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城市公共交通优先通行技术压评价方法研究 摘要 摘要 随着我国社会经济尤其是城市经济的迅猛发展，城市化进程逐步加快，城市规模不断扩大，城 市人口大幅度增长：与此同时，我国汽车保有量也在快速增长，由此导致城市交通需求量急剧上升。 我国许多城市交通所面l 临的压力越来越大，交通拥挤尤其是城市中心区的交通拥挤以及由此带来的 环境污染越来越严重。 与其它机动化交通方式相比，城市常规公共交通( 以下简称“公交”) 具有投资小、运输效率 高等优点，且公交出行人均占用道路面积、消耗的能源以及排放的污染等都较低。因此，优先发展 城市公交( 即“公交优先”) ，提高公交出行比例，将有利于缓解我国城市交通所面临的压力。但要 提高公交的吸引力，仅仅依靠增加公交线路和公交车辆数量是不够的，还必须从优化公交线网结构 和提高公交车辆的运行速度等方面着手。调查表明，公交车辆的准时性差与运行速度慢是我国城市 居民不愿以公交出行的主要原因之一，而要提高城市公交的准时性和速度就必须实施公交优先通行 的技术措施。为此，论文以“十五”国家科技攻关项目“城市公共交通系统优化技术”为依托，分 别从城市道路路段和交叉口两个方面研究了保障公交优先通行的技术和方法。 论文通过分析国内外现有公交专用道的运行状况，认为公交专用道是实施路段公交优先通行的 有效措施。针对我国城市已有公交专用道设置存在的问题，论文分别从公交专用道的车道位置选择、 公交专用道的隔离方式与交通标志设置、公交专用道的停靠站设置形式等几方面详细论述了公交专 用道的设置方法及各种设置方法的适用条件。 在城市道路网络中，某一道路是否适合设置公交专用道，如何设置公交专用道，实施后会得到 怎样的效果等，都需要有定量亿的判断依据，依据之一就是公交专用道设置前后车辆在路段上车速 和延误的变化。为此，论文在分析现有交通流模型不足的基础上，以交通调查为依据，借鉴国内外 交通流模型的研究成果，分别建立了不同道路与不同公交专用道设置形式下公交车与社会车辆在路 段混合及分道行驶下的速度流量关系模型，井对公交停靠站对社会车辆运行的影响进行了研究。在 此基础上，进一步研究了路段设置公交专用道的可行性与效果的定量化分析方法，并对这一方法进 行了实例应用分析。 城市交通中车辆在交叉口延误要远远大于路段延误，如果不能有效减少公交车辆在交叉口的延 误，则难以显著提高公交车辆的运行速度和准时性。为此，论文对交叉口公交优先通行措施的设置 方法与适用条件进行了研究，包括对公交专用进口道的设置方法、基于公交优先通行的预信号控制 下交叉口进口道布局及主信号与预信号配时的相互协调方法、公交优先感应信号控制的工作过程与 适应性等进行了详细分析， 为正确评估信号交叉口实施公交优先通行措施的效果，需耍对延误的变化进行定量化分析。此 外，交叉口延误的定量化分析也是交叉口公交优先方案设计、信号配时优化的依据。为此，论文分 别对交叉口设置公交专用进口道和设置预信号控制前后社会车辆与公交车辆延误的计算方法进行 了研究。 合理的信号交叉口相位设计与配时可以有效减少车辆在交叉口的延误。在传统的交叉口相位设 计与信号配时方法中，周期时长是以车辆总延误最小为目标来确定，绿信比是按照相位车辆流量比 来分配。由此可以看出这种配时方法是将所有车辆同等对待。而公交车辆单车载客量往往要比其它 车辆多从“以人为本”的角度来说。传统的配时方法对于公交车辆比例较大的相位来说是不公平 东南大学博士学位论文l 城市公共交通优先通行技术及评价方法研究摘要 的。为此，论文研究了有利于公交通行的交叉口相位设计与配时优化方法，其中信号周期时长是以 人总延误最小为目标来确定，绿信比是由相位乘客流量比和相位饱和度这两个因素来确定，其目的 是在保障交叉口交通顺畅的前提下体现公交优先，并对这种基于公交优先通行的信号相位设计与配 时方法进行了应用分析。 对公交优先通行措施规划方案进行定量化评价，以便确定方案实施后的效果，为方案决策提供 依据。为此，论文以上述研究内容为基础，对公交优先通行措施规划方案的宏观评价方法进行了研 究。确立以建设管理者、使用者和相关者作为方案评价的主体，构造了相应的评价指标，采用独立 最小变量模糊聚类方法对相关性较强的指标进行了筛选，并对筛选后的各个指标的计算方法进行了 分析。结合专业规划软件“交运之星胁n s t a r ”( 交通管理版) ，简要分析了规划方案实施效果的 预测过程、方法及有关技术问题。选择客观性和可操作性较好的多层次模糊综合评价方法作为公交 优先通行措施规划方案的评价方法，并通过一个实例说明评价方法的应用过程，由此验证该方法切 实可行。 关键词；公交优先；公交专用道；交通流模型：路阻函数；公交专用进口道；预先信号；交通延误 公交优先信号：信号配时：评价方法 城市公共交通优先通行技术及评价方法研究 摘要 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o c i a le c o n o m ya n du r b a n i s mi nc h i n a ，t h ep o p u l a t i o na n dt h en u m b e ro fc a r i n c r e a s er a p i d l ya n dl e a dt oh e a v yt r a f f i cd e m a n d ，m o s to fo u rc i t i e sa r ef a c i n gag r e a t e rt r a f f i cp r e s s u r e t r a f f i c j a me s p e c i a l l yi nt h eu r b a n c e n t r a ld i s t r i c ta n de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n sa r eb e c o m i n gm o r es e r i o u s c o m p a r e dw i t ho t h e rm e c h a n i z e t r a f f i cm o d e s ，t h eg e n e r a lu r b a np u b l i ct r a f f i c ( b u s ) h a sm a n y a d v a n t a g e s s u c ha sl e s si n v e s t m e n t ，h i g h e rt r a n s p o r te f f i c i e n c y , l