六通道共享站点混行公交到达率比例的确定方法与流程

本发明涉属于城市交通设计领域，特别涉及一种在六通道快速公交与常规公交混合停靠站点处的共享公交到达率比例的确定方法。

背景技术

随着城市道路资源日益紧张，专用道如果只服务于快速公交，那么常规公交只能跟小汽车混行，当机动车流量较大时，常规公交的服务水平就会因道路拥堵而显著下降。

相比之下，中小城市快速公交线路较为单一，专用道的通行能力有大量冗余。为合理利用快速公交专用道资源，很多城市开始考虑并尝试常规公交共享与快速公交共路段的专用道及其中间停靠站点，以提高快速公交专用道的资源利用率，同时提升常规公交服务水平。然而，由于常规公交与快速公交往往车型不同(一般常规公交为双门车辆，快速公交为三门车辆)，在同一个站点同时能停下的车辆数也不同，因此当两种车型的车辆同时到达站点时，很可能出现站台剩余空间无法停下一辆完整公交车的情况。对于一般的公交站点来说，当进站的公交发现站台剩余空间没法停下一整辆车时，司机依然能够打开车门让乘客上下车。然而对于快速公交站点来说，由于车门的开启需要车门与站台合理地对应，因此出现站台有剩余空间却又无法停下完整的公交车辆时，车辆只能排队等待。车辆产生排队延误的同时，站台上出现无效的冗余上下客通道造成了站台空间的浪费。

因此如何在提升常规公交服务水平的同时，减少快速公交与常规公交共享站台空间的浪费成为常规公交与快速公交在站点处协调通行的重要问题。由于常规公交与快速公交共享站点最常见的是六通道站台，因此本发明以六通道站台处的公交到达率比例为主要设计对象。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种六通道共享站点混行公交到达率比例的确定方法，其可在快速公交与常规公交共享停靠站点时能同时保证站点通行能力及站点资源利用率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种六通道共享站点混行公交到达率比例的确定方法，包括如下步骤：

步骤1，计算待优化的混合站点处快速公交与常规公交的平均停靠时间，分别记为和

步骤2，根据两种公交车辆的到达率比例对计算共享站点有效泊位数；

步骤3，根据hcm2010手册提供的站点理论通行能力计算公式，分别计算常规公交与快速公交共享停靠站点的车辆理论通行能力；

步骤4，对六通道的共享站点泊位利用情况进行分析，枚举出现无效通道的各种情景，逐一计算出现无效通道的每种情景的概率；

步骤5，计算六通道共享停靠站点的无效通道期望，建立无效通道期望关于快速公交到达率比例的关系式，并绘制无效通道期望随快速公交到达率比例变化曲线；

步骤6，给定可容忍的最大无效通道数期望，根据无效通道期望随快速公交到达率比例变化曲线得出合理的快速公交混合停靠到达率比例。

上述步骤2中，共享站点有效泊位数的计算方法是：

首先，对于单一车型停靠的公交站点，有效泊位数计算表如下表所示：

然后，对于常规公交和快速公交两种车型混合停靠的站点，根据两种公交车辆的到达率比例对有效泊位数做出如下修正：

ne＝αnbe+βnte

式中，ne为共享快速公交停靠站点的有效泊位数，nbe是站点仅停快速公交时的有效泊位数，nte是站点仅停常规公交时的有效泊位数，α是快速公交的站点到达率，β是常规公交的站点到达率，且α+β＝1。

上述步骤3中，常规公交与快速公交共享停靠站点的车辆理论通行能力采用下式计算：

式中，ρ为车站饱和度，为混合车流车辆在站点的平均停靠时间，ne为站点有效泊位数。

上述步骤4中，公交站点车辆的到达过程服从泊松分布，则车头时距服从负指数分布，则各情景描述及对应的概率计算如下所示：

情景1a：第一辆停靠的车辆是常规公交，第二辆停靠的车辆是快速公交，第三辆停靠的车辆为常规公交，对应的概率为：

式中，tst、tsb分别表示常规公交和快速公交的停靠时间，tint表示相邻到达的车辆的时间间隔，上标‘+’表示停靠在站点的第二辆车，‘++’表示停靠在站点的第三辆车；

