车辆对道路通行能力的影响

公交车辆对道路通行能力的影响分析

摘要 随着城市经济的飞速发展，机动车保有量急剧上升，交通需求迅速膨胀，

而道路交通基础设施建设相对滞后，使得交通拥挤成为严重影响城市居民生活的问题之一，而优先发展公共交通正是解决这一问题的有效途径。本文是在前人的基础上，总结分析现有的公交优先措施及其交通流特性，结合公交车的运行方式，分析对道路通行能力的影响。

本文首先介绍了国内外公交发展情况以及公交一些概念；然后分别对公交车辆在路段上、交叉口、公交停靠站三个地点道路通行能力的影响做了分析说明；最后得出了结论，又结合我国当前的公交运行现状给出了一些改进措施。

关键词 公交车辆 道路通行能力 交叉口 公交停靠站

第一章 绪论

1.1 研究意义

我国城市化进程逐步加快，城市入口急剧增加，大量流动人口涌进城市，人员出行和物资交流频繁，城市交通面临着严峻。全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象，如何解决城市交通问题己成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。为了缓和与改善城市交通紧张的局面，仅仅拓宽马路不能完全解决问题的。因此建设一个高效率的城市公共交通体系成为了城市交通的发展方向。公共交通是指供公众群体使用的各种交通方式，它包括公共电、汽车、地铁、轻轨、出租小汽车、轮渡、缆车、索道等等，本文研究的公共交通主要指公共汽车。但这并不说明实施公交优先就一定能够解决城市交通拥堵问题，我们应该从两个方面去分析这个问题：第一，公交优先措施与城市道路交通之间存在相互适应性的问题；第二，公交优先的实施对其他社会车辆运行的影响程度问题。这两个方面都可以通过公交优先措施对道路通行能力的影响程度来体现，基于此，本文的研究目的在于：总结我国各 大城市常用的公交优先措施，分析各种优先技术对道路通行能力的影响程度，并进行量化，在此基础上，得出道路通行能力计算的修正系数，为改善公共交通提供依据和方法。

1．2 国内外研究现状 1．2．1国外研究现状 通常认为，公共交通是20世纪60年代初法国巴黎最早提出的，后来很快在欧美等发达地区的大城市得以推广，在技术、政策等各方面进行了四十多年的探索和实践，取得了丰硕的成果。在公交优先技术应用方面，欧洲76％的城市拥有公交专用道系统，设公交专用道的道路总长

度超过30公里以上的城市有西班牙的马德里市和巴伦西亚市、英国伦敦市、法国巴黎市，芬兰赫尔辛基市和德国柏林市等。德国奥地利和瑞士80％的城市，北欧国家45％的城市为公共汽车建立了公共汽车信号分离系统，近几年托美地区主要以美国为代表，也实施了大量的公交信号优西南交通大学硕士研究生学位论文第

2页先项目，并广泛应用了包括仿真模拟和试点项目等方法。积累了很多宝贵的经验．国外发达国家的交通发展较早，对公共交通的研究发展较快，形成了比较系统的理论，对公共交通的各个方面都有深入的研究．在公交运行，停靠对交通流及道路和交叉口通行能力的影响方面。Jaime Gibson等在文献12l针对公交流量大的发展中国家，研究讨论了公交站点处的公交车辆、其他社会车辆和行人的延误。Sam Yagar在根据信号交叉口的信号控制配时、公交车辆到达时间等定性分析了在不同情况下，交叉口上游站点的公交车辆停靠对信号交叉口交通延误的影响．J．P．Lebacque等人考虑了公交车的运行与其他车流的运行之间的区别：公交车有固定的线路；公交车与别的车辆在速度与加速度方面有较大的差异；公交车需在特定地点(公交停靠站)停靠以及公交车流不是连续车流等。Herbert S．Levinson等定性讨论了当公交停靠站不能满足公交车辆停靠需求时，出现的排队长度及其对路段和交叉口通行能力的影响。在公交站点通行能力方面，国外研究的比较成熟，每一版本的《美国通行能力手册》都有关于此内容的描述。Rodrigo Fernandez充分考虑了公交的运行特性、上下游交叉口的交通状况等诸多影响因素，改进了计算公交停靠站通行能力的方法。

1．2．2国内研究现状

20世纪80年代初，公交优先概念传入我国。由于当时我国城市机动化水平还比较低，城市道路与交通容量的潜力相对较大。汽车化发展时期产生的诸如停车难，城市生态环境急剧恶化等问题还不十分突出。此后的一段时期内，机动车保有量以每年大约12％～15％的速度增加，在我国许多大城市都先后出现了严重的交通拥堵问题。于是，公交优先被提到了议事日程上来。

