一种城市公交专用道规划布网方法与流程

本发明属于城市公共交通领域，尤其是一种城市公交专用道规划布网的方法。

背景技术：

随着我国小汽车数量的增多，城市道路交通拥挤越来越严重，交通拥挤带来了一系列的交通问题，道路交通事故频发，环境污染加剧。优先发展城市公共交通是解决城市道路交通拥挤的有效手段，公交车路权优先充分体现了优先发展公共交通的理念，公交专用道的设置使公交车享有道路使用优先权。因此，公交专用道对于解决当前交通问题作用显著。我国许多大城市都设置了公交专用道，实践表明，设置公交专用道可以大大提高公交出行比例，但是根据目前公交专用道设置条件，各个城市中公交专用道设置都是单独设置，一般设置在混合行驶比较拥堵和公共交通出行比例较大的路段，公交专用道之间相互分散，彼此不连通，没有形成公交专用道网络，公交车驶离公交专用道后无法享受优先路权，在公交专用道与混合行驶道路连接处由于道路上私家车可行驶的车道数发生了变化，经常发生交通拥堵，公交车在这些瓶颈路段行驶速度低，使得公交车全程平均速度降低，公交专用道提高公交车运行速度的作用不明显。公交专用道服务水平低，影响公交出行比例。

技术实现要素：

本发明为了解决现有公交专用道服务水平低，影响公交出行比例的问题，进而提供了一种城市公交专用道规划布网方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种城市公交专用道规划布网方法，其实现过程是：

步骤一：确定城市公交客流量和公交运行速度。根据城市交通需求预测结果，将城市交通客流OD量分配到城市道路网上，根据城市公共交通出行比例，计算城市中每条道路上的公交客流量，根据公交线路长度和公交运行时间，计算公交车运行速度。

步骤二：建立城市公交专用道需求集合L。根据城市公交专用道设置依据，确定城市设置公交专用道所必需的交通量和公交车运行速度条件。根据步骤一得到的城市道路公交客流量和公交车运行速度，对于公交客流量和公交运行速度满足设置公交专用道条件的道路，将其计入公交专用道需求集合L。

步骤三：建立公交专用道供应集合M。对城市中的各条道路进行逐个筛选，筛选出单向3车道及3车道以上的道路，计入集合M。

步骤四：计算集合L和集合M的交集N，集合N中的道路为可设置公交专用道的道路，得到初始公交专用道。

步骤五：根据设置了初始公交专用道后城市道路路阻函数的变化，将城市交通需求预测得到的城市交通OD量重新分配，计算得到OD交通量重新分配后路网中各路段单位时间运送的乘客数Q₁和该路段乘客平均出行时间T₁。并计算设置公交专用道后各路段运送乘客效率指数E₁＝T₁/Q₁。

步骤六：建立公交专用道路网连接路段集合R。在城市路网中检索可以将初始公交专用道贯通成网的连接路段，将其计入集合R。

步骤七：将集合R中的路段规划为公交专用道，则公交专用道贯通成网，根据设置公交专用道贯通路网后道路的路阻函数的变化，将城市交通需求预测得到的城市交通OD量重新分配，计算得到重新分配后路网中各路段单位时间运送的乘客数Q₂和该路段乘客平均出行时间T₂。

步骤八：计算公交专用道贯通成网后各路段运送乘客效率指数E₂＝T₂/Q₂。

步骤九：逐条比较集合R中各路段设置公交专用道前后运送乘客效率指数E₁和E₂大小，对于设置公交专用道后运送乘客效率指数不满足公交专用道设置条件的的路段恢复为混合行驶路段。直到集合R中各路段都比较完毕，该城市的公交专用道网络规划布网完成。

步骤二中建立公交专用道需求集合L的具体方法为：

1)根据城市交通历史数据和城市交通需求预测，计算该城市所有道路上公交车运行速度

和道路公交车流量。

2)对城市中的各条道路进行逐个筛选，按每辆公交车乘坐40人计算，筛选出路段单向

平均公交车客流量达到6000人次/高峰小时、断面单向平均公交车流量大于50辆/h或高

峰小时断面单向公交车流量大于150辆/h的路段。

3)建立集合L，将筛选出的道路加入集合L中。

步骤五中路段乘客平均出行时间T₁的计算方法为：

$T_1=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{t}_i{q}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_i}$

其中t_i——乘坐第i种交通方式所用时间；

q_i——乘坐第i种交通方式的乘客数；

n——该路段交通方式种类数目。

步骤六中建立公交专用道路网连接路段集合R的方法为：

1).选出初始公交专用道中的断头节点，对初始公交专用道中的断头节点i进行编号(i＝1，2，…，m)。

2).从节点i＝1开始检查。

3).对过节点i的路段进行编号L_ij(j＝1，2，…，q)。

4).从j＝1开始。

5).判断路段L_ij是否与初始公交专用道相交于另一节点，若是，选择L_ij为连接路段，将其计入集合R，若否，执行下一步。

6).对与路段L_ij相交的路段进行编号L_ijk(k＝1，2，…，p)。

7).从k＝1开始。

8).判断路段L_ijk是否与初始公交专用道相交于一节点，若是，选择L_ij和L_ijk为连接路段，计入集合R。若否，执行下一步。

9).判断k＝p是否成立，若成立，执行下一步，若否，k＝k+1，返回步骤8)。

10).判断j＝n是否成立，若成立，执行下一步，若否，j＝j+1，返回步骤5)。

11).判断i＝m是否成立，若成立，结束，若否，i＝i+1，返回步骤3)。

步骤七中将集合R中的路段规划为公交专用道的方法为：

1).若该贯通路段属于集合M，由于集合M中的路段都是3条或3条以上车道的路段，则该路段有条件开辟单独的车道来服务于公交车辆，剩余的车道可以满足其他车辆通行条件，选择其中一条车道设置为公交专用道。

