CN105427605A - 一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法 - Google Patents

一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法，该方法包括以下步骤：1）根据公交专用道设计方案量化公交车和小汽车的道路资源，2）对公交车和小汽车在设置公交专用道后的运行速度进行初步测算，3）根据出行方式转移曲线确定小汽车向公交车的转移量，4）对交通方式转移后的小汽车运行速度进行再次测算，5）对设置公交专用道前后的路网交通运行状态进行对比及效益计算；该方法充分考虑了出行时间变化对交通参与者出行方式选择的影响，并以人均出行时耗减少率为效益指标，使得效益计算更加符合实际。

Description

一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法
技术领域
本发明涉及公共交通领域，具体涉及一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法。
背景技术
设置公交专用道是公交优先中的重要措施之一，能够提高公交车辆的运行效率和服务水平，吸引更多的人乘坐公交出行，从而减少私家车出行量，是缓解城市交通拥堵的一项有效措施，也是我国城市未来的发展方向。
近年来，公共交通在我国进入了一个快速发展的时期，公交车辆的规模、发车班次及公交专用道里程都有了快速的增长。但由于缺少一种科学合理的综合效益指标，使得公交专用道设计和优选存在一定的盲目性，未得到出行大众的广泛认可。
设置公交专用道实质上是道路资源在公交车和小汽车之间的重新分配，随着公交占用道路资源的增加，公交车运行效率会得到明显提高，而小汽车的运行效率必然下降，即：小汽车出行成本（出行时间）增加和公交车出行成本（出行时间）减少，从经济学角度分析，这将导致部分小汽车出行者转移到公交出行方式中去，从而达到一种新的交通平衡状态，如图2所示，设置公交专用道的目的就是促使公交车运行状态从E转移到E1，小汽车运行状态从E转移到E2，从而提高路网整体运行效益，缓解城市交通拥堵。因此，本发明使用理论分析预测设置公交专用道后的道路运行状态，并将前后运行状态进行对比分析，
以人均出行时耗减少率作为设置公交专用道的效益指标。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种公交专用道设置效益计算方法，克服了目前对公交专用道设置效益计算的盲目性，通过对道路资源分配和公交车、小汽车运行速度的测算，考虑了设置公交专用道后交通方式转移的影响，对设置公交专用道后的交通运行状态再次测算，以人均出行时耗减少率为效益指标，提高了对公交专用道设置效益计算的科学性和实用性。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括以下步骤：
A）先根据公交专用道的设计方案量化公交车和小汽车的道路资源：
量化公交车和小汽车的道路资源的步骤，包括：
a）先确定路段上的交通流量特性
这里的交通流量特性包括三个参数：总流量q，公交车的流量q b ，小汽车的流量q c ；
b）然后确定路段上的客运量比重
这里包括如下四个参数：公交车的车均载客人数a b 、小汽车的车均载客人数a c 、公交车的客运量比重k b 、小汽车的客运量比重k c ;
c）确定道路资源比重
根据路段上的n条机动车道和m条公交专用道来确定公交车和小汽车的道路资源比重。
B）对公交车和小汽车在设置公交专用道后的运行速度进行初步测算
a）先测算公交车和小汽车的路段车速
这里包括如下几个参数:路段的可能通行能力c，公交车的路段车速V br ,小汽车的路段车速V cr ；
本发明以BPR函数为基础，充分考虑了公交停靠站影响、交叉口信号干扰以及车辆性能等因素，在直线式公交站点路段和港湾式公交站点路段两种形式下分别建立了公交车和小汽车在城市道路上的流量-速度模型；
b）再测算公交车和小汽车的行程车速
这里的计算参数包括：交叉口间距L，公交车的行程车速V bt ，公交车在交叉口的延误时间t bd ，小汽车的行程车速V ct ，小汽车在交叉口的延误时间t cd ；
根据以上参数和路段车速，进而得到公交车和小汽车各自的行程车速。
C）根据出行方式转移曲线确定小汽车向公交车的转移量
设置公交专用道以后，公交车的运行速度比小汽车快，这必然会导致部分居民放弃小汽车而选择公交出行，确定小汽车向公交车转移量的步骤包括：
a）公交出行时间预测
公交出行时间包括到站时间ts，等待时间tw，乘车时间tt，从站点到达目的地时间ta，进而得到公交人均总出行时间Tb;
b）小汽车出行时间预测