e s so c c u p a n c yp e rp e r s o n ，l o w e re n e r g yc o n s u m p t i o na n d p o l l u t i o nd i s c h a r g e t h e r e f o r e ，i no r d e r t or e l a xt h eu r b a nt r a f f i cp r e s s u r ea n di m p r o v et h er a t i oo f t h eb u s t r a v e l ， i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o pb u st r a f f i ca n dp e r f o r m b u sp r i o r i t y ”t oi m p r o v eb u ss e r v i c el e v e l ，i ti sn o te n o u g h o n l yt oi n c r e a s et h en u m b e ro fp u b l i ct r a f f i cr o u ta n d v e h i c l e i ti sa l s on e e d st oo p t i m i z ep u b l i ct r a f f i cn e t w o r k s t r u c t u r ea n di n c r e a s eb u sv e l o c i t y i n v e s t i g a t i o n ss h o wt h a tt h ep o o rp u n c t u a l i t ya n dl o wv e l o c i t yi so n eo ft h e m a i nr e a s o n st h a tt h ec i t i z e n sd i s l i k eb u s t or e s o l v et h e s ep r o b l e m st h eb u sp r i o r i t y t e c h n o l o g i e sm u s tb e p e r f o r m e d t h i sd i s s e r t a t i o nr e s e a r c h e st h et e c h n o l o g i e sa n d m e t h o d st og u a r a n t e et h eb u s p r i o r i t yi nt w oa s p e c t s ： i i n ka n di n t e r s e c t i o n t h ed i s s e r t a t i o nc o n s i d e r st h a tb u sl a n ei sa ne f f e c t i v em e a s u r et op e r f o r ml i n kb u s p r i o r i t yb ya n a l y z i n g t h e c o n d i t i o n so f t h ee x i s t i n gb u sl a n e s a i mt ot h e p r o b l e m so f t h ee x i s t i n gb u sl a n e s ，t h i sd i s s e r t a t i o nd e s c r i b e st h e s e t t i n gm e t h o d s a n di t sf i t t i n gc o n d i t i o n so f b u sl a n ei nl o c a t i o n ，s e p a r a t ep a r e r n ，t r a f f i cs i g n ，b u s s t a t i o n ，e t c b u sl a n eh a sv a r i o u st y p e sa n ds e t t i n gp a t t e r n s i nu r b a nr o a dn e t w o r k ，w h e t h e rac e r t a i nr o a dn e e d sb u s l a n e ，i tn e e d sw h a t k i n da n dw i l lg a i nh o wm u c hb e n e f i t sa f t e ri m p l e m e n t i n g a l lt h e s en e e d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s e s t i m a t i o n ss u c ha st h ev e h i c l e sd e l a yi nt h es e g m e n tb e f o r ea n da f t e rt h es e t t i n go f t h eb u sl a n e t h a ti st os a y , t h ec h a n g eo f t h ev e l o c i t yl e a d st ot h ec h a n g eo f t h et r a v e lt i m e ，m o r e o v e r t h e v e l o c i t yh a sd i r e c t l yl i n kw i t ht h e s a t u r a t i o n t h u st h ed i s s e r t a t i o n a n a l y s e st h ei n s u f f i c i e n c yo fn o w a d a y st r a f f i cf l o wm o d e l s ，a n db u i l d su p v e l o c i t y - v o l u m em o d e l so f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nb u sa n dg e n e r a lv e h i c l ei nv a r i o u sr o a d sa n do fv a r i o u sb u s l a n e sa c c o r d i n gt ot h et r a f f i cs u r v e y sa n dt h ef r u