CN112562322A - 一种公交车回授区长度设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公交车回授区长度设计方法，采集相关交通数据，将获得的总交通量折算成当量标准小汽车交通量，采用格林希尔兹模型，拟合该道路的格林希尔兹公式，计算在该道路口红灯时停车线后的最大排队车辆数，最后将该车辆数换算成以米为单位的车辆平均排队长度，通过计算实际红灯情况时，停止线处延误交通量，计算在格林希尔兹模型下，该路口停止线处饱和流量时红灯情况下延误交通量，通过车流波动理论计算排队车辆消散时长，加上红灯时长得到总延误时长，计算最大排队车辆长度，该长度为公交车回授区长度，本方法有效缓解交叉口处公交车因车辆堵塞引起资源浪费，缓解城市公交车资源紧张问题，提高出行效率。

Description

一种公交车回授区长度设计方法
技术领域
本发明属于交通工程中道路交通设计领域，具体涉及一种公交车回授区长度设计方法。
背景技术
随着社会经济的发展，我国汽车保有量呈现爆发式的增长，随之而来的是城市道路服务水平急速下降。因此，提升道路服务水平已经成为当前城市道路基础建设方面的当务之急，而城市道路交叉口的优化设计为其重中之重。受限于城市本身用地问题，城市道路建设用地不可能无限扩张，特别是在城市道路交叉口路段，因而设置公交车回授区的想法被越来越多的学者关注，其目的是为了缓解拥挤时公交车资源因堵塞导致资源浪费，无法能够及时被利用，尽可能的提高城市公共资源利用率。
目前国内对公交专用道的研究尚处于刚刚起步阶段，各地区之间的公交车专用道设置标准不一，无法有效地解决交通堵塞引起的资源浪费问题，主要表现在：公交车专用道长度设置不合理，车辆高峰期时，公交车专用道容量饱和，无法有效缓解资源浪费。
发明内容
本发明为了解决城市道路交叉口交通渠化中公交车回授区长度设置不合理，在交织分流区域与直行车辆冲突的问题，提供一种公交车回授区长度设计方法，分析红灯时长，运用格林希尔兹公式及最大排队长度计算直行等待区红灯时长内车辆排队长度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种公交车回授区长度设计方法，包括如下步骤：
步骤1，采集交通数据，包括交叉口车辆的到达率，红灯时长，红灯时停止线处车头时距，车辆通过停止线时地点车速；
步骤2，根据交通流微观参数车头时距
Figure BDA0002797901750000011
车头间距
Figure BDA0002797901750000012
计算得出交叉口处极大流量Qm，阻塞密度Kj，并结合地点车速关系，得到交叉口处格林希尔兹公式：
Figure BDA0002797901750000013
其中
Figure BDA0002797901750000014
式中V为停止线处地点车速，Vf为畅行速度，K为车流密度；
步骤3，根据交通流流量与密度关系，计算车流密度K，公式如下：
Figure BDA0002797901750000015
式中Q为到达车流量；
步骤4，依据车流波动理论，计算红灯结束时因红灯而延误的交通量Qω1：
Figure BDA0002797901750000021
K2＝Kj，K1＝K，
Figure BDA0002797901750000022
式中V1为红灯结束时通过停止线处地点速度，K1为红灯结束时车流密度，V2为红灯时车流速度；
步骤5，计算饱和流量对应车速Vs＝0.5Vf以及对应密度Ks＝0.5Kj，计算饱和流量时因红灯而延误交通量Qω2：
Figure BDA0002797901750000023
步骤6，计算公交车回授区长度L，公式如下：
Figure BDA0002797901750000024
其中：N＝tB*Qω1，tB＝ts+tA，
Figure BDA0002797901750000025
式中N为排队车辆数量，tB为总延误时长，ts为延误车辆消散时间，tA为红灯时长。
