胡 凱，馬曉旦

(上海理工大學(xué) 管理學(xué)院，上海 200093)

1 研究背景

近幾年隨著城市交通量的增長(zhǎng)原先的道路條件已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)有交通量的運(yùn)行，面對(duì)國(guó)內(nèi)一些大型的城市交通問(wèn)題的嚴(yán)重，陸續(xù)的開(kāi)始對(duì)交通進(jìn)行了宏觀和微觀的控制。投入積極的控制交通的手段來(lái)解決存在的交通問(wèn)題。一方面通過(guò)價(jià)格機(jī)制和管理機(jī)制之推力策略，抑制小汽車的保有和使用需求；另一方面則通過(guò)改善公共交通服務(wù)水平之拉力策略，以改變市民出行方式選擇，降低小汽車的使用率。發(fā)展公共交通的優(yōu)越性成為解決城市擁堵問(wèn)題的一個(gè)主要解決方案，公交專用道的開(kāi)設(shè)就是其中一個(gè)重要的發(fā)展公共交通優(yōu)越性的理念。但是目前人們對(duì)建立“道路公交專用道”的認(rèn)識(shí)，并沒(méi)有達(dá)到理性的程度，沒(méi)有制定出建立道路公交專用道的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和規(guī)劃前提。只是感性的給出制定道路公交專用道的交通需求條件[1]。那么如何科學(xué)理性的分析公交專用道的建設(shè)是值得思考的一個(gè)問(wèn)題。本文結(jié)合公交專用道建設(shè)前提主要針對(duì)公交專用道的公交?？空驹O(shè)置作出科學(xué)的計(jì)算以給出公交專用道建設(shè)的一個(gè)參考。

2 公交專用道的建設(shè)前提要求

公共交通專用道是為公共汽車所使用，而不允許其它社會(huì)車輛行駛的專用車道，通常情況下，專用道的開(kāi)通都占用了原有的機(jī)動(dòng)車道，這樣就會(huì)使使道路的通行狀況發(fā)發(fā)引很大的改變，因此，公交專用道的開(kāi)通必須是慎重的。

道路客流量以及車道數(shù)的前提條件

公交專用道的增加會(huì)使原先道路其他車道的分擔(dān)率增加，其他車道的通行能力如果不能滿足分擔(dān)客流則公交專用道的增加只會(huì)加重道路的擁堵，不能有效的提高道路通行能力，設(shè)計(jì)公交專用道是以較少道路資源為代價(jià)，為了節(jié)約資源公交專用道上的公交車運(yùn)輸量必須大于一條常規(guī)道的客運(yùn)量。

一條道路的設(shè)計(jì)通行能力[2]：

Nm=Aa×Ac×Am×Np。

(1)

式中：Nm為設(shè)計(jì)道路通行能力；Np為一條道路可能通行能力；Aa為交叉口的折減系數(shù)；Ac為道路分類系數(shù)；Am為通行能力車道折減系數(shù)。

其中交叉口折減系數(shù)指的是早道路無(wú)阻礙時(shí)通行時(shí)間和實(shí)際通行時(shí)間的比值，道路分類系數(shù)是指在同方向有多個(gè)車道時(shí)候車輛會(huì)從中間車道向外車道轉(zhuǎn)向，這種移動(dòng)車的轉(zhuǎn)移對(duì)外車道的行車會(huì)造成影響。

表1 道路分類系數(shù)取值[2]

表2 城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范建議的一條車道基本通行能力[2]

城市道路中以雙向六車道為準(zhǔn)當(dāng)?shù)缆沸旭偹俣葹?0 km/h時(shí)，Np就取為1 730輛/h，城市道路中快速道比較少，主要還是有主干道次干道和支路組成，那么道路分類系數(shù)去其三者的平均數(shù)0.85，通行能力車道折減系數(shù)取值0.925，交叉口折減系數(shù)一般取值在0.47～0.74，這里也取其平均值0.605，則通過(guò)計(jì)算可以得知：

非公交專用道的設(shè)計(jì)通行能力823輛/h，根據(jù)資料顯示小汽車平均載客2.2人/輛，公交車平均載客35人/輛，那么非公交專用道的設(shè)計(jì)客流量為1 811人。

則折算成公交車輛為52輛。

同樣對(duì)于非公交專用道而言在設(shè)計(jì)公交專用道后能否能夠承擔(dān)剩余客流量也是一個(gè)評(píng)價(jià)是否能夠建立專用道的一個(gè)前提條件，假設(shè)一條單向n車道的城市道路其平均通行能力為T，那么在設(shè)計(jì)公交專用道之后(n-1)條非公交專用道平均分擔(dān)客流必須滿足其分擔(dān)的客流小于設(shè)計(jì)道路的通行能力[3]：