情景1b：第一辆停靠的车辆是快速公交，第二辆停靠的车辆是常规公交，第三辆停靠的车辆为常规公交，对应的概率为：

情景1c：第一辆停靠的车辆是常规公交，第二辆停靠的车辆是快速公交，第三辆停靠的车辆为快速公交，对应的概率为：

情景1d：第一辆停靠的车辆是快速公交，第二辆停靠的车辆是常规公交，第三辆停靠的车辆为快速公交，对应的概率为：

因此出现一个无效通道的概率为：

情景2：第一辆停靠的车辆是常规公交，第二辆停靠的车辆是常规公交，第三辆停靠的车辆为快速公交，其对应的概率为：

pw(1)对应一个无效通道数，pw(2)对应两个无效通道数，因此六通道混合停靠站台无效通道数期望由下式计算得到：

上述步骤5中，pw(1)对应一个无效通道数，pw(2)对应两个无效通道数，无效通道期望由下式计算得到：

上述步骤6后还包括步骤7：结合站点实际情况计算站点的实际通行能力，根据实际通行能力对合理的共享站点混行公交到达率比例进行检验。

采用上述方案后，本发明通过计算无效通道期望判断站台空间资源的浪费情况，亦可根据给定的最大可容忍无效通道期望数得到合理的共享站点混行公交到达率比例，该方法能保证在提升常规公交服务水平的基础上减少共享站台的空间资源浪费现象，为共享站点的公交线路规划提供优化意见。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是六通道站台上出现无效通道的五种情景示意图；

其中，(a)是情景1a示意图，(b)是情景1b示意图，(c)是情景1c示意图，(d)是情景1d示意图，(e)是情景2示意图；

图3是六通道站台无效通道数期望随快速公交到达率比例变化曲线。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种六通道共享站点混行公交到达率比例的确定方法，包括如下步骤：

步骤1，根据实际调查数据计算待优化的混合站点处快速公交与常规公交的平均停靠时间，分别记为和

步骤2，对于单一车型停靠的公交站点，有如表1所示的有效泊位数计算表，根据实际的站点泊位数即可得到无超车道情况下的有效泊位数。对于常规公交和快速公交两种车型混合停靠的站点，本发明根据两种公交车辆的到达率比例对有效泊位数做出如下修正：

ne＝αnbe+βnte

式中，ne为共享快速公交停靠站点的有效泊位数，nbe是站点仅停快速公交时的有效泊位数，nte是站点仅停常规公交时的有效泊位数，α是快速公交的站点到达率，β是常规公交的站点到达率，且α+β＝1。

表1有效泊位数

步骤3，根据hcm2010手册提供的站点理论通行能力计算公式，常规公交与快速公交共享停靠站点的车辆理论通行能力为：

式中，ρ为车站饱和度，为混合车流车辆在站点的平均停靠时间，ne为站点有效泊位数。因此仅通行快速公交的站点理论通行能力为仅通行常规公交的站点理论通行能力为

步骤4，对六通道的站点泊位利用情况进行分析。六通道站台在如图2所示的五种情景下会出现无效通道，且无效通道数只可能是一个或者两个，其中出现一个无效通道对应了四种可能的情景；

步骤5，逐一计算出现无效通道的每种情景的概率。公交站点车辆的到达过程服从泊松分布，则车头时距服从负指数分布，则各情景描述及对应的概率计算如下所示：

情景1a：第一辆停靠的车辆是常规公交，第二辆停靠的车辆是快速公交，第三辆停靠的车辆为常规公交，对应的概率为：

式中，tst、tsb分别表示常规公交和快速公交的停靠时间，tint表示相邻到达的车辆的时间间隔，上标‘+’表示停靠在站点的第二辆车，‘++’表示停靠在站点的第三辆车。

