CN102800192A - 快速公交系统通行能力的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速公交系统通行能力的预测方法，包括如下步骤：（1）根据公式计算快速公交系统通行能力；（2）将计算出的快速公交系统通行能力的值与期望值进行比较得到差值；（3）根据差值大小调整公式中的参数；（4）计算调整后的快速公交系统通行能力；（5）根据计算的快速公交系统通行能力，及计算快速公交系统通行能力时的各参数设定值，对应制定提升快速公交系统通行能力的措施。本发明的方法可准确测算快速公交系统通行能力，准确定量确定影响快速公交系统通行能力的各种因素，从而作为完善快速公交系统的规划和设计，优化提升快速公交系统运营效率的重要依据。
Description
技术领域
本发明涉及快速公交系统领域，尤其涉及一种快速公交系统通行能力的预测方法。
背景技术
通行能力分析是快速公交系统规划、设计、运营和评估的基础理论。目前国内已有十多座城市开通运营了快速公交，但通行能力尚未有科学、准确的分析计算方法，造成部分系统设施和运力配置与客流需求不符，系统过于饱和或闲置。
在国外，快速公交系统通行能力的研究最早始于对地面常规公交系统通行能力的研究。北美地区相关研究从上世纪60年代就开始了，1961年HRB公路通行能力委员会公共交通分会的进度报告中以观测数据为基础，对城市道路上公交车运营的最大通过能力进行了研究。之后，Levinson、Hoey和Levinson等都对快速公交车通行能力进行了进一步的研究，并提出了在既定的乘客需求下，计算所需要的车站通行能力和停靠位需求的公式，这些研究成果在《Transportation ResearchCircular 212: Interim Materials on Highway Capacity》(TRB,1980)得到了汇总体现。1985版的道路通行能力手册（HCM1985）对原有方法进行了改进，考虑了每信号周期绿灯时间、公交到达车站情况以及停靠位的有效利用率等因素对公交车通行能力的影响。Marshall等将1985版道路通行能力手册的计算方法应用于曼哈顿地区街道，并发现将原公式乘以0.833的折减系数基本符合曼哈顿地区街道的状况。St. Jacques等在该公式的基础上，利用北美地区的实测数据和仿真方法对城市干道的公交车道通行能力进行了更深入的研究，其研究成果整理进《Transit Capacity and Quality ofService Manual》和2000版的道路通行能力手册中。随后，St. Jacques等人以北美6条公交车道为例，在2000版道路通行能力手册基础上又进行了分析研究，并在TRB出版的第2版公共交通通行能力与服务水平手册中更新和完善了计算方法。在专门的快速公交通行能力研究方面，《TCRP report 90：bus rapid transit, volume 2：implementation guidelines》在之前研究成果的基础上，提出了专门针对快速公交的通行能力计算方法（以下称北美模型）。
拉美地区的巴西、哥伦比亚等国家也一直是快速公交发展的集中区域。以排队论模型和波哥大快速公交系统的实际经验为基础，巴西专家提出了相应的快速公交通行能力计算方法，这套方法以单停靠位通行能力公式为基础，还针对组合线路、子母站和直达线的形式提出了相应的通行能力计算方法（以下称巴西模型）。
在国内，中华人民共和国城乡建设环境保护部在1988年颁布的《城市公共交通站、场、厂设计规范》（CJJ 15—87）规定了不同线路数量及车型情况下公交中途站的规模；王炜等认为公共汽车交通线路的通行能力受沿线各站通行能力的制约，而车站的通行能力取决于公交车占用车站的时间，并由此建立了基于公交停靠时间的通行能力计算公式。在快速公交系统通行能力研究领域，魏涛、税文兵、胡非与等都提出了快速公交通行能力分析方法，但由于缺乏现场调研，对快速公交运营状况欠缺细致的分析和参数设置，难以应用到实际。徐康明、冯浚利用参与北京、杭州等地快速公交规划运营实践的机会，分析了北京、杭州、昆明等地的快速公交实际运营状况，利用排队论模型提出了通行能力计算方法，并根据在多个城市的调查数据标定了相关参数。中国台湾省的张学孔、许聿庭针对台北市中央公交专用道的运营情况提出了公交车辆通行能力计算公式（以下称台北模型）。
综合比较，目前国内外实际应用的快速公交通行能力计算方法包括北美模型、巴西模型、台北模型以及冯浚、徐康明提出的研究方法。北美模型主要基于北美地区公交车运营间隔较大、行车时距控制理想、客流总量偏低的运营特点，巴西模型主要基于波哥大快速公交系统设置车站超车道的多组子母站运行特点，台北模型根据台北市中央公交专用道的运营状况标定。然而，经实地调查，上述三个模型对于停靠时间均值、停靠时间及到达间隔波动系数、通行能力与车站排队延误相互函数关系等因素的标定与国内现状不符，理论计算的通行能力与国内快速公交运营实际差异较大。另外，冯浚、徐康明提出的研究方法虽然能够较好地反映北京、杭州、昆明等地的运营状况，但受当时可供调查系统较少的限制，对于参数的分析还不够细致和完善，因而对应制定的提高快速公交系统通行能力的措施在提高快速公交系统的效率方面所起的作用有限。
