實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽就ㄐ心芰ρ芯?/h1>
2016-04-21 06:35:40劉昱崗范天文周本鈺
公路工程 2016年1期 關(guān)鍵詞：公交站
劉昱崗， 范天文， 張 擎， 周本鈺
(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院， 四川 成都 610031)
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實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站通行能力研究
劉昱崗， 范天文， 張擎， 周本鈺
(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院， 四川 成都610031)
[摘要]按照?？拷M織方式的不同，將現(xiàn)有多泊位公交站劃分為：獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？抗徽尽㈨樞蜻M(jìn)出站依次?？抗徽疽约敖徊孢M(jìn)出站自由?？抗徽?。以上述3種公交站各自停靠特征的對比分析為基礎(chǔ)，以改善公交站內(nèi)交通組織秩序、減少車輛站內(nèi)延誤、提高公交站通行能力為目標(biāo)，提出以站臺實(shí)時智能引導(dǎo)、乘客實(shí)時定點(diǎn)排隊(duì)與車輛實(shí)時定點(diǎn)停靠為核心的實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽?。通過分析實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車輛停靠特征，定義了平均泊位延誤，進(jìn)而給出了系統(tǒng)下車隊(duì)隊(duì)長概率分布的模型以及不同隊(duì)長對應(yīng)的車隊(duì)延誤計算方法，最后提出實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下多泊位公交站通行能力計算方法：車隊(duì)通過數(shù)法。文章的最后利用成都常規(guī)公交站實(shí)測數(shù)據(jù)，標(biāo)定了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下多泊位公交站通行能力計算模型中的參數(shù)，分析了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)在提升多泊位公交站通行能力上的效果。
[關(guān)鍵詞]智能公交； 公交站； 實(shí)時定點(diǎn)?？?； 通行能力
1概述
公交站是公交運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，也是影響公交線路通行能力的決定性因素之一。城市大型公交站往往含有多條公交線路，站內(nèi)停車泊位較多，客流和車流組織相對復(fù)雜且高峰時段表現(xiàn)尤為突出。城市大型多泊位公交站普遍存在站內(nèi)交通組織無序、客流車流相互干擾的混亂狀態(tài)，致使公交車的?？垦诱`延長，繼而嚴(yán)重影響公交站的通行能力，大大降低公交的服務(wù)水平，最終影響公交的吸引力，阻礙城市公共交通的發(fā)展。
國內(nèi)外學(xué)者專家多通過分析站點(diǎn)位置[1]、站臺形式、站臺長度、泊位數(shù)、泊位間距[2]及線路容量對公交站通行能力的影響機(jī)理，提出提升公交站點(diǎn)通行能力的方法與措施，但對公交站內(nèi)交通組織方式及其對公交站同行能力影響的定性分析相對欠缺。
為了在規(guī)范公交站內(nèi)秩序、增強(qiáng)公交站內(nèi)交通安全的同時增加公交站通行能力，本文以GIS、GTP、GPRS、RFID技術(shù)、計算機(jī)、通信、傳感、視頻監(jiān)控即語音播報技術(shù)為前提[3]，以自動控制理論、交通工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)及系統(tǒng)工程學(xué)等為指導(dǎo)，以改善公交站內(nèi)交通秩序、提高公交站通行能力為目標(biāo)，提出了以車輛實(shí)時定點(diǎn)?？?、站臺實(shí)時智能引導(dǎo)、乘客實(shí)時定點(diǎn)排隊(duì)為核心的多泊位公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)。文章詳細(xì)地闡述了多泊位公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)的目標(biāo)、軟硬件構(gòu)成以及功能實(shí)現(xiàn)流程，并給出了系統(tǒng)作用下公交站理論通行能力的計算方法，為公交站智能交通組織提供新思路。
2公交站實(shí)時定點(diǎn)?？拷M織方式
2.1現(xiàn)行?？糠绞?/p>
對于多泊位公交站，現(xiàn)行車輛?？糠绞街饕?種：獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？俊㈨樞蜻M(jìn)出站依次?？考翱山徊孢M(jìn)出站自由?？縖4]。3種?？糠绞竭\(yùn)行特征及對通行能力的影響對比分析如下。
① 獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？?。公交站內(nèi)每個泊位與線路一一對應(yīng)，各線路車輛擁有不受其他線路車輛影響的進(jìn)出站空間，此類公交站可以設(shè)計成鋸齒形。定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車輛進(jìn)出比較順暢，出站時不會受到前車阻擋，但車站站臺長且占地很大，一般不在中途站使用。獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)，車輛進(jìn)站與乘客排隊(duì)上下車迅速有序，但由于線路與泊位一一對應(yīng)，公交站內(nèi)有限的泊位不能高效的利用，對于多線路公交站而言，需要與線路數(shù)相等的泊位數(shù)及尺寸相當(dāng)?shù)拇笮凸徽九_，否則這種?？糠绞綍⒐徽揪€路容納能力限制得很低。
② 順序進(jìn)出站依次停靠。順序進(jìn)出站依次?？恳蠊卉囕v按照“先來先進(jìn)站，后到后進(jìn)站”的原則次第?？?，在公交站功能區(qū)內(nèi)后到車輛不得超越前方車輛。北京市曾于2004年在多數(shù)公交車站執(zhí)行這種?？拷M織方式[5]。順序進(jìn)出站依次?？抗徽緝?nèi)，乘客只能簡單預(yù)判目標(biāo)公交車輛的停靠位置，且預(yù)判的準(zhǔn)確率受乘客經(jīng)驗(yàn)及站內(nèi)動態(tài)乘車信息的完整度與準(zhǔn)確性的影響較大，所以目標(biāo)車輛相同的乘客分布較定點(diǎn)?？糠稚?，存在乘客在公交站內(nèi)追趕公交車輛的可能性，存在客流與車流交匯的情況，公交車站內(nèi)?？垦诱`增加；同時由于公交車輛進(jìn)站順序是隨機(jī)波動的，無法實(shí)現(xiàn)對公交車進(jìn)站順序的調(diào)控，個別?？繒r間較長的車輛會嚴(yán)重增加后方車輛的延誤。
③ 交叉進(jìn)出站自由停靠。交叉進(jìn)出站自由?？渴侵覆煌€路的公交車輛隨機(jī)到達(dá)，各個線路的車輛沒有固定的停車區(qū)(位)，駛?cè)胝緝?nèi)的車輛根據(jù)站內(nèi)客流車流現(xiàn)狀實(shí)時選擇停車泊位的一種公交?？糠绞?。交織進(jìn)出站自由?？慷嘣诟蹫呈焦徽緝?nèi)實(shí)現(xiàn)，但目前多數(shù)港灣式車站仍采取的是依次?？糠绞?。自由?？糠绞较鹿卉嚳梢赃x擇任何一個空置泊位?？?，使得公交站全部泊位均可以有效利用，但在高峰時間車站內(nèi)客流車流出現(xiàn)交織，容易造成車站秩序混亂，存在較大安全隱患，同時車輛的交織進(jìn)出站也會使得車輛站內(nèi)延誤增加。
2.2實(shí)時定點(diǎn)停靠內(nèi)涵
① 實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽?。智能公交調(diào)度中心通過公交車輛、車站以及乘客信息的實(shí)時采集、處理及發(fā)布，為準(zhǔn)備進(jìn)站的公交車輛實(shí)時地分配臨時停車泊位，同時對公交站內(nèi)車輛?？颗c乘客排隊(duì)進(jìn)行實(shí)時引導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，公交站內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)公交車輛的實(shí)時定點(diǎn)?？恳约俺丝偷膶?shí)時定點(diǎn)排隊(duì)，此時公交站稱為實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站[6]。
② 車輛排隊(duì)系統(tǒng)。車輛排隊(duì)系統(tǒng)由所有下一目標(biāo)停靠站相同的公交車輛構(gòu)成。車輛排隊(duì)系統(tǒng)具有如下主要特征：車輛排隊(duì)系統(tǒng)是針對每一個公交站而言，車輛駛過公交站第一泊位(距離出站口最近的泊位)，即認(rèn)為該車已經(jīng)離開了車輛排隊(duì)系統(tǒng)并進(jìn)入了下一個公交站車輛排隊(duì)系統(tǒng)，車輛排隊(duì)系統(tǒng)具有實(shí)時性。