2).若该贯通路段不属于集合M，判断其车道数，对于单向2车道，若设置公交专用道，其他车辆无法超车，但是若该路段长度<500m，则可以设置公交专用道，其他车辆在该路段不允许超车，相当于单向1车道路段。对于单向1车道，设置公交专用路，其他车辆禁止通行。

步骤九中根据集合R中各路段设置公交专用道前后道路运送乘客效率指数设置公交专用道的方法为：

1)对集合R中的每一条路段比较规划公交专用道前后的道路运送乘客效率指数E₁和E₂。

2)对于3条及3条以上的道路，如果道路运送乘客效率指数E₂<0.8E₁，则保留该路段为连接路段，否则取消该路段的公交专用道，保留该路段为混合行驶道路。

3)对于单向2条车道的路段，如果道路运送乘客效率指数E₂<0.9E₁，则保留该路段为连接路段，否则取消该路段的公交专用道，保留该路段为混合行驶道路。

4)对于单向1条车道的路段，如果道路运送乘客效率指数E₂<E₁，则保留该路段为连接路段，否则取消该路段的公交专用道，保留该路段为混合行驶道路。

本发明的有益效果是：

本发明提出了在一些可以将公交专用道连接成网的路段上也设置公交专用道使其形成贯通路网，即本发明使公交专用道贯通成网。传统的公交专用道规划方法只根据道路条件和公共交通量条件规划公交专用道，形成的公交专用道往往都是各自独立的，公交专用道的起终点往往会变成瓶颈路段，造成交通堵塞，影响公交车的整体运行速度。本发明提出的公交专用道网络规划方法考虑了公交专用道起终点会变成瓶颈路段的因素，提出连接公交专用道起终点，规划形成公交专用道网络的方法，公交专用道形成网络后将提高公交车的运行速度，从而提高公交车运送乘客的能力，增加公共交通的吸引力，改善城市交通拥堵。

附图说明

图1是本发明的原理示意图，图1为本发明的流程图，图2为本发明搜索公交专用道连接路段的具体流程图，图3为某市初始公交专用道规划示意图，图4为某市公交专用道加入连接路段后的示意图，图5为某市公交专用道规划布网结果图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步详细描述。本实施方式所述的一种城市公交专用道规划布网的方法，所述的方法具体按照以下步骤执行：

1、如图1所示，首先根据城市交通需求预测结果，将城市交通客流OD量分配到城市道路网上。再根据城市公共交通出行比例、公交线路长度和公交运行时间，计算城市中每条道路上的公交客流量和公交车的运行速度。

2、根据城市公交专用道设置依据，确定城市设置公交专用道所必需的交通量和公交车运行速度条件。根据步骤1中得到的城市道路公交客流量和公交车运行速度，对于公交客流量和公交运行速度满足设置公交专用道条件的道路，将其计入公交专用道需求集合L。

本步骤中根据公交客流量和公交运行速度是否满足设置公交专用道条件建立公交专用道需求集合L的具体方法为：

1).根据城市交通历史数据和城市交通需求预测，计算该城市所有道路上公交车运行速度和道路公交车流量。

2).对城市中各条道路进行逐个筛选，按每辆公交车乘坐40人计算，筛选出路段单向平均公交客流量达到6000人次/高峰小时、断面单向平均公交车流量大于50辆/h或高峰小时断面单向公交车流量大于150辆/h的路段。

3).建立集合L，将筛选出的道路加入集合L中。

3、建立公交专用道供应集合M。对城市中的各条道路进行逐个筛选，筛选出单向3车道及3车道以上的道路，计入集合M。

4、计算集合L和集合M的交集N，集合N中的道路为可设置公交专用道的道路，得到初始公交专用道。

5、根据设置了初始公交专用道后城市道路路阻函数的变化，将城市交通需求预测得到的城市交通OD量重新分配，计算得到OD交通量重新分配后路网中各路段单位时间运送的乘客数Q₁和该路段乘客平均出行时间T₁。并计算设置公交专用道后各路段运送乘客效率指数E₁＝T₁/Q₁。

本步骤中路段乘客平均出行时间T₁的计算方法为：

$T_1=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{t}_i{q}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{q}_i}$

