利用調(diào)查數(shù)據(jù)給出不同參數(shù)取值 公交站臺(tái)泊位數(shù)計(jì)算方法研究
摘要
通過對(duì)濟(jì)南市多處公交站臺(tái)的駐站調(diào)查，分析公交車輛停靠公交站臺(tái)的過程，并利用調(diào)查數(shù)據(jù)給出不同?？窟^程的參數(shù)取值；結(jié)合濟(jì)南市公交車輛進(jìn)站規(guī)則，采用合適的排隊(duì)論公式，確定N輛車同時(shí)到站的概率，對(duì)同時(shí)停靠公交車輛數(shù)與站臺(tái)泊位數(shù)之間的比較，計(jì)算出合理的站臺(tái)泊位數(shù)。
關(guān)鍵字：公交；站臺(tái)；泊位數(shù)；計(jì)算方法
引言
現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的公交站臺(tái)泊位數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，站臺(tái)泊位數(shù)的設(shè)置主要依靠設(shè)計(jì)人員、公交營(yíng)運(yùn)人員的經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論體系支撐。公交站臺(tái)是公交線路運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，公交站臺(tái)泊位數(shù)不足，易導(dǎo)致公交站臺(tái)列車化，直接影響到公交線路的運(yùn)營(yíng)速度，影響道路交通的運(yùn)行質(zhì)量（如交通擁堵）。本文主要從剖析公交車輛進(jìn)站的整個(gè)流程，通過利用駐站調(diào)查的方式，來確定車輛?？康母鱾€(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間計(jì)算及取值，利用成熟的排隊(duì)論計(jì)算方法，來確定同時(shí)停靠N輛的概率，并以此確定公交站臺(tái)泊位數(shù)，通過按照本文的方法計(jì)算，可以得出相對(duì)合理的泊位個(gè)數(shù)，為新建道路、改建道路及站臺(tái)擴(kuò)容提供參考依據(jù)。
公交車輛進(jìn)站是隨機(jī)的過程，有時(shí)同時(shí)進(jìn)站多輛車，有時(shí)?？?輛車，要保障公交站臺(tái)泊位數(shù)可以滿足公交車輛進(jìn)站停靠，就要使得同時(shí)進(jìn)站車輛數(shù)超過站臺(tái)泊位數(shù)的概率達(dá)到最小。那么，如何計(jì)算公交站臺(tái)同時(shí)進(jìn)站車輛數(shù)超過站臺(tái)泊位數(shù)的概率？
1 公交站臺(tái)?？寇囕v數(shù)概率計(jì)算
公交車輛?？窟M(jìn)站的過程與排隊(duì)購(gòu)票的過程是相似的，現(xiàn)在已經(jīng)形成成熟的理論及公式，如M/M/1，M/M/S等[1]。由于各地方對(duì)公交車輛進(jìn)站的規(guī)則不同，在選取排隊(duì)論公式時(shí)，就要有針對(duì)性的選取。濟(jì)南市車輛必須依次進(jìn)站，不可以繞過前方停車進(jìn)站，類似于公交站臺(tái)為一個(gè)服務(wù)臺(tái)，車輛依次排隊(duì)進(jìn)站，因此，可以選取M/M/1。以下公式（1）至公式（6）為利用M/M/1計(jì)算同時(shí)?？寇囕v數(shù)大于泊位數(shù)N的概率公式。
•至少有一輛車?？康母怕剩?/strong>
•沒有車輛?？康母怕剩?/strong>
•同時(shí)到達(dá)1輛車的概率：
•同時(shí)到達(dá)2輛車的概率：
•同時(shí)到達(dá)N輛車的概率：
•同時(shí)停靠車輛數(shù)大于設(shè)計(jì)泊位數(shù)N的概率：
式中：
C1——單泊位通行能力，具體計(jì)算見公式（10）；
βi——第i個(gè)泊位的利用率，取值可參照表1；
m——站臺(tái)停靠m條線路；
N——公交站臺(tái)設(shè)計(jì)泊位個(gè)數(shù)N；
fj——第j條線路的發(fā)車頻率；
PN——?？寇囕v數(shù)大于設(shè)計(jì)泊位數(shù)N的概率。
確定了停靠車輛數(shù)大于設(shè)計(jì)泊位數(shù)N的概率PN，就需要保障PN在合理的范圍，才能確保設(shè)計(jì)的泊位數(shù)既能滿足?？啃枨?，又能利用率較高。以下2-4章節(jié)將詳細(xì)介紹以上公式中涉及參數(shù)的取值及計(jì)算方法。
2 單泊位通行能力計(jì)算（C1）
單個(gè)泊位的通行能力即在泊位允許?？康臅r(shí)間內(nèi)能夠?？康墓卉囕v數(shù)。計(jì)算公式如下：
其中：