小汽车的出行时间包括路段行驶时间ti，进出停车场的时间tp和寻找停车位时间td，进而得到小汽车人均总出行时间Tc;
c）出行方式转移量测算
这里包括三个参数：出行时间差异率x、出行方式转移比例y、出行方式转移后小汽车的出行量q c1；
根据已有研究成果，出行方式转移比例与出行时间差异率之间满足一定的函数关系，由出行时间差异率根据函数关系即可得到小汽车向公交车出行方式的转移比例，进而得到出行方式转移后小汽车的出行量。
D）交通运行状态再次测算
用初步测算的方法对交通方式转移后的公交车和小汽车运行速度进行再次测算，得到交通方式转移后公交车和小汽车的运行速度。
E）交通运行状态对比及效益计算
设置公交专用道后小汽车流量减少，交叉口的延误减小，小汽车的行程车速Vct和公交车的行程车速V bt 必然提高，路网的运行状态将会得到进一步好转，本发明以人均出行时耗减少率作为设置公交专用道的效益指标，步骤包括：
a）测算设置公交专用道前的出行总时耗
这里的计算参数包括：设置公交专用道之前的出行总时耗PI 0，公交出行的人数P b0，小汽车出行的人数P c0，公交人均总出行时间T b0，小汽车人均总出行时间T c0;
b）测算设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗
这里的计算参数包括：设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗PI 1，公交出行的人数P b1，小汽车出行的人数P c1，公交人均总出行时间T b1，小汽车人均总出行时间T c1；
c）测算人均出行时耗减少率
这里的计算参数包括：设置公交专用道之前的所有出行者的人均出行时耗S 0，设置公交专用道并发生交通方式转移后的所有出行者的人均出行时耗S 1，以及所有出行者的人均出行时耗减少率P。
通过以上参数计算得到设置公交专用道前后的人均出行时耗S 0和S 1，以人均出行时耗减少率P作为设置公交专用道的效益指标。
本发明在公交专用道设置效益的计算方法中，依据道路资源分配、交通运行状态初步测算，并结合设置公交专用道后交通转移的实际特性，进行模型的建立与简化，并以人均出行时耗减少率作为设置公交专用道的效益指标。
本发明有益效果：本发明与现有技术相比具有如下特点：
1）本发明在运行速度测算中，充分考虑了公交停靠站影响、交叉口信号干扰以及车辆性能等因素，分别建立了公交车、小汽车在城市道路上的流量-速度模型。
2）本发明在公交专用道设置效益的计算方法中，考虑了设置公交专用道后交通方式转移的影响，并通过转移曲线来计算出行方式转移的比例。
3）本发明以人均出行时耗减少率为效益指标，而不是以车均时耗为效益指标，更加体现“以人为本”的原则。
附图说明
图1是本发明方法流程图；
图2是交通供需平衡状态变化图；
图3是本发明所采用的交通出行方式转移图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法,步骤包括：道路资源再分配、交通运行状态初步测算、交通方式转移分析、交通运行状态再测算、交通运行状态对比及效益计算。
A）设置公交专用道实质上是在公交车和小汽车之间重新分配道路资源，因而计算得到公交车和小汽车的流量比重、客运量比重和道路资源比重是计算公交专用道设置效益的基础，在根据公交专用道的设计方案量化公交车和小汽车的道路资源的过程中：
a）先确定路段上的交通流量特性
这里的交通流量特性包括三个参数：总流量q，公交车的流量q b ，小汽车的流量q c ；
本发明不考虑站点停靠因素，参考《城市道路交叉口规划规范》，公交车折算系数取2.4后路段上的总流量q=q c +2.4*q b ，公交车的流量比重为(2.4*q b /q)，小汽车的流量比重为(q c /q)；
b）然后确定路段上的客运量比重
这里包括如下四个参数：公交车的车均载客人数a b 、小汽车的车均载客人数a c 、公交车的客运量比重k b 、小汽车的客运量比重k c ;
通过公交车的车均载客人数a b 和小汽车的车均载客人数a c ，结合公交车的流量q b 和小汽车的流量q c ，得到公交车的客运量比重为:
k b =q b *a b /(q b *a b +q c* a c )
小汽车的客运量比重为:
k c =q c* a c /(q b *a b +q c* a c )
c）确定道路资源比重
根据路段上的n条机动车道和m条公交专用道，则公交车的道路资源比重为m/n，小汽车的道路资源比重为(n-m)/n。
B）设置公交专用道后，公交车的道路资源比重增加，公交车的运行速度必然有一定程度的提高，对公交车和小汽车在设置公交专用道后的运行速度进行初步测算：
a）先测算公交车和小汽车的路段车速
