陳碧英 李喜龍

（重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，重慶 400074）

港灣式公交站車輛出站延誤研究

陳碧英 李喜龍

（重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，重慶 400074）

當(dāng)港灣式公交站相鄰?fù)鈧?cè)車道交通流量較大時，由于缺乏合適的可插入間隙將使公交車輛產(chǎn)生過多的延誤。本文采用可穿插間隙理論，首先分析公交車輛出站過程，再確定公交車輛從啟動到匯入路段車流的時間構(gòu)成，其次確定公交車輛穿越臨近車道交通流所需的臨界間隙數(shù)值，從而確定不同流量路段港灣式公交?？空竟卉囕v出站延誤模型，最后利用VISSIM仿真軟件，對外側(cè)車道設(shè)置不同流量參數(shù)，并設(shè)置行程時間檢測器，獲得公交車輛延誤仿真效果。

港灣式公交站； 大流量路段； 穿插間隙理論；VISSIM

引言

城市公交?？空景凑赵O(shè)計模式可分為直線式和港灣式。港灣式公交?？空炯确奖愎卉囃？?，又能夠減少公交車停靠與社會車輛之間的相互干擾，在一定程度上提高了通行效率，但港灣式停靠站增加了公交車進(jìn)出站臺時的行駛距離，有學(xué)者研究認(rèn)為[1-3]，當(dāng)港灣式公交站外側(cè)車道的交通流量較大時，在公交車輛出公交站點的過程中，公交?？空鞠噜彊C(jī)動車道的直行交通流為優(yōu)先交通流，出站的公交車輛需讓行于相鄰車道的非公交車流，并伺機(jī)等待合適的可穿越間隙駛出?？空?，由此就增加了公交車輛等候出站的時間，導(dǎo)致公交車輛的延誤，大大降低了城市公共交通的通行效率。本文利用可穿插間隙理論，重點分析港灣式停靠站公交車輛出站延誤過程，建立出站延誤模型，并通過VISSIM對站點臨近車道設(shè)置不同流量進(jìn)行公交車輛出站過程仿真，運用延誤時間作為評價指標(biāo)，直觀地反映臨近車道處于不同流量時，港灣式?？空拒囕v出站延誤過程。

1 港灣式?？空拒囕v出站過程分析

由于公交車輛加速駛離港灣式?？空緯r不僅要考慮公交車的加速出站過程，還要考慮與?？空鞠噜徛范诬嚨澜煌顟B(tài)的影響，并執(zhí)行換道行駛，因而該類出站過程模型的建立相對較為復(fù)雜。通常公交車輛要換道進(jìn)入擁有穩(wěn)定交通流的相鄰車道，必須尋找從靜止加速進(jìn)入相鄰交通流的間隙。

1.1 前方無排隊公交車輛

當(dāng)公交站點前方無排隊公交車輛時，公交車輛在完成上下客之后，開始啟動準(zhǔn)備出站。此種情況下，考慮到臨近車流為優(yōu)先交通流，駕駛員需要判斷相鄰車道的交通運行情況，如果存在合適的可穿插間隙，那么公交車輛完成安全換道并加速到正常的行駛速度，完成出站。否則公交車輛就在停靠站車道上以“低速溜車”的行駛方式等待可穿插間隙空檔的出現(xiàn)，然后再完成公交車出站過程。

1.2 當(dāng)前方無排隊車輛，公交車輛已經(jīng)處于“低速溜車”階段

此情況下，公交車輛越來越靠近沖突點，到達(dá)沖突點的時間也在隨之逐漸變短，因此其要求的可穿越間隙相應(yīng)減小。通常情況下，此時駕駛員只需要判斷當(dāng)前公交車通過沖突點時不會與路段上的車輛發(fā)生追尾碰撞，公交車即可進(jìn)行穿越，而路段上其他車輛將被迫減速甚至停車。如果此時判斷結(jié)果不滿足可穿插間隙空檔，駕駛員將繼續(xù)低速溜車或者再次停車等候。

1.3 當(dāng)前公交車輛前方有其他公交車輛

當(dāng)公交車前方有其他公交車輛時，當(dāng)前公交車下一步的行駛狀態(tài)由前面的公交車行駛狀態(tài)決定。若果前方公交車輛正處于加速出站，當(dāng)前公交車輛需要判斷是否可以隨前車一起通過沖突點，否則低速溜車。如果前面的公交車正在低速溜車或停車，那么當(dāng)前車也將低速溜車或者停車。

2 公交車輛出站過程延誤分析

2.1 公交車輛從啟動到匯入路段車流的時間構(gòu)成

（1）當(dāng)前方無排隊車輛，且存在合適間隙時，公交車輛直接加速出站。

（2）當(dāng)前方無排隊車輛，公交車輛已經(jīng)處于“低速溜車”時，直到合適的可穿插間隙出現(xiàn)，即可出站。

（3）當(dāng)站點前方有其他公交車滯留，后方公交車出站受到前方公交車出站情況影響時，則需要采取停車等待或者低速溜滑跟馳（視前方公交車是正在停車上下客還是正在加速離站所決定）[6]，這種情況下的延誤時間則由停車等候時間或者低速溜滑跟馳以及完成加速和匯入車流時間三部分組成。

