小区开放对周边道路通行能力影响的研究
杨亚杰++韩印++袁鹏程++赵靖
摘 要：为了详细地研究直线式公交停靠站对道路通行能力影响，在HCM2010基础之上，分车道对道路通行能力进行计算，详细地研究了公交车的停靠、开门、上下客、关门、加速离站过程，把上下客的用时和车内的拥挤度联系起来，同时考虑公交站点公交车辆排队情况构建了公交停靠行为对道路通行能力影响的模型，最后运用vissim对不同停靠时间影响下和不同公交到达率下的道路通行能力进行了仿真和分析，仿真结果表明，不同的公交停靠时间、不同程度的公交到达率、增加或减少公交停靠泊位数均对道路的通行能力产生了较大影响。
关键词：城市交通；通行能力；排队论；直线式公交停靠站；拥挤度；停靠时间
中图分类号：F570 文献标识码：B
Abstract： In order to detailed and accurate describe the effect of traffic capacity model based on the linear bus stops， on the basis of HCM2010， the model calculate the traffic capacity of the road separately， at the same time， detailed describe and calculate these process， like bus decelerate to station， open the door， people on and off the bus， close the door， accelerate to leave the station， and connect the time of passenger on and off and the degree of congestion. This paper use the queueing theory modify the traffic capacity， finally use VISSIM simulate and analyze the capacity under different stop-time and arrival rate of bus， the results show that different bus stop-time， arrival rate， increase or decrease the number of bus stop station，that all have a great effect on the traffic capacity.
Key words： urbantraffic； capacity； queueing theory； linear bus station； degree of congestion； stop-time
0 引 言
随着小汽车保有量的增长，各个城市也意识到公共交通的重要性，公交优先被越来越多的城市应用到实际中，如公交专用道的设置和公交信号优先的实施。公交停靠作为公交运行的一部分，停靠站的设置方式不同，对道路的通行能力影响也不同。柳祖鹏把站点对道路通行能力的影响和站点的上下客时间联系起来[1]， 冯太群着重研究了公交的停靠时间，把公交停靠时乘客的上下车速度与车内的拥挤度联系起来，进行了详细的模型描述和调查实例验证[2]，卢小林等人则构建双层优化模型选择公交专用道的设置方式[3]，孙锋、王殿海考虑停靠站的车辆排队概率和停靠时间分布[4]，杨晓光等人对公交停靠行为的影响时间进行了分析和仿真比较[5]，孙锋在其博士论文里对直线式公交停靠下不同車道的通行能力的影响细化到整个道路的每一条车道[6]，本文在诸多研究和HCM 2010[7]的基础之上，将直线式公交停靠站对道路通行能力的影响进行了详细的过程分析和模型描述并用vissim进行仿真研究。
1 公交进站过程分析
讨论公交进站过程之前，设置几个条件以便分析研究[5]。公交车辆按照道路渠化规定行驶和进站；公交车在最外侧车道行驶，停靠时不需要变换车道；公交站点距前后交叉口有一定距离，公交车的停靠不受沿线进出交通、行人的干扰；公交车的停靠会影响后续车辆的行驶；公交车辆停靠按照先到先服务原则[8]；公交停靠会阻碍其他车辆，致使其他车辆速度下降，车头时距增大，通行能力降低；道路中央设置中央隔离带，机动车、非机动车有隔离设施。
3 案例仿真与分析
在2016年11月2日早高峰7：30～8：30时段，对上海杨浦区五角场翔殷路公交站和周家嘴路保定路进行调查。拍摄公交站点公交车停靠情况，包括进站方式、公交开关门时间、车内拥挤度、乘客上下车、停靠时间等情况，同时拍摄整个车道的车辆行驶情况，包括公交停靠时后续车辆的超车行为。公交站点均为直线式停靠站，各方条件均满足本文研究的前提条件。
翔殷路国定路配时为：南北直行45s，左转40s，东西直行65s，左转45s，c为215s，交通流量数据如表1；周家嘴路保定路配时为：东西直行100s，左转35s，南北方向60s，周期210s，各个车道的通信能力为C4车道372，C3车道564，C2车道488，公交专用道为88。
