专利名称：公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法
技术领域：
本发明涉及城市交通流领域，尤其是涉及一种公交行驶路段社会车辆运行时间预 测方法，可用于城市公交管理，为公交线路设置、信号灯配时，设置公交优先信号等提供数 据支持。
背景技术：
路段社会车辆运行时间是指社会车辆通过路段所消耗的时间。在有公交行驶的路 段，由于公交的停靠，加减速等不同于社会车辆的特性，使其对社会车辆的运行造成一定影 响。本方法所涉及的公交车行驶路段社会车辆运行时间是在有公交车行驶的路段，由于受 到公交车运行的影响，使社会车辆通过路段所消耗的时间发生变化。目前，对于道路交通流量与车辆运行时间关系的研究主要是通过路阻函数来实 现，比较有代表性的为美国公路局的BI5R路阻函数模型和英国运输部建立的TRRL模型。然 而国外的交通环境与我国有较大差异，使得上述模型并不能直接用于我国的道路交通流运 行时间预测上。并且，模型的参数标定值也不适合我国的实际交通情况。很多学者都对路 阻函数的形式进行了修正，对参数进行了重新标定，使路阻函数能较好的用于我国的道路。 事实上，在公交行驶的路段，社会车辆交通流和运行时间之间的相互关系更加复杂，现有的 方法很难预测该种情况下的车辆运行时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，能够反映社 会车辆在不同区域内的运行特性，从而提高预测的准确性。经发明人长期的研究发现，公交车的停靠对社会车辆运行时间的影响很大，会严 重影响现有方法的准确性，如果将公交行驶路段分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区 这两类区域，然后利用路阻函数模型分别计算各区域内社会车辆运行时间，则能很好的反 映社会车辆在不同区域内的运行特性，从而提高整个公交行驶路段社会车辆运行时间预测 的准确性。因此，可得到本发明的技术方案如下一种公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于首先将公交行驶路 段分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区这两类路段；然后依据相应的路阻函数模型分 别预测各路段的社会车辆运行时间；最后汇总各路段的社会车辆运行时间，得到最终的公 交行驶路段社会车辆运行时间。本发明方法中公交停靠影响区和非公交停靠影响区按照以下方法以公交停靠站为中心，向上、下游各延伸一定距离的路段为公交停靠影响区；其他 路段为非公交停靠影响区。这样，整个公交行驶路段就被分成了若干小的路段，每个小的路段依据其内是否 有公交停靠站而属于公交停靠影响区或者非公交停靠影响区。路阻函数模型可以采用现有技术，例如Bra路阻函数模型、TRRL模型等，但由于这CN 101930670 A说明书2/5 页
些模型未考虑公交停靠的影响，因此均需要进行修正。本发明采用的路阻函数模型是根据 Bra路阻函数，并考虑公交停靠的影响，进行修正后得到的，具体为
公交停靠影响区 其中，t为公交停靠影响区的社会车辆平均运行时间，α、λ、β为待定参数，ri为 公交停靠影响区第i车道的利用系数，i为大于0的自然数，表示车道序号，rb为公交停靠 影响区最外侧车道的利用系数，c为公交停靠影响区道路实际通行能力，ts为公交停靠影响 区内自由流的行驶时间，q为公交停靠影响区的小时交通量，、为公交停靠影响区内每小时 公交停靠占用最外侧车道时间，f为公交停靠影响区单位小时公交车停靠次数； 非公交停靠影响区 其中，α ’、β ’为待定参数，t'为非公交停靠影响区的社会车辆平均运行时间，C’ 为非公交停靠影响区道路实际通行能力，t' 3为非公交停靠影响区内自由流的行驶时间， q'为非公交停靠影响区的小时交通量。与现有技术相比，本发明方法具有以下优点1.)本发明将公交行驶路段细分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区，根据不 同区域公交运行的不同特征引入不同的社会车辆运行时间计算式分别预测其运行时间，具 有很强的针对性和预测准确性；2.)本发明对现有流量-速度关系模型，即Bra路阻函数进行了修正。在经典BPR 的基础上，通过引入公交停靠次数和停靠时间，反映公交行驶对社会车辆的影响。和现有成 果相比，该发明能更好的描述公交行驶路段社会车辆的运行特征并对其进行时间预测；3.)本发明在已有参数标定结果的前提下，只需要进行少量的交通调查即可预测 社会车辆路段运行时间，具有较强的实际运用价值。