1997年北京市率先开辟了中国最早的公交优先车道；上海市也将建成协调运营的公共客运服务系统，优先保证公交合理用地、资金投入、高效运营和方便换乘等写入‘上海市城市交通白皮书》；深圳市也提出了到2010年使公交分担率达到50％以上的发展目标。同济大学的支吁安首先给出了公交车停靠时间的分布，然后利用交通流返回波理论，计算出公交停靠对交通流的影响范围，进而西南交通大学硕士研究生学位论文讨论了公交停靠站的位置分布问题．香港理工大学的S．C．Wong与HaiYang通过利用交通模拟软件MODSIM进行计算机模拟，讨论了上游有公交车停靠站时信号交叉口的延误，根据模拟数据的回归建立了延误和影响因素之间的模型，并对模型参数进行了标定，但是研究仅限于不能超车的单车道进口的信号交叉口．同济大学的吕杰在其硕士针对机非分隔道路上的进口道非港湾式停靠站、进口道港湾式公交停靠站和出口道非港湾式公交停靠站的单个公交车辆停靠对交叉口的误影响建立了模型，但建模的假设条件过多，模型过于理想化，丽且许多参数难以调查和确定，实用性不强。同期，华南理工大学的谭满春等人针对交叉口处和笔直路段上的城市公交停靠站的选址给出了离散和连续型数学模型，但模型没有考虑停靠站设置的道路交通条件以及停靠站与交叉口的距离约束。同济大学的彭国雄与莫汉康针对目前城市公交停靠站设置的常见问题，根据道路横断面形式及交叉口的交通状况，从减少公交车辆与其他车辆韵相互干扰出发，通过定性分析，给出了一些公交站点优化设置的解决方案。哈尔滨工业大学的伍拾煤在其硕士论文中，对公交站点处道路通行能力，公交站点对交叉口通行能力的影响以及公交停靠站的设置问题做了一些初步的研究。东南大学的王炜、杨新苗等人在其著作中专门研究了城市公交场站的规划方法，提出了一种基

于所有乘客出行时间最小的站间距优化模型，同时还讨论了设置多个同名站点时公交停靠站的通行能力计算方法。尹红亮等在文献中对实测数据进行分析研究，讨论了公交车在站台的停车情况对路段行驶车速有显著的影响，并建立了以交通量和公交停车次数为自变量的二元线性回归公式。台湾大学的'lien．Pen Hsu，Hsun．Jung Cho，Yuh．Ting wu在文献中，对于具有道路中间公交专用道的信号交叉口，当公交站点设置在交叉口上游且公交流量较大情况下，建立了一个公交优先信号控制模型，通过在台北市某信号交叉口的应用分析，对公交优先影响效益进行了评价。东南大学的李娜、陈学武在文献中通过对南京中心城区典型公交停靠站的调查，对调查数据进行线性和非线性回归分析，分别建立了计算公交停靠站站长的回归模型，并对参数进行了标定．东南大学的张卫华在其博士论文中基于调查，建立了不同道路路段公交停靠次数、停靠时间与交通流速度关系的模型。同济大学的王茜和杨晓光在通过对公交到达停靠站时间的分类，较好的分析、建立了交叉口上游公交车辆停靠与交叉口延误的理论西南交通大学硕士研究生学位模型，但也仅限于进口单车道，不允许超车的情况．自从温家宝总理和曾培言副总理关于公交优先的批复之后，关于公交优先的研究又上了一个新台阶，公交优先理念逐渐在城市交通战略规划中体现出来。全国各交通院校和科研单位对公交优先的研究做了大量的工作，取得了较大成就．研究内容主要集中在公交线网的优化、公交系统的评价、公交枢纽布局、公交优先技术的实施等几个方面，对通行能力的研究也主要集中在对公交线路和站点通行能力的研究(考虑社会车辆对公交车辆运行的延误)。

而就公交优先对道路通行能力的影响研究不多．主要有哈工大的裴玉龙教授就公交停靠站对无信号交叉口通行能力的影响的研究呻；东南大学交通学院做的公交专用道设置前后路段交通流模型的比较研究I州；潘俊卿、邓卫做的环形交叉口公交优先措施的影响研究，王茜、杨晓光教授关于信号控制交叉口进口道公共汽车停靠影响分析；长安大学的李平凡在其硕士论文中也就公交优先措施的影响做了一定的研究，但其主要是从概念上对公交优先措施进行了一个总体的把握，确定了当前急需解决的问题，同时对被动信号控制策略中信号配时方法进行了探讨。

1．3 本文研究的主要内容 1．3．1论文研究的目标

本文的研究目的是探讨公交优先措施对道路通行能力的影响程度，得到相应的计算公式，为改善城市交通状况服务，并为公共交通系统的规划及评价提供理论依据。

1．3．2论文研究的主要内容

道路通行能力是指单位时间内连续通过车辆的能力，它包括路段通行能力和路口通行能力，鉴于此，本文主要从路段和路口两个方面来总结分析公交优先措施，并就此两个方面分析公交优先对道路通行能力的影响，得出计算公式。