因此，有必要提供一种改进的快速公交系统通行能力的预测方法克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速公交系统通行能力的预测方法，可准确测算快速公交系统通行能力，准确定量确定影响快速公交系统通行能力的各种因素，从而作为完善快速公交系统的规划和设计，优化提升快速公交系统运营效率的重要依据。
为了实现上述目的，本发明提供了一种快速公交系统通行能力的预测方法，包括以下步骤：
（1）根据公式计算快速公交系统通行能力：
其中，
在式（Ⅰ）中，C为快速公交系统通行能力，单位为人/小时；Nb为有效停靠位数量；W为一定饱和度对应的公交进站排队延误时间，单位为秒；cp为一定饱和度下停靠位的乘客通行能力，单位为人/小时；fl为一小时内通过公交车的平均满载率；tc为前车离站与后车进站之间的饱和车头时距，单位秒；t0为开车门和关车门时间，单位秒；td为最繁忙车门的登降总时间，单位秒；ca为公交车到达间隔波动系数；cs为公交停靠时间波动系数；
在式（Ⅱ）中，p为一辆公交车的登降人数；
为第i扇车门登降人数占全车登降人数的比例，i为自然数；tb为人均基准上下车时间；θ1为上下车客流构成比例修正系数；θ2为车内站立区乘客密度修正系数；θ3乘客行为特征修正系数；
（2）将计算出的快速公交系统通行能力的值与期望值进行比较得到差值，当差值小于零时，进入步骤（3），当差值大于零时，进入步骤（4），当差值为零时，进入步骤（5）；
（3）调整最繁忙车门的登降总时间td、人均基准上下车时间tb、一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp、有效停靠位数量Nb、公交停靠时间波动系数cs以及公交车到达间隔波动系数ca中一个或几个的数值，具体调整方式为：减小最繁忙车门的登降总时间td，减小人均基准上下车时间tb，增加一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp，增加有效停靠位数量Nb，减小公交停靠时间波动系数cs，减小公交车到达间隔波动系数ca，然后，返回步骤（1），计算调整后的快速公交系统通行能力；
（4）调整最繁忙车门的登降总时间td、人均基准上下车时间tb、一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp、有效停靠位数量Nb、公交停靠时间波动系数cs以及公交车到达间隔波动系数ca中一个或几个的数值，具体调整方式为：增加最繁忙车门的登降总时间td，增加人均基准上下车时间tb，减少一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp，减少有效停靠位数量Nb，增大公交停靠时间波动系数cs，增大公交车到达间隔波动系数ca，然后，返回步骤（1），计算调整后的快速公交系统通行能力；
（5）根据计算的快速公交系统通行能力，及计算快速公交系统通行能力时的各参数设定值，对应制定提升快速公交系统通行能力的措施。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1. 本发明的预测方法考虑的参数包括车辆停靠时间及分布、车辆到达间隔分布、车站有效停靠位数量、车辆进站平均排队延误、车辆载客量等，这些参数全面地反映了快速公交系统通行能力的各影响因素，如车站上下车客流分布、售检票形式、是否水平登降、车站规模及布局、站台形式、车型选择、运营组织形式、快速公交走廊沿线交通组织和设计车站延误等，因而，本发明的预测方法可以准确计算及预测快速公交系统通行能力并发挥以下作用：（1）指导快速公交系统的规划、设计、运营，合理确定快速公交系统的设施设备选型及车站规模，使快速公交特征形式与实际功能匹配，避免因通行能力测算不当引起的系统过饱和或闲置问题；（2）能准确计算已建成快速公交系统的通行能力，并找出影响系统通行能力的薄弱环节，有针对地优化改善薄弱环节，提升系统通行能力，避免系统长期超负荷运转和服务水平下降；（3）本发明的预测方法涉及车型选择、车站设计、售检票模式选择、运营组织规划等方面，可作为常规公交系统和公交专用道系统规划、设计、运营和优化的重要参考。