③ 公交車隊(duì)。依據(jù)某一刻公交車輛運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)計會同時?？炕蚴桥抨?duì)等待進(jìn)站?？吭谕还徽镜乃泄卉囕v稱之為一個公交車隊(duì)。車輛開始減速并準(zhǔn)備停靠在站內(nèi)最前方的空置泊位或開始減速并準(zhǔn)備站外排隊(duì)時，認(rèn)為公交車進(jìn)入了公交車站。判定公交車輛是否進(jìn)入公交車站的必要條件不是車輛進(jìn)入了公交車站物理范圍，而是公交車開始減速停靠或排隊(duì)。舉例說明：公交車駛?cè)霑何赐＼嚨拇笮投嗖次还徽緯r，車輛會停靠在公交站第一泊位(距離出站口最近的泊位)，這種情況下，該車輛不是一進(jìn)公交站物理范圍就開始減速準(zhǔn)備?？?，而是靠近第一泊位時才開始減速準(zhǔn)備?？浚笳邔?yīng)的才是公交車開始進(jìn)入公交車站的時間。公交車隊(duì)長度是指車隊(duì)內(nèi)公交車輛數(shù)；公交車隊(duì)內(nèi)車隊(duì)頭車是指公交車隊(duì)中行駛在最前方的車輛；車隊(duì)尾車是指公交車隊(duì)中行駛在最后方的車輛。
2.3實(shí)時定點(diǎn)停靠特征
多泊位實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)，對于其中的單個公交泊位而言，公交車的?？窟^程與現(xiàn)行其他?？糠绞降南嗤卜譃槲鍌€部分：減速進(jìn)站—打開車門—乘客上下車—關(guān)閉車門——加速離站[7]，但實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)公交車輛的?？烤哂袇^(qū)別現(xiàn)行停靠組織方式的特征：
① 車隊(duì)長度不超過泊位數(shù)。
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)中，調(diào)度中心通過對路段上的公交車隊(duì)發(fā)布加減速行駛指令，使得到站公交車隊(duì)的長度始終不超過車站泊位數(shù)或者滿足一定服務(wù)水平的數(shù)值(本文對后者暫不做研究)，所以車站內(nèi)停靠的車輛數(shù)始終不超過泊位數(shù)。
② 車隊(duì)內(nèi)頭車停在第一個泊位上。
車輛進(jìn)入公交站后，公交車隊(duì)的頭車(車隊(duì)內(nèi)的第一輛車)使用第一個泊位(最靠近出站口的停車泊位)，車隊(duì)內(nèi)其他車輛按照進(jìn)站順序依次使用后面的泊位。
③ 各個泊位上車輛啟平均制動時間相同。
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)中調(diào)度中心通過加減速行駛指令調(diào)控車隊(duì)內(nèi)車輛進(jìn)站順序，使得車隊(duì)內(nèi)車輛自發(fā)保持先進(jìn)先出的順序進(jìn)出站，車站內(nèi)車隊(duì)前后車輛的?？炕ゲ挥绊?，加之車站內(nèi)乘客排隊(duì)秩序良好，車輛進(jìn)出站不受乘客影響，車輛的啟制動時間只由車輛行駛速度與車輛性能決定。綜合考慮實(shí)際情況和研究需要，認(rèn)為車隊(duì)內(nèi)車輛性能相同且在靠近公交站時行駛速度一致，故可以認(rèn)為實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)所有泊位上公交車平均啟制動時間相同。
④ 車隊(duì)自發(fā)先進(jìn)先出公交站。
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)中調(diào)度中心通過對路段上的公交車輛發(fā)布加減速行駛指令，使得公交車輛到達(dá)公交站后自發(fā)保持先進(jìn)先出的順序進(jìn)出公交站，即車隊(duì)內(nèi)后車完成上下客時，前車已經(jīng)開始加速離站。
⑤ 公交站內(nèi)車輛不可交織進(jìn)出站。
多泊位公交站內(nèi)車輛可以按照先進(jìn)先出順序直線式進(jìn)出公交站，也可以超越前方停車交織進(jìn)出公交站。理想狀況下，可交織進(jìn)出站的港灣式公交站內(nèi)所有泊位數(shù)均可以連續(xù)使用，公交站的有效泊位數(shù)即物理泊位數(shù)。但是實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)交織進(jìn)出站式公交站通行能力并不理想，原因是車輛交織會增加單個泊位上公交車輛的站內(nèi)延誤，同時車輛交織也會增加交通安全隱患，此外交織進(jìn)出站需要較大的交織區(qū)域，對站臺尺寸與站臺形式(港灣式公交站更適合交織進(jìn)出站)要求較高?？紤]上述因素，系統(tǒng)要求實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車輛不可交織進(jìn)出站，只能按照先進(jìn)先出的方式直線式順序進(jìn)出站。
⑥ 車隊(duì)尾車開始減速?？炕蚴堑却M(jìn)站時，該車隊(duì)的頭車一定沒有啟動。
車隊(duì)尾車準(zhǔn)備開始減速準(zhǔn)備進(jìn)站停靠或站外排隊(duì)時，該車隊(duì)的頭車一定沒有啟動。如果某個車輛進(jìn)入公交站時，站內(nèi)車隊(duì)的頭車已經(jīng)啟動(即已經(jīng)離開第一泊位)，則兩個車一定不屬于同一個車隊(duì)。
⑦ 前方車隊(duì)尾車駛過第一泊位后，后方車隊(duì)頭車才開始可減速停靠。
車隊(duì)頭車減速進(jìn)入第一泊位時認(rèn)為車隊(duì)開始進(jìn)入公交站，車隊(duì)的尾車通過第一泊位即認(rèn)為車隊(duì)通過了公交站。公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)通過對路段車輛發(fā)布加減速行駛指令，調(diào)節(jié)車頭時距，使得前方車隊(duì)的尾車啟動后后方車隊(duì)的頭車才會開始減速駛?cè)牍徽?第一泊位)，繼而達(dá)到后方車隊(duì)到達(dá)時前方車隊(duì)已經(jīng)駛離公交站的誘導(dǎo)效果。由于每一個車隊(duì)的頭車均要求停靠在車站第一泊位上，系統(tǒng)要求后方車隊(duì)的頭車在前方的尾車駛過第一泊位后方可減速進(jìn)入公交站第一泊位。
3實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站通行能力計算方法
平均泊位延誤是指多泊位公交站內(nèi)每個泊位上公交車輛?？慨a(chǎn)生的平均延誤。實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)同一個車隊(duì)各車的?？炕ゲ挥绊懀窜囮?duì)內(nèi)各車的泊位延誤互不相關(guān)。
3.1平均泊位延誤計算方法
實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)，平均泊位延誤記為TB，其計算方法如下：
TB=tJ+tC+tKG+θS·tS·mS+θX·tX·mX
(1)
式(1)中：tJ為公交車減速進(jìn)站時間，s；tC為公交車加速出站時間，s；tKG為公交車開關(guān)門時間，s；θS為乘客上車時間大于下車時間的?？看螖?shù)占比；θX為乘客上車時間不大于下車時間的?？看螖?shù)占比；mS為乘客上車時間大于下車時間的所有?？恐衅骄宪嚦丝蛿?shù)；mX為乘客上車時間不大于下車時間的所有?？恐衅骄萝嚦丝蛿?shù)；tS為上車時間大于下車時間的所有?？恐腥司宪嚂r間，s；tX為上車時間不大于下車時間的所有?？恐腥司萝嚂r間，s。
3.2車隊(duì)長度概率分布
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，公交站車隊(duì)到達(dá)與車隊(duì)延誤有如下特征：公交站的車輛到達(dá)近似符合泊松分布；當(dāng)同時到達(dá)公交站的公交車隊(duì)長度不大于公交站物理泊位數(shù)時，車隊(duì)內(nèi)車輛的在站服務(wù)時間相互獨(dú)立，且服從負(fù)指數(shù)分布。由上述特征可知，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站車輛排隊(duì)模型區(qū)別于現(xiàn)有的全部排隊(duì)模型，故無法直接利用已有的排隊(duì)模型計算此公交站排隊(duì)系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)；通過對比現(xiàn)有排隊(duì)論模型發(fā)現(xiàn)，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站車輛排隊(duì)系統(tǒng)與M/M/n等待制排隊(duì)系統(tǒng)的車輛到達(dá)與系統(tǒng)服務(wù)存在較多相似處。本文將參照M/M/n等待制排隊(duì)中顧客數(shù)概率分布模型，利用類比分析的形式建立實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站內(nèi)車隊(duì)長度的概率分布模型。
對于服務(wù)強(qiáng)度為ρ的M/M/n等待制排隊(duì)系統(tǒng)，令系統(tǒng)內(nèi)顧客數(shù)m的概率為Pm，%，顧客數(shù)m的概率分布模型[8]如下：
(2)
