CN109726512A - 一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，包括以下步骤：首先测量参数并将参数输入至数学模型中；之后建立并初始化车辆参数、确定分析时段内从公交站驶离的车辆数、驶入公交站停靠的车辆数和正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数；最后判断车辆实际停靠时长和分析时长的关系、通过计算模型获取有效泊位数。本发明综合考虑港湾式公交停靠站的长度、公交车进站停靠所需空间、公交车停靠位置分布、公交车停靠时长分布和公交车出站所需车头空间等因素，适用于未明确划分停靠泊位的公交停靠站。
Description
技术领域
本发明属于地面公交系统通行能力设计领域，尤其涉及一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法。
背景技术
公交停靠站是地面公交系统的重要组成部分，是制约其通行能力的重要因素。在我国大城市，由于公交线网密集、站点停靠线路数多，公交停靠站有效泊位数不足的情况时有发生，造成公交停靠站运行秩序混乱，降低了公共交通系统运行效率。目前公交停靠站有效泊位数的计算方法以公交停靠站有明确的泊位划分为假设前提。然而，针对公交停靠站未明确划分停靠泊位，这一在我国更为普遍的情况，未见有针对性的优化设置方法，并且也未检索到这类方法的发明专利。经对现有技术的文献检索发现，有关港湾式公交停靠站通行能力及其有效泊位数计算方法，主要有以下几种：1)美国《公共交通通行能力和服务质量手册》推荐方法。该方法给出了公交停靠站通行能力的计算方法，可由单个停靠泊位通行能力、公交停靠站有效泊位数和交通阻塞调整系数三项乘积计算。其中对于公交停靠站有效泊位数，根据公交停靠站实际泊位数、站台类型和车辆到达类型的不同，给出了建议值。代表性著作包括《公共交通通行能力和服务质量手册》，论文《城市道路公交中途停靠站通行能力研究与应用》和《港湾式公交站点泊位数优化方法》等也采用该方法进行计算；2)基于排队系统的计算方法。将公交车辆在公交停靠站停靠抽象为一个排队系统，到达的公交车辆按照到达的顺序前后排列，依次停靠。根据到达分布、停靠时间分布和泊位数量的不同，将公交停靠站作为M/M/1、M/G/1、M/M/n等系统处理，代表性论文包括《基于M/G/1排队模型的公交停靠站泊位数研究》、《实时定点停靠公交站通行能力研究》、《基于排队论的公交停靠站通行能力模型研究》等。这两种计算方法均是在公交停靠站有明确泊位划分的假设前提下进行计算的。
但在我国更为普遍的情况是公交停靠站无明确的停靠泊位划分。这种情况下，由于公交车辆进站停靠的位置具有随机性，导致整个公交停靠站可同时容纳的公交车数量、公交车是否能够进站、完成停靠后是否能及时出站等也具有了随机性。因此，在公交停靠站未明确划分停靠泊位的情况下，其运行情况与现有计算方法中关于有明确泊位划分的假设存在明显差异。综上可知，现有技术缺乏针对公交停靠站未明确划分停靠泊位情况下，科学合理地计算有效泊位数的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，通过综合考虑港湾式公交停靠站的长度、公交车进站停靠所需空间、公交车停靠位置分布、公交车停靠时长分布和公交车出站所需车头空间等因素，建立了一套计算港湾式公交停靠站有效泊位数的流程和方法，从而解决现有计算方法不适用于港湾式公交停靠站未明确划分停靠泊位的不足。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，包括以下步骤：
步骤S1:测量参数并将参数输入至数学模型中；所述参数包括公交停靠站长度、公交车辆长度、车辆超车离站所需的间距、车辆超车进站所需的间距、每个分析时段的时长和总分析时长；
步骤S2:建立并初始化车辆参数；所述车辆参数包括正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数、公交站上完成上下客应驶离的车辆数、从公交站驶离的车辆数和驶入公交站停靠的车辆数；
步骤S3:确定分析时段内从公交站驶离的车辆数；
步骤S4:确定分析时段内驶入公交站停靠的车辆数；
步骤S5:确定分析时段内正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数；