2. 本发明的预测方法还考虑了车内乘客密度是否饱和、乘客是上车为主还是下车为主、乘客是否普遍携带行李等与人均上下车时间密切相关的细微因素，而人均上下车时间与影响停靠时间的直接变量密切相关，公交车的停靠时间又是影响通行能力最明显的变量，因而本发明的预测方法能更好地区别反映不同的运营环境，使快速公交系统通行能力的测算更加精确。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明快速公交系统通行能力的预测方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
如图1所示，本实施例的快速公交系统通行能力的预测方法包括如下步骤：
步骤S1：根据公式计算快速公交系统通行能力：
其中，
在式（Ⅰ）中，C为快速公交系统通行能力，单位为人/小时；Nb为有效停靠位数量；W为一定饱和度的公交进站排队延误时间，单位为秒；cp为一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力，单位为人/小时；fl为一小时内通过公交车的平均满载率；tc为前车离站与后车进站之间的饱和车头的时距，单位秒；t0为开车门和关车门时间，单位秒；td为最繁忙车门的登降总时间，单位秒；ca为公交车到达间隔波动系数；cs为公交停靠时间波动系数；
在式（Ⅱ）中，p为一辆公交车的登降人数；
为第i扇车门登降人数占全车登降人数的比例，i为自然数；tb为人均基准上下车时间；θ1为上下车客流构成比例修正系数；θ2为车内站立区乘客密度修正系数；θ3乘客行为特征修正系数。
具体地，对于停靠位紧邻设置的直线型停靠站，Nb有效停靠位数量参考表1标定。对于设置多个独立停靠区的子母站，当子母站间距足够远，不会造成各停靠区公交车之间进出站相互干扰时，有效停靠位数量Nb可视为各停靠区有效停靠位数量的代数和。
表1 有效停靠位数量Nb取值
| 停靠位数量 | 有效停靠位数量Nb |
| 1 | 1.00 |
| 2 | 1.80 |
| 3 | 2.27 |
| 4 | 2.61 |
| 5 | 2.87 |
一定饱和度的公交进站排队延误时间W取决于系统计划达到的服务水平。W取值越大，系统越拥挤，运营速度越低，但通行能力越大，反之亦然。根据对广州、常州、郑州、北京、厦门等城市快速公交系统的调查，建议W取值设定在10秒左右。一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp标定，鉴于国内目前主要有12米单机车和18米铰接车两种车型，根据实际调查，可按照12米单机车80~100人，18米铰接车140~160人标定。其余车型可根据厂商提供的技术参数和实际运营调查数据标定。
周期内通过公交车的平均满载率fl的取值为0.8~0.9，运营间隔稳定、客流到达分布均匀的线路取高值，反之取低值。
前车离站与后车进站之间的饱和车头的时距tc标定时按照12米单机车的进站饱和车头时距为6~8秒，18米铰接车的进站饱和车头时距为10~12秒。
开车门和关车门时间t0的取值为4~6秒。
公交车到达间隔波动系数ca可参考表2标定。
表2 公交车到达间隔波动系数ca取值
公交停靠时间波动系数cs参考以下情况标定，参数取值越大，停靠时间的波动越明显：
第一种情况：对于通过线路少、登降客流到达稳定、实施多车门同时登降的车站，取值为0.15~0.25；
第二种情况：对于通过线路多、各线路间登降客流量差异较大、登降客流到达不稳定、前门刷卡/投币上车的系统，取值为0.35~0.40；
第三种情况：典型封闭式或半封闭式快速公交系统，缺省情况下可选取0.30。
一辆公交车的登降人数p的取值根据客流预测或客流调查报告确定。
第i扇车门登降人数占全车登降人数的比例的取值参考表3标定：
表3 车门登降乘客比例
的取值（多车门同时登降）
人均基准上下车时间tb的取值参考表4标定：
表4 人均基准上下车时间tb的取值（客流以上车为主）
上下车客流构成比例修正系数θ1的取值参考表5标定：
表5客流登降比例修正系数θ1的取值
| 客流登降分布特征 | 上车为主 | 上下车均衡 | 下车为主 |
| 客流登降比例修正系数θ1 | 1.0 | 1.1 | 0.8 |
注：上车为主指上车人数占上下车总人数的70%以上；上下车均衡指上车人数占上下车总人数的30%~70%；下车为主指上车人数占上下车总人数的30%以下。
车内站立区乘客密度修正系数θ2的取值参考表6标定：
表6 车内密度修正系数θ2的取值
乘客行为特征修正系数θ3，对于火车站、长途汽车站、批发市场等携带行李乘客占较大比例的车站，取1.1~1.2，其他情况取1.0。
需要说明的是，上述参数都是通过对全国典型快速公交系统（北京、厦门、常州、郑州、昆明、广州）的调查分析后标定的，符合中国城市的实际，因而计算出的快速公交系统的通行能力比较准确。
步骤S2：将计算出的快速公交系统通行能力的值与期望值进行比较得到差值，当差值小于零时，进入步骤S3，当差值大于零时，进入步骤S4，当差值为零时，进入步骤S5；