这里包括如下几个参数:路段的可能通行能力c，公交车的路段车速V br ,小汽车的路段车速V cr ；
本发明以BPR函数为基础，充分考虑了公交停靠站影响、交叉口信号干扰以及车辆性能等因素，在直线式公交站点路段，公交车辆的速度-流量模型为:
V br (q)=21/[1+0.70(q/c)1.05]
在港湾式公交站点路段，公交车辆的速度-流量模型为：
V br (q)=21/[1+0.69(q/c)1.04]
在小汽车的路段车速估算中，由于公交站点的形式对于社会车辆的影响是相同的，因此，在直线式公交站点路段和港湾式公交站点路段两种形式下小汽车的速度-流量模型是相同的，同为
V cr (q)=31/[1+1.52(q/c)2.03]
b）再测算公交车和小汽车的行程车速
这里的计算参数包括：交叉口间距L，公交车的行程车速V bt ，公交车在交叉口的延误时间t bd ，小汽车的行程车速V ct ，小汽车在交叉口的延误时间t cd ；
根据以上参数和路段车速，进而得到公交车的行程车速为：
V bt =L/(L/V br +t bd )
小汽车的行程车速为：
V ct =L/(L/V cr +t cd )
C）根据出行方式转移曲线确定小汽车向公交车的转移量
设置公交专用道以后，公交车的运行速度比小汽车快，这必然会导致部分居民放弃小汽车而选择公交出行，确定小汽车向公交车转移量的步骤包括：
a）公交出行时间预测
公交出行时间包括到站时间t s ，等待时间t w ，乘车时间t t ，从站点到达目的地时间t a ，进而得到公交人均总出行时间为：
T b =t s +t w +t t +t a
b）小汽车出行时间预测
小汽车的出行时间包括路段行驶时间t i ，进出停车场的时间t p 和寻找停车位时间t d ，进而得到小汽车人均总出行时间为：
T c =t i +t p +t d
c）出行方式转移量测算
这里包括三个参数：出行时间差异率x、出行方式转移比例y、出行方式转移后小汽车的出行量q c1；
根据已有研究成果，出行方式转移比例与出行时间差异率之间的关系如图3所示，出行方式转移比例y与出行时间差异率x之间的函数关系为
y=0.012x+0.12
从图中看出，当公交车和小汽车出行时间差异率在x时，有比例为y的小汽车出行者会向公交车转移，从而形成一种新的平衡，此时该路段的小汽车出行量将减少为
q c1=q c *(1-y)
D）交通运行状态再次测算
部分交通出行者的出行方式由小汽车向公交车转移以后，公交车和小汽车的运行速度必然发生变化，用初步测算的方法对交通方式转移后的公交车和小汽车运行速度进行再次测算，得到交通方式转移后公交车和小汽车的运行速度。
E）交通运行状态对比及效益计算
设置公交专用道后小汽车流量减少，交叉口的延误减小，小汽车的行程车速Vct和公交车的行程车速V bt 必然提高，路网的运行状态将会得到进一步好转，本发明以所有出行者的人均出行时耗减少率为设置公交专用道的效益指标，步骤包括：
a）测算设置公交专用道前的出行总时耗
这里的计算参数包括：设置公交专用道之前的出行总时耗PI 0，公交出行的人数P b0，小汽车出行的人数P c0，公交人均总出行时间T b0，小汽车人均总出行时间T c0;
通过以上参数计算得到设置公交专用道前的出行总时耗为：
PI 0=P b0*T b0 +P c0*T c0
b）测算设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗
这里的计算参数包括：设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗PI 1，公交出行的人数P b1，小汽车出行的人数P c1，公交人均总出行时间T b1，小汽车人均总出行时间T c1；
设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗为：
PI 1=P b1*T b1+P c1*T c1
c）测算人均出行时耗减少率
这里的计算参数包括：设置公交专用道之前的所有出行者的人均出行时耗S 0，设置公交专用道并发生交通方式转移后的所有出行者的人均出行时耗S 1，以及所有出行者的人均出行时耗减少率P；
设置公交专用道前人均出行时耗为：
S 0=PI 0/(P b0+P c0)
设置公交专用道并发生交通方式转移后的人均出行时耗为：
S 1=PI 1/(P b1+P c1)
设置公交专用道后，路段上所有出行者的人均出行时耗减少量为(S 0-S 1)，人均出行时耗减少率为：
P=(S 0-S 1)/S 0
以人均出行时耗减少率作为设置公交专用道的效益指标。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
A）根据公交专用道的设计方案量化公交车和小汽车的道路资源；