2.2 公交車輛穿越臨近車道交通流所需的臨界間隙數(shù)值τ

公交車輛匯入機(jī)動車流的臨界間隙，指的是公交車輛從公交?？空締又筮M(jìn)入行車道所需要的能夠安全匯入機(jī)動車車流的最小間隙時間。根據(jù)定義可知，臨界間隙并不是一個常值，相反，對于同一個地方不同的駕駛員或同一個駕駛員在同一地點而在不同的時刻，其可接受的臨界間隙都會發(fā)生變化。因此，臨界間隙是一個隨機(jī)分布量，它的分布函數(shù)及其數(shù)值是不能夠直接測量獲得，但拒絕間隙和接受間隙是可以測量的。為能估計出臨界間隙數(shù)值，必須盡可能地使用觀測到的接受間隙和拒絕間隙值來估計出臨界間隙的分布及其參數(shù)值。

一般情況下，對于支路駕駛員，可以假設(shè)其臨界間隙是大于最大的拒絕間隙且小于接受間隙。本文借鑒阿什沃斯(Ashworth)方法[5-7]來確定公交車輛匯入機(jī)動車流的臨界間隙時間。認(rèn)為臨界間隙一定位于可接受間隙分布曲線的左側(cè)（如圖1所示），即小于接受間隙。并假設(shè)駕駛員的總體特性是一致的，即假定駕駛員是由同一類具有相同視覺特征、反應(yīng)時間和性格特點的人組成。

在假定機(jī)動車道車流的車頭時距服從負(fù)指數(shù)分布，τ、ta服從正態(tài)分布。公交車接受間隙服從正態(tài)分布情況下得出數(shù)學(xué)統(tǒng)計式:

式中，τ 為公交車輛匯入機(jī)動車流的臨界間隙時間（s）；ta為公交車輛匯入機(jī)動車流的可接受間隙時間的平均值（s）；qn為公交車站相鄰機(jī)動車道的車流量（veh/s）；Sa為可接受間隙時間的方差（s2）。

2.3 公交停靠站公交車輛出站匯入車流過程

由于在港灣式公交?？空镜墓卉囕v在由站點返回行駛車道過程所消耗的時間與相鄰車道的交通流量存在密切聯(lián)系。當(dāng)港灣式公交?？空就饨煌髁枯^小時，存在較大的可穿插間隙供公交車輛匯入機(jī)動車流，對公交車輛的延誤沒有多大的影響。然而當(dāng)處于大流量路段時，存在較小的可穿插間隙供公交車輛重新匯入車道，這就需要公交車等待合適的可穿插間隙，再次匯入機(jī)動車流。根據(jù)可穿插間隙理論，就港灣式公交站點的公交車輛重新匯入車流的延誤過程進(jìn)行詳細(xì)分析。

圖1 Ashworth方法的基本原理

公交車從停靠站駛出匯入車流過程如圖2所示。

由于公交車輛匯入機(jī)動車車流的過程，主要受到相鄰車道的機(jī)動車交通流量的影響。因此設(shè)相鄰機(jī)動車車道的交通流量為qn（veh/h），而公交車輛從公交?？空具M(jìn)入機(jī)動車道所需要的臨界間隙時間為τ（單位以s計），那么相鄰機(jī)動車道的平均車頭時距為：

圖2 公交車出站過程

當(dāng)相鄰機(jī)動車道的車頭時距ht大于公交車輛匯入所需的臨界間隙時間τ時，即hτ＞τ（步驟Ⅱ），則公交車無需等待匯入，直接執(zhí)行步驟Ш，此時公交車駛出的時間可以近似為一個加速過程：

當(dāng)相鄰機(jī)動車道的車頭時距ht小于公交車輛匯入所需的臨界間隙時間τ（最小車頭時距）時，即hτ＜τ（步驟Ⅰ），公交車輛不得不等待合適時機(jī)匯入車流，根據(jù)可穿插間隙理論和排隊論可以知道，公交車匯入機(jī)動車道時的等待時間可以看作是一個M/M/1的排隊系統(tǒng)的延誤時間，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[8]，由于機(jī)動車道車頭時距服從負(fù)指數(shù)分布，即：

那么公交車輛要駛出港灣式?？空緯r的等待時間為：

因此，港灣式公交?？空竟卉嚰铀匐x站的時間模型為：

3 臨近車道處于不同流量下的公交車出站VISSIM仿真

3.1 VISSIM建模過程

VISSIM是一種建立在微觀個體駕駛動作行為模型基礎(chǔ)之上的隨機(jī)的、離散的交通仿真軟件[9]。它能顯示十分復(fù)雜的實際交通過程及其改變，準(zhǔn)確反映車道設(shè)置、區(qū)域內(nèi)交通組成、交通信號控制和公交站點等因素對城市交通系統(tǒng)運行狀況的影響,是再現(xiàn)實際交通系統(tǒng)特性、尋求現(xiàn)實交通問題最優(yōu)解的一種手段。本研究進(jìn)行的仿真實驗進(jìn)行如下假設(shè)：

