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    利用調(diào)查數(shù)據(jù)給出不同參數(shù)取值 公交站臺泊位數(shù)計算方法研究

    發(fā)布時間:2023年11月13日 19:06 作者:劉玉霞、周欣、崔亞飛、宋寧寧 來源:濟(jì)南市城市交通研究中心

    摘要

    通過對濟(jì)南市多處公交站臺的駐站調(diào)查,分析公交車輛??抗徽九_的過程,并利用調(diào)查數(shù)據(jù)給出不同停靠過程的參數(shù)取值;結(jié)合濟(jì)南市公交車輛進(jìn)站規(guī)則,采用合適的排隊論公式,確定N輛車同時到站的概率,對同時??抗卉囕v數(shù)與站臺泊位數(shù)之間的比較,計算出合理的站臺泊位數(shù)。

    關(guān)鍵字:公交;站臺;泊位數(shù);計算方法

    引言

    現(xiàn)狀國內(nèi)尚無統(tǒng)一的公交站臺泊位數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,站臺泊位數(shù)的設(shè)置主要依靠設(shè)計人員、公交營運(yùn)人員的經(jīng)驗(yàn),缺乏理論體系支撐。公交站臺是公交線路運(yùn)行的節(jié)點(diǎn),公交站臺泊位數(shù)不足,易導(dǎo)致公交站臺列車化,直接影響到公交線路的運(yùn)營速度,影響道路交通的運(yùn)行質(zhì)量(如交通擁堵)。本文主要從剖析公交車輛進(jìn)站的整個流程,通過利用駐站調(diào)查的方式,來確定車輛停靠的各個環(huán)節(jié)的時間計算及取值,利用成熟的排隊論計算方法,來確定同時??縉輛的概率,并以此確定公交站臺泊位數(shù),通過按照本文的方法計算,可以得出相對合理的泊位個數(shù),為新建道路、改建道路及站臺擴(kuò)容提供參考依據(jù)。

    公交車輛進(jìn)站是隨機(jī)的過程,有時同時進(jìn)站多輛車,有時???輛車,要保障公交站臺泊位數(shù)可以滿足公交車輛進(jìn)站停靠,就要使得同時進(jìn)站車輛數(shù)超過站臺泊位數(shù)的概率達(dá)到最小。那么,如何計算公交站臺同時進(jìn)站車輛數(shù)超過站臺泊位數(shù)的概率?

    1 公交站臺??寇囕v數(shù)概率計算

    公交車輛??窟M(jìn)站的過程與排隊購票的過程是相似的,現(xiàn)在已經(jīng)形成成熟的理論及公式,如M/M/1,M/M/S等[1]。由于各地方對公交車輛進(jìn)站的規(guī)則不同,在選取排隊論公式時,就要有針對性的選取。濟(jì)南市車輛必須依次進(jìn)站,不可以繞過前方停車進(jìn)站,類似于公交站臺為一個服務(wù)臺,車輛依次排隊進(jìn)站,因此,可以選取M/M/1。以下公式(1)至公式(6)為利用M/M/1計算同時??寇囕v數(shù)大于泊位數(shù)N的概率公式。

    •至少有一輛車??康母怕剩?/strong>

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

     

    •沒有車輛停靠的概率:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    •同時到達(dá)1輛車的概率:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    •同時到達(dá)2輛車的概率:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    •同時到達(dá)N輛車的概率:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    •同時??寇囕v數(shù)大于設(shè)計泊位數(shù)N的概率:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    式中:

    C1——單泊位通行能力,具體計算見公式(10);

    βi——第i個泊位的利用率,取值可參照表1;

    m——站臺??縨條線路;

    N——公交站臺設(shè)計泊位個數(shù)N;

    fj——第j條線路的發(fā)車頻率;

    PN——??寇囕v數(shù)大于設(shè)計泊位數(shù)N的概率。

    確定了??寇囕v數(shù)大于設(shè)計泊位數(shù)N的概率PN,就需要保障PN在合理的范圍,才能確保設(shè)計的泊位數(shù)既能滿足停靠需求,又能利用率較高。以下2-4章節(jié)將詳細(xì)介紹以上公式中涉及參數(shù)的取值及計算方法。

    2 單泊位通行能力計算(C1)

    單個泊位的通行能力即在泊位允許??康臅r間內(nèi)能夠??康墓卉囕v數(shù)。計算公式如下:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    其中:

    t——公交車輛平均??繒r間,單位為s/輛,計算見公式(8);

