宁波市中山东路公交专用道设置研究

宁波市中山东路公交专用道设置研究（精选5篇）

宁波市中山东路公交专用道设置研究 第1篇

宁波市中山东路公交专用道设置研究

实施公交优先是解决城市建成区交通拥挤的主要途径之一.通过建设模式、断面、隔离和适应性、交叉口进出口道以及停靠站的`处理等方面介绍了宁波市中山东路公交专用道的设置,为中国其他城市类似断面道路改造设置公交专用道提供了经验.

作 者：陶俊 Tao Jun  作者单位：宁波市城建设计研究院有限公司,浙江,宁波,315012 刊 名：市政技术 英文刊名：MUNICIPAL ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 28(1) 分类号：U412.37 关键词：城市交通   公交专用道   公交停靠站  

宁波市中山东路公交专用道设置研究 第2篇

关键词：城市道路,公交专用道,路段,交叉口,快速公交系统

公共交通作为一种“绿色”的交通工具已经得到了我国各大、中城市的重视,优先发展公共交通已经成为普遍的共识[1]。

公交运行过程中在路段和交叉口行驶时的干扰因素很多,既有行人和非机动车的影响,也有其他机动车的影响。这不仅使得公交车运行速度太慢,而且使得公交车难以准时到站。因此,改善公交运行条件已成为提高公交服务水平、实施公交优先的关键之一。近十多年来,北京、上海、深圳、广州、青岛、无锡、厦门、南京、洛阳等很多大、中城市相继在部分城市道路上开辟了公交专用道,在空间上为公交提供足够的优先权。本文就城市常规公交路段专用道、交叉口专用道以及快速公交系统BRT(Bus Rapid Transit)专用道设置方法和适应性进行探讨。

1 常规公交路段专用道

公交专用道是指在较宽的车道上,用交通标线或硬质分离的方法划出一条公共汽车专用通道,在特定的时段内供公共汽车行驶而不允许其他车辆通行[2]。路段公交专用道根据设置位置,可以分为3种[3]。

1.1 沿路外侧机动车道设置的公交专用道

设置在外侧的机动车道上(见图1)。优点是便利于设置公交停靠站、不需要对公交车辆的上下客门进行改造、实施方便易行、投资少。缺点是公交车辆容易受到路侧车辆停靠及非机动车(行人)交通的干扰、不利于左转公交车的运行、不利于社会车辆右转以及不利于设置出租车停靠站。

该种公交专用道适用于在前方交叉口右转或直行公交车流量较多、机动车道与非机动车道(或人行道)之间采用物理分隔的情况,或路侧机动车进出口和出租车停靠站均较少的情况。我国大部分城市的公交专用道一般均采取这种形式。

1.2 沿路内侧机动车道设置的公交专用道

设置在内侧的机动车道上(见图2)。优点是公交车辆运行不受路边停车影响、不受非机动车影响、不受沿街小路口和单位进出交通影响。缺点是不利于设置公交停靠站、不利于右转公交车的运行、不利于社会车辆左转以及给乘客出行带来一定的安全隐患。

该种公交专用道适用于道路交叉口间距比较长、前方交叉口左转或直行公交车流量较多且道路中间有较宽(最好有3 m以上宽度)的分隔带(如绿化带),可方便将公交停靠站设置在道路中间分隔带上。一般快速公交(BRT)专用道设置时采用这种形式。

1.3 沿路中间机动车道设置的公交专用道

设置在中间车道上(见图3),优点与沿路内侧公交专用道类似;缺点是不利于公交车辆进站及转向公交车辆的运行、对社会车辆的行驶造成一定的阻隔。

该种公交专用道适用于直行公交车流量较多、道路交叉口间距较短或大站快运公交且路段上不设置公交停靠站的情况。为减少路中公交专用道对社会车辆行驶阻隔的影响,需要在路段起始点上,通过交通标志提示社会车辆分道行驶。

2 交叉口进口道处公交专用道

公交进口专用道是指通过交通标志标线或其他工程措施将信号交叉口的一个或多个进口道指定为公交车专用,其他社会车辆(不含特殊车辆)不允许进入。

2.1 直行公交专用进口道

大部分交叉口受到用地空间的限制,无法对每个方向的公交车辆提供转向专用车道,只能对直行方向的公交车提供直行公交专用进口道。按照公交进口专用道位置与路段公交专用道的相对位置关系,将直行公交进口专用道分为直通式、错开式以及与转向车辆混行3种形式[3]。

1)直通式公交专用进口道。当路段公交专用道位于道路外侧车道时,公交专用道延伸至停车线,同时在进口道开始前设置一段交织段,便于右转社会车辆变换车道(见图4a)。当路段公交专用道位于道路内侧时,公交专用道延伸至停车线,同时在进口道开始前设置一段交织段,便于左转社会车辆变换车道(见图4b)。直通式公交专用进口道对交通流的影响最小,尤其有利于直行公交车辆的行驶,因为直行公交车辆不需要变换车道。

2)错开式公交专用进口道。当路段公交专用道位于道路外侧,且右转交通量较大而进口道外侧用地条件不能满足向右拓宽进口车道时,将公交专用进口道由最外侧车道向内侧移一个车道,同时在进口道开始前设置一段交织段,以便于公交车辆和右转社会车辆变换车道(见图5a)。当路段公交专用道位于道路内侧,且左转交通量较大,而道路和交通量条件不适合将交叉口进口道附近的道路中心线向左偏移一个或多个车道(见图5b)。错开式公交专用进口道对公交车辆和社会车辆的行驶影响较大,因为两者在进入交叉口时都需要变换车道,交织过程中易引起交通混乱。