进一步的，用人工计数法采集交通数据，将所有车辆区分为小、中、大型车，并进行分种调查，采集的交通数据有小、中、大型车各自驶入的交通量，对采集的小、中、大型车的各自交通量进行统计并换算成当量小汽车交通量。
进一步的，将大、中、小型车各自驶入的交通量换算成当量小汽车交通量的计算方法为：Q＝∑QiEi，其中Q为换算后的当量小汽车交通量，Ei为i类车辆换算系数，Qi为i类车辆的交通量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为道路设计者们提供了一种公交车回授区长度设置方法，弥补目前关于国内公交车回授区长度设计方面的空白，提升了交叉口的道路服务水平。本发明可以缓解交叉口公交车车辆拥堵。本发明在交叉口设施建设情况的充分的分析调查的基础上，综合考虑了车流高峰期时车流密度，为公交车设置了足够的长度。
附图说明
图1为本发明公交车回授区道示意图；
图2为本发明公交车回授区长度概念示意图；
图3为本发明数据测量位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述的一种公交车回授区长度设计方法，其具体实施方式步骤如下：
步骤1，采集交通数据，包括交叉口车辆的到达率，红灯时长，红灯时停止线处车头时距，红灯结束时车辆通过停止线时地点车速。
用人工计数法采集交通数据，在交叉口停车线处为红灯时长、车头时距、地点车速调查点，在交叉口道上游200米处为到达率调查点。首先，在车头间距，地点车速调查点处调查车辆在一个红灯时长内的车头时距，地点车速，红灯时长并记录；然后在到达率调查点处，以3分钟一个时间间隔连续调查通过该点的大、中、小型车的高峰小时交通量。将所有车辆区分为小、中、大型车，并进行分种调查，采集的交通数据有小、中、大型车各自驶入的交通量，对采集的小、中、大型车的各自交通量进行统计并换算成当量小汽车交通量。将大、中、小型车各自驶入的交通量换算成当量小汽车交通量的计算方法为：Q＝∑QiEi，其中Q为换算后的当量小汽车交通量，Ei为i类车辆换算系数，Qi为i类车辆的交通量。
步骤2，根据交通流微观参数车头时距
Figure BDA0002797901750000031
(单位：秒)，车头间距
Figure BDA0002797901750000032
(单位：米)，计算得出交叉口处极大流量Qm(单位：辆/小时)，阻塞密度Kj(单位：辆/千米)，并结合地点车速关系，得到交叉口处格林希尔兹公式：
Figure BDA0002797901750000033
其中
Figure BDA0002797901750000034
式中V为停止线处地点车速，单位：千米/小时，Vf为畅行速度，单位：千米/小时，K为车流密度，单位：辆/千米；
步骤3，根据交通流流量与密度关系，计算车流密度K，公式如下：
Figure BDA0002797901750000035
式中Q为到达车流量，单位辆/小时；
Figure BDA0002797901750000036
步骤4，依据车流波动理论，计算红灯结束时因红灯而延误的交通量Qω1：
Figure BDA0002797901750000037
K2＝Kj，K1＝K，
Figure BDA0002797901750000038
Qω1单位：辆/小时，
式中V1为红灯结束时通过停止线处地点速度，单位：千米/小时，K1为红灯结束时车流密度，单位：辆/千米，V2为红灯时车流速度即为0；
步骤5，依据流量密度关系车流波动理论，计算饱和流量对应车速Vs＝0.5Vf以及对应密度Ks＝0.5Kj，计算饱和流量时因红灯而延误交通量Qω2：
Figure BDA0002797901750000041
Qω2单位：辆/小时；
步骤6，根据车流波动理论，计算公交车回授区长度即最大排队长度L(单位：千米)，公式如下：
Figure BDA0002797901750000042
其中：N＝tB*Qω1，tB＝ts+tA，
Figure BDA0002797901750000043
式中N为排队车辆数量，单位：辆，tB为总延误时长，单位：秒，ts为延误车辆消散时间，单位：秒，tA为红灯时长，单位：秒。