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，公交站附近“行駛在路段上的排隊(duì)車輛”被重新組合成無需停車等待的新的公交車隊(duì)，使得公交車隊(duì)的長度始終不超過泊位數(shù)，可以認(rèn)為車隊(duì)長度超過泊位數(shù)(m>n)的概率被轉(zhuǎn)化為了長度不超過公交站泊位數(shù)(1≤m≤n)的概率，且轉(zhuǎn)移到各長度(m=1，2，…，n)上的概率的比重與各個車隊(duì)長度(m=1，2，…，n)初始概率所占比重一致，故只需對車輛數(shù)不超過公交站物理泊位數(shù)(m=1，2，…，n)所對應(yīng)的概率進(jìn)行歸一化處理即可得到實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)車隊(duì)長度的概率分布：
(3)
式(3)中：Pm為實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車隊(duì)長度為m時的概率；ρ為公交站服務(wù)強(qiáng)度，即平均泊位延誤與車輛平均到達(dá)時間的比值(對于多服務(wù)臺排隊(duì)系統(tǒng)，ρ大于1時系統(tǒng)也可以保持平衡)。
3.3定長車隊(duì)的平均延誤
車隊(duì)延誤是指車隊(duì)頭車減速進(jìn)入第一泊位開始至車隊(duì)尾車駛過第一泊位所消耗的時間。車隊(duì)車輛數(shù)不同，車隊(duì)延誤相差很大；車輛數(shù)相同時，不同時刻的等長車隊(duì)的車隊(duì)延誤也會有差別。對于車輛數(shù)一定的公交車隊(duì)，其公交站內(nèi)的車隊(duì)延誤也會隨著車隊(duì)內(nèi)車輛的相對時間間隔不同而不同。
(4)
(5)
(6)
式(6)中：TB為平均泊位延誤，s；m為車隊(duì)內(nèi)車輛數(shù)，m=1，2，…，n其中n為公交站物理泊位數(shù)；t為公交站內(nèi)最小車頭時距，s。
3.4通行能力計算模型
公交站通行能力指一定道路交通條件下，道路上某個公交站單位時間內(nèi)所能服務(wù)的最多的車輛數(shù)。通行能力是一個反映公交站所能提供的公交?？磕芰Υ笮〉闹笜?biāo)，是公交設(shè)施提供公交服務(wù)的供應(yīng)量[10]。
理論上，當(dāng)車隊(duì)連續(xù)通過時公交站可以通過的車隊(duì)數(shù)最多，通過的車輛數(shù)也最多。將單位時間內(nèi)公交站能通過的最大車隊(duì)數(shù)所包含的車輛數(shù)稱為實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽镜耐ㄐ心芰Α閰^(qū)別已有通行能力計算方法，將上述通行能力計算方法稱為車隊(duì)通過數(shù)法。
車隊(duì)連續(xù)通過實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站時，車隊(duì)長度m=0的概率轉(zhuǎn)移為車隊(duì)長度等于m=1，2，…，n的概率，此時車隊(duì)長度的概率分布如下：
(7)
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽纠碚撏ㄐ心芰囮?duì)通過數(shù)法計算模型如下：
(8)
4案例分析
4.1目標(biāo)公交站數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計
① 車輛?？繑?shù)據(jù)。
通過現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，西南交大站的公交客流具有較為明顯的潮汐現(xiàn)象：上午08：20-08：50由北至南方向(進(jìn)城方向)形成上班客流高峰，下午17：45-18：15由南至北方向(出城方向)形成下班客流高峰。故研究分別針對早晚上下班高峰進(jìn)行了公交數(shù)據(jù)視頻采集，經(jīng)統(tǒng)計分析后得到車輛停靠相關(guān)指標(biāo)。統(tǒng)計結(jié)果見表1。
表1 西南交大站高峰時段車輛?？繑?shù)據(jù)(均值)Table1 ThedataofbusesonSouthwestJiaotongUniversityStationatpeaktimes(Means)高峰時段減速進(jìn)站時間無干擾減速進(jìn)站時間開關(guān)門時間上下客時間加速出站時間無干擾加速出站時間二次停車率/%早高峰6.64.53.4295.24.325晚高峰5.74.73154.64.214
表1中無干擾減速進(jìn)站時間是指車輛減速進(jìn)站時不受站內(nèi)乘客影響順利進(jìn)站時對應(yīng)的減速進(jìn)站的統(tǒng)計均值，無干擾加速出站時間是指車輛加速出站時不受站內(nèi)乘客影響順利出站時對應(yīng)的加速出站的統(tǒng)計均值；表中上下客時間是從車輛第一次開門開始至車輛啟動準(zhǔn)備加速出站為止，包含車輛站內(nèi)等待出站時間。
② 乘客上下車數(shù)據(jù)。
早高峰時段，西南交大站內(nèi)客流量很大，乘客最多時達(dá)到120人，站內(nèi)多為上車乘客；晚高峰時段，西南交大站客流量較早高峰小，站內(nèi)下車乘客較上車乘客較多，上車乘客以西南交通大學(xué)附屬中學(xué)學(xué)生為主。
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，公交站內(nèi)乘客連續(xù)排隊(duì)上下車，為標(biāo)定實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下系統(tǒng)下公交站內(nèi)乘客上下車時間，研究選目標(biāo)公交站乘客連續(xù)上下車片段，統(tǒng)計所有連續(xù)上下車片段中乘客的人均上下車時間，統(tǒng)計結(jié)果見表2。
表2 西南交大站高峰時段連續(xù)上下車數(shù)據(jù)統(tǒng)計表(均值)Table2 ThedataofpassengerswhogetingonoroffbusesonSouthwestJiaotongUniversityStationatpeaktimes(Means)高峰時段下客時間長時上客時間長時占比/%下車人數(shù)連續(xù)下車人均用時占比/%上車人數(shù)連續(xù)上車人均用時早高峰113.81.2899.11.8晚高峰545.71.1464.11.6
4.2公交站理論通行能力計算
4.2.1現(xiàn)狀排隊(duì)組織下理論通行能力
目標(biāo)公交站現(xiàn)狀排隊(duì)組織下的理論通行能力可用王煒、過秀成提出公交站通行能力計算方法[11](后文稱之為有效泊位數(shù)法)計算，有效泊位數(shù)法計算公式如下：
(9)
式(9)中：C為公交站的通行能力，輛/h；Ne為公交站的有效泊位數(shù)，依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[12]，雙泊位公交站取1.75；Cb為單個泊位的通行能力，輛/h；T為公交車?？窟^程的總時間，s；t1為公交車減速進(jìn)站時間，s；t2為公交車開關(guān)門時間，s；t3為乘客上下車占用時間，s，含車輛站內(nèi)等待出站的時間；t4為公交車加速離開車站的時間，s。
結(jié)合西南交大站的實(shí)測數(shù)據(jù)，計算得現(xiàn)狀排隊(duì)組織下西南交大站早晚高峰時段的理論通行能力：
143輛/h
223輛/h
4.2.2實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下理論通行能力
依據(jù)公式(1)，結(jié)合表1與表2數(shù)據(jù)可以算得實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早、晚高峰時平均泊位延誤如下：
89%×9.1×1.8=27.3 s，
46%×4.1×1.6=17.8 s。
① 有效泊位數(shù)法。
根據(jù)公式(9)，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，利用現(xiàn)有的有效泊位數(shù)法計算西南交大站早晚高峰通行能力，計算結(jié)果如下：
② 車隊(duì)通過數(shù)法。
西南交大站共有兩個泊位，站內(nèi)含有8條線路，此8條線路早、晚高峰的平均發(fā)車頻率分別為3 min/班和4 min/班，所以早晚高峰時公交站的車輛平均到站間隔為22.5 s和30 s。根據(jù)公式(3)給出的公交站服務(wù)強(qiáng)度ρ的定義可算得實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早、晚高峰得服務(wù)強(qiáng)度分別為：
根據(jù)公式(8)，結(jié)合表1與表2數(shù)據(jù)可以算得實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早、晚高峰理論通行能力的車隊(duì)通過數(shù)法計算值。
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早高峰理論通行能力：
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站晚高峰理論通行能力：
4.3理論通行能力對比分析