步骤S6:判断步骤S5中的车辆实际停靠时长是否达到了分析时长；若是，进行步骤S7；否则，分析时段编号加1；返回步骤S2；
步骤S7:通过计算模型获取有效泊位数。
优选地，步骤S3中包括以下步骤：
步骤S31：判断公交站内是否有车辆停靠；若是，则进行步骤S32，否则进入步骤S4；
步骤S32：针对公交站内从前往后数的第k辆车，判断其是否正等待驶离，若是，等待驶离的车辆数加1，进入步骤S33；若否，进入步骤S34；
步骤S33:判断车辆是否能够驶离，若是，则驶离的车辆数加1，进入步骤S34，否则进入步骤S34；
步骤S34：判断是否为停靠站内停靠的最后一辆车，若是，进入步骤S4；若否，移至后一辆车，返回步骤S32。
优选地，在步骤S31中，公交站内是否有车辆停靠时，公交站上公交站上正在停靠的车辆数大于0。
优选地，在步骤S32中，车辆正等待驶离时，车辆的实际停靠时长不小于所需停靠时长。
优选地，在步骤S33中，车辆能够驶离时，车辆为公交站内停靠在最前端的车辆，或其前方停靠车辆都能够驶离的车辆，或其与前方车辆间距大于车辆超车离站所需间距的车辆。
优选地，步骤S4中包括以下步骤：
步骤S41：判断公交站内是否有车辆停靠，若否，进入步骤S42；若是，进入步骤S43；
步骤S42：车辆进入公交站停靠，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值；该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；
步骤S43：判断公交站最后一辆停靠车辆后方剩余空间是否能容纳公交车停靠，若是，进入步骤S44；若否，进入步骤S45；
步骤S44：车辆从最后一辆停靠车辆后方进入公交站停靠，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；返回步骤S43；
步骤S45：判断车辆能否进入目前公交站内停靠车辆间的空挡停靠，若是，进入步骤S46；否则进入步骤S5；
步骤S46：车辆进入目前公交站内停靠车辆间最大的空挡停靠，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；返回步骤S45。
优选地，在步骤S7中，所述计算模型为
与现有技术相比，本发明的优点为：
1)本发明提供了一种港湾式公交停靠站有效泊位数计算方法，适用于未明确划分停靠泊位的公交停靠站。
2)本发明的方法综合考虑港湾式公交停靠站的长度、公交车进站停靠所需空间、公交车停靠位置分布、公交车停靠时长分布和公交车出站所需车头空间等因素。
附图说明
图1为本发明一实施例的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法的流程图；
图2为图1中各分析时段内有效停靠车辆数变化图；
图3为图1中有效泊位数计算结果对比。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
如图1所示，一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，包括以下步骤S1～S7，具体如下：
步骤S1：测量参数并将参数输入至数学模型中；所述参数包括公交停靠站长度L，m、公交车辆长度Lb，m；、车辆超车离站所需的间距dex、车辆超车进站所需的间距den、每个分析时段的时长λ和总分析时长T，s。
步骤S2：建立并初始化车辆参数；所述车辆参数包括正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数、公交站上完成上下客应驶离的车辆数、从公交站驶离的车辆数和驶入公交站停靠的车辆数；对于初始时段t＝1，设置为nt＝0，
其中，t为分析时段编号，nt表示在t时段公交站上正在停靠的车辆数，veh；表示在t时段公交站上有效停靠的车辆数，veh；表示在t时段公交站上完成上下客应驶离的车辆数，veh；表示在t时段从公交站驶离的车辆数，veh；表示在t时段驶入公交站停靠的车辆数，veh；
步骤S3：确定分析时段内从公交站驶离的车辆数；具体包括步骤S31～步骤S34。
步骤S31：判断公交站内是否有车辆停靠；如式(1)所示，若是，则进行步骤S32，否则进入步骤S4。
nt＞0 (1)
