基金項(xiàng)目： 國(guó)家973計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012CB725402）

作者簡(jiǎn)介： 孫鋒（1979-），男，博士研究生，研究方向?yàn)榻煌ü芾砼c控制，E-mail：sunfeng0904@sina.com

通訊作者： 王殿海（1962-），男，教授，研究方向?yàn)榻煌刂?，E-mail：wangdianhai@sohu.com

文章編號(hào)： 0258-2724（2013）03-0546-07DOI： 10.3969/j.issn.0258-2724.2013.03.024

摘要：

為了提高公交?？空就ㄐ心芰τ?jì)算方法的精確性，針對(duì)目前城市的公交運(yùn)行現(xiàn)狀，使用時(shí)空分布圖分析了公交車在直線式?？空镜姆?wù)過程，在此基礎(chǔ)上，綜合考慮?？空九抨?duì)概率和停靠時(shí)間分布，推導(dǎo)了公交?？空就ㄐ心芰τ?jì)算模型.對(duì)杭州市公交車?？繒r(shí)間的分布函數(shù)進(jìn)行了擬合，對(duì)數(shù)正態(tài)分布的擬合程度最優(yōu)，2個(gè)交通時(shí)段的K-S檢驗(yàn)值分別為0.083 9和0.050 6.用MATLAB編程得到不同分布參數(shù)下的通行能力結(jié)果表明：隨著停靠時(shí)間對(duì)數(shù)平均值μ的增加，不同泊位數(shù)?？空镜耐ㄐ心芰p少了44.4%～47.3%；通過VISSIM仿真得到了?？空镜耐ㄐ心芰ΓＰ陀?jì)算值與仿真結(jié)果的平均誤差為6.5%.

關(guān)鍵詞：

直線式公交?？空荆煌ㄐ心芰?；?？繒r(shí)間；對(duì)數(shù)正態(tài)分布

中圖分類號(hào)： U491.51文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

隨著交通供需矛盾的日益突出，公共交通已經(jīng)成為解決城市交通問題最有效的手段.各大中城市都把公交優(yōu)先作為城市交通的發(fā)展方向[1]，公共交通在近幾年得到了快速的發(fā)展，呈現(xiàn)出大規(guī)模、列車化的運(yùn)行特點(diǎn).

設(shè)置公交專用道是公交優(yōu)先的一種基本形式，公交停靠站作為公交專用道的瓶頸點(diǎn)，其通行能力決定了公交專用道的通行能力，是公共交通設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，設(shè)計(jì)合理與否決定了公交專用道的運(yùn)行效率[2-4].因此，有必要針對(duì)目前的公交運(yùn)行狀況，對(duì)公交?？空镜耐ㄐ心芰M(jìn)行更加深入的研究，為公交?？空炯肮粚Ｓ玫赖脑O(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)道路交通資源的合理配置.本文采用理論模型和仿真試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)城市中常見的直線式公交?？空镜耐ㄐ心芰M(jìn)行研究.

1

常用方法分析

目前，國(guó)內(nèi)外常用的直線式公交停靠站通行能力計(jì)算方法主要有兩種：HCM（Highway Capacity Manual ）模型[5]和道路通行能力分析模型[6].

1.1

HCM模型

HCM模型考慮了交叉口信號(hào)、停靠時(shí)間、有效泊位數(shù)、車頭時(shí)距等影響因素，按照國(guó)外的公交車運(yùn)行狀況進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，認(rèn)為形式相同的公交?？空镜挠行Р次粩?shù)都相同，用?？繒r(shí)間平均值作為其期望值，忽略了其它因素對(duì)有效泊位數(shù)的影響和停靠時(shí)間分布的差異性，導(dǎo)致該模型難以精確反映不同位置和不同時(shí)段公交?？空镜耐ㄐ心芰?

1.2

道路通行能力分析模型

在該模型中，認(rèn)為所有車輛到達(dá)后就能進(jìn)站服務(wù).隨著公共交通的快速發(fā)展，車輛排隊(duì)進(jìn)站的概率越來越大.根據(jù)對(duì)杭州市天目山路公交?？空镜恼{(diào)查，排隊(duì)概率為50%～70%.顯然，公交車輛排隊(duì)進(jìn)站和直接進(jìn)站的服務(wù)過程是不同的.

綜上所述，已有的計(jì)算模型與我國(guó)目前的公交運(yùn)行現(xiàn)狀存在一定差異，難以滿足當(dāng)前公交?？空镜脑O(shè)計(jì)要求.鑒于此，本文在充分考慮公交車輛排隊(duì)進(jìn)站及?？繒r(shí)間分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，使用時(shí)空分布圖描述了公交車輛在停靠站處的運(yùn)行特性，并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了公交停靠站通行能力計(jì)算模型，最后通過仿真軟件驗(yàn)證了模型的有效性.

2

公交停靠站通行能力的理論分析

本文研究的公交?？空拘问饺鐖D1所示，外側(cè)車道為公交專用道，內(nèi)側(cè)2條車道為社會(huì)車輛車道，公交?？空镜墓徊次桓鶕?jù)實(shí)際情況設(shè)置.由于泊位數(shù)超過3個(gè)時(shí)，其利用率會(huì)變得非常低，從成本效益的角度分析這是不合理的[8]，所以，本文主要研究泊位數(shù)為1～3個(gè)的情況.