論文分別計算了目標(biāo)站點(diǎn)現(xiàn)狀排隊(duì)組織下的理論通行能力(有效泊位數(shù)法)與即時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下的理論通行能力(有效泊位數(shù)法和車隊(duì)通過數(shù)法)，計算結(jié)果匯總見表3。
表3 目標(biāo)公交站理論通行能力對比表Table3 Thecontrasttableoftheoreticalcapacityofthetargetedbusstation(輛·h-1)高峰時段現(xiàn)狀排隊(duì)組織下即時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下有效泊位數(shù)法有效泊位數(shù)法車隊(duì)通過數(shù)法早高峰143231165晚高峰223354320
由表3可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
① 均利用有效泊位數(shù)法計算時，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站理論通行能力明顯大于現(xiàn)狀排隊(duì)組織方式下公交站理論通行能力，說明實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)對增加公交站通行能力效果明顯；
② 對于實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站的理論通行能力，車隊(duì)通過數(shù)法計算值小于有效泊位數(shù)法計算值。這是因?yàn)橛行Р次环ê雎粤塑囕v排隊(duì)對公交站通行能力的影響，計算值未考慮車輛在排隊(duì)系統(tǒng)中的服務(wù)水平；而車隊(duì)通過數(shù)法計算值是在保證車輛排隊(duì)不超過泊位數(shù)的前提下計算得來，同時也考慮了車隊(duì)數(shù)小于泊位數(shù)的情況，所以對于實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站而言，車隊(duì)通過數(shù)法計算出的理論通行能力更加接近于實(shí)際通行能力。
5結(jié)論
文章對比分析了多泊位公交站車輛?？拷M織方式各自的特征，明確了實(shí)時定點(diǎn)?？康膬?nèi)涵與交通組織特征；通過分析實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)車輛?？刻卣?，定義了平均泊位延誤，進(jìn)而給出了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交車隊(duì)隊(duì)長的概率分布以及不同隊(duì)長對應(yīng)的車隊(duì)延誤計算方法，進(jìn)而提出了實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽就ㄐ心芰τ嬎惴椒?車隊(duì)通過數(shù)法；最后利用成都常規(guī)公交站實(shí)測數(shù)據(jù)，標(biāo)定通行能力計算模型中的參數(shù)，對比了目標(biāo)公交站在現(xiàn)狀排隊(duì)組織下的理論通行能力與實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下的理論通行能力，檢驗(yàn)了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)在提升多泊位公交站通行能力上的效果。
需要指出的是，本文為明確重點(diǎn)，只研究了特定交通條件下的公交站理論通行能力，忽略了路段交通環(huán)境對站點(diǎn)通行能力影響的分析，值得進(jìn)一步展開；本文以高度智能化的公交調(diào)度為前提，給出了車隊(duì)連續(xù)到達(dá)且車隊(duì)隊(duì)長保持不超過泊位數(shù)時的公交站理論通行能力計算公式。實(shí)際中，公交智能調(diào)度方式或控制程度不同，車輛的到達(dá)都會有差異。車隊(duì)長度可以超過泊位數(shù)時的實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽就ㄐ心芰τ嬎惴椒勺鳛檫M(jìn)一步研究的方向；實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)通過對路段行駛車輛的智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對公交車隊(duì)進(jìn)站順序的控制，在增加公交站通行能力的同時，也影響了公交車路段通行能力，對這一影響的定性分析將有利于綜合評價實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)對公交通行能力的總體提升效果；在特定的公交線路上，在道路條件允許且公交調(diào)度智能化程度足夠時可以考慮通過對路段與站臺上公交車輛的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)該線路上的公交綠波，使得該線路的所有車輛在運(yùn)行的全過程中不受其他公交車輛的干擾。公交車在路段與車站內(nèi)的協(xié)調(diào)調(diào)度將極大增強(qiáng)公交線路通行能力，提升公交服務(wù)水平，值得深入研究。
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Study on Capacity of Real-time-pointing-parking Bus Stop
LIU Yugang， FAN Tianwen， ZHANG Qing， ZHOU Benyu
(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China)
[Abstract]Based on the analysis of vehicles stop process in multi-berth bus station，this paper analyzed the advantages and disadvantages of the three kinds of docking mode；and then brought forward a real-time-pointing-parking for the multi-berth bus station，which aims at improving the traffic organization，reducing vehicle delay and increasing the bus capacity in the station.The system consists of platform-real-time-intelligent-guiding，bus-real-time-pointing-parking and passenger-real-time-pointing-queuing.After analyzing bus dwelling feature in the real-time-pointing-parking bus station，the paper explained the definition of the average berth delay，and then gives the probability distribution model to the length of bus team calculation method of the long delay and the corresponding delay of each kind of bus team with different length.Finally the paper brought forward calculation method for the station capacity under the system above：the team-through method.At the end of the paper，the writer collected data of Chengdu bus station，and then calibrated the parameters in the capacity model and analyzed the effect of the real-time-queue-guiding system on improving multi-berth bus station capacity.
[Key words]intelligent transit； bus stop； real-time-pointing-parking； capacity
[中圖分類號]U 491.1+14
[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A
[文章編號]1674-0610(2016)01-0176-07
[作者簡介]劉昱崗(1978-)，男，湖南株洲人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理研究及教學(xué)工作。
[基金項(xiàng)目]四川省軟科學(xué)研究計劃項(xiàng)目(2012ZR0021)
[收稿日期]2014-08-01
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劉昱崗， 范天文， 張 擎， 周本鈺
(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院， 四川 成都 610031)
?