3)直行公交车辆与转向车辆混行进口道。当路段公交专用道位于道路外侧,右转车辆很少,且右转和直行车流共用一个信号相位或右转车辆不受信号控制时,可以考虑让直行公交车辆与右转社会车辆共用一个进口道(见图6a)。当路段公交专用道位于道路内侧,左转车辆很少,且左转和直行车流共用一个信号相位时,直行公交车辆可与左转社会车辆共用一个进口道(见图6b)。

直行公交车辆与转向车辆混行进口道,对转向车辆的行驶不利,增加了转向交通的延误。

2.2 左转公交专用进口道

当交叉口左转公交车辆流量较大时,有必要设置在交叉口左转进口车道的左转公交专用进口道上。为了避免在出口车道上左转公交车辆与左转社会车辆的交织产生混乱,左转公交专用进口道的设置形式必须与车辆左转后的出口车道及公交停靠站的设置形式相协调。对于有出口公交专用道的情况,左转公交进口道须与出口专用道匹配。设置原则如下:出口专用道在外侧,则左转进口也设在外侧;出口专用道在内侧,则左转进口也设在内侧;出口专用道在中间,则左转进口设在外侧。

2.3 右转公交专用进口道

当右转车道上也设置有信号灯(目的是为减少右转机动车交通流对行人与非机动车的干扰)或右转公交车流量比较大时,也需要设置右转公交专用进口道。为了避免在出口车道上右转公交车辆与右转社会车辆的交织带来的混乱,右转公交专用进口道的设置形式必须与车辆右转后的出口车道的公交专用道及公交停靠站的设置形式相协调。设置原则如下:出口专用道在外侧,则右转进口也设在外侧;出口专用道在内侧,则右转进口也设在内侧;出口专用道在中间,则右转进口设在内侧。

3 BRT专用道设计与站台设置方法

快速公交系统(BRT)是一种介于轨道交通与常规公交之间的新型运营系统。BRT专用车道的布置一般采用中央专用道形式或独立的道路断面形式,以更好地减少通行所受的干扰。

3.1 中央专用道与站点设置

当BRT专用道采取中央专用道布局形式时,为减小两侧车道的干扰,尽可能在车道之间加隔离。当2 m<隔离带宽度<4 m时,可以利用分隔带设置直线型公交停靠站;当隔离带宽度>4 m时,可以压缩隔离带,开辟港湾式停靠站,对向错开距离以50 m为宜(见图7)。由于站点分散,因此这种在BRT专用道两侧设置公交停靠站方法不利于乘客的换乘。

为此,更多地将BRT停靠站设置在道路中央,利用道路中央分隔带或人为开辟的位于道路中央的空间设置公交停靠站,此时站台宽度一般≥4 m。当BRT为双向4车道时,停靠站点位置的车道不需要进行处理(见图8a);当路段上BRT车道只有双向2车道时,为了保障BRT车辆不至在公交停靠站点处受阻,需要将道路中央停靠站点部分BRT车道拓宽成双向4车道,社会车道相应外移(见图8b)。

3.2 独立设置的BRT专用道

在新建道路拟开辟BRT专用道时,可以考虑设置在独立的道路平面上(见图9),更好地保障BRT运行的独立性,也可以为远期规划轨道交通预留线路空间。对于这种形式的BRT车道布置,公交站台可以设置在BRT车道的中间或两侧。

4 结语

在城市公交专用道设置前,还需考虑是否有必要开辟路段公交专用道,主要从道路条件(车道数)和交通条件(公交车流量、客流量)两方面考虑。美国国家交通研究委员会(TRB)对4类公交专用道进行了专门研究,提出了设置公交专用道的规划建议。我国东南大学、哈尔滨工业大学、北京交通大学等根据国内城市的交通特点提出了相应的建议。进行公交专用道设计时,要从隔离措施和视认性上加以细节设计,以保障公交专用道的通行条件,使之更好地发挥公交专用道的作用。

参考文献

[1]王炜,杨新苗,陈学武,等.城市公共交通系统规划方法与管理技术[M].北京:科学出版社,2002.

[2]杨晓光,孙明正,张海军,等.城市道路交通设计指南[M].北京:人民交通出版社,2003.

公交专用车道设置效益分析 第3篇

由于公共汽车具有投入成本小、载客量大、污染小的特点,所以公交优先已成为目前解决交通拥挤的一个重要途径,但是设置公交专用道后,其他社会车辆的行驶空间将会被压缩,其车道饱和率变大,拥挤程度以及通过交叉口处的延误都会加大。专用道的设置对公交车辆带来优先的同时,也对其他社会车辆带来了一些负面影响,专用道的设置是否合理将直接对交通的运行状况产生影响。因此,对专用道设置效益的分析研究就显得非常有必要。

本文采用相应的延误模型,同时考虑设置公交专用道后引起进口道通行能力变化这一情况,从单点交叉口的交通效益出发分析专用道设置产生的效益。

1 公交专用道的设置形式及条件

公交专用道的设置形式多种多样,可以设置道路边侧,也可以设置在中间或最内侧,其中最常见的一种形式就是把专用道设置在道路边侧,其形式见图1。公交专用道设置在靠道路的最边侧,非常有利于公交停靠站的设计,乘客上下车也很方便、安全。在交叉口处的公交专用进口道一般都是延续路段的公交专用道,使公交车辆的运行保持一定的连续性。