以沭阳县公园路与上海路交叉口为例，该路口未设置公交车回授区，首先，在红灯时长、车头时距、地点车速调查点调查红灯时长、车头时距、地点车速并记录，红灯时长tA＝30秒，然后，在到达率调查点处，以3分钟为一个时间间隔连续调查通过该点的大、中、小型车的高峰小时交通量，如表1所示。
表1
Figure BDA0002797901750000044
Figure BDA0002797901750000051
计算得到红灯时车头间距为12米，车头时距为3秒，地点车速极大流量Qm＝1200辆/小时，阻塞密度Kj＝83.3辆/千米，即Vf＝57.6千米/小时，代入格林希尔兹公式得到：
V＝57.6-0.6914K
将t＝3分钟到达的车辆按照《城市道路设计规范(037CJJ-2012)》的要求折算车当量小汽车交通量Q＝588辆/小时，代入红灯结束时车辆密度公式计算K1＝12.199辆/千米；然后代入格林希尔兹公式计算对应速度V1＝49.17千米/小时；最后计算因红灯而延误的车流量得：Qω1＝702.738辆/小时。
计算饱和流量所对应的车速Vs＝28.8千米/小时，计算对应车流密度Ks＝41.65辆/千米，代入延误车流量公式计算饱和流量下因红灯而延误的车流量，得：Qω2＝2399.04辆/小时。
计算排队车辆消散时间ts＝0.00345小时，代入总消散时间公式得：tB＝0.01178小时；代入排队车辆公式得：N＝8.2辆；最后代入总排队长度公式得：L＝0.011千米，即回授区长度为11米，如图1至图3所示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种公交车回授区长度设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1，采集交通数据，包括交叉口车辆的到达率，红灯时长，红灯时停止线处车头时距，车辆通过停止线时地点车速；
步骤2，根据交通流微观参数车头时距
Figure FDA0002797901740000011
车头间距
Figure FDA0002797901740000012
计算得出交叉口处极大流量Qm，阻塞密度Kj，并结合地点车速关系，得到交叉口处格林希尔兹公式：
Figure FDA0002797901740000013
其中
Figure FDA0002797901740000014
式中V为停止线处地点车速，Vf为畅行速度，K为车流密度；
步骤3，根据交通流流量与密度关系，计算车流密度K，公式如下：
Figure FDA0002797901740000015
式中Q为到达车流量；
步骤4，依据车流波动理论，计算红灯结束时因红灯而延误的交通量Qω1：
Figure FDA0002797901740000016
式中V1为红灯结束时通过停止线处地点速度，K1为红灯结束时车流密度，V2为红灯时车流速度；
步骤5，计算饱和流量对应车速Vs＝0.5Vf以及对应密度Ks＝0.5Kj，计算饱和流量时因红灯而延误交通量Qω2：
Figure FDA0002797901740000017
步骤6，计算公交车回授区长度L，公式如下：
Figure FDA0002797901740000018
其中：N＝tB*Qω1，tB＝ts+tA，
Figure FDA0002797901740000019
式中N为排队车辆数量，tB为总延误时长，ts为延误车辆消散时间，tA为红灯时长。
2.根据权利要求1所述的公交车回授区长度设计方法，其特征在于：用人工计数法采集交通数据，将所有车辆区分为小、中、大型车，并进行分种调查，采集的交通数据有小、中、大型车各自驶入的交通量，对采集的小、中、大型车的各自交通量进行统计并换算成当量小汽车交通量。
3.根据权利要求2所述的公交车回授区长度设计方法，其特征在于：将大、中、小型车各自驶入的交通量换算成当量小汽车交通量的计算方法为：Q＝∑QiEi，其中Q为换算后的当量小汽车交通量，Ei为i类车辆换算系数，Qi为i类车辆的交通量。
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