(2)

式中：T′表示單條車道設(shè)計(jì)通行能力，根據(jù)上表可知T′=1 730×2.2=3 806，T=1 811求解可得n≥2。

通過(guò)以上結(jié)論可以得知只有在道路通行公交車輛每小時(shí)達(dá)到52輛時(shí)單向雙車道以上設(shè)計(jì)公交專用道才有達(dá)到解決道路擁擠的實(shí)際意義。

3 公交專用道的?？空镜倪x址

公交車停靠站的設(shè)置主要考慮因素包括對(duì)乘客的安全性，乘客出行時(shí)間，還有對(duì)公交車輛的影響和對(duì)路段其他車輛的影響。對(duì)于公交公司而言如何吸引乘客，達(dá)到利益最大化更是其考慮的一個(gè)重要的因素[4]。

對(duì)于建設(shè)的公交專用道?？空镜脑O(shè)計(jì)考慮因素很多，如果增長(zhǎng)站距會(huì)減少公交車的?？看螖?shù)也會(huì)減少公交的行程時(shí)間但是這樣會(huì)減少乘客的吸引量，公交運(yùn)營(yíng)公司和乘客所考慮的目的性是不一樣的，同樣的盲目縮短站距會(huì)相對(duì)而言減少乘客的步行距離但是頻繁的上下課會(huì)給乘客的舒適性降低，而且也會(huì)給公路交通帶來(lái)一定的影響，甚至?xí)斐蓢?yán)重的交通堵塞，對(duì)于公交運(yùn)營(yíng)公司而言縮短站距也會(huì)增加公交單程的消耗費(fèi)運(yùn)增加，公交運(yùn)營(yíng)公司的目的是以乘客為本，乘客出行時(shí)間和舒適度應(yīng)該是首先要考慮的問(wèn)題[4]，所以本文結(jié)合乘客出行時(shí)間的最小在不影響道路交通條件和過(guò)度消耗資源的情況下來(lái)建立最小站距模型：

建立乘客出行時(shí)間最小模型[5]：

minPT=PTa+PTb。

(3)

式中：PT為乘客總的出行時(shí)間，s；PTa為乘客在車外的出行時(shí)間，s；Tb為乘客車內(nèi)出行時(shí)間，s。

乘客車外出行時(shí)間：

PTa=T1+T2+T3。

(4)

式中：T1為乘客從出行起點(diǎn)到公交站點(diǎn)的步行時(shí)間，s；T2為乘客的候車時(shí)間，s；T3為下車后到出行終點(diǎn)的時(shí)間，s。

對(duì)于一條固定的線路乘客步行到公交線路的平均距離可以看成常數(shù)w，則所有乘客步行至公交線路的時(shí)間t11為：

(5)

式中：l為線路的長(zhǎng)度，m；p為乘客需求，人/m；Va為乘客步行速度，m/s。

判斷從公交線路達(dá)到最近公交站臺(tái)則需要判斷公交線路上的臨界點(diǎn)如圖1所示，臨界點(diǎn)上到n車站和n+1車站的時(shí)間是相等的[6]：

圖1 乘客在相鄰公交站臺(tái)選擇圖/m

(6)

d1+d2=d。

(7)

式中：TS為公交車輛從n站點(diǎn)到n+1站點(diǎn)的時(shí)間，s；TW為在各站點(diǎn)的平均候車時(shí)間，s；d1為n1車站到臨界點(diǎn)的距離，m；d2為n+1車站到臨界點(diǎn)的距離，m。

結(jié)合兩式可知：

(8)

(9)

(10)

式中：a為公交出站時(shí)加速度，m/s2；b為公交進(jìn)站加速度，m/s2；ts為公交車平均停站時(shí)間，s。

則所有乘客沿公交線路到達(dá)最近站點(diǎn)時(shí)間為：

(11)

式中：t12為公交線路上到達(dá)最近站點(diǎn)時(shí)間，s。

乘客下車后到達(dá)目的地的時(shí)間與乘客從出發(fā)地點(diǎn)到達(dá)公交站臺(tái)一樣，不過(guò)下車乘客到達(dá)目的地的評(píng)價(jià)距離假設(shè)w[7]：

(12)

由此可知：

(13)