公交专用道的设置在给公交车带来优先的同时,还会对其他社会车辆的运行产生一定负面效应,因此公交专用道的设置应满足一般条件,不能盲目设置。首先是道路应具备2个以上车道,最好是单向具备3～4个车道;其次是当道路高峰小时单向公交车数达到150 pcu左右[1]、或者公交车流量满足一定的比例(一般为18%以上)时可以设置专用道;另外当路段饱和度在0.5～0.8之间时适合设置公交专用车道[2],小于或大于这一范围时则不适合设置公交专用道。这些是进行专用道设置的一般要求,在实际分析中还应满足其他一些指标体系,还应建立相应的评价指标及分析模型。

2 专用道设置效益评价指标及模型

本文对设置公交专用道后在单点交叉口处所产生的交通效益进行分析。设置公交专用道后,公交车和社会车辆分开运行,将对交叉口处的车辆运行产生一定的改变。公交车道和社会车辆车道的通行能力及饱和率将产生变化,随之产生的通过交叉口的延误也会发生变化。在计算延误的过程中,过去的研究都没有考虑车道通行能力的变化,设置前后车道采用相同的通行能力,这是不合理的。本文将综合考虑通行能力以及饱和度的变化,以交叉口处的人均延误作为评价指标来研究公交专用道的设置效益。

车辆在交叉口处的延误不仅有正常的相位延误,还有车辆到达率的波动而产生的附加延误,当饱和度较高时,附加延误也会随之增大。因此,在分析交叉口处的延误时,正常延误和附加延误都要同时考虑,本次主要采用美国《道路通行能力手册》所提出的进口道延误模型,(见式(1)。由车辆的平均延误和车辆的平均载客率得出通过交叉口的人均延误,通过对比公交专用进口道设置前后的人均延误,即可确定公交专用进口设置是否可行。

$\begin{array}{l}d=0.38c\frac{(1-g/c){}^2}{2[1-(g/c)x]}+\\ 173x{}^2[(x-1)+\sqrt{(x-1){}^2+16x/C}](1)\end{array}$

式中:d为车辆的平均延误;c为周期时长;g为有效绿灯时间;x为交叉口进口车道饱和度;C为交叉口进口单车道实际通行能力。

3 专用道设置效益分析

3.1 专用道设置前交叉口延误分析

假定交叉口处的交通量为q;车道的基本通行能力为S0;车道的实际通行能力为C,C=$f{}_b({\displaystyle \prod f})s{}_0\frac{g}{c}$。式中:fb为公共汽车修正系数;∏f为其他饱和流率修正系数乘积;g为有效绿灯时间。进口车道数为n,其中社会车辆的交通量为q 1,公共交通的交通量为q2,则交叉口处车道的饱和度为x0=q/n。根据式(1)得设置公交专用道前的交叉口车辆平均延误为:

$\begin{array}{l}d{}_0=0.38c\frac{(1-g/c){}^2}{2[1-(g/c)x{}_0]}+\\ 173x{}_0^2[(x{}_0-1)+\sqrt{(x{}_0-1){}^2+16x{}_0/C}](2)\end{array}$

3.2 专用道设置后交叉口延误分析

设置公交专用进口道后,公交车与社会车辆分开行驶,社会车辆的进口车道将减少一个,社会车辆分布在n-1个进口道上。公交专用进口道的设置也将引起进口道通行能力的变化,设置专用进口道后,公共汽车一般不会对其他社会车辆的饱和流率产生影响,公共汽车自己形成车队行驶,其饱和利率修正系数也将会发生变化,变为$f^{\prime }{}_{\text{b}}=\frac{h{}_{\text{p}\text{p}}}{h{}_{\text{B}\text{B}}}$。[3]式中:hpp为社会车辆车头时距;hBB为公共汽车车头时距。社会车辆和公交车进口道的实际通行能力也分别变为C1和C2。其中C1=(${\displaystyle \prod f})S{}_0\frac{g}{c}$;$C{}_2=f^{\prime }b({\displaystyle \prod f})S{}_0\frac{g}{c}$。同时,公交专用道以及社会车辆进口道的饱和度将发生变化,其中社会车辆的饱和度为x1=q1/(n-1)C1,公交专用道的饱和度为x2=q2/C2。设置公交专用进口道后社会车辆的平均延误为:

$\begin{array}{l}d{}_1=0.38c\frac{(1-g/c){}^2}{2[1-(g/c)x{}_1]}+\\ 173x{}_1^2[(x{}_1-1)+\sqrt{(x{}_1-1){}^2+16x{}_1/C{}_1}](3)\end{array}$

设置公交专用进口道后公交车辆的平均延误为:

$\begin{array}{l}d{}_2=0.38c\frac{(1-g/c){}^2}{2[1-(g/c)x{}_2]}+\\ 173x{}_2^2[(x{}_2-1)+\sqrt{(x{}_2-1){}^2+16x{}_2/C{}_2}](4)\end{array}$

3.3 专用道设置前后交叉口延误对比分析

本次研究是把一定时间段内所有通过交叉口的人均延误作为评价指标,假设设置前后的人均延误分别为T前和T后,通过对比T前和T后的大小即可判定专用进口道设置的可行性。根据相关资料调查统计并由重庆城区实际观测标定,一般社会车辆的平均载客率为2人/辆,公交汽车的平均载客率为35人/辆[4,5,6]。人均延误可通过所有车辆的总延误与所有车辆的总载客人数的比值求得,则:

设置专用进口道前的人均延误为:

T前$=\frac{2d{}_{0}q{}_1+35d{}_{0}q{}_2}{2q{}_1+35q{}_2}(5)$

设置专用进口道前的人均延误为:

T后$=\frac{2d{}_{1}q{}_1+35d{}_{2}q{}_2}{2q{}_1+35q{}_2}(6)$

ΔT=T后-T前 (7)

若ΔT≥0,则说明设置公交专用道后人均延误没有得到减少,专用进口道设置不可行;若ΔT<0,则说明通过设置公交专用道后人均延误得到减少,产生了正面的经济效益,专用进口道设置可行。

4 实例分析

以重庆市南岸区某一交叉口为案例进行分析,研究其公交专用道设置的效益。经过实地调查其交叉口为标准十字交叉口,其中一个进口道的进口车道数为3个。该进口道的车流量为800 pcu/h,其中公交车辆为150 pcu/h,信号灯周期为100 s,有效绿灯时间为30 s,设计公交车辆的车速为40 km/h,社会车辆的车速为60 km/h。拟将靠近路边的一个车道设置为公交专用进口道后,根据上述方法研究其可行性,经过计算分析得到得结果如下表所示:

由表1可见,设置公交专用道后,人均延误时间减少了4.017 6 s,改善率达到19.5%,改善效果明显。其中社会车辆延误增加4.314 9 s,公交车延误减少了6.080 9 s。结果说明设置公交专用道后,减少了人均通过交叉口的延误,降低了出行时间,因此该公交专用道的设置所带来的效益是正面的,有利于交通改善的。

5 结束语

本文对于专用道设置的效益分析,主要是根据设置前后在交叉口处产生延误的变化来作为评价指标,由本文的分析可以看出设置公交专用道后,在降低公交车辆延误的同时也增加了其他社会车辆的延误时间。专用道的设置所带来的影响是多方面的,只有使所有人的人均延误得到减少时,专用道的设置才具有正面效益。大量的实践研究也表明,合理设置公交专用道是解决城市交叉口拥挤的一个重要途径,但是同样存在大量不合理的公交专用道,它们不仅没有改善交叉口的运行状况,反而增加了车辆的停车延误,加剧了交叉口的交通拥挤。在设置公交专用道前对其设置效益的研究十分有必要,我们一定要综合考虑各种因素以及可能引起的变化,合理的分析其可行性,只有这样才能使交叉口处的停车延误得到降低,才能使道路交通得到更好改善,才能保障交通的安全、高效、畅通运行。

摘要：公交优先是解决城市交通问题的一个重要途径,公交专用道是实现公交优先的主要技术手段之一。公交专用道的设置会对公交车产生正面效益,但也会对其他社会车辆产生负面影响。因此,公交专用道设置的是否合理将直接影响交通流的运行状况。文中采用相应的延误模型,通过交叉口的交通延误研究来分析专用道设置的效益。运用该方法对重庆市某一道路公交专用道设置效益进行了分析,验证了该方法的实用性。

关键词：公交专用道,延误,效益,饱和度

参考文献

[1]陆建.公交专用车道设置条件研究[J].交通标准化,2003(1):56-58.

[2]杨路.关于公交专用车道设置的可行性研究[J].交通标准化,2005(4):67-69.

[3]赵靖,杨晓光,白玉,等.公交专用进口道对信号控制交叉口通行能力的影响[J].城市交通,2008,6(5):78-80.

[4]白玉,薛昆,杨晓光.公交专用车道效益评价方法探讨[J].公路交通科技,2004(1):34-36.

[5]姚忠举.大城市道路交通规划中公交优先的方法研究[D].西安:西安建筑科技大学,2005.

[6]王殿海.交通流理论[M].北京:人民交通出版社,2002.

宁波市中山东路公交专用道设置研究 第4篇

关键词：间歇式公交专用道,路段通行能力,移动瓶颈,元胞自动机

0 引 言

随着城市交通问题的日益严峻,优先发展公共交通已成为世界各国的共识。公交专用道是公交优先的一项重要措施,在国内外众多城市中取得了不错的效果。然而,现有的专用道路体系有其自身适用的道路条件和交通条件[1],使得在城市道路中设置普通公交专用道的条件较为苛刻。对于公交车发车频率较低而社会交通量较大的路段,开辟公交专用道会造成社会车道条数的减少,通行能力利用率的降低,并有可能增加社会车辆的平均延误和交通系统的脆弱性[2,3];而不开辟公交专用道,又会导致公交线路运营状况较差,进而影响公共交通的吸引力。

为了解决以上问题,Viegas首次提出了间歇式公交专用道(intermittent bus lane,IBL)的概念。间歇式公交专用道是根据道路资源是否被公交车占用来确定路权的车道:当一辆公交车进入车道时,公交车占用的路段变为公交专用道;而当公交车驶离时,该路段又变为常规车道,对社会车辆开放[4]。随后,Viegas和Lu进一步分析了间歇式公交专用道上社会车辆与公交车辆的运行特征以及间歇式公交专用道单点和区域信号设置[5,6,7]。葡萄牙的里斯本和澳大利亚的墨尔本对间歇式公交专用道进行了示范运营。运营结果表明:间歇式公交专用道与常规道路相比提高了公交车的运营车速,且对社会交通的影响较小[8,9]。但是就笔者所知,现阶段还没有文献对设置间歇式公交专用的路段通行能力进行定量的研究。本文将专用道与社会车道作为一个整体,将公交车作为移动的瓶颈,应用移动瓶颈理论对路段通行能力进行研究。通过分析移动瓶颈上下游的冲击波和流量-密度曲线,结合冲击波传播图,计算路段的通行能力。研究成果可以为间歇式公交专用道的设置条件、规划设计及评价提供理论依据。