3.1 案例分析与总结
C4、C3车道的通行能力仅和道路条件及绿信比有关，由于C1车道有直线式公交停靠，所以会造成车辆之间的车头间距增大，后续的车辆部分会选择超车从而本车道通行能力降低，C2车道的交通量增大。分析调查数据可知，公交车的开关门总计4s，下车速度约1s/人，上车速度则和车内的拥挤度有关，各个车辆的减速进站约为6s，加速离站时间约为7s，基本保持一致。而公交车的停靠时间则根据上下客的不同而不同。不同的停靠时间对道路的通行能力的影响也不同[9]，对公交的服务质量影响和乘客的服务评价也不相同[10]。endprint
运用vissim进行模拟，在vissim中设置四车道，公交站台设置在最外侧车道，选定车辆输入为4 000，车辆组成为小汽车、公交车和大货车，车辆以随机分布到达，小汽车和大货车的比例为98∶2，而公交车到达率则为54～114辆/h，车速均控制在40～60km/h，加速度均为7m/s2，每次仿真600s，在一定交通输入下，增加公交车的到达率，结果如图3所示。
在一定公交到达率下，增加车辆输入，结果表明在到达率适合范围内，增加车辆输入，各个车道的通行能力均有所增加，但不是一直增加，超过一定道路承载范围，由于公交的停靠时间加长，车头时距变小，车辆速度变小，导致通行能力会逐渐下降；C3和C4车道在内侧，受其余交通的影响最小，通行能力最高，而C1车道由于无公交专用道，道路通行能力受公交车的影响较大，一是受到站台瓶颈的限制，二是受到公交车头时距造成道路上车头时距拉大的缘故，还有部分车辆选择超过公交车到C2车道上行驶，所以C1车道通行能力最低。
在一定的交通输入下，增加公交车的到达率，随着公交到达率的增加，公交停靠时间增加，C1车道通行能力逐渐减少，C2车道上通行能力由于换道行为导致通行能力逐渐增加，超过一定的限制，通行能力后期逐渐减少。从图中的C2和C1车道的通行能力趋势来看，随着公交到达率的增加，C1和C2车道的通行能力均呈现出减少的趋势，C3和C4车道所受影响较小；随着公交到达率的增加，C1通行能力依次降低6.41%、21.92%、36.84%后趋于稳定。
有公交专用道时，车辆速度及到达率设置不变，增加公交车的到达率，通行能力如图4所示。在一定的公交到达率下，增加公交车的泊位数，C1车道的通行能力如图5所示。
有公交专用道时，增加公交车的到达率，则公交专用道上的通行能力依次增加的百分比为14.29%、16.67%，由于公交车辆排队等待及道路的限制，增加到一定程度后保持不变，继续增加公交车到达率，则会引起道路严重拥堵而导致通行能力下降83.3%，其他车道通行能力仅与车辆到达率和道路情况有关，不受公交专用道车辆的影响。经过仿真发现，在一定的公交到达率下，增加公交车的泊位数，则公交专用道的通行能力不断增加增长率分别为64.71%、14.29%、37.5%，但是随着泊位数的增加，通行能力增长较为缓慢，当公交到达率一定时，增加泊位数后，由于车辆的排队，会出现公交专用道通行能力下降的情况下降率为2.27%。
参考文献：
[1] 柳祖鹏，李克平，倪颖. 考虑停靠服务的公交到车率分布预测[J]. 中国公路学报，2015（1）：87-94.
[2] 冯太群. 公交停靠对路段通行能力的影响分析[D]. 成都：西南交通大学（硕士学位论文），2012.
[3] 卢小林，俞洁，邹难. 公交专用道选址与公交線网组合优化模型[J]. 交通运输工程学报，2016（2）：132-142.
[4] 孙锋，王殿海，马东方. 直线型公交停靠站通行能力计算方法[J]. 西南交通大学学报，2013（3）：546-552.
[5] 杨晓光，徐辉，龙科军，等. 公交停靠站对相邻车道通行能力的影响[J]. 系统工程，2009（8）：74-79.
[6] 孙锋. 公交站点运行效率计算及车辆停靠组织优化[D]. 长春：吉林大学（博士学位论文），2013.
[7] 夏井新，陆振波，安成川. 一种城市道路公交信号优先方法[Z]. 2015.
[8] Leiva C， Mu？觡oz JC， Giesen R， et al. Design of limited-stop services for an urban bus corridor with capacity constraints[J]. Transportation Research Part B： Methodological， 2010，44（10）：1186-1201.
[9] Fernández R. Modelling public transport stops by microscopic simulation[J]. Transportation Research Part C： Emerging Technologies， 2010，18（6）：856-868.
[10] 翁剑成，葛昱，王昌，等. 面向公交服务评价的公交出行指数与分析模型[J]. 公路交通科技，2016（1）：130-134.endprint