式中：h0為平均發(fā)車間距，m。

那么：

PTa=T1+T2+T3。

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

式中：T4為乘客車內(nèi)乘車時(shí)間[8]，s；T5為公交車加減速損失時(shí)間，s；T6為公交車載公交站點(diǎn)總停留時(shí)間，s；T7為信號(hào)交叉口延誤時(shí)間，s；C為信號(hào)平均周期長(zhǎng)度，s；g為平均有效綠燈時(shí)間，s；la為乘客平均乘距，km。

PTb=T4+T5+T6+T7。

(19)

綜合以上表達(dá)式可以得到：

PT=PTa+PTb。

(20)

為了知道乘客總的出行時(shí)間最小而求得最佳站距將式對(duì)d進(jìn)行偏微分并且使結(jié)果等于0[9]：

(21)

可以得知最佳站距：

其中：

(22)

(23)

以上建立模型中因?yàn)槭菍?duì)公交專用道的公交車輛進(jìn)行研究的情況所以模型中并沒(méi)有考慮到公交車的堵車情況，同樣以上的最佳站距只是考慮乘客出行時(shí)間最短的最佳站距，公交車的站距除了考慮乘客出行時(shí)間之外還要考慮到自身公交的利益和對(duì)其他形式車輛的利益，并且綜合考慮沿線的地理位置等，只有結(jié)合這些要素才能設(shè)計(jì)出有效的實(shí)用的停靠站。結(jié)合實(shí)際情況下得出的最佳站距根據(jù)公交專用道線路上的首末站的設(shè)置就可以了解到每個(gè)站臺(tái)的設(shè)置位置，每個(gè)站臺(tái)設(shè)置的位置不僅僅要根據(jù)得出的數(shù)據(jù)還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和道路條件只有這樣才能更好的發(fā)揮公交車帶來(lái)的最大的利益[10]。

4 案例分析

綜合以上得出的最佳站距的結(jié)果可以影響最佳站距的因素有[11]：乘客平均乘距l(xiāng)a，乘客步行速度Va，公交車站間行駛速度v公交車停站時(shí)間ts。其中公交速度和行人速度還有公交?？空緯r(shí)間都是一定的，而乘客的平均站距在不同的公交環(huán)境下和不同的時(shí)間段情況下是不一定的，乘客的平均乘距對(duì)最佳站距的影響也是巨大的.根據(jù)研究調(diào)查結(jié)果了解上海市乘客在公交車上的平均消耗時(shí)間是30 min，公交專用道上的公交車速一般比常規(guī)公交車速要快，公交專用道上面的平均公交速度是25 km/s和這樣就可以知道乘客的評(píng)價(jià)出行站距為12.5 km，同樣對(duì)于周家嘴路的公交專用道調(diào)查，信號(hào)的平均長(zhǎng)度為50 s，平均有效的綠燈時(shí)間為30 s，乘客的步行速度為1.2 m/s，公交車平均停靠時(shí)間為20 s，出站加速度為1 m/s2進(jìn)站加速度為-1.2m/s2[12].根據(jù)以上的調(diào)查數(shù)據(jù)根據(jù)不同的出行距離所得到的最佳站距為610 m(7)。公交專用道的堵車延誤忽略不計(jì)，根據(jù)以上模型中的乘客等車時(shí)間也相應(yīng)的增大，由此站臺(tái)的最佳間距相對(duì)其他一般車道也就相應(yīng)的增加了，610 m的公交站距相對(duì)比其他普通車道的公交站距要長(zhǎng)，只有一遍遍的結(jié)合不同情況下的車道條件，改變調(diào)試模型才會(huì)使模型精度更加精確[13]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要探討的是在大力發(fā)展公共交通出行基礎(chǔ)上如何通過(guò)乘客出行時(shí)間最短作為公交吸引力增加的有效途徑和方法，以此來(lái)增加公交出行量，通過(guò)建立公交專用道的最佳站距模型，提出了公交專用道德站臺(tái)之間的最佳站距，但是實(shí)際的公交專用道的公交站距還需根據(jù)實(shí)際的客流特征和道路路面條件而定，而且實(shí)際交通狀況中公交專用道是有時(shí)間段限制的，不在限制時(shí)間段中也會(huì)有堵車情況發(fā)生的，但是本文也沒(méi)有考慮在內(nèi)，因此在實(shí)際中設(shè)置公交專用道的站距的時(shí)候還要考慮其他的因素結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行全方位的考慮，同樣需要利用不同數(shù)據(jù)進(jìn)行修正模型以求達(dá)到最佳。

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