實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站通行能力研究
劉昱崗， 范天文， 張擎， 周本鈺
(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院， 四川 成都610031)
[摘要]按照?？拷M織方式的不同，將現(xiàn)有多泊位公交站劃分為：獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？抗徽尽㈨樞蜻M(jìn)出站依次?？抗徽疽约敖徊孢M(jìn)出站自由?？抗徽?。以上述3種公交站各自停靠特征的對比分析為基礎(chǔ)，以改善公交站內(nèi)交通組織秩序、減少車輛站內(nèi)延誤、提高公交站通行能力為目標(biāo)，提出以站臺實(shí)時智能引導(dǎo)、乘客實(shí)時定點(diǎn)排隊(duì)與車輛實(shí)時定點(diǎn)停靠為核心的實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽?。通過分析實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車輛停靠特征，定義了平均泊位延誤，進(jìn)而給出了系統(tǒng)下車隊(duì)隊(duì)長概率分布的模型以及不同隊(duì)長對應(yīng)的車隊(duì)延誤計算方法，最后提出實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下多泊位公交站通行能力計算方法：車隊(duì)通過數(shù)法。文章的最后利用成都常規(guī)公交站實(shí)測數(shù)據(jù)，標(biāo)定了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下多泊位公交站通行能力計算模型中的參數(shù)，分析了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)在提升多泊位公交站通行能力上的效果。
[關(guān)鍵詞]智能公交； 公交站； 實(shí)時定點(diǎn)?？?； 通行能力
1概述
公交站是公交運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，也是影響公交線路通行能力的決定性因素之一。城市大型公交站往往含有多條公交線路，站內(nèi)停車泊位較多，客流和車流組織相對復(fù)雜且高峰時段表現(xiàn)尤為突出。城市大型多泊位公交站普遍存在站內(nèi)交通組織無序、客流車流相互干擾的混亂狀態(tài)，致使公交車的?？垦诱`延長，繼而嚴(yán)重影響公交站的通行能力，大大降低公交的服務(wù)水平，最終影響公交的吸引力，阻礙城市公共交通的發(fā)展。
國內(nèi)外學(xué)者專家多通過分析站點(diǎn)位置[1]、站臺形式、站臺長度、泊位數(shù)、泊位間距[2]及線路容量對公交站通行能力的影響機(jī)理，提出提升公交站點(diǎn)通行能力的方法與措施，但對公交站內(nèi)交通組織方式及其對公交站同行能力影響的定性分析相對欠缺。
為了在規(guī)范公交站內(nèi)秩序、增強(qiáng)公交站內(nèi)交通安全的同時增加公交站通行能力，本文以GIS、GTP、GPRS、RFID技術(shù)、計算機(jī)、通信、傳感、視頻監(jiān)控即語音播報技術(shù)為前提[3]，以自動控制理論、交通工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)及系統(tǒng)工程學(xué)等為指導(dǎo)，以改善公交站內(nèi)交通秩序、提高公交站通行能力為目標(biāo)，提出了以車輛實(shí)時定點(diǎn)?？?、站臺實(shí)時智能引導(dǎo)、乘客實(shí)時定點(diǎn)排隊(duì)為核心的多泊位公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)。文章詳細(xì)地闡述了多泊位公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)的目標(biāo)、軟硬件構(gòu)成以及功能實(shí)現(xiàn)流程，并給出了系統(tǒng)作用下公交站理論通行能力的計算方法，為公交站智能交通組織提供新思路。
2公交站實(shí)時定點(diǎn)?？拷M織方式
2.1現(xiàn)行?？糠绞?/p>
對于多泊位公交站，現(xiàn)行車輛?？糠绞街饕?種：獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？俊㈨樞蜻M(jìn)出站依次?？考翱山徊孢M(jìn)出站自由?？縖4]。3種?？糠绞竭\(yùn)行特征及對通行能力的影響對比分析如下。
① 獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？?。公交站內(nèi)每個泊位與線路一一對應(yīng)，各線路車輛擁有不受其他線路車輛影響的進(jìn)出站空間，此類公交站可以設(shè)計成鋸齒形。定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車輛進(jìn)出比較順暢，出站時不會受到前車阻擋，但車站站臺長且占地很大，一般不在中途站使用。獨(dú)立停車位定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)，車輛進(jìn)站與乘客排隊(duì)上下車迅速有序，但由于線路與泊位一一對應(yīng)，公交站內(nèi)有限的泊位不能高效的利用，對于多線路公交站而言，需要與線路數(shù)相等的泊位數(shù)及尺寸相當(dāng)?shù)拇笮凸徽九_，否則這種?？糠绞綍⒐徽揪€路容納能力限制得很低。
② 順序進(jìn)出站依次停靠。順序進(jìn)出站依次?？恳蠊卉囕v按照“先來先進(jìn)站，后到后進(jìn)站”的原則次第?？?，在公交站功能區(qū)內(nèi)后到車輛不得超越前方車輛。北京市曾于2004年在多數(shù)公交車站執(zhí)行這種?？拷M織方式[5]。順序進(jìn)出站依次?？抗徽緝?nèi)，乘客只能簡單預(yù)判目標(biāo)公交車輛的停靠位置，且預(yù)判的準(zhǔn)確率受乘客經(jīng)驗(yàn)及站內(nèi)動態(tài)乘車信息的完整度與準(zhǔn)確性的影響較大，所以目標(biāo)車輛相同的乘客分布較定點(diǎn)?？糠稚?，存在乘客在公交站內(nèi)追趕公交車輛的可能性，存在客流與車流交匯的情況，公交車站內(nèi)?？垦诱`增加；同時由于公交車輛進(jìn)站順序是隨機(jī)波動的，無法實(shí)現(xiàn)對公交車進(jìn)站順序的調(diào)控，個別?？繒r間較長的車輛會嚴(yán)重增加后方車輛的延誤。
③ 交叉進(jìn)出站自由停靠。交叉進(jìn)出站自由?？渴侵覆煌€路的公交車輛隨機(jī)到達(dá)，各個線路的車輛沒有固定的停車區(qū)(位)，駛?cè)胝緝?nèi)的車輛根據(jù)站內(nèi)客流車流現(xiàn)狀實(shí)時選擇停車泊位的一種公交?？糠绞?。交織進(jìn)出站自由?？慷嘣诟蹫呈焦徽緝?nèi)實(shí)現(xiàn)，但目前多數(shù)港灣式車站仍采取的是依次?？糠绞?。自由?？糠绞较鹿卉嚳梢赃x擇任何一個空置泊位?？?，使得公交站全部泊位均可以有效利用，但在高峰時間車站內(nèi)客流車流出現(xiàn)交織，容易造成車站秩序混亂，存在較大安全隱患，同時車輛的交織進(jìn)出站也會使得車輛站內(nèi)延誤增加。
2.2實(shí)時定點(diǎn)停靠內(nèi)涵
① 實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽?。智能公交調(diào)度中心通過公交車輛、車站以及乘客信息的實(shí)時采集、處理及發(fā)布，為準(zhǔn)備進(jìn)站的公交車輛實(shí)時地分配臨時停車泊位，同時對公交站內(nèi)車輛?？颗c乘客排隊(duì)進(jìn)行實(shí)時引導(dǎo)。在此基礎(chǔ)上，公交站內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)公交車輛的實(shí)時定點(diǎn)?？恳约俺丝偷膶?shí)時定點(diǎn)排隊(duì)，此時公交站稱為實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站[6]。
② 車輛排隊(duì)系統(tǒng)。車輛排隊(duì)系統(tǒng)由所有下一目標(biāo)停靠站相同的公交車輛構(gòu)成。車輛排隊(duì)系統(tǒng)具有如下主要特征：車輛排隊(duì)系統(tǒng)是針對每一個公交站而言，車輛駛過公交站第一泊位(距離出站口最近的泊位)，即認(rèn)為該車已經(jīng)離開了車輛排隊(duì)系統(tǒng)并進(jìn)入了下一個公交站車輛排隊(duì)系統(tǒng)，車輛排隊(duì)系統(tǒng)具有實(shí)時性。