在本步骤中，通行能力计算的期望值是根据调查或预测得到的客流需求确定的，如某走廊规划实施快速公交，经预测，在规划期内快速公交承担的走廊断面高峰小时客流为2万人次/小时，那么快速公交通行能力计算的期望值就是2万人次/小时。也就是说，通行能力值的期望值应能满足客流需求。
步骤S3：调整最繁忙车门的登降总时间td、人均基准上下车时间tb、一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp、有效停靠位数量Nb、公交停靠时间波动系数cs以及公交车到达间隔波动系数ca中一个或几个的数值，具体调整方式为：减小最繁忙车门的登降总时间td，减小人均基准上下车时间tb，增加一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp，增加有效停靠位数量Nb，减小公交停靠时间波动系数cs，减小公交车到达间隔波动系数ca，然后，返回步骤S1，计算调整后的快速公交系统通行能力；
步骤S4：调整最繁忙车门的登降总时间td、人均基准上下车时间tb、一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp、有效停靠位数量Nb、公交停靠时间波动系数cs以及公交车到达间隔波动系数ca中一个或几个的数值，具体调整方式为：增加最繁忙车门的登降总时间td，增加人均基准上下车时间tb，减少一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp，减少有效停靠位数量Nb，增大公交停靠时间波动系数cs，增大公交车到达间隔波动系数ca，然后，返回步骤S1，计算调整后的快速公交系统通行能力；
步骤S5：根据计算的快速公交系统通行能力，及计算快速公交系统通行能力时的各参数设定值，对应制定提升快速公交系统通行能力的措施。
在步骤S5中，可参照下表制定措施：
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (1)
1.一种快速公交系统通行能力的预测方法，包括以下步骤：
（1）根据公式计算快速公交系统通行能力：
其中，
在式（Ⅰ）中，C为快速公交系统通行能力，单位为人/小时；Nb为有效停靠位数量；W为一定饱和度对应的公交进站排队延误时间，单位为秒；cp为一定饱和度下停靠位的乘客通行能力，单位为人/小时；fl为一小时内通过公交车的平均满载率；tc为前车离站与后车进站之间的饱和车头时距，单位秒；t0为开车门和关车门时间，单位秒；td为最繁忙车门的登降总时间，单位秒；ca为公交车到达间隔波动系数；cs为公交停靠时间波动系数；
在式（Ⅱ）中，p为一辆公交车的登降人数；
为第i扇车门登降人数占全车登降人数的比例，i为自然数；tb为人均基准上下车时间；θ1为上下车客流构成比例修正系数；θ2为车内站立区乘客密度修正系数；θ3乘客行为特征修正系数；
（2）将计算出的快速公交系统通行能力的值与期望值进行比较得到差值，当差值小于零时，进入步骤（3），当差值大于零时，进入步骤（4），当差值为零时，进入步骤（5）；
（3）调整最繁忙车门的登降总时间td、人均基准上下车时间tb、一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp、有效停靠位数量Nb、公交停靠时间波动系数cs以及公交车到达间隔波动系数ca中一个或几个的数值，具体调整方式为：减小最繁忙车门的登降总时间td，减小人均基准上下车时间tb，增加一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp，增加有效停靠位数量Nb，减小公交停靠时间波动系数cs，减小公交车到达间隔波动系数ca，然后，返回步骤（1），计算调整后的快速公交系统通行能力；
（4）调整最繁忙车门的登降总时间td、人均基准上下车时间tb、一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp、有效停靠位数量Nb、公交停靠时间波动系数cs以及公交车到达间隔波动系数ca中一个或几个的数值，具体调整方式为：增加最繁忙车门的登降总时间td，增加人均基准上下车时间tb，减少一定饱和度下的停靠位的乘客通行能力cp，减少有效停靠位数量Nb，增大公交停靠时间波动系数cs，增大公交车到达间隔波动系数ca，然后，返回步骤（1），计算调整后的快速公交系统通行能力；
（5）根据计算的快速公交系统通行能力及计算快速公交系统通行能力时的各参数设定值，对应制定提升快速公交系统通行能力的措施。
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