i t so ft r a f f i cf l o wm o d e l s a n dt h e nt h ed i s s e r t a t i o ns t u d i e st h e i n f l u e n c eo fb u ss t a t i o nt og e n e r a lv e h i c l e f u r t h e r m o r et h ed i s s e r t a t i o nd i s c u s s e st h ef e a s i b i l i t yo f s e t t i n gb u s l a n ea n dt h e q u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm e t h o d s ，a n dg i v e s a ne x a m p l e d e l a yi n u r b a nt r a f f i cc o m p r i s e sl i n kd e l a ya n di n t e r s e c t i o nd e l a ya n dt h ep r o p o r t i o no ft h el a t t e ri sf a r l a r g e rt h a nt h eb e f o r e b u sv e l o c i t ya n dp u n c t u a l i t yc a n n o tb ei m p r o v e do b v i o u s l yi fd o n td e c r e a s eb u sd e l a ya t i n t e r s e c t i o n s t h e r e f o r et h ed i s s e r t a t i o ns t u d i e st h es e t t i n gm e t h o d sa n df i t t i n gc o n d i t i o n so fb u sp r i o r i t ya t i n t e r s e c t i o n s t h e s ei n c l u d e s e t t i n g m e t h o d so fb u se x c l u s i v e a p p r o a c h ，i n t e r s e c t i o na p p r o a c hl a y o u ta n d c o o p e r a t i v em e t h o d sb e t w e e nm a i ns i g n a la n dp r e - s i g n a lb a s eo nb u sp r i o r i t yp m - s i g n a lc o n t r o l ，t h ep r o c e s s i n g a n da d j u s t a b i l i t yo fb u sp r i o r i t ya d a p t i v es i g n a lc o n t r 0 1 东南大学_ 陴士学位论文 瑚 城市金共交通优先通行技术及评价方法研究 摘要 t h ea i mo fb u sp r i o r i t ya ts i g n a li n t e r s e c t i o n si st od e c r e a s eb u sd e l a y t oe v a l u a t et h eb e n e f i to fb u s p r i o r i t ya ts i g n a li n t e r s e c t i o n sc o r r e c t l y , i ti s n e e d st oa n a l y z ec o r r e c t l yt h ea m o u n to fi n t e r s e c t i o nd e l a y t h i s a l s oc a no f f e rg u a r a n t e ef o ri n t e r s e c t i o nb u sp r i o r i t yp r o g r a md e s i g na n ds i g n a lt i m i n g t h ed i s s e r t a t i o na n a l y s e s t h ec a l c u l a t em e t h o d so fg e n e r a lv e h i c l ed e l a ya n db u sd e l a yb e f o r ea n da f t e rt h es e t t i n go fb u se x c l u s i v e a p p r o a c ha n dp r e s i g n a l r e a s o n a b l ep h a s e sd e s i g na n dt i m i n gm a yd e c r e a s et h ed e l a yo fv e h i c l ea ts i g n a li n t e r s e c t i o n s ，g e n e r a l l y c y c l el e n g t hi sd e t e r m i n e db yt h em i n i m u m o ft o t a lv e h i c l e sd e l a ya n dg c ( g r e e nt i m e c y c l e ) i sd i s t r i b u t e db y p h a s ev e h i c l ev o l u m e t h i sm e a n st h a ta l lv e h i c l e sa r ee q u a l e di nt h i st i m i n gm e t h o d s i n g l eb u sv e h i c l eh a s m o r eo c c u p a n c yt h a no t h e r sa n di ti su n f a i rt ot h ep h a s e st h a tt h e s ep e r i o d si n c l u d em o r eb u sv e h i c l e si ng e n e r a l t i m i n gm e t h o d si nv i e wo fh u m a n i s m t h e r e