1．3．3 拟解决的关键问题

本文的关键问题有以下两个方面：一是交通流特性分析，特别是在实施公共交通优先以后，由于公交车的优先通行，对机动车以及非机动的运行速度、运行轨迹都造成了不同程度影响；二是通行能力的计算公式的确定，确定通行能力公式的关键在于修正系数计算方法的确定，这一环节以交通流特性分析为基础。可见，分析交通流特性将是本文的重点和难点。 1．3．4 研究方法

通过调查分析，总结我国大中城市常用的公交优先技术，并进行归纳分类；对交通运行的实际观测或模拟，分析交通流特性；根据现有通行能力计算的方法并参考专家学者在相关问题的研究见解．得出新的通行能力计算公式。

第二章 公交车辆对道路路段通行能力的影响分析

2．1 道路通行能力的基本概念

道路通行能力又称道路容量(Capacity)。简言之，是指道路的某一断面在单位时间内所能通过的最大车辆数。美国HCM对道路通行能力给出了如下定义：通常，一种设施的通行能力，规定为在一定时段和通常道路、交通、管制条件下，能合理地期望人和车辆通过车道或道路的一点或均匀断面上的最大小时流率。HCM还将通行能力分为基本通行能力、可能通行能力和设计通行能力。

基本通行能力，是指道路和交通都处于理想条件下，由技术性能相同的一种标准车，以最小的车头间距连续行驶的理想交通流，在单位时间内通过道路断面的最大车辆数。也称理论通行能力，因为它是假定理想条件下的通行能力，实际

上不能达到。

可能通行能力，是指考虑到道路和交通条件的影响，并对基本通行能力进行修正后得到的通行能力，实际上是指道路所能承担的最大交通量。

设计通行能力，是指用来作为道路规划和设计的标准而要求道路承担的通行能力。

通行能力的主要影响因素主要有： (1)道路条件

道路条件指的是街道或公路的几何特征，包括：交通设施的类型及其所处的环境、每个方向的车道数、车道和路肩宽度、侧向净空、设计速度以及平、纵线形．其中，交通设施类型是关键，是否存在不问断交通流，双向交通流之间是否有中央分隔带等都明显地影响交通特性和通行能力。 (2)交通条件

交通条件，是指交通流中车辆种类的分布(交通组织)，设施中可用车道的交通量和交通分布以及交通流的方向性分布。车辆类型的分布是影响道路通行能力的主要交通流特性。如重型车辆， 由于其动力性能校小客车差，尤其是加速、减速和保持上坡车速的能力不如小客车，因此在很多情况下不能保持跟上小客车，从而在车流中行程的大间隙很难由超车来填补，这就造成无法完全避免的道路空间的低效率利用。也正是基于此原因，高速公路在坡度较大的上坡段要考虑爬坡车道。车道使用和方向性分布是影响通行能力的另外两个因素。一般而言，每个方向的交通流各占50％左右时，交通运行条件最好。方向性分布很不平衡时，通行能力就会下降。车道分布则体现出靠路肩的车道承担的交通量校其他车道少。 (3)管制条件

间断流设施(如平面交叉口)对交通流流向实行有效的时间管制，是影响道路通行能力的另一关键因素。这类交通设施中最关键的控制设施是交通信号。使用的控制设备、信号相位、绿灯时间分配和信号周期长度均影响车辆运行。 停车和让路标志也影响通行能力，但不起决定作用。停车或让路标志将优先通行权永久分配给主要车道或街道，次要道路的车辆必须在主线交通流中寻找间隙穿越。因此，次要道路的通行能力就取决于主要道路的交通条件． ，能显著影响通行能力的管制条件还有限制路边停车，车辆转弯限制以及车道使用管制等。如限制路边停车能增加公路或街道的有效车道数，转弯限制能消除交叉口车流的冲突点而提高通行能力，车道使用管制可给各种流向明确地分配有效道路空间．他们既可以在交叉口使用，也可以在关键的干道上开辟变向车道。 2．2 公交车辆对路段通行能力的影响分析

路段上的公交优先措施主要是设置公交专用道和公交优先道，当设置公交专用道的时候，路段通行能力即为一条公共汽车道的通行能力与其他道路的通行能力之和。公交停靠站作为一种最基础的公交设施，是公交系统面向乘客服务的窗口。虽然它只是城市道路中很短的一段，但公交车在此停靠占用的几乎是一条车道，形成时空上的瓶颈，对道路通行能力的影响很大，它已经成为造成交通堵塞的重要因素。不同的公交停靠站设置对道路交通流和通行能力的影响是不同的，因此以下分析公交停靠站对道路通行能力的影响。