1 间歇式公交专用道系统

间歇式公交专用道在城市道路路段上通过特定的交通标志、标线将其中一条或多条车道标识出来,供公共汽车使用,而社会车辆在公共汽车不使用时进入专用道行驶。因此间歇式公交专用道系统需要设置公交优先的标志标线,同时还需要公交车识别系统和通信系统的支持。

路段上间歇式公交专用道与社会车道采用白虚线分隔,并标志“间歇式公交专用道”,设置纵向的感应黄闪灯作为路面标志灯。当公交车进入专用道时,相邻交叉口之间的路段上黄闪灯全线启亮,禁止社会车辆进入专用道,出于交通安全和交通流运行稳定性的需要,此时也不强制已在专用道上的社会车辆驶离专用道。由于公交车上游社会车辆不影响公交车运营,路面标志灯设计为随公交车前行依次熄灭的形式,公交车上游的专用道变为常规车道,对社会车辆开放。

在交通拥堵状况下,通过提前启亮路面标志灯来保证公交车的路权。社会车辆在黄闪灯启亮后不再进入专用道,保证了公交车前方存在一段“清空距离”,使社会车辆不阻碍公交车运行。

间歇式公交专用道系统的设置示例见图1。在本示例中,采用布置在交叉口进口道的线圈探测器作为自动车辆定位传感器。当公交车通过线圈时,安装在车辆下方的一个小异频雷达收发机发出的无线频率信号会被探测到,线圈依靠通信系统与交叉口信号控制器进行数据传输,控制器依据实时交通状况计算公交车离开交叉口和路面标志灯启亮的时间,并通过通信系统控制交叉口处可变信息板和路段路面标志灯的启亮。

2 通行能力分析

假设在分析路段通行能力时不考虑非机动车和行人的影响。设一条城市道路单向车道,最外侧车道设置为间歇式公交专用道。当公交车在专用道上行驶时,由于公交车的速度通常小于社会车辆的车速,专用道上公交车上游的社会车辆只能绕过公交车行驶,此时公交车可以看作一个移动的瓶颈。在一定的社会交通量下,公交车的上游产生集结波[10]。

2.1 提前启亮时间

设公交车的期望运营车速为(以下简称公交车车速)。在拥堵流状态下社会车辆车速,公交车下游的社会车辆阻碍了公交车的运营,路面标志灯需提前启亮,以保证公交车前方存在一段“清空距离Lclear”(见图2)。提前启亮时间由启亮路段长度以及公交车与社会车辆车速差共同决定。启亮路段长度取相邻两个交叉口之间的距离,社会车辆车速与道路的几何条件、交通量有关。为了保证公交车驶至下游交叉口前都没有社会车辆阻碍,则

$\begin{array}{l}(L-L{}_{\text{c}\text{l}\text{e}\text{a}\text{r}})/v{}_{\text{c}}=L/v{}^{*}(1)\\ L{}_{\text{c}\text{l}\text{e}\text{a}\text{r}}=L(v{}^{*}-v)/v{}^{*}(2)\\ t{}_{\text{c}\text{l}\text{e}\text{a}\text{r}}=L{}_{\text{c}\text{l}\text{e}\text{a}\text{r}}/v{}_{\text{c}}=[L(v{}^{*}-v{}_{\text{c}})/v{}^{*}]v{}_{\text{c}}(3)\end{array}$

式中:L为路段长度;Lclear为“清空距离”;tclear为提前启亮时间。

城市道路在交通量接近或达到通行能力时,社会车辆的车速与自由流相比有所降低,但通常会大于公交车期望运营车速。因此本文在通行能力分析时,不考虑由车速差引起的路面标志灯提前启亮造成的通行能力损失。

2.2 通行能力分析

首先分析单辆公交车引起的流量-密度图的变化以及冲击波传播图,然后将其推广到多辆公交车情形,继而求路段的通行能力。

2.2.1 单辆公交车

设城市道路基本路段的流量-密度曲线符合图3所示的三角形。三角形ODF、OCJ分别表示无间歇式公交专用道时城市道路基本路段N-1、N条车道的流量-密度曲线。点D、C分别对应N-1、N条车道的可能通行能力,点F、J分别对应阻塞密度。记qi、ki分别为各点对应的流量和密度,i={C,D,U},见图3。

设社会车辆的流量为q。如果qqD(见图3),社会车辆可以自由的从社会车道超越公交车,甚至无需进入专用道行驶;如果q>qC,社会交通量超过道路的通行能力,产生拥堵;所以本文分析的重点是qD<qqC。

当qD<qqC时,专用道上公交车上游的社会车辆只能跟随公交车前行并寻找可接受间隙超越公交车,在公交车上游产生集结波。

根据移动瓶颈理论,设置间歇式公交专用道后,由于专用道上公交车的阻挡,公交车上游道路路段的通行能力并不能达到N条车道的可能通行能力qC,而只能达到流量qU[10]。U是斜率为公交车车速v*且过点D的直线与三角形OCJ的交点(见图3)。定义qU为公交车上游道路路段的通行能力,qU与公交车车速v*紧密相关,随着v*的增加而提高。当v*=v时,公交车对道路通行能力不造成影响;当v*=0时,公交车成为固定瓶颈,此时qu=qD。