為了便于公式推導(dǎo)，假設(shè)：

（1） 所有駕駛員具有相同的特性，即前后兩車的反應(yīng)時(shí)間相同；

（2） 公交車輛從等待位置移動(dòng)至停車位的過程中是勻加速行駛和勻減速行駛，且加減速度都為a；

（3） 公交車輛駛?cè)胪？空緯r(shí)，車輛之間的最小車頭間距為1個(gè)停車泊位的長(zhǎng)度.

2.1

1個(gè)泊位公交?？空就ㄐ心芰τ?jì)算

當(dāng)公交?？空局挥?個(gè)停車泊位時(shí)，考慮后面車輛排隊(duì)進(jìn)站過程的情況，前后2輛公交車N和N+1在公交?？空咎幍倪\(yùn)行狀況如圖2所示.

2.2

2個(gè)泊位公交?？空就ㄐ心芰τ?jì)算

當(dāng)公交?？空居?個(gè)停車泊位時(shí)，會(huì)發(fā)生兩種情況：

（1） 車輛N+1先完成服務(wù)；

（2） 車輛N+2先完成服務(wù).

兩種情況下對(duì)應(yīng)的時(shí)空關(guān)系如圖3所示.

2.3

3個(gè)泊位公交?？空就ㄐ心芰τ?jì)算

3

?？繒r(shí)間tS的分布函數(shù)標(biāo)定與檢驗(yàn)

3.1

停靠時(shí)間的分布函數(shù)標(biāo)定

對(duì)杭州市天目山路公交車輛?？繒r(shí)間進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查的?？空景☉c豐村、杭州大廈和八字橋公交站，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻數(shù)分析，并分別用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布對(duì)公交停靠時(shí)間的樣本進(jìn)行了擬合[10-12].表2為2011年7月20日—22日早高峰時(shí)段（7：30～9：30）的公交車?？繒r(shí)間概率分布擬合結(jié)果.可以看出，對(duì)數(shù)正態(tài)分布的K-S檢驗(yàn)值最小，說明其擬合效果最好.

3.2

?？繒r(shí)間的分布函數(shù)檢驗(yàn)

為進(jìn)一步檢驗(yàn)公交?？繒r(shí)間服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的合理性，對(duì)其它公交?？空镜恼{(diào)查樣本進(jìn)行分布擬合及K-S檢驗(yàn)，結(jié)果見表3.由表3可知，對(duì)八字橋站和杭州大廈站?？繒r(shí)間調(diào)查數(shù)據(jù)的對(duì)數(shù)正態(tài)分布進(jìn)行K-S檢驗(yàn)，表明公交?？繒r(shí)間服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布的假設(shè)是合理的.

3.3

停靠時(shí)間的期望值

4

結(jié)果分析

由圖5可以看出，對(duì)于1個(gè)泊位的公交?？空?，隨著公交車停靠時(shí)間對(duì)數(shù)平均值的增加，通行能力從209 bus/h減少至110 bus/h，減少了47.3%， 2個(gè)泊位和3個(gè)泊位?？空镜耐ㄐ心芰Ψ謩e減少了46.1%和44.4%.

以上數(shù)據(jù)說明：隨著停靠時(shí)間對(duì)數(shù)平均值的變化，公交?？空就ㄐ心芰Φ淖兓浅４?，形式相同的公交?？空驹诓煌恢煤筒煌瑫r(shí)段的通行能力也存在較大差異，有效泊位數(shù)并不是一個(gè)固定值.

因此，在進(jìn)行公交?？空炯肮粚Ｓ玫涝O(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)?？空镜呐抨?duì)狀況和?？繒r(shí)間分布特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能確保道路交通資源的最優(yōu)配置.

5

仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上述模型的有效性，根據(jù)杭州市天目山路的實(shí)際道路條件，在VISSIM中建立仿真路網(wǎng)，輸入公交車輛的運(yùn)行速度和加減速度調(diào)查數(shù)據(jù)，將公交車輛的發(fā)車頻次設(shè)置為接近通行能力的值，并按照不同參數(shù)的對(duì)數(shù)正態(tài)分布曲線設(shè)置公交車輛的?？繒r(shí)間.公交?？空久啃r(shí)內(nèi)通過的最大車輛數(shù)，即為公交停靠站的通行能力，結(jié)果見表4.由表4可以看出，模型計(jì)算值和仿真結(jié)果的差別很小，平均相對(duì)誤差為6.5%，說明使用本文模型得到的公交?？空就ㄐ心芰Ψ从沉酥本€式公交?？空镜能囕v運(yùn)行特性.

6

結(jié)束語

以時(shí)空分布圖的形式分析了公交車輛在停靠站的運(yùn)行特性，建立了直線式公交停靠站的通行能力計(jì)算模型，并通過仿真驗(yàn)證了模型的有效性.

通過對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的分析得出，隨著?？繒r(shí)間對(duì)數(shù)平均值的變化，形式相同的?？空酒渫ㄐ心芰ψ兓^大，在實(shí)際公交停靠站的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，忽略該因素將導(dǎo)致道路資源的浪費(fèi).根據(jù)實(shí)際?？空镜呐抨?duì)概率和停靠時(shí)間分布參數(shù)，本文提出的模型能夠確定不同位置和不同時(shí)段的通行能力.本文中只對(duì)杭州市3個(gè)公交?？空镜慕煌〝?shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)查和研究，模型的適用性還有待更多城市公交數(shù)據(jù)的進(jìn)一步驗(yàn)證.

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