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原先的道路條件已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)有交通量的運(yùn)行，面對國內(nèi)一些大型的城市交通問題的嚴(yán)重，陸續(xù)的開始對交通進(jìn)行了宏觀和微觀的控制。投入積極的控制交通的手段來解決存在的交通問題。一方面通過價格機(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題的一個主要解決方案，公交專用道的開設(shè)就是其中一個重要的發(fā)展公共交通優(yōu)越性的理念。但是目前人們對建立“道路公交專用道”的認(rèn)識，并沒有達(dá)到理性的程度，沒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)是值得思考的一個問題。本文結(jié)合公交專用道建設(shè)前提主要針對公交專用道的公交?？空驹O(shè)置作出科學(xué)的計算以給出公交專用道建設(shè)的一個參考。

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，而不允許其它社會車輛行駛的專用車道，通常情況下，專用道的開通都占用了原有的機(jī)動車道，這樣就會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加重道路的擁堵，不能有效的提高道路通行能力，設(shè)計公交專用道是以較少道路資源為代價，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)計通行能力[2]：

Nm=Aa×Ac×Am×Np。

(1)

式中：Nm為設(shè)計道路通行能力；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)指的是早道路無阻礙時通行時間和實際通行時間的比值，道路分類系數(shù)是指在同方向有多個車道時候車輛會從中間車道向外車道轉(zhuǎn)向，這種移動車的轉(zhuǎn)移對外車道的行車會造成影響。

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，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，則通過計算可以得知：

非公交專用道的設(shè)計通行能力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)計客流量為1 811人。

則折算成公交車輛為52輛。

同樣對于非公交專用道而言在設(shè)計公交專用道后能否能夠承擔(dān)剩余客流量也是一個評價是否能夠建立專用道的一個前提條件，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)計道路的通行能力[3]：

(2)

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

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

3 公交專用道的?？空镜倪x址

公交車?？空镜脑O(shè)置主要考慮因素包括對乘客的安全性，乘客出行時間，還有對公交車輛的影響和對路段其他車輛的影響。對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重要的因素[4]。

對于建設(shè)的公交專用道停靠站的設(shè)計考慮因素很多，如果增長站距會減少公交車的?？看螖?shù)也會減少公交的行程時間但是這樣會減少乘客的吸引量，公交運(yùn)營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相對而言減少乘客的步行距離但是頻繁的上下課會給乘客的舒適性降低，而且也會給公路交通帶來一定的影響，甚至?xí)斐蓢?yán)重的交通堵塞，對于公交運(yùn)營公司而言縮短站距也會增加公交單程的消耗費(fèi)運(yùn)增加，公交運(yùn)營公司的目的是以乘客為本，乘客出行時間和舒適度應(yīng)該是首先要考慮的問題[4]，所以本文結(jié)合乘客出行時間的最小在不影響道路交通條件和過度消耗資源的情況下來建立最小站距模型：

建立乘客出行時間最小模型[5]：

minPT=PTa+PTb。

(3)

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

乘客車外出行時間：

PTa=T1+T2+T3。

(4)

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

對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間t11為：

(5)

式中：l為線路的長度，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車站的時間是相等的[6]：

圖1 乘客在相鄰公交站臺選擇圖/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)的時間，s；TW為在各站點(diǎn)的平均候車時間，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間，s。

則所有乘客沿公交線路到達(dá)最近站點(diǎn)時間為：

(11)

式中：t12為公交線路上到達(dá)最近站點(diǎn)時間，s。

乘客下車后到達(dá)目的地的時間與乘客從出發(fā)地點(diǎn)到達(dá)公交站臺一樣，不過下車乘客到達(dá)目的地的評價距離假設(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)乘車時間[8]，s；T5為公交車加減速損失時間，s；T6為公交車載公交站點(diǎn)總停留時間，s；T7為信號交叉口延誤時間，s；C為信號平均周期長度，s；g為平均有效綠燈時間，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間最小而求得最佳站距將式對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)

以上建立模型中因為是對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間最短的最佳站距，公交車的站距除了考慮乘客出行時間之外還要考慮到自身公交的利益和對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)計出有效的實用的停靠站。結(jié)合實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站臺的設(shè)置位置，每個站臺設(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公交車停站時間ts。其中公交速度和行人速度還有公交停靠站時間都是一定的，而乘客的平均站距在不同的公交環(huán)境下和不同的時間段情況下是不一定的，乘客的平均乘距對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價出行站距為12.5 km，同樣對于周家嘴路的公交專用道調(diào)查，信號的平均長度為50 s，平均有效的綠燈時間為30 s，乘客的步行速度為1.2 m/s，公交車平均?？繒r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，根據(jù)以上模型中的乘客等車時間也相應(yīng)的增大，由此站臺的最佳間距相對其他一般車道也就相應(yīng)的增加了，610 m的公交站距相對比其他普通車道的公交站距要長，只有一遍遍的結(jié)合不同情況下的車道條件，改變調(diào)試模型才會使模型精度更加精確[13]。

5 結(jié)束語

本文主要探討的是在大力發(fā)展公共交通出行基礎(chǔ)上如何通過乘客出行時間最短作為公交吸引力增加的有效途徑和方法，以此來增加公交出行量，通過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之間的最佳站距，但是實際的公交專用道的公交站距還需根據(jù)實際的客流特征和道路路面條件而定，而且實際交通狀況中公交專用道是有時間段限制的，不在限制時間段中也會有堵車情況發(fā)生的，但是本文也沒有考慮在內(nèi)，因此在實際中設(shè)置公交專用道的站距的時候還要考慮其他的因素結(jié)合實際情況進(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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