③ 公交車隊(duì)。依據(jù)某一刻公交車輛運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)計會同時?？炕蚴桥抨?duì)等待進(jìn)站?？吭谕还徽镜乃泄卉囕v稱之為一個公交車隊(duì)。車輛開始減速并準(zhǔn)備停靠在站內(nèi)最前方的空置泊位或開始減速并準(zhǔn)備站外排隊(duì)時，認(rèn)為公交車進(jìn)入了公交車站。判定公交車輛是否進(jìn)入公交車站的必要條件不是車輛進(jìn)入了公交車站物理范圍，而是公交車開始減速停靠或排隊(duì)。舉例說明：公交車駛?cè)霑何赐＼嚨拇笮投嗖次还徽緯r，車輛會停靠在公交站第一泊位(距離出站口最近的泊位)，這種情況下，該車輛不是一進(jìn)公交站物理范圍就開始減速準(zhǔn)備?？?，而是靠近第一泊位時才開始減速準(zhǔn)備?？浚笳邔?yīng)的才是公交車開始進(jìn)入公交車站的時間。公交車隊(duì)長度是指車隊(duì)內(nèi)公交車輛數(shù)；公交車隊(duì)內(nèi)車隊(duì)頭車是指公交車隊(duì)中行駛在最前方的車輛；車隊(duì)尾車是指公交車隊(duì)中行駛在最后方的車輛。
2.3實(shí)時定點(diǎn)停靠特征
多泊位實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)，對于其中的單個公交泊位而言，公交車的?？窟^程與現(xiàn)行其他?？糠绞降南嗤卜譃槲鍌€部分：減速進(jìn)站—打開車門—乘客上下車—關(guān)閉車門——加速離站[7]，但實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)公交車輛的?？烤哂袇^(qū)別現(xiàn)行停靠組織方式的特征：
① 車隊(duì)長度不超過泊位數(shù)。
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)中，調(diào)度中心通過對路段上的公交車隊(duì)發(fā)布加減速行駛指令，使得到站公交車隊(duì)的長度始終不超過車站泊位數(shù)或者滿足一定服務(wù)水平的數(shù)值(本文對后者暫不做研究)，所以車站內(nèi)停靠的車輛數(shù)始終不超過泊位數(shù)。
② 車隊(duì)內(nèi)頭車停在第一個泊位上。
車輛進(jìn)入公交站后，公交車隊(duì)的頭車(車隊(duì)內(nèi)的第一輛車)使用第一個泊位(最靠近出站口的停車泊位)，車隊(duì)內(nèi)其他車輛按照進(jìn)站順序依次使用后面的泊位。
③ 各個泊位上車輛啟平均制動時間相同。
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)中調(diào)度中心通過加減速行駛指令調(diào)控車隊(duì)內(nèi)車輛進(jìn)站順序，使得車隊(duì)內(nèi)車輛自發(fā)保持先進(jìn)先出的順序進(jìn)出站，車站內(nèi)車隊(duì)前后車輛的?？炕ゲ挥绊?，加之車站內(nèi)乘客排隊(duì)秩序良好，車輛進(jìn)出站不受乘客影響，車輛的啟制動時間只由車輛行駛速度與車輛性能決定。綜合考慮實(shí)際情況和研究需要，認(rèn)為車隊(duì)內(nèi)車輛性能相同且在靠近公交站時行駛速度一致，故可以認(rèn)為實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)所有泊位上公交車平均啟制動時間相同。
④ 車隊(duì)自發(fā)先進(jìn)先出公交站。
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)中調(diào)度中心通過對路段上的公交車輛發(fā)布加減速行駛指令，使得公交車輛到達(dá)公交站后自發(fā)保持先進(jìn)先出的順序進(jìn)出公交站，即車隊(duì)內(nèi)后車完成上下客時，前車已經(jīng)開始加速離站。
⑤ 公交站內(nèi)車輛不可交織進(jìn)出站。
多泊位公交站內(nèi)車輛可以按照先進(jìn)先出順序直線式進(jìn)出公交站，也可以超越前方停車交織進(jìn)出公交站。理想狀況下，可交織進(jìn)出站的港灣式公交站內(nèi)所有泊位數(shù)均可以連續(xù)使用，公交站的有效泊位數(shù)即物理泊位數(shù)。但是實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)交織進(jìn)出站式公交站通行能力并不理想，原因是車輛交織會增加單個泊位上公交車輛的站內(nèi)延誤，同時車輛交織也會增加交通安全隱患，此外交織進(jìn)出站需要較大的交織區(qū)域，對站臺尺寸與站臺形式(港灣式公交站更適合交織進(jìn)出站)要求較高?？紤]上述因素，系統(tǒng)要求實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車輛不可交織進(jìn)出站，只能按照先進(jìn)先出的方式直線式順序進(jìn)出站。
⑥ 車隊(duì)尾車開始減速?？炕蚴堑却M(jìn)站時，該車隊(duì)的頭車一定沒有啟動。
車隊(duì)尾車準(zhǔn)備開始減速準(zhǔn)備進(jìn)站停靠或站外排隊(duì)時，該車隊(duì)的頭車一定沒有啟動。如果某個車輛進(jìn)入公交站時，站內(nèi)車隊(duì)的頭車已經(jīng)啟動(即已經(jīng)離開第一泊位)，則兩個車一定不屬于同一個車隊(duì)。
⑦ 前方車隊(duì)尾車駛過第一泊位后，后方車隊(duì)頭車才開始可減速停靠。
車隊(duì)頭車減速進(jìn)入第一泊位時認(rèn)為車隊(duì)開始進(jìn)入公交站，車隊(duì)的尾車通過第一泊位即認(rèn)為車隊(duì)通過了公交站。公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)通過對路段車輛發(fā)布加減速行駛指令，調(diào)節(jié)車頭時距，使得前方車隊(duì)的尾車啟動后后方車隊(duì)的頭車才會開始減速駛?cè)牍徽?第一泊位)，繼而達(dá)到后方車隊(duì)到達(dá)時前方車隊(duì)已經(jīng)駛離公交站的誘導(dǎo)效果。由于每一個車隊(duì)的頭車均要求停靠在車站第一泊位上，系統(tǒng)要求后方車隊(duì)的頭車在前方的尾車駛過第一泊位后方可減速進(jìn)入公交站第一泊位。
3實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站通行能力計算方法
平均泊位延誤是指多泊位公交站內(nèi)每個泊位上公交車輛?？慨a(chǎn)生的平均延誤。實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)同一個車隊(duì)各車的?？炕ゲ挥绊懀窜囮?duì)內(nèi)各車的泊位延誤互不相關(guān)。
3.1平均泊位延誤計算方法
實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)，平均泊位延誤記為TB，其計算方法如下：
TB=tJ+tC+tKG+θS·tS·mS+θX·tX·mX
(1)
式(1)中：tJ為公交車減速進(jìn)站時間，s；tC為公交車加速出站時間，s；tKG為公交車開關(guān)門時間，s；θS為乘客上車時間大于下車時間的?？看螖?shù)占比；θX為乘客上車時間不大于下車時間的?？看螖?shù)占比；mS為乘客上車時間大于下車時間的所有?？恐衅骄宪嚦丝蛿?shù)；mX為乘客上車時間不大于下車時間的所有?？恐衅骄萝嚦丝蛿?shù)；tS為上車時間大于下車時間的所有?？恐腥司宪嚂r間，s；tX為上車時間不大于下車時間的所有?？恐腥司萝嚂r間，s。
3.2車隊(duì)長度概率分布
公交站實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，公交站車隊(duì)到達(dá)與車隊(duì)延誤有如下特征：公交站的車輛到達(dá)近似符合泊松分布；當(dāng)同時到達(dá)公交站的公交車隊(duì)長度不大于公交站物理泊位數(shù)時，車隊(duì)內(nèi)車輛的在站服務(wù)時間相互獨(dú)立，且服從負(fù)指數(shù)分布。由上述特征可知，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站車輛排隊(duì)模型區(qū)別于現(xiàn)有的全部排隊(duì)模型，故無法直接利用已有的排隊(duì)模型計算此公交站排隊(duì)系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)；通過對比現(xiàn)有排隊(duì)論模型發(fā)現(xiàn)，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站車輛排隊(duì)系統(tǒng)與M/M/n等待制排隊(duì)系統(tǒng)的車輛到達(dá)與系統(tǒng)服務(wù)存在較多相似處。本文將參照M/M/n等待制排隊(duì)中顧客數(shù)概率分布模型，利用類比分析的形式建立實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站內(nèi)車隊(duì)長度的概率分布模型。
對于服務(wù)強(qiáng)度為ρ的M/M/n等待制排隊(duì)系統(tǒng)，令系統(tǒng)內(nèi)顧客數(shù)m的概率為Pm，%，顧客數(shù)m的概率分布模型[8]如下：
(2)