由车流波动理论得:

$v{}_{\text{w}\text{u}}=(q-q{}_{\text{u}})/(k-k{}_{\text{u}})(4)$

式中:vwu为公交车上游集结波和下游疏散波的波速;q、k为社会交通量及其对应的密度;qU、ku为公交车上游路段的通行能力及其对应的密度。

当qD<qqU时,由图3及式(4)可知,vwu>0,公交车上游产生前行的集结波,图4(a)为vwu>0时,单辆公交车的波动图。区域是社会交通量QA对应的范围,U是上游集结流的范围。相对于移动的公交车,集结波向上游传播的速度为v*-vwu。由集结波引起的排队社会车辆称为集结流。集结流的长度随时间而增大,在t0时刻如图中l0所示。在公交车驶离专用道的时刻,集结流长度达到最大值,如图4(a)中t1对应的l1。

$l{}_1=(v{}^{*}-v{}_{wu})L/v{}^{*}(5)$

式中:l1为集结波的最大长度。

当社会交通量qU<qqC时,集结波波速vwu<0,如图4(b)所示。集结波向上游传播,此时通过道路断面的社会交通量为qU,在公交车的上游,社会车辆拥堵在道路入口,道路出现阻塞,可以认为qU是公交车上游处的通行能力。

在公交车驶离专用道后,集结车队消散形成速度为v′(v*<v′<v)、密度为k′(kC<k′<kU)的状态,产生消散波。集结流消散的状态对应于图3曲线右枝上[C,U]之间的一点,因此消散波的波速为流量-密度曲线右枝斜率。公交车在专用道上行驶以及集结流消散的总时间(以下简称为集结消散时间)为:

${\rm T}=L(l/v{}^{*}+1/w)(6)$

2.2.2 多辆公交车的通行能力

对于有多辆公交车的一条道路,设公交车的发车间隔为h。因为hT时和h>T时,多辆公交车的波动图有很大的不同,所以分2种情况对通行能力进行研究。

1) hT的情况。

如果公交车的发车间隔h小于集结消散时间T,则当第二辆公交车到达时,由第一辆公交车引起的集结流还未消散。第二辆公交车会遇到第一辆公交车产生的集结波,见图5。

结合2.2.1中的分析可知,当hT时,设置间歇式公交专用道的路段通行能力为:

$q{}_{\max }=q{}_{\text{U}}(7)$

式中:qmax为设置间歇式公交专用道的路段通行能力。

2) h>T的情况。

见图6,当第二辆公交车到达时,由第一辆公交车引起的集结流已经消散。路段通行能力的计算包括集结消散时间段T和剩余时间段h-T。在T时间段道路通行能力与情况(1)相同。在h-T时间段,公交车引起的集结波已经消散,此时间段道路的通行能力为图3所对应的qC,即N条车道的可能通行能力。此时:

$q{}_{\max }=\frac{{\rm T}}{h}q{}_U+\left(1-\frac{{\rm T}}{h}\right)q{}_C(8)$

综上所述,设置间歇式公交专用道的城市道路路段通行能力为:

$q{}_{\max }=\{\begin{array}{l}q{}_{U}h{\rm T}\\ \frac{{\rm T}}{h}q{}_U+\left(1-\frac{{\rm T}}{h}\right)q{}_{\text{C}}h＞{\rm T}\end{array}(9)$

3 算例分析与仿真验证

选取双车道城市道路为研究对象,采用元胞自动机对设置IBL前后车辆的运行规则进行刻画。设置IBL后车辆运行规则的变化主要表现在①公交车辆只能在IBL上行驶;②社会车辆由车道1变道至车道2的变道规则与公交车位置有关,由车道2变道至车道1与设置IBL前相同(见图2);③在交通拥堵状况下存在一段清空时间。

规则①用公交车的初始位置来控制;针对规则②③,引入换道概率,以控制车辆的变道。

$p{}_{lc‚12}=\{\begin{array}{l}0t{}_{0}tt{}_0+t{}_{\text{c}\text{l}\text{e}\text{a}\text{r}}\\ {\rm O}Rx{}_{1,j}(\text{t})\ge \text{x}{}_{2,\text{l}\text{a}\text{s}\text{t}\text{b}\text{u}\text{s}}(t)\\ 1\text{其}\text{他}\end{array}(10)$

式中:t0为公交车到达时刻;tclear为清空时间,用式(3)计算;x2,lastbus(t)为IBL上末尾的公交车所处的位置。t0tt0+tclear表示整个路段在tclear个时间步内都不允许变道;x1,j(t)<x2,lastbus表示在某一非清空时步,不允许公交车下游的社会车辆变道至IBL上。

对于其他规则,同1997年Chowdhury提出的双车道元胞自动机模型(STNS)[11]。 为了使仿真与理论计算具有可比性,首先令公交车流量为零,用双车道元胞自动机模型模拟出城市道路基本路段的流量-密度曲线,其单车道与双车道曲线分别符合函数f1(q,k)与f2(q,k);然后令公交车发车间隔以2 min开始以2 min的间隔依次递增至14 min,模拟道路的流量-密度图;最后与用式(9)计算所得结果进行比较,见图7。其中,