步骤S32：针对公交站内从前往后数的第k辆车，判断其是否正等待驶离，即判断实际停靠时长是否达到了所需停靠时长，如式(2)所示，若是，等待驶离的车辆数加1，进入步骤S33；若否，进入步骤S34。
式中：表示车辆i实际停靠时长，s；Di车辆i所需停靠时长，s；
步骤S33：判断车辆是否能够驶离，如式(4)所示,若是，则驶离的车辆数加1，如式(5)所示，进入步骤S34，否则进入步骤S34。
式中：表示在t时段公交站从前往后数的第k辆车是否能够驶离，1-是，0-否；表示在t时段公交站从前往后数的第k辆车与前车的间距，m；
车辆能够驶离时，车辆为公交站内停靠在最前端的车辆，或其前方停靠车辆都能够驶离的车辆，或其与前方车辆间距大于车辆超车离站所需间距的车辆。
步骤S34：判断是否为停靠站内停靠的最后一辆车，如式(6)所示，若是，进入步骤S4；若否，移至后一辆车，返回步骤S32。
k＝＝nt (6)
步骤S4：确定分析时段内驶入公交站停靠的车辆数，具体包括以下6个步骤。
步骤S41：判断公交站内是否有车辆停靠，如式(1)所示，若否，进入步骤S42；若是，进入步骤S43；
步骤S42：车辆进入公交站停靠(情况一)，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值；别如式(7)和(8)所示，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；如式(9)所示；进入步骤S43；
Di＝RD (7)
式中：RD表示公交停靠所需时长赋值(情况一)，m，是一个满足一定分布的随机数；
Li＝RL1 (8)
式中：Li表示车辆i的车头与公交站最前端的距离，m；RL1表示当公交站无车停靠时车辆进站停靠车头与公交站最前端的距离赋值，m，是一个满足一定分布的随机数；
步骤S43：判断公交站最后一辆停靠车辆后方剩余空间是否能容纳公交车停靠，如式(10)所示，若是，进入步骤S44；若否，进入步骤S45；
L＞Lk+2Lb (10)
步骤S44：车辆从最后一辆停靠车辆后方进入公交站停靠(情况二)，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值，分别如式(7)和(11)所示，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；如式(9)所示；返回步骤S43。
Li＝RL2 (11)
式中：RL2表示当车辆在公交站已有停靠车辆最后方进站停靠时与前方车辆的距离赋值(情况二)，m，是一个满足一定分布的随机数。
步骤S45：判断车辆能否进入目前公交站内停靠车辆间的空挡停靠，如式(12)所示，若是，进入步骤S46；否则进入步骤S5；
max{Lk+1-Lk-Lb}≥den (12)
步骤S46：车辆进入目前公交站内停靠车辆间最大的空挡停靠(情况三)，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值，分别如式(7)和(13)所示，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1，如式(9)所示，返回步骤S45。
Li＝RL3 (13)
式中：RL3表示车辆超车进站时与前方车辆的距离赋值(情况三)，m，是一个满足一定分布的随机数。
步骤S5：确定分析时段内正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数；分别如式(14)和(15)所示，进入步骤S6。
步骤S6：判断步骤S5中的车辆实际停靠时长是否达到了分析时长；如式(16)所示，若是，进行步骤S7；否则，分析时段编号加1；返回步骤S2。
tλ≥T (16)
t＝t+1 (17)
步骤S7:通过计算模型获取有效泊位数，如式(18)所示。所述计算模型为
式中：Ne表示有效泊位数。
本实施例中针对未明确划分停靠泊位的港湾式公交停靠站，有效泊位数计算的输入参数如表1所示，通过Matlab编程实现上述计算方法，得到每一分析时段有效停靠的车辆数，如图2所示(展示了前1000个分析时段)，最终得到有效泊位数为3.49。
表1输入参数表
按本发明方法，采用表1的输入参数，对长度从12m到60m范围内的港湾式公交停靠站有效泊位数进行了计算。