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，公交站附近“行駛在路段上的排隊(duì)車輛”被重新組合成無需停車等待的新的公交車隊(duì)，使得公交車隊(duì)的長度始終不超過泊位數(shù)，可以認(rèn)為車隊(duì)長度超過泊位數(shù)(m>n)的概率被轉(zhuǎn)化為了長度不超過公交站泊位數(shù)(1≤m≤n)的概率，且轉(zhuǎn)移到各長度(m=1，2，…，n)上的概率的比重與各個車隊(duì)長度(m=1，2，…，n)初始概率所占比重一致，故只需對車輛數(shù)不超過公交站物理泊位數(shù)(m=1，2，…，n)所對應(yīng)的概率進(jìn)行歸一化處理即可得到實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)車隊(duì)長度的概率分布：
(3)
式(3)中：Pm為實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽緝?nèi)車隊(duì)長度為m時的概率；ρ為公交站服務(wù)強(qiáng)度，即平均泊位延誤與車輛平均到達(dá)時間的比值(對于多服務(wù)臺排隊(duì)系統(tǒng)，ρ大于1時系統(tǒng)也可以保持平衡)。
3.3定長車隊(duì)的平均延誤
車隊(duì)延誤是指車隊(duì)頭車減速進(jìn)入第一泊位開始至車隊(duì)尾車駛過第一泊位所消耗的時間。車隊(duì)車輛數(shù)不同，車隊(duì)延誤相差很大；車輛數(shù)相同時，不同時刻的等長車隊(duì)的車隊(duì)延誤也會有差別。對于車輛數(shù)一定的公交車隊(duì)，其公交站內(nèi)的車隊(duì)延誤也會隨著車隊(duì)內(nèi)車輛的相對時間間隔不同而不同。
(4)
(5)
(6)
式(6)中：TB為平均泊位延誤，s；m為車隊(duì)內(nèi)車輛數(shù)，m=1，2，…，n其中n為公交站物理泊位數(shù)；t為公交站內(nèi)最小車頭時距，s。
3.4通行能力計算模型
公交站通行能力指一定道路交通條件下，道路上某個公交站單位時間內(nèi)所能服務(wù)的最多的車輛數(shù)。通行能力是一個反映公交站所能提供的公交?？磕芰Υ笮〉闹笜?biāo)，是公交設(shè)施提供公交服務(wù)的供應(yīng)量[10]。
理論上，當(dāng)車隊(duì)連續(xù)通過時公交站可以通過的車隊(duì)數(shù)最多，通過的車輛數(shù)也最多。將單位時間內(nèi)公交站能通過的最大車隊(duì)數(shù)所包含的車輛數(shù)稱為實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽镜耐ㄐ心芰Α閰^(qū)別已有通行能力計算方法，將上述通行能力計算方法稱為車隊(duì)通過數(shù)法。
車隊(duì)連續(xù)通過實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站時，車隊(duì)長度m=0的概率轉(zhuǎn)移為車隊(duì)長度等于m=1，2，…，n的概率，此時車隊(duì)長度的概率分布如下：
(7)
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽纠碚撏ㄐ心芰囮?duì)通過數(shù)法計算模型如下：
(8)
4案例分析
4.1目標(biāo)公交站數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計
① 車輛?？繑?shù)據(jù)。
通過現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，西南交大站的公交客流具有較為明顯的潮汐現(xiàn)象：上午08：20-08：50由北至南方向(進(jìn)城方向)形成上班客流高峰，下午17：45-18：15由南至北方向(出城方向)形成下班客流高峰。故研究分別針對早晚上下班高峰進(jìn)行了公交數(shù)據(jù)視頻采集，經(jīng)統(tǒng)計分析后得到車輛停靠相關(guān)指標(biāo)。統(tǒng)計結(jié)果見表1。
表1 西南交大站高峰時段車輛?？繑?shù)據(jù)(均值)Table1 ThedataofbusesonSouthwestJiaotongUniversityStationatpeaktimes(Means)高峰時段減速進(jìn)站時間無干擾減速進(jìn)站時間開關(guān)門時間上下客時間加速出站時間無干擾加速出站時間二次停車率/%早高峰6.64.53.4295.24.325晚高峰5.74.73154.64.214
表1中無干擾減速進(jìn)站時間是指車輛減速進(jìn)站時不受站內(nèi)乘客影響順利進(jìn)站時對應(yīng)的減速進(jìn)站的統(tǒng)計均值，無干擾加速出站時間是指車輛加速出站時不受站內(nèi)乘客影響順利出站時對應(yīng)的加速出站的統(tǒng)計均值；表中上下客時間是從車輛第一次開門開始至車輛啟動準(zhǔn)備加速出站為止，包含車輛站內(nèi)等待出站時間。
② 乘客上下車數(shù)據(jù)。
早高峰時段，西南交大站內(nèi)客流量很大，乘客最多時達(dá)到120人，站內(nèi)多為上車乘客；晚高峰時段，西南交大站客流量較早高峰小，站內(nèi)下車乘客較上車乘客較多，上車乘客以西南交通大學(xué)附屬中學(xué)學(xué)生為主。
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，公交站內(nèi)乘客連續(xù)排隊(duì)上下車，為標(biāo)定實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下系統(tǒng)下公交站內(nèi)乘客上下車時間，研究選目標(biāo)公交站乘客連續(xù)上下車片段，統(tǒng)計所有連續(xù)上下車片段中乘客的人均上下車時間，統(tǒng)計結(jié)果見表2。
表2 西南交大站高峰時段連續(xù)上下車數(shù)據(jù)統(tǒng)計表(均值)Table2 ThedataofpassengerswhogetingonoroffbusesonSouthwestJiaotongUniversityStationatpeaktimes(Means)高峰時段下客時間長時上客時間長時占比/%下車人數(shù)連續(xù)下車人均用時占比/%上車人數(shù)連續(xù)上車人均用時早高峰113.81.2899.11.8晚高峰545.71.1464.11.6
4.2公交站理論通行能力計算
4.2.1現(xiàn)狀排隊(duì)組織下理論通行能力
目標(biāo)公交站現(xiàn)狀排隊(duì)組織下的理論通行能力可用王煒、過秀成提出公交站通行能力計算方法[11](后文稱之為有效泊位數(shù)法)計算，有效泊位數(shù)法計算公式如下：
(9)
式(9)中：C為公交站的通行能力，輛/h；Ne為公交站的有效泊位數(shù)，依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[12]，雙泊位公交站取1.75；Cb為單個泊位的通行能力，輛/h；T為公交車?？窟^程的總時間，s；t1為公交車減速進(jìn)站時間，s；t2為公交車開關(guān)門時間，s；t3為乘客上下車占用時間，s，含車輛站內(nèi)等待出站的時間；t4為公交車加速離開車站的時間，s。
結(jié)合西南交大站的實(shí)測數(shù)據(jù)，計算得現(xiàn)狀排隊(duì)組織下西南交大站早晚高峰時段的理論通行能力：
143輛/h
223輛/h
4.2.2實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下理論通行能力
依據(jù)公式(1)，結(jié)合表1與表2數(shù)據(jù)可以算得實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早、晚高峰時平均泊位延誤如下：
89%×9.1×1.8=27.3 s，
46%×4.1×1.6=17.8 s。
① 有效泊位數(shù)法。
根據(jù)公式(9)，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下，利用現(xiàn)有的有效泊位數(shù)法計算西南交大站早晚高峰通行能力，計算結(jié)果如下：
② 車隊(duì)通過數(shù)法。
西南交大站共有兩個泊位，站內(nèi)含有8條線路，此8條線路早、晚高峰的平均發(fā)車頻率分別為3 min/班和4 min/班，所以早晚高峰時公交站的車輛平均到站間隔為22.5 s和30 s。根據(jù)公式(3)給出的公交站服務(wù)強(qiáng)度ρ的定義可算得實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早、晚高峰得服務(wù)強(qiáng)度分別為：
根據(jù)公式(8)，結(jié)合表1與表2數(shù)據(jù)可以算得實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早、晚高峰理論通行能力的車隊(duì)通過數(shù)法計算值。
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站早高峰理論通行能力：
實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下西南交大站晚高峰理論通行能力：