$\begin{array}{l}f{}_1(\text{q},\text{k})=\{\begin{array}{l}63.88\rho -31.31\rho \rho \in [0,24.05)\\ 1809-12.64\rho \rho \in [24.05,143.12]\end{array}\\ f{}_2(\text{q},\text{k})=\{\begin{array}{l}63.88\rho -31.31\rho \in [0,48.1)\\ 3618-12.64\rho \rho \in [48.1,286.23]\end{array}\end{array}$

由图7可见,计算所得的值比模拟所得的值偏大,但其变化趋势是相同的。值偏大的原因是计算公式仅考虑了公交车的运营车速,忽略了公交车自身长度对通行能力的影响,计算值与模拟值相比平均增加了2.26%,说明该计算公式是可用的。变化趋势相同表现在当公交车发车间隔较小时通行能力基本保持不变,只有当发车间隔大于8 min通行能力才增大。

改变公交车的运营车速和发车间隔,得到不同情况下道路路段的通行能力,见表1、图8。

由表2及图8可见:①IBL降低了道路的通行能力,设置IBL的路段通行能力均低于双车道理论通行能力;②路段通行能力随公交车运营车速的降低而下降,这是由于公交车车速越低,社会车辆的所受到的阻碍作用就越明显,道路通行能力利用率的也就降低;③通行能力与公交车的发车间隔表现出一定的相关性。当hT时,公交车的发车间隔不影响路段的通行能力。当h>T时,路段通行能力随发车间隔的增大而增加,因为此时通行能力的计算分为集结消散时间段以及集结消散后的时间段h-T。由式(9)得,随h增加,qc对应的时间段增加,故通行能力得以提高。

注:基本流量-密度图保持不变;道路路段长度L=1.125 km。

4 结束语

1) 在公交车发车频率较低,社会交通量较大的城市道路路段,设置间歇式公交专用道能够较大程度地利用城市道路资源,提高道路通行能力的利用率。

2) 随着公交车运营车速的降低,设置间歇式公交专用道的路段通行能力下降。

3) 只有当发车间隔大于集结消散时间时,公交车的发车间隔才会影响路段的通行能力,此时通行能力随发车间隔的增大而增加。

本文在研究设置间歇式公交专用道的道路路段通行能力时,采用的移动瓶颈理论是一种宏观性的交通模型。该模型考虑了公交车的运营车速对道路通行能力的影响,但是忽略了公交车自身长度对通行能力的影响,因此,今后需要做进一步的研究。另外,定量化评估间歇式公交专用道上的社会车辆对公交车运营车速的影响也是今后研究的一个目标。

参考文献

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宁波市中山东路公交专用道设置研究 第5篇

在公交专用道设置条件上,国内外研究主要考虑道路几何设施条件和交通条件两个方面。道路几何设施方面主要包括车道数和车道宽度,交通条件主要考虑公交车流量、公交客流量、公交客流量与其他车辆客流量的关系及公交车速等。李铁柱等以人均出行时耗和延误为评价指标对纯路段、公交站点影响路段、交叉口影响路段的专用道适宜流量条件进行了研究。王涛等则通过建立不同交通流的速度模型来分析综合时间效益,进一步探讨设置专用道的临界条件。

一、国内现有公交专用道设置条件的规范标准

1. 公安部于2004年发布的行业标准《公交专用车道设置GA/T 507-2004》,其中公交专用道设置条件作为一个部分,主要内容如下:

一是城市主干道满足下列全部条件时应设置公交专用道:路段单向机动车道3车道以上(含3车道),或单向机动车道路幅宽度不小于11米;路段单向公交客运量大于6 000人次/高峰小时,或公交车流大于150辆/高峰小时;路段平均每车道断面流量大于500辆/高峰小时。

二是城市主干道满足下列条件之一时宜设置公交专用道:路段单向机动车道4车道以上,断面单向公交车流量大于90辆/小时;路段单向机动车道3车道,单向公交客运量大于4 000人次/高峰小时,且公交车流量大于100辆高峰小时;路段单向机动车道2车道,单向公交客运量大于6 000人次/高峰小时,且公交车流量大于150辆/高峰小时。

2.2014年新起草的《公交专用道设置条件标准》(报审稿),根据实际情况大幅度降低了公交专用道设置条件的门槛,主要如下:

一是单向3车道及以上道路,满足下列条件之一,应设置公交专用道:单向高峰断面公交客流量大于每小时4 000人次;单向高峰断面公交车流量大于每小时90辆公交标准车;单向高峰断面公交客流量占道路断面客流量大于等于50%。

二是单向3车道及以上道路,满足下列条件之一,宜设置公交专用道:单向高峰断面公交客运量大于每小时2 000人次;单向高峰断面公交车流量大于等于每小时60辆公交标准车;单向高峰断面公交客流量占道路断面客流量大于等于40%。

三是单向2车道道路,满足下列条件之一,应设置公交专用道:单向高峰断面公交客流量大于每小时5 000人次;单向高峰断面公交车流量大于每小时120辆公交标准车。

四是单向2车道道路,满足下列条件之一,宜设置公交专用道:单向高峰断面公交客运量大于每小时3 000人次;单向高峰断面公交车流量大于每小时75辆公交标准车。

五是其他设置条件:预测3年内客流量可以达到设置条件的道路,宜设置公交专用道;为形成公交专用道网络起到连接作用的路段,宜设置公交专用道;单向2车道道路,有条件改建为3车道时,应按照3车道的规定设定;在城市商业区、历史风貌保护区、旅游景点等地区,根据环境保护、交通组织需要,可设置公交专用道或公交专用路。