情景1b：第一辆停靠的车辆是快速公交，第二辆停靠的车辆是常规公交，第三辆停靠的车辆为常规公交，对应的概率为

情景1c：第一辆停靠的车辆是常规公交，第二辆停靠的车辆是快速公交，第三辆停靠的车辆为快速公交，对应的概率为

情景1d：第一辆停靠的车辆是快速公交，第二辆停靠的车辆是常规公交，第三辆停靠的车辆为快速公交，对应的概率为

因此出现一个无效通道的概率为：

情景2：第一辆停靠的车辆是常规公交，第二辆停靠的车辆是常规公交，第三辆停靠的车辆为快速公交，其对应的概率为：

pw(1)对应一个无效通道数，pw(2)对应两个无效通道数，因此六通道混合停靠站台无效通道数期望可由下式计算得到：

步骤6，计算六通道共享停靠站点的无效通道期望，建立无效通道期望关于快速公交到达率比例的关系式，并绘制无效通道期望随快速公交到达率比例变化曲线；

pw(1)对应一个无效通道数，pw(2)对应两个无效通道数，因此无效通道期望可由下式计算得到：

步骤5中的

其中，

ts表示前一辆车的站点服务时间，χ代表b或者t，分别表示快速公交和常规公交的停靠时间或者通行能力。把上式代入各个情景的概率公式中即可得到共享站点泊位的利用情况，包括无效通道的出现概率和无效通道的期望值。输入不同的α和β值，不断重复步骤2到步骤6，绘制快速公交到达率比例与无效通道期望之间的曲线；

步骤7，给定可容忍的最大无效通道数期望，根据无效通道期望随快速公交到达率比例变化曲线得出合理的快速公交混合停靠到达率比例；

步骤8，结合站点实际情况计算站点的实际通行能力，根据实际通行能力对合理的共享站点混行公交到达率比例进行检验。

步骤1，以常州市快速公交系统中的共享停靠站点作为方案实施对象，在2016年4月开展了为期三天的驻站调查。为保证调查数据的可靠性，调查选择了常州市快速公交1号线上拥有6个上下客通道的共享停靠站点，调查时间从每天早上七点到傍晚六点，每天共计11个小时。调查记录的数据包括到达时间点和每一辆停靠车辆的站点停靠时间，最终得到1042个记录。

步骤2，以高峰小时和非高峰小时为分类标准，将所有观测数据分为两大类，分别进行到达的泊松分布检验，最终非高峰小时的到达数据符合泊位分布，高峰小时的到达数据因集群效应不符合泊位分布。因此，研究使用非高峰小时数据进行方案说明。

步骤3，分别计算常规公交与快速公交的站点平均停靠时间得到另外，本实施案例中站点服务饱和度均取0.8。

步骤4，计算共享六通道站点有效泊位数ne＝αnbe+βnte＝1.75α+2.45β，计算站点平均停靠时间

步骤5，计算共享站点理论通行能力

由此可得快速公交的到达率为

常规公交的到达率为

步骤6，计算出现无效通道的各情景对应的概率分别为

故无效通道期望为：

步骤7，把λb，λt以及β＝1-α代入无效通道期望的计算公式中，可以得到关于α的关系式，借助matlab软件绘制无效通道数随快速公交到达率比例变化曲线，如图3所示。

步骤8，假设可容忍的最大无效通道期望为0.6，从图3中可得，六通道站点公交混合停靠时，若快速公交的到达率较低，快速公交的到达率比例应低于0.13，若快速公交的到达率较高，快速公交的到达率比例应高于0.72。

步骤9，由于实际站点存在大量车队同时到离的现象，公交到达率不完全服从泊松分布，大大增加了站点延误，因此实际的站点通行能力远远小于理论通行能力，一般站点的实际通行能力折减系数取0.2。假设某站点快速公交到达率较低为6辆/小时，快速公交到达率比例取低于0.13，站点的实际通行能力为63～66辆/小时，对应的常规公交到达率应在40～60辆/小时之间；若快速公交到达率较高为12辆/小时，快速公交到达率比例取高于0.72，站点的实际通行能力为44～50辆/小时，对应的常规公交到达率应小于等于4辆/小时，满足通行能力要求，因此上述所得的快速公交到达率比例是合理的。

综合上述，本发明一种六通道共享站点混行公交到达率比例的确定方法，包括以下步骤：1)调查待优化共享站点处快速公交与常规公交的实际平均停靠时间，2)设定快速公交的到达率比例，计算共享站台有效泊位数，3)然后计算共享停靠站点的理论通行能力，4)再对六通道的共享站台泊位利用情况进行分析，5)逐一计算出现无效通道的每种情景的概率，6)建立无效通道数期望关于快速公交到达率比例的关系方程，7)绘制无效通道数期望随快速公交到达率比例变化曲线，8)给定可容忍的最大无效通道数期望，结合曲线得出合理的快速公交混合停靠站点到达率比例，9)计算实际通行能力，根据实际通行能力对共享站点的到达率比例进行验证。本发明通过对混合停靠到达率比例的优化设计，达到提升混合停靠站台空间利用率的目的。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。