如图3所示，本实施例与美国《公共交通通行能力和服务质量手册》(TCQSM)建议值进行了对比，其中C1为应用本发明所进得到的有效泊位曲线。如图3知，本实施例可计算任意长度的港湾式停靠站有效泊位数，而传统方法只能提供某几个与泊位数相对应的停靠站长度情况下的有效泊位数，反映出本发明具有更广泛的适用性。并且计算值较美国《公共交通通行能力和服务质量手册》建议值，在只有1个泊位的情况下相同，在其它情况下均相对减少，反映出本发明能更好地反映由于未明确划分停靠泊位，造成车辆进站停靠位置随机性以及公交站运行效率降低的情况。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:测量参数并将参数输入至数学模型中；所述参数包括公交停靠站长度、公交车辆长度、车辆超车离站所需的间距、车辆超车进站所需的间距、每个分析时段的时长和总分析时长；
步骤S2:建立并初始化车辆参数；所述车辆参数包括正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数、公交站上完成上下客应驶离的车辆数、从公交站驶离的车辆数和驶入公交站停靠的车辆数；
步骤S3:确定分析时段内从公交站驶离的车辆数；
步骤S4:确定分析时段内驶入公交站停靠的车辆数；
步骤S5:确定分析时段内正在停靠的车辆数、公交站上有效停靠的车辆数；
步骤S6:判断步骤S5中的车辆实际停靠时长是否达到了分析时长；若是，进行步骤S7；否则，分析时段编号加1；返回步骤S2；
步骤S7:通过计算模型获取有效泊位数。
2.根据权利要求1所述的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，步骤S3中包括以下步骤：
步骤S31：判断公交站内是否有车辆停靠；若是，则进行步骤S32，否则进入步骤S4；
步骤S32：针对公交站内从前往后数的第k辆车，判断其是否正等待驶离，若是，等待驶离的车辆数加1，进入步骤S33；若否，进入步骤S34；
步骤S33:判断车辆是否能够驶离，若是，则驶离的车辆数加1，进入步骤S34，否则进入步骤S34；
步骤S34：判断是否为停靠站内停靠的最后一辆车，若是，进入步骤S4；若否，移至后一辆车，返回步骤S32。
3.根据权利要求2所述的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，在步骤S31中，公交站内是否有车辆停靠时，公交站上正在停靠的车辆数大于0。
4.根据权利要求2所述的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，在步骤S32中，车辆正等待驶离时，车辆的实际停靠时长不小于所需停靠时长。
5.根据权利要求2所述的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，在步骤S33中，车辆能够驶离时，车辆为公交站内停靠在最前端的车辆，或其前方停靠车辆都能够驶离的车辆，或其与前方车辆间距大于车辆超车离站所需间距的车辆。
6.根据权利要求1所述的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，步骤S4中包括以下步骤：
步骤S41：判断公交站内是否有车辆停靠，若否，进入步骤S42；若是，进入步骤S43；
步骤S42：车辆进入公交站停靠，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值；该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；
步骤S43：判断公交站最后一辆停靠车辆后方剩余空间是否能容纳公交车停靠，若是，进入步骤S44；若否，进入步骤S45；
步骤S44：车辆从最后一辆停靠车辆后方进入公交站停靠，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；返回步骤S43；
步骤S45：判断车辆能否进入目前公交站内停靠车辆间的空挡停靠，若是，进入步骤S46；否则进入步骤S5；
步骤S46：车辆进入目前公交站内停靠车辆间最大的空挡停靠，对其停靠所需时长和停靠位置进行赋值，该时段驶入公交站停靠的车辆数加1；返回步骤S45。
7.根据权利要求1所述的港湾式公交停靠站有效泊位数的确定方法，其特征在于，在步骤S7中，所述计算模型为
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