá)率λ為160(輛/h)，車輛在站平均?？繒r(shí)間為28 s，標(biāo)準(zhǔn)差為14.25 s，連續(xù)兩輛車輛的最小間隔為17 s，臨道交通量為600輛/h.假設(shè)車輛不受信號(hào)燈控制的影響，請合理設(shè)計(jì)該站點(diǎn)泊位數(shù)(設(shè)計(jì)失敗率a=0.10)。

3.1 按計(jì)算方法一求解

3.1.1 設(shè)計(jì)成港灣式停靠站

臨道交通量為600 輛/h，則根據(jù)圖2，得出tc=14 s;設(shè)計(jì)失敗率為a=0.10，查表Za=1.28，?？繒r(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差s=14.25 s。則運(yùn)營裕量tom=sZa=18.24，td=28 s，g/c=1.0。把上述值帶入公式(1)得到停靠站的通行能力為:

3.1.2 設(shè)計(jì)成直接式?？空?/p>

3.2 按計(jì)算方法二求解

由2.2節(jié)知道，這種方法只適用于計(jì)算車輛不能超越的港灣式停靠站的泊位數(shù)。

λ=160(輛/h)，μ=3600/(28+17)=80(輛/h)，則ρ=λ/μ=2。取N=3，根據(jù)式(4)，P(0)=0.099，珔n=3.04，由表1，N=3 對(duì)應(yīng)的有效泊位數(shù)為Nb=2.50＜3.04，不符合條件(7)需要重新計(jì)算。

取N=4，根據(jù)式(4)，P(0)=0.130，珔n=2.17，由于有效泊位數(shù)為Nb=3.02＞2.17，滿足條件(8)。根據(jù)式(5)和式(6)，P(1)=0.261，P(2)=0.261，P(3)= 0.174，P(4)= 0.087。P(k＞4)=1－P(k≤4)=1－P(0)－P(1)－P(2)－P(3)－P(4)=0.087＜0.10，滿足要求。所以按車輛不能互相超越的港灣式?？空緫?yīng)設(shè)計(jì)4個(gè)泊位。

4 結(jié) 論

本文利用VISSIM 仿真軟件分析了清空時(shí)間和有效泊位數(shù)的取值，并與手冊建議值進(jìn)行了對(duì)比，得到兩者相差較小，反映了仿真軟件在進(jìn)行交通工程研究的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。然后詳細(xì)討論了通行能力分析和排隊(duì)論這兩種確定泊位數(shù)的方法，前者適用于計(jì)算各種?？空驹O(shè)計(jì)形式的泊位數(shù)，而后者則只能計(jì)算在公交車輛排隊(duì)進(jìn)站，車輛不能互相超越的情況下的港灣式停靠站泊位數(shù)，在這種情況下兩種方法計(jì)算結(jié)果是一致的。綜上所述，本文為?？空就ㄐ心芰Ψ治龊筒次粩?shù)設(shè)計(jì)提供了較為科學(xué)而實(shí)用的方法。而對(duì)于存在非機(jī)動(dòng)車和行人干擾的停靠站通行能力分析和泊位數(shù)設(shè)計(jì)有待于進(jìn)一步研究。

［1］李娜，陳學(xué)武.公交車中途?？空就？磕芰霸O(shè)計(jì)站長計(jì)算初探［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2003，36(7):72－77

［2］王波.公交專用道上?？空就＼囄坏挠?jì)算方法研究［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2004，2(4):40－44

［3］Transportation research board.TCRP REPORT 100:Transit Capacity and Quality of Service Manual，2nd Edition［R］，2003