图1为本发明具体实施方式
的流程图；图2为本发明具体实施方式
中路阻函数的标定流程图；图3是本发明具体实施方式
中采集各路段的交通流数据方法示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明如附图1所示，本发明具体按照以下方法进行公交行驶路段社会车辆运行时间预 测首先，将需要研究的公交行驶路段细分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区这 两类路段，具体按照以下方法以公交停靠站为中心，向上、下游各延伸100米的路段为公交停靠影响区；其他路段为非公交停靠影响区。然后，按照以下各步骤对得到的各细分路段社会车辆运行时间进行预测步骤A、采集各路段的交通流数据；在本发明中，各路段的交通流数据中的每小时公交车停靠次数f、每小时公交车停 靠占用最外侧车道时间、以及社会车辆运行时间t，分别按照以下方法实际调查得到每小时公交车停靠次数f 公交车进入停靠站停靠便记录一次；若某一公交车存 在二次或多次停靠，只记录一次；一小时内记录次数即为f ；每小时公交车停靠占用最外侧车道时间、公交车辆停靠时记录一次时刻，离开 时在记录一次时刻，两者之差即为占用时间，一个小时内占用时间之和即为、；若多辆公交 停靠时间段重复，重复部分时长不计入占用时间、；在以上两类数据采集时，如附图3所示，调查员位于调查点3的位置站立；社会车辆运行时间t 在路段两端紧靠非机动车道处，如附图3所示调查点1和调 查点2的位置，架设摄像机，自动观测和记录车辆通过两个调查点的时间、车型比例、车牌 号码；通过找寻同一车牌通过两个调查点的时间间隔，得出单辆汽车通过该路段的时间消 耗；根据单辆汽车的时间消耗，求算术平均值确定该路段社会车辆运行时间t。交通数据流数据还包括小时交通量，本发明采用现有技术中精确度较高的摄像法 进行调查，摄像法的详细内容可参考文献(王炜、过秀成著《交通工程学》)。步骤B、利用采集得到的交通流数据，分别标定公交停靠影响区和非公交停靠影响 区的路阻函数模型，得到各自相应的社会车辆运行时间计算式；本具体实施方式
采用“计算_标定_扰动_标定”四阶段法分别标定公交停靠影 响区和非公交停靠影响区的路阻函数模型，如附图2所示，具体为步骤Bi、计算该路段实际通行能力；所述路段实际通行能力按照以下公式计算C = γΧξΧηΧμΧο0,其中，c表示该路段实际通行能力；C0表示该路段单车道的理论通行能力，取值范围为1400pcu/h 2000pcu/h ；γ为该路段非机动车影响修正系数，按照以下方法取值当该路段有机非分隔带 时，Y取值为1. 0 ；没有机非分隔带且非机动车流小于100辆/h时，取值为0. 8 ；没有机非 分隔带但非机动车流大于或等于100辆/h时，γ = 0. 8-(qb/900+0. S-W2VW1, qb为该路段 每小时非机动车流量，单位为辆/h，W1为单向机动车道宽度，W2为单向非机动车道宽度，单 位均为米；ξ为该路段车道宽度影响修正系数，按照以下方法取值当一条车道宽 度W。小于或等于3.5m时，ξ = 0. 5(WQ-1.5)m;当一条车道宽度W。大于3. 5m时，ξ =-0. 54+1. 88ff0/3-0. 16ff02/3 ；η为该路段车道数影响修正系数，等于各车道利用系数之和，各车道利用系数取 值如下表 μ为该路段交叉口影响修正系数，按照以下方法取值当相邻交叉口间距s小于 或等于200m时，μ = gQ;当相邻交叉口间距s大于200m时，μ = (0. 73+0. 0013s) gQ，其中 go为交叉口绿信比，S为相邻交叉口的间距。步骤B2、参数的初次标定预设待定参数的初始值，将该路段的交通流数据和步 骤Bl得到的该路段实际通行能力一起代入相应的路阻函数模型；利用IBM公司的SPSS软 件回归获得待定参数的初次标定值，并绘制路阻函数模型曲线； 公交停靠影响区 其中，t为公交停靠影响区的社会车辆平均运行时间，α、λ、β为待定参数，ri为 公交停靠影响区第i车道的利用系数，i为大于0的自然数，表示车道序号，rb为公交停靠 影响区最外侧车道的利用系数，c为公交停靠影响区道路实际通行能力，ts为公交停靠影响 区内自由流的行驶时间，q为公交停靠影响区的小时交通量，、为公交停靠影响区内每小时 公交停靠占用最外侧车道时间，f为公交停靠影响区单位小时公交车停靠次数； 非公交停靠影响区 其中，α ’、β ’为待定参数，t'为非公交停靠影响区的社会车辆平均运行时间，C’ 为非公交停靠影响区道路实际通行能力，t' 3为非公交停靠影响区内自由流的行驶时间， q'为非公交停靠影响区的小时交通量。步骤B3、参数扰动对该路段实际通行能力施加一定幅度的扰动，重新标定待定 参数并绘制路阻函数模型变化曲线；本具体实施方式