其中t_i——乘坐第i种交通方式所用时间；

q_i——乘坐第i种交通方式的乘客数；

n——该路段交通方式种类数目。

6、建立公交专用道路网连接路段集合R。在城市路网中检索可以将初始公交专用道贯通成网的连接路段，将其计入集合R。具体方法为：

1).选出初始公交专用道中的断头节点，对初始公交专用道中的断头节点i进行编号(i＝1，2，…，m)。

2).从节点i＝1开始检查。

3).对过节点i的路段进行编号L_ij(j＝1，2，…，q)。

4).从j＝1开始。

5).判断路段L_ij是否与初始公交专用道相交于另一节点，若是，选择L_ij为连接路段，将其计入集合R，若否，执行下一步。

6).对与路段L_ij相交的路段进行编号L_ijk(k＝1，2，…，p)。

7).从k＝1开始。

8).判断路段L_ijk是否与初始公交专用道相交于一节点，若是，选择L_ij和L_ijk为连接路段，计入集合R。若否，执行下一步。

9).判断k＝p是否成立，若成立，执行下一步，若否，k＝k+1，重复步骤8)。

10).判断j＝n是否成立，若成立，执行下一步，若否，j＝j+1，重复步骤5)—9)。

11).判断i＝m是否成立，若成立，结束，若否，i＝i+1，重复步骤3)—10)。

7、将集合R中的路段规划为公交专用道，则公交专用道贯通成网，根据设置公交专用道贯通路网后道路的路阻函数的变化，将城市交通需求预测得到的城市交通OD量重新分配，计算得到重新分配后路网中各路段单位时间运送的乘客数Q₂和该路段乘客平均出行时间T₂。

本步骤中，将集合R中的路段规划为公交专用道前需要根据道路条件进行判断，具体的方法为：

1).若该贯通路段属于集合M，由于集合M中的路段都是3条或3条以上车道的路段，则该路段有条件开辟单独的车道来服务于公交车辆，剩余的车道可以满足其他车辆通行条件，选择其中一条车道设置为公交专用道。

2).若该贯通路段不属于集合M，判断其车道数，对于单向2车道，若设置公交专用道，其他车辆无法超车，但是若该路段长度<500m，则可以设置公交专用道，其他车辆在该路段不允许超车，相当于单向1车道路段。对于单向1车道，设置公交专用路，其他车辆禁止通行。

8、计算公交专用道贯通成网后各路段运送乘客效率指数E₂＝T₂/Q₂。

9、逐条比较集合R中各路段设置公交专用道前后运送乘客效率指数E₁和E₂大小，对于设置公交专用道后运送乘客效率指数不满足公交专用道设置条件的的路段恢复为混合行驶路段。直到集合R中各路段都比较完毕，该城市的公交专用道网络规划布网完成。

本步骤中根据设置公交专用道前后路段运送乘客效率指数的变化进行判断该路段是否需要恢复为混合行驶道路的具体方法为：

1).对集合R中的每一条路段比较规划公交专用道前后的道路运送乘客效率指数E₁和E₂。

2).对于3条及3条以上的道路，如果道路运送乘客效率指数E₂<0.8E₁，则保留该路段为连接路段，否则取消该路段的公交专用道，保留该路段为混合行驶道路。

3).对于单向2条车道的路段，如果道路运送乘客效率指数E₂<0.9E₁，则保留该路段为连接路段，否则取消该路段的公交专用道，保留该路段为混合行驶道路。

4).对于单向1条车道的路段，如果道路运送乘客效率指数E₂<E₁，则保留该路段为连接路段，否则取消该路段的公交专用道，保留该路段为混合行驶道路。

实施例

选取某市作为实例分析，用以验证和评价本发明方法。全市是现有公交线路141条，线路总长度2854km。该市公交客流量普遍较高，根据全市居民出行交通调查可知，其中40％以上的道路断面高峰小时客流量在6000人以上。城市道路条件良好，大多公交走廊车道数都在单向3车道以上。

根据该市的城市现有道路状况和公交出行OD量，选取城市中高峰小时公交客流量在6000人次以上的道路组成集合L，选取车道数大于或等于3的道路组成集合M，计算集合L和集合M的交集N，将集合N中的道路规划为初始公交专用道，得到初始公交专用道如图3所示，图中各条公交专用道之间相互独立，在每条公交专用道的起终点都会形成瓶颈路段，造成交通拥堵，公交车行驶速度低，公交车行驶全程平均运行时间低，为了消除公交运行瓶颈路段，将初始公交专用道规划贯通成网。设置公交专用道后城市道路路阻函数发生了变化，根据此时的道路路阻函数的变化，将城市交通需求预测得到的城市交通OD量重新分配，计算得到OD交通量重新分配后路网中各路段单位时间运送的乘客数Q₁和该路段乘客平均出行时间T₁。并计算设置公交专用道后各路段运送乘客效率指数。

在初始公交专用道的基础上选择可以将公交专用道连接贯通的路段，将选择得到的路段设置为公交专用道，得到如图4所示的公交专用道规划方案。

此时得到的公交专用道上各路段运送乘客效率指数发生变化，根据运送乘客效率指数的变化，逐条检测公交专用道连接路段是否需要恢复为混合行驶路段，得到公交专用道最终规划路网，最后结果如图5所示。