（1）公交車輛到達(dá)時距服從相同的分布；

（2）公交車輛的尺寸及性能參數(shù)相同；

（3）未設(shè)置公交專用道；

（4）公交停靠站臨近車道交通流為優(yōu)先交通流等；

（5）公交停靠站不受非機(jī)動車與行人的影響；

（6）公交車輛按照先后順序進(jìn)出?？空荆从蛇h(yuǎn)至近的原則?？?。

VISSIM建模過程如下：

（1）創(chuàng)建公交站所在路段的背景及屬于路段的幾何參數(shù)。

（2）輸入方案確定的公交站點數(shù)據(jù)，包括站前路段、?？空竞驼竞舐范伍L度及每小時各線路上客人數(shù)等。

（3）建立車輛的隨機(jī)到達(dá)特性，輸入社會車輛和公交車輛的到達(dá)分布、車型模型、車速分布、公交線路數(shù)、發(fā)車頻率、站臺服務(wù)時間分布和車輛平均載客人數(shù)等數(shù)據(jù)。

（4）確定仿真變量，定義并配置數(shù)據(jù)檢測點或路段，仿真變量選取延誤。

3.2 評價指標(biāo)

公交?？空镜脑O(shè)置形式和設(shè)置位置決定著社會車流和公交車流在公交站點處的相互影響程度及公交站通行效率。本文重點研究不同流量下港灣式?？空竟卉囕v出站延誤過程，因此選取公交車輛延誤作為評價指標(biāo)。

3.3 仿真實例

本研究進(jìn)行VISSIM 研究做如下假設(shè)參數(shù)：

建立一條單向4車道路段，路段長度300m，站點長度設(shè)置為40m（3個泊位），公交車發(fā)車頻率取120s，容量為40人/輛，模型仿真時間間隔為3600s。為提高仿真的擬合度，將測試行駛時間的檢測器起點設(shè)置在?？空救肟谔帲K點設(shè)置在?？空鞠掠?0m（以保證公交車輛匯入穩(wěn)定車流）。

3.4 仿真實驗效果和結(jié)果分析

3.4.1 仿真實驗效果

（1）當(dāng)路段流量較小時，路段車流具有較大的車頭時距，根據(jù)可穿插間隙理論，港灣式公交?？空拒囕v可以很容易的穿越車流，完成出站過程，駛?cè)朐嚨揽焖龠_(dá)到正常行駛速度（圖3）。

（2）當(dāng)路段流量較大時，路段車流車頭時距很小，港灣式公交?？空拒囕v想要出站必須等待合適的可穿插間隙方可出站。圖4（a）中港灣式?？空镜谝惠v公交車完成服務(wù)，準(zhǔn)備加速離站；圖4（b）表示第一輛車?yán)煤线m的間隙匯入車流；圖4（c）表示第三輛公交車?yán)^續(xù)等待合適的間隙匯入車流。

圖3 低流量路段港灣式公交停靠站車輛出站過程

圖4 大流量路段港灣式公交?？空拒囕v出站過程

3.4.2 仿真實驗結(jié)果

論文進(jìn)行 6次仿真實驗，通過控制外側(cè)車流流量，對港灣式?？空竟卉嚦稣具M(jìn)行仿真實驗。具體仿真結(jié)果見附表。

從仿真結(jié)果可看出，當(dāng)停靠站外相鄰車道流量增大時，公交車出站延誤時間有明顯增加的趨勢。

附表 港灣式?？空境稣狙诱`仿真結(jié)果

4 結(jié)語

本文以可穿插間隙理論計算了港灣式公交?？空拒囕v出站延誤模型，并應(yīng)用VISSIM微觀交通仿真軟件，仿真了當(dāng)路段處于不同流量情況，港灣式公交停靠站車輛出站延誤過程，并將公交車延誤時間作為評價指標(biāo)，得出當(dāng)路段處于大流量情況下，公交車輛出站時間大大增加，公交站點的通行效率嚴(yán)重降低。這與可穿插間隙理論分析的結(jié)果相一致。但是本文研究做了諸多假設(shè)且只考慮了路段交通量對公交車輛出站的影響，忽視了下游交叉口可能對公交站點的間接影響，因此對于港灣式?？空竟卉囕v出站延誤的分析還有待進(jìn)一步研究。

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Research on the bus’s departure delay of the harbor-shaped bus station

(School of Traffic & Transportation, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074) CHEN Biying LI Xilong

When the adjacent lateral lane traffic flow of the harbor-shaped bus stop is large, due to the lack of suitable gap ,which will makes much delay for the bus. This paper uses the acceptance gaps theory, firstly analyzes the outbound process of the bus , then ensures the travel time from the start to the road and the vehicle crossing numerical approaching the critical gap lane traffic flow required, so as to determine the flow section of the bus bay stop the bus station delay model. Finally, using VISSIM simulation software, setting different traffic parameters on the outside lane and the travel time detector, getting the bus delay simulation effect.

Harbor-shaped bus stop; Heavy traffic road; Acceptable gaps theory; VISSIM

U491

A