采用的扰动幅度为10%，即对c(或 c’ )分别施加_10%、10%的扰动。步骤B4、参数的最终标定根据步骤B3得到的路阻函数模型变化曲线，与原函数 曲线比较，选取相对于原函数曲线变化小于1 %的区域，将该路段的交通流数据与实际通行 能力一起代入步骤B2得到的路阻函数并回归分析，确定待定参数的值，从而完成参数的最 终标定。步骤C、根据步骤B得到的公交停靠影响区和非公交停靠影响区的社会车辆运行 时间计算式，分别计算各路段的社会车辆运行时间；公交停靠影响区各路段社会车辆运行时间根据公交停靠影响区的社会车辆运行时间计算式，将各个停靠站影响区的公交车 停靠次数f、公交车停靠占用最外侧车道时间、、交通量q代入，得到各个公交停靠影响区内社会车辆运行时间预测值；非公交停靠影响区内各路段社会车辆运行时间根据公交停靠影响区的社会车辆运行时间计算式，将各个非影响区的交通量q’代 入，得到非公交停靠影响区内社会车辆运行时间预测值。最后，将上述得到的各细分路段的社会车辆运行时间汇总求和，即得到整个公交 行驶路段社会车辆运行时间的预测值。
权利要求
一种公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于首先将公交行驶路段分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区这两类路段；然后依据相应的路阻函数模型分别预测各路段的社会车辆运行时间；最后汇总各路段的社会车辆运行时间，得到最终的公交行驶路段社会车辆运行时间。
2.如权利要求1所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，所述将 公交行驶路段分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区这两类路段具体按照以下方法以 公交停靠站为中心，向上、下游各延伸100米的路段为公交停靠影响区；其他路段为非公交 停靠影响区。
3.如权利要求1所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，所述依 据相应的路阻函数模型分别预测各路段的社会车辆运行时间具体按照以下各步骤步骤A、采集各路段的交通流数据；步骤B、利用采集得到的交通流数据，分别标定公交停靠影响区和非公交停靠影响区的 路阻函数模型，得到各自相应的社会车辆运行时间计算式；步骤C、根据步骤B得到的公交停靠影响区和非公交停靠影响区的社会车辆运行时间 计算式，分别计算各路段的社会车辆运行时间。
4.如权利要求3所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，所述路 阻函数模型是根据Bra路阻函数，并考虑公交停靠的影响，进行修正后得到的，具体为眷公交停靠影响区其中，t为公交停靠影响区的社会车辆平均运行时间，α、λ、β为待定参数，ri为公交 停靠影响区第i车道的利用系数，i为大于0的自然数，表示车道序号，rb为公交停靠影响 区最外侧车道的利用系数，c为公交停靠影响区道路实际通行能力，ts为公交停靠影响区内 自由流的行驶时间，q为公交停靠影响区的小时交通量，、为公交停靠影响区内每小时公交 停靠占用最外侧车道时间，f为公交停靠影响区单位小时公交车停靠次数； 非公交停靠影响区“ π'\β'' t' = t's l + a' ^7L V^ ； j ,其中，α ’、β ’为待定参数，t'为非公交停靠影响区的社会车辆平均运行时间，C’为 非公交停靠影响区道路实际通行能力，t' 3为非公交停靠影响区内自由流的行驶时间，q' 为非公交停靠影响区的小时交通量。