B）对公交车和小汽车在设置公交专用道后的运行速度进行初步测算；
C）根据出行方式转移曲线确定小汽车向公交车的转移量；
D）交通运行状态再次测算；
E）交通运行状态对比及效益计算；
所述步骤A）根据公交专用道的设计方案量化公交车和小汽车的道路资源，包括如下步骤：
a）确定路段上的交通流量特性；
b）确定路段上的客运量比重；
c）确定道路资源比重；
所述步骤B）对公交车和小汽车在设置公交专用道后的运行速度进行初步测算，包括如下步骤：
a）测算公交车和小汽车的路段车速；
b）测算公交车和小汽车的行程车速；
所述步骤C）根据出行方式转移曲线确定小汽车向公交车的转移量，包括如下步骤：
a）公交出行时间预测；
b）小汽车出行时间预测；
c）出行方式转移量测算；
所述步骤D）交通运行状态再次测算，包括如下步骤：
a）再次测算公交车和小汽车的路段车速；
b）再次测算公交车和小汽车的行程车速；
所述步骤E）交通运行状态对比及效益计算，包括如下步骤：
a）测算设置公交专用道前的出行总时耗；
b）测算设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗；
c）测算人均出行时耗减少率。
2.根据权利要求1所述的一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法，其特征在于：所述步骤A）中:
步骤a）需要获得的数据包括：总流量q，公交车的流量q b ，小汽车的流量q c ；
步骤b）中需要获得的数据包括:公交车的车均载客人数a b 、小汽车的车均载客人数a c 、公交车的客运量比重k b 、小汽车的客运量比重k c ;
步骤c）中需要获得的数据包括:n条机动车道，m条公交专用道；
所述步骤B）中:
步骤a）需要获得的数据包括：路段的可能通行能力c，公交车的路段车速V br ,小汽车的路段车速V cr ；
步骤b）中需要获得的数据包括:交叉口间距L，公交车的行程车速V bt ，公交车在交叉口的延误时间t bd ，小汽车的行程车速V ct ，小汽车在交叉口的延误时间t cd ；
所述步骤C）中:
步骤a）需要获得的数据包括：到站时间t s ，等待时间t w ，乘车时间t t ，从站点到达目的地时间t a ；
步骤b）中需要获得的数据包括:路段行驶时间t i ，进出停车场的时间t p 和寻找停车位时间t d ；
步骤c）中需要获得的数据包括:出行时间差异率x、出行方式转移比例y、出行方式转移后小汽车的出行量q c1；
所述步骤D）中:
步骤a）需要获得的数据包括：路段的可能通行能力c，公交车的路段车速V br ,小汽车的路段车速V cr ；
步骤b）中需要获得的数据包括:交叉口间距L，公交车的行程车速V bt ，公交车在交叉口的延误时间t bd ，小汽车的行程车速V ct ，小汽车在交叉口的延误时间t cd ；
所述步骤E）中:
步骤a）需要获得的数据包括：设置公交专用道之前的出行总时耗PI 0，公交出行的人数P b0，小汽车出行的人数P c0，公交人均总出行时间T b0，小汽车人均总出行时间T c0;
步骤b）中需要获得的数据包括:设置公交专用道并发生交通方式转移后的出行总时耗PI 1，公交出行的人数P b1，小汽车出行的人数P c1，公交人均总出行时间T b1，小汽车人均总出行时间T c1；
步骤c）中需要获得的数据包括:设置公交专用道之前的所有出行者的人均出行时耗S 0，设置公交专用道并发生交通方式转移后的所有出行者的人均出行时耗S 1，以及所有出行者的人均出行时耗减少率P。
3.根据权利要求1所述的一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法，其特征在于：所述步骤B）的步骤a）中以BPR函数为基础，充分考虑了公交停靠站影响、交叉口信号干扰以及车辆性能等因素，在直线式公交站点路段和港湾式公交站点路段两种形式下分别建立了公交车和小汽车在城市道路上的流量-速度模型。
4.根据权利要求1所述的一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法，其特征在于：所述步骤C）的步骤c）中进行出行方式转移量测算时：由出行方式转移比例与出行时间差异率之间的关系即可得到小汽车向公交车出行方式的转变比例，进而得到出行方式转移后小汽车的出行量。
5.根据权利要求1所述的一种考虑交通方式转移的公交专用道设置效益计算方法，其特征在于：所述步骤E）的步骤c）通过计算设置公交专用道前后的人均出行时耗，进而得到所有出行者的人均出行时耗减少率，并以人均出行时耗减少率作为设置公交专用道的效益指标。
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