二、上海市已建公交专用道的运行情况评估

1. 上海公交专用道建设情况

上海在公交专用道建设初期,基本按上述标准选线,长期以来推进比较缓慢,从2010年至2014年期间一直维持在162公里,主要布设在中心城范围内的主要干道和放射性干道上。2015年起,开始在交通条件和道路几何条件上对公交专用道设置条件有所突破,大力推进公交专用道建设,2015年已完成150多公里的建设,至2015年底形成了约312公里的公交专用道规模。

2. 既有公交专用道运行评估情况

一是从既有公交专用道的客流效益来看,公交专用道的布局断面公交客流量大致可分4个档次。

客运效果显著的通道:公交断面客流量在5 000~7 000人次/小时,公交车流量在100~170辆/小时的,主要有东方路、浦建路—沪南路、漕溪北路—沪闵路、陆家浜路—肇嘉浜路,公交客流占断面的50%以上,甚至达到70%。

客运效果好的通道:公交断面客流在3 000~4 500人次/小时,公交车流量在90~110辆/小时的,主要有浦东南路—上南路、共和新路、四平路—吴淞路、天目西路—长寿路—长宁路、张杨路。公交断面客流在2 000~3 000人次/小时,公交车流量在70~100辆/小时的,主要有潍坊路、延安路、大连路、西藏路。

客运效果一般的通道:公交断面客流量在1 000~2 000人次/小时,公交车流量在40~60辆/小时的,主要有大连路、华夏东路、金陵东路。

客运无效益的通道:公交断面客流1 000人次/小时,公交车流在35辆/小时以下,公交客流占通道客流比例低于30%。主要有瑞金南路、浦电路、成山路、汶水路、福州路、龙阳路、华夏西路—华夏中路、高科西路、沪太路等。上述道路公交客流不高,并且部分通道的车速也较好,并不需要公交专用道,例如华西夏路、龙阳路,高峰小时行程车速可达40~50公里。

二是从既有公交专用道的运营服务水平来看。公交专用道早高峰平均行程车速为13.5公里/小时。公交专用道早高峰拥挤方向的公交车速分布,大于15公里/小时的有龙阳路、福州路、沪南路、漕溪北路、成山路,公交车速小于10公里/小时的有浦电路、大连路、沪闵路、共和新路、龙吴路、金陵东路,其余道路车速均在10~15公里/小时。此外,华夏路公交车高峰车速两个方向均为40~50公里/小时。

同路段社会车辆车速是公交专用道的1.23倍,其中低于1.2倍的有张杨路、东方路、西藏路、沪南路、延安路。大于1.5倍的有浦东南路、共和新路、大连路、龙吴路,说明公交车相比社会车辆速度较低。

公交专用道车速与同区域的公交车车速比较来看,浦东内环内地区公交专用道车速明显高于公交车平均车速,而其他地区公交专用道的车速与区域内公交车车速基本相当,公交专用道在车速方面并未体现出优势。

3. 原因分析

一些公交专用道使用不理想的主要原因在于上海市中心城区支小道路比例较高,满足设置公交专用道几何条件的道路较少,但为了满足公交优先的大方向,只要道路几何条件满足,交通条件不满足时也设置。具体原因分析如下:

客运不理想的通道原因主要有以下方面,一是本身非高客流通道,并且通道上车速较高,例如龙阳路、华夏西路—华夏中路等,并不需要公交专用道。华西夏路、龙阳路高峰小时行程车速可达40~50公里。二是通道上有轨道交通平行或重复走向,例如高科西路有地铁7号线的重复,地面上公交客流不高。当然,若高科西路向东延伸后,开通东西向至张江高科的公交线路后,公交客流会有所增加。三是道路长度太短或单行道上客流吸引力不高,例如浦电路、金陵东路、福州路、瑞金南路等。

公交专用道行程车速不高的原因:一是现状模式是路侧式,两侧地块进出车辆影响干扰,并且受到右转车流的交织影响较大。二是网络不连贯,在交叉口主要延误段的专用度较低,断开地方往往是拥堵最严重的地方,也是最需要优先的地方。三是公交运营组织无优化,例如公交专用道网与公交线网未能同步布设、车站组织未优化,公交车自身之间交织影响效率,车站管理不严,港湾式车站沦为社会免费停车场。

三、对国内大城市公交专用道设置条件的几点建议

为了提高公交专用道的使用效率,通过对上海公交专用道的运行评价及原因分析结果,结合公交专用道相关标准的“宜设”条件和公交优先政策,本人对国内特大型城市公交专用道设置条件提出如下建议(道路交通和几何条件相互满足)。

1. 道路交通条件

满足下列条件之一的道路,应设置公交专用道:高峰小时单向客流大于2 000人次;高峰小时单向公交车流量大于60辆;高峰小时单向公交行程车速低于12公里,或同方向社会车辆行程车速比公交车辆行程车速大于1.2倍。

满足下列全部条件的道路,宜设置公交专用道:高峰小时单向客流大于1 000人次;高峰小时单向公交车流量大于30辆;高峰小时单向公交行程车速低于10公里,或同方向社会车辆行程车速比公交车辆行程车速大于1.2倍。

2. 道路几何条件

一是公交专用道的选择不局限于地面道路,满足需要的快速路、主干道、次干道、支路均可设置公交专用道。