5.如权利要求4所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，所述步 骤B中标定公交停靠影响区和非公交停靠影响区的路阻函数模型时采用“计算_标定_扰 动-标定”四阶段法，具体为步骤Bi、计算该路段实际通行能力；步骤B2、参数的初次标定预设待定参数的初始值，将该路段的交通流数据和步骤Bl 得到的该路段实际通行能力一起代入相应的路阻函数模型；利用IBM公司的SPSS软件回归获得待定参数的初次标定值，并绘制路阻函数模型曲线；步骤B3、参数扰动对路段实际通行能力施加一定幅度的扰动，重新标定待定参数并 绘制路阻函数模型变化曲线；步骤B4、参数的最终标定根据步骤B3得到的路阻函数模型变化曲线，与原函数曲线 比较，选取相对于原函数曲线变化小于1 %的区域，将该路段的交通流数据与实际通行能力 一起代入步骤B2得到的路阻函数并回归分析，确定待定参数的值，从而完成参数的最终标 定。
6.如权利要求5所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，所述路 段实际通行能力按照以下公式计算 C= γ X ξ X77X μ Xc0, 其中，c表示该路段实际通行能力；C0表示该路段单车道的理论通行能力，取值范围为1400pcu/h 2000pcu/h ； Y为该路段非机动车影响修正系数，按照以下方法取值当该路段有机非分隔带时， Y取值为1. 0 ；没有机非分隔带且非机动车流小于100辆/h时，取值为0. 8 ；没有机非分隔 带但非机动车流大于或等于100辆/h时，γ =0.8-(qb/900+0. S-W2VWpqb为该路段每小 时非机动车流量，单位为辆/h，W1为单向机动车道宽度，W2为单向非机动车道宽度，单位均 为米；I为该路段车道宽度影响修正系数，按照以下方法取值当一条车道宽度Wtl 小于或等于3. 5m时，ξ = 0. 5 (WQ-1. 5)m ；当一条车道宽度Wq大于3. 5m时，ξ =-0. 54+1. 88ff0/3-0. 16ff02/3 ； μ为该路段交叉口影响修正系数，按照以下方法取值当相邻交叉口间距s小于或等 于200m时，μ =gQ;当相邻交叉口间距S大于200m时，μ = (0. 73+0. 0013s) g。，其中g0为 交叉口绿信比，s为相邻交叉口的间距。
7.如权利要求6所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，所述该 路段单车道的理论通行能力Ctl取值为1615pcu/h。
8.如权利要求3所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，步骤A中 所采集的各路段的交通流数据中，每小时公交车停靠次数f、每小时公交车停靠占用最外侧 车道时间、以及社会车辆运行时间t是按照以下方法实际调查得到每小时公交车停靠次数f 公交车进入停靠站停靠便记录一次；若某一公交车存在二次或多次停靠，只记录一次； 一小时内记录次数即为f;每小时公交车停靠占用最外侧车道时间、公交车辆停靠时记录一次时刻，离开时在记录一次时刻，两者之差即为占用时间，一个小时内占用时间之和即为、；若多辆公交停靠时间段重复，重复部分时长不计入占用时间f . 社会车辆运行时间t 在路段两端紧靠非机动车道处架设摄像机，自动观测和记录车辆通过两个调查点的时 间、车型比例、车牌号码；通过找寻同一车牌通过两个调查点的时间间隔，得出单辆汽车通 过该路段的时间消耗；根据单辆汽车的时间消耗，求算术平均值确定该路段社会车辆运行 时间t。
9.如权利要求5所述公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，其特征在于，步骤B3 中所述一定幅度的扰动是指对路段通行能力分别施加-10%、+10%的扰动。
全文摘要
本发明公开了一种公交行驶路段社会车辆运行时间预测方法，涉及城市交通流领域。本发明方法首先将公交行驶路段分为公交停靠影响区和非公交停靠影响区这两类路段；然后依据相应的路阻函数模型分别预测各路段的社会车辆运行时间；最后汇总各路段的社会车辆运行时间，得到最终的公交行驶路段社会车辆运行时间。本发明充分考虑了不同区域公交运行的不同特征，并根据相应特征对经典BPR路阻函数模型进行了修正，提高了社会车辆运行时间预测的准确性，具有相当的实用性，可用于城市公交管理，为公交线路设置、信号灯配时，设置公交优先信号等提供数据支持。
文档编号G08G1/01GK101930670SQ20101025301
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者华雪东, 王昊, 王炜 申请人:东南大学