4.3理論通行能力對比分析
論文分別計算了目標(biāo)站點(diǎn)現(xiàn)狀排隊(duì)組織下的理論通行能力(有效泊位數(shù)法)與即時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下的理論通行能力(有效泊位數(shù)法和車隊(duì)通過數(shù)法)，計算結(jié)果匯總見表3。
表3 目標(biāo)公交站理論通行能力對比表Table3 Thecontrasttableoftheoreticalcapacityofthetargetedbusstation(輛·h-1)高峰時段現(xiàn)狀排隊(duì)組織下即時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下有效泊位數(shù)法有效泊位數(shù)法車隊(duì)通過數(shù)法早高峰143231165晚高峰223354320
由表3可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：
① 均利用有效泊位數(shù)法計算時，實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站理論通行能力明顯大于現(xiàn)狀排隊(duì)組織方式下公交站理論通行能力，說明實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)對增加公交站通行能力效果明顯；
② 對于實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交站的理論通行能力，車隊(duì)通過數(shù)法計算值小于有效泊位數(shù)法計算值。這是因?yàn)橛行Р次环ê雎粤塑囕v排隊(duì)對公交站通行能力的影響，計算值未考慮車輛在排隊(duì)系統(tǒng)中的服務(wù)水平；而車隊(duì)通過數(shù)法計算值是在保證車輛排隊(duì)不超過泊位數(shù)的前提下計算得來，同時也考慮了車隊(duì)數(shù)小于泊位數(shù)的情況，所以對于實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站而言，車隊(duì)通過數(shù)法計算出的理論通行能力更加接近于實(shí)際通行能力。
5結(jié)論
文章對比分析了多泊位公交站車輛?？拷M織方式各自的特征，明確了實(shí)時定點(diǎn)?？康膬?nèi)涵與交通組織特征；通過分析實(shí)時定點(diǎn)停靠公交站內(nèi)車輛?？刻卣?，定義了平均泊位延誤，進(jìn)而給出了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下公交車隊(duì)隊(duì)長的概率分布以及不同隊(duì)長對應(yīng)的車隊(duì)延誤計算方法，進(jìn)而提出了實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽就ㄐ心芰τ嬎惴椒?車隊(duì)通過數(shù)法；最后利用成都常規(guī)公交站實(shí)測數(shù)據(jù)，標(biāo)定通行能力計算模型中的參數(shù)，對比了目標(biāo)公交站在現(xiàn)狀排隊(duì)組織下的理論通行能力與實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)下的理論通行能力，檢驗(yàn)了實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)在提升多泊位公交站通行能力上的效果。
需要指出的是，本文為明確重點(diǎn)，只研究了特定交通條件下的公交站理論通行能力，忽略了路段交通環(huán)境對站點(diǎn)通行能力影響的分析，值得進(jìn)一步展開；本文以高度智能化的公交調(diào)度為前提，給出了車隊(duì)連續(xù)到達(dá)且車隊(duì)隊(duì)長保持不超過泊位數(shù)時的公交站理論通行能力計算公式。實(shí)際中，公交智能調(diào)度方式或控制程度不同，車輛的到達(dá)都會有差異。車隊(duì)長度可以超過泊位數(shù)時的實(shí)時定點(diǎn)?？抗徽就ㄐ心芰τ嬎惴椒勺鳛檫M(jìn)一步研究的方向；實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)通過對路段行駛車輛的智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對公交車隊(duì)進(jìn)站順序的控制，在增加公交站通行能力的同時，也影響了公交車路段通行能力，對這一影響的定性分析將有利于綜合評價實(shí)時排隊(duì)誘導(dǎo)系統(tǒng)對公交通行能力的總體提升效果；在特定的公交線路上，在道路條件允許且公交調(diào)度智能化程度足夠時可以考慮通過對路段與站臺上公交車輛的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)該線路上的公交綠波，使得該線路的所有車輛在運(yùn)行的全過程中不受其他公交車輛的干擾。公交車在路段與車站內(nèi)的協(xié)調(diào)調(diào)度將極大增強(qiáng)公交線路通行能力，提升公交服務(wù)水平，值得深入研究。
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Study on Capacity of Real-time-pointing-parking Bus Stop
LIU Yugang， FAN Tianwen， ZHANG Qing， ZHOU Benyu
(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China)
[Abstract]Based on the analysis of vehicles stop process in multi-berth bus station，this paper analyzed the advantages and disadvantages of the three kinds of docking mode；and then brought forward a real-time-pointing-parking for the multi-berth bus station，which aims at improving the traffic organization，reducing vehicle delay and increasing the bus capacity in the station.The system consists of platform-real-time-intelligent-guiding，bus-real-time-pointing-parking and passenger-real-time-pointing-queuing.After analyzing bus dwelling feature in the real-time-pointing-parking bus station，the paper explained the definition of the average berth delay，and then gives the probability distribution model to the length of bus team calculation method of the long delay and the corresponding delay of each kind of bus team with different length.Finally the paper brought forward calculation method for the station capacity under the system above：the team-through method.At the end of the paper，the writer collected data of Chengdu bus station，and then calibrated the parameters in the capacity model and analyzed the effect of the real-time-queue-guiding system on improving multi-berth bus station capacity.
[Key words]intelligent transit； bus stop； real-time-pointing-parking； capacity
[中圖分類號]U 491.1+14
[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A
[文章編號]1674-0610(2016)01-0176-07
[作者簡介]劉昱崗(1978-)，男，湖南株洲人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理研究及教學(xué)工作。
[基金項(xiàng)目]四川省軟科學(xué)研究計劃項(xiàng)目(2012ZR0021)
[收稿日期]2014-08-01
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