    T——站臺允許??繒r間,單位為s,計算見公式(9)。

    本公式涉及公交車輛停靠時間t及站臺允許??繒r間T兩個參數(shù),2.1及2.2中將對這兩個參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。

    2.1公交車輛停靠時間計算

    在確定公交車輛??繒r間t之前,先對公交車輛進(jìn)站??康娜^程進(jìn)行了解,如圖1。公交車輛在道路上行駛,到達(dá)站臺后減速進(jìn)站,??空九_后上下客,然后加速駛離站臺。由于受到車輛類型、站臺形式、候車秩序、支付方式、專用道是否設(shè)置、駕駛員駕駛習(xí)慣等等因素影響,公交車輛??窟^程是難以準(zhǔn)確量化的。因此通過對不同類型公交站臺駐站調(diào)查,來確定各個環(huán)節(jié)的取值。

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    圖1 車輛??窟^程分析

    通過對濟(jì)南市多處公交站臺進(jìn)行駐站調(diào)查,統(tǒng)計得出公交站臺車輛停靠平均進(jìn)站和出站時間為13s(不含上下客時間)。由于上下車延誤與車輛上車人數(shù)、下車人數(shù)相關(guān),通過調(diào)查統(tǒng)計(圖2),單個乘客的平均上車延誤時間約為3.3s,下車延誤時間為2.1s。

    圖2 每5分鐘內(nèi)站臺平均上下客時間(s)

    通過以上分析,公交車輛的??繒r間計算公式為:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    式中:

    t0——單個乘客的上車或下車延誤時間(若上客量大于下客量,則取單個乘客上車延誤,否則,反之);

    s——上客量或下客量的中的大值;

    t1+t2——進(jìn)、出站時間。

    以上為理論公式,在實(shí)際中可利用GPS到離站數(shù)據(jù)統(tǒng)計站臺平均??繒r間t。本文利用濟(jì)南公交GPS到離站數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)中到站時間、離站時間標(biāo)記,選取高峰期間經(jīng)十路、經(jīng)七路、和平路、文化東路、東荷路、舜義路等道路上公交站臺停靠車輛的GPS數(shù)據(jù),計算站臺平均??繒r間t。經(jīng)統(tǒng)計(圖3),高峰期間主干道公交站臺車輛平均??繒r間為48s,次干道公交站臺車輛平均??繒r間為45s,支路公交站臺車輛平均??繒r間為25s,可以作為新規(guī)劃道路公交站臺泊位計算的參考值。

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    圖3 公交車輛站臺平均停靠時間

    2.2站臺允許??繒r間計算

    確定了車輛站臺停靠時間,根據(jù)公交站臺允許??康臅r間與車輛??繒r間的比值,可以確定公交站臺??康能囕v數(shù)。但是,站臺允許??康臅r間會受距離較近的交叉口信號燈控制的影響[2],并不會一直有公交車輛??俊Mㄟ^對濟(jì)南市主干道信號配時調(diào)查統(tǒng)計,主干道的綠信比平均為0.6。公交站臺允許??康臅r間計算如下。

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    式中:

    T——允許停靠時間;

    g/c——綠信比。

    3 多泊位??磕芰τ嬎?/p>

    通過公示(7)可以確定單泊位通行能力C1。但是在實(shí)際??窟^程中,由于各泊位的位置不同、同時進(jìn)站車輛數(shù)不同以及車輛在??繒r對其他泊位??寇囕v的影響,導(dǎo)致各個泊位的??磕芰Σ煌?。一般的方法是通過仿真模型對泊位的通行能力進(jìn)行模擬預(yù)測,本研究通過利用仿真軟件的模擬與實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)合,確定濟(jì)南市公交站臺各泊位??康挠行?,具體數(shù)據(jù)見圖4及表1。

    圖4 濟(jì)南市各泊位數(shù)利用率(βi)折線圖

    表1 濟(jì)南市不同泊位的有效率

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    單一站臺泊位的??磕芰檎九_有效停靠時間與車輛平均??繒r間的比值。N個站臺泊位的停靠能力為單一站臺泊位??磕芰εc站臺泊位數(shù)對應(yīng)的有效率的乘積。具體公式如下:

    •單泊位通行能力計算:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    •N個泊位通行能力計算:

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    式中:

    T——允許??繒r間,計算見公式(9);

    t——公交車輛的??繒r間,計算見公式(8)

    t0——單個乘客的上車或下車延誤時間(若上客量大于下客量,則取單個乘客上車延誤,否則,反之);

    s——上客量或下客量的中的大值;

    t1+t2——進(jìn)出站時間;

    C1——單泊位通行能力;

    CN——N個泊位通行能力之和;

    βi——第i個泊位的利用率,取值可參照表1。

    4 建議排隊概率值

    通過以上公式可以計算公交站臺同時停靠車輛數(shù)大于泊位數(shù)N的概率,只要保障站臺同時停靠車輛數(shù)大于站臺泊位數(shù)N的概率越小越好。但是這個值取值越小,說明需要的泊位數(shù)越大,也會導(dǎo)致泊位數(shù)的利用率不高;如果取值較大,則站臺排隊進(jìn)站的現(xiàn)象會比較頻繁,對道路交通影響較大。通過對現(xiàn)狀站臺泊位數(shù)反推計算,建議排隊概率取5%-15%為宜。

    5 公交站臺泊位數(shù)計算方法

    以上是對各部分的詳細(xì)剖析及涉及公式,具體站臺泊位數(shù)的計算順序是:首先計算至少有一輛車??康母怕?rho;,見公式(1);然后計算沒有車輛??康母怕蔖0,見公式(2);接下來,依次計算同時???輛車、同時2輛車的概率以及同時??縉輛車的概率,見公式(3)(4)(5)。最后計算同時停靠車輛數(shù)大于設(shè)計泊位數(shù)N的概率PN,見公式(6),將PN值與建議排隊概率值(建議按照具體要求取5%-15%)相比較,若是PN值小于建議的排隊概率值,則認(rèn)為該泊位數(shù)比較合理,即為設(shè)計泊位數(shù),否則,需要增加泊位數(shù)再次計算,直至PN值小于建議的排隊概率值,如圖5所示。

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    圖5 公交站臺泊位數(shù)確定過程

    6 案例應(yīng)用

    以濟(jì)南市公交站臺為例。假設(shè)新建主干道公交站臺,高峰小時線路平均發(fā)車間隔為8min,主干道交叉口綠信比為0.6,每車平均??繒r間為48s,公交站臺為直列式公交??空?,建議排隊概率不高于15%,則??烤€路條數(shù)不同,需設(shè)計站臺泊位數(shù)如表2所示。

    表2 ??坎煌€路需設(shè)計泊位數(shù)對應(yīng)表

    濟(jì)南公交 公交站臺 調(diào)查數(shù)據(jù) 進(jìn)站規(guī)則 站臺泊位數(shù)

    7 建議

    通過對濟(jì)南市公交站臺泊位數(shù)設(shè)計研究,得出以下結(jié)論:

    (1)建議單組站臺的設(shè)計泊位數(shù)不宜超過3個。根據(jù)對濟(jì)南市站臺泊位的利用率分析,3個以上泊位的利用率不高,從第4個泊位開始,泊位通行能力下降至50%以下。

    (2)單組站臺的停靠線路不宜過多,否則,多條線路公交車輛同時建站的概率將增大。若是??烤€路較多時,可將站臺改造為深港灣站臺或是將站臺分離改造,如濟(jì)南市公交駕校站臺為深港灣式站臺,濟(jì)南甸柳莊公交站臺為分離式公交站臺(甸柳莊①及甸柳莊②)。

    (3)引導(dǎo)乘客乘車習(xí)慣,減少二次進(jìn)站,減少站臺??繒r間,提高公交站臺泊位的利用效率。由于乘客在站臺多為分散式候車,且車輛??空九_位置不固定,導(dǎo)致部分乘客在車輛剛進(jìn)站時就上下客,等到車輛到前面的泊位上時,剩余的部分乘客在此上下車,導(dǎo)致車輛多次進(jìn)站停靠,延誤增加。建議在站臺上設(shè)置線路固定??坎次恢敢龑?dǎo)乘客在固定位置登乘車輛,減少上下車延誤。

      參考文獻(xiàn):

      [1]楊波,翟春濤.公交停靠站通行能力及泊位數(shù)設(shè)計研究[J]四川建筑.2012.32(4).9-11

      [2]柏海艦,李文權(quán).常規(guī)公交站臺容納線路能力計算模型.[J]東南大學(xué)學(xué)報.2007.37(6).1077-1080

      來源:濟(jì)南市城市交通研究中心

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