t——公交車輛平均停靠時(shí)間，單位為s/輛，計(jì)算見公式（8）；
T——站臺(tái)允許?？繒r(shí)間，單位為s，計(jì)算見公式（9）。
本公式涉及公交車輛?？繒r(shí)間t及站臺(tái)允許停靠時(shí)間T兩個(gè)參數(shù)，2.1及2.2中將對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。
2.1公交車輛?？繒r(shí)間計(jì)算
在確定公交車輛停靠時(shí)間t之前，先對(duì)公交車輛進(jìn)站停靠的全過程進(jìn)行了解，如圖1。公交車輛在道路上行駛，到達(dá)站臺(tái)后減速進(jìn)站，停靠站臺(tái)后上下客，然后加速駛離站臺(tái)。由于受到車輛類型、站臺(tái)形式、候車秩序、支付方式、專用道是否設(shè)置、駕駛員駕駛習(xí)慣等等因素影響，公交車輛?？窟^程是難以準(zhǔn)確量化的。因此通過對(duì)不同類型公交站臺(tái)駐站調(diào)查，來確定各個(gè)環(huán)節(jié)的取值。
圖1 車輛停靠過程分析
通過對(duì)濟(jì)南市多處公交站臺(tái)進(jìn)行駐站調(diào)查，統(tǒng)計(jì)得出公交站臺(tái)車輛?？科骄M(jìn)站和出站時(shí)間為13s（不含上下客時(shí)間）。由于上下車延誤與車輛上車人數(shù)、下車人數(shù)相關(guān)，通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)（圖2），單個(gè)乘客的平均上車延誤時(shí)間約為3.3s，下車延誤時(shí)間為2.1s。
圖2 每5分鐘內(nèi)站臺(tái)平均上下客時(shí)間（s）
通過以上分析，公交車輛的?？繒r(shí)間計(jì)算公式為：
式中：
t0——單個(gè)乘客的上車或下車延誤時(shí)間（若上客量大于下客量，則取單個(gè)乘客上車延誤，否則，反之）；
s——上客量或下客量的中的大值；
t1+t2——進(jìn)、出站時(shí)間。
以上為理論公式，在實(shí)際中可利用GPS到離站數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)站臺(tái)平均?？繒r(shí)間t。本文利用濟(jì)南公交GPS到離站數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)中到站時(shí)間、離站時(shí)間標(biāo)記，選取高峰期間經(jīng)十路、經(jīng)七路、和平路、文化東路、東荷路、舜義路等道路上公交站臺(tái)停靠車輛的GPS數(shù)據(jù)，計(jì)算站臺(tái)平均?？繒r(shí)間t。經(jīng)統(tǒng)計(jì)（圖3），高峰期間主干道公交站臺(tái)車輛平均停靠時(shí)間為48s，次干道公交站臺(tái)車輛平均停靠時(shí)間為45s，支路公交站臺(tái)車輛平均?？繒r(shí)間為25s，可以作為新規(guī)劃道路公交站臺(tái)泊位計(jì)算的參考值。
圖3 公交車輛站臺(tái)平均?？繒r(shí)間
2.2站臺(tái)允許停靠時(shí)間計(jì)算
確定了車輛站臺(tái)?？繒r(shí)間，根據(jù)公交站臺(tái)允許?？康臅r(shí)間與車輛停靠時(shí)間的比值，可以確定公交站臺(tái)?？康能囕v數(shù)。但是，站臺(tái)允許?？康臅r(shí)間會(huì)受距離較近的交叉口信號(hào)燈控制的影響[2]，并不會(huì)一直有公交車輛?？?。通過對(duì)濟(jì)南市主干道信號(hào)配時(shí)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，主干道的綠信比平均為0.6。公交站臺(tái)允許停靠的時(shí)間計(jì)算如下。
式中：
T——允許?？繒r(shí)間；
g/c——綠信比。
3 多泊位?？磕芰τ?jì)算
通過公示（7）可以確定單泊位通行能力C1。但是在實(shí)際?？窟^程中，由于各泊位的位置不同、同時(shí)進(jìn)站車輛數(shù)不同以及車輛在停靠時(shí)對(duì)其他泊位?？寇囕v的影響，導(dǎo)致各個(gè)泊位的?？磕芰Σ煌Ｒ话愕姆椒ㄊ峭ㄟ^仿真模型對(duì)泊位的通行能力進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，本研究通過利用仿真軟件的模擬與實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)合，確定濟(jì)南市公交站臺(tái)各泊位?？康挠行剩唧w數(shù)據(jù)見圖4及表1。
圖4 濟(jì)南市各泊位數(shù)利用率（βi）折線圖
表1 濟(jì)南市不同泊位的有效率
單一站臺(tái)泊位的?？磕芰檎九_(tái)有效停靠時(shí)間與車輛平均?？繒r(shí)間的比值。N個(gè)站臺(tái)泊位的?？磕芰閱我徽九_(tái)泊位停靠能力與站臺(tái)泊位數(shù)對(duì)應(yīng)的有效率的乘積。具體公式如下：
•單泊位通行能力計(jì)算：
•N個(gè)泊位通行能力計(jì)算：
式中：
T——允許停靠時(shí)間，計(jì)算見公式（9）；
t——公交車輛的停靠時(shí)間，計(jì)算見公式（8）
t0——單個(gè)乘客的上車或下車延誤時(shí)間（若上客量大于下客量，則取單個(gè)乘客上車延誤，否則，反之）；
s——上客量或下客量的中的大值；
t1+t2——進(jìn)出站時(shí)間；
C1——單泊位通行能力；
CN——N個(gè)泊位通行能力之和；
βi——第i個(gè)泊位的利用率，取值可參照表1。
4 建議排隊(duì)概率值
通過以上公式可以計(jì)算公交站臺(tái)同時(shí)?？寇囕v數(shù)大于泊位數(shù)N的概率，只要保障站臺(tái)同時(shí)?？寇囕v數(shù)大于站臺(tái)泊位數(shù)N的概率越小越好。但是這個(gè)值取值越小，說明需要的泊位數(shù)越大，也會(huì)導(dǎo)致泊位數(shù)的利用率不高；如果取值較大，則站臺(tái)排隊(duì)進(jìn)站的現(xiàn)象會(huì)比較頻繁，對(duì)道路交通影響較大。通過對(duì)現(xiàn)狀站臺(tái)泊位數(shù)反推計(jì)算，建議排隊(duì)概率取5%-15%為宜。
5 公交站臺(tái)泊位數(shù)計(jì)算方法
以上是對(duì)各部分的詳細(xì)剖析及涉及公式，具體站臺(tái)泊位數(shù)的計(jì)算順序是：首先計(jì)算至少有一輛車?？康母怕?rho;，見公式（1）；然后計(jì)算沒有車輛?？康母怕蔖0，見公式（2）；接下來，依次計(jì)算同時(shí)?？?輛車、同時(shí)2輛車的概率以及同時(shí)?？縉輛車的概率，見公式（3）（4）（5）。最后計(jì)算同時(shí)?？寇囕v數(shù)大于設(shè)計(jì)泊位數(shù)N的概率PN，見公式（6），將PN值與建議排隊(duì)概率值（建議按照具體要求取5%-15%）相比較，若是PN值小于建議的排隊(duì)概率值，則認(rèn)為該泊位數(shù)比較合理，即為設(shè)計(jì)泊位數(shù)，否則，需要增加泊位數(shù)再次計(jì)算，直至PN值小于建議的排隊(duì)概率值，如圖5所示。
圖5 公交站臺(tái)泊位數(shù)確定過程
6 案例應(yīng)用
以濟(jì)南市公交站臺(tái)為例。假設(shè)新建主干道公交站臺(tái)，高峰小時(shí)線路平均發(fā)車間隔為8min，主干道交叉口綠信比為0.6，每車平均?？繒r(shí)間為48s，公交站臺(tái)為直列式公交?？空?，建議排隊(duì)概率不高于15%，則?？烤€路條數(shù)不同，需設(shè)計(jì)站臺(tái)泊位數(shù)如表2所示。
表2 ?？坎煌€路需設(shè)計(jì)泊位數(shù)對(duì)應(yīng)表
7 建議
通過對(duì)濟(jì)南市公交站臺(tái)泊位數(shù)設(shè)計(jì)研究，得出以下結(jié)論：
（1）建議單組站臺(tái)的設(shè)計(jì)泊位數(shù)不宜超過3個(gè)。根據(jù)對(duì)濟(jì)南市站臺(tái)泊位的利用率分析，3個(gè)以上泊位的利用率不高，從第4個(gè)泊位開始，泊位通行能力下降至50%以下。
（2）單組站臺(tái)的?？烤€路不宜過多，否則，多條線路公交車輛同時(shí)建站的概率將增大。若是?？烤€路較多時(shí)，可將站臺(tái)改造為深港灣站臺(tái)或是將站臺(tái)分離改造，如濟(jì)南市公交駕校站臺(tái)為深港灣式站臺(tái)，濟(jì)南甸柳莊公交站臺(tái)為分離式公交站臺(tái)（甸柳莊①及甸柳莊②）。
（3）引導(dǎo)乘客乘車習(xí)慣，減少二次進(jìn)站，減少站臺(tái)?？繒r(shí)間，提高公交站臺(tái)泊位的利用效率。由于乘客在站臺(tái)多為分散式候車，且車輛?？空九_(tái)位置不固定，導(dǎo)致部分乘客在車輛剛進(jìn)站時(shí)就上下客，等到車輛到前面的泊位上時(shí)，剩余的部分乘客在此上下車，導(dǎo)致車輛多次進(jìn)站?？?，延誤增加。建議在站臺(tái)上設(shè)置線路固定?？坎次恢敢龑?dǎo)乘客在固定位置登乘車輛，減少上下車延誤。
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來源：濟(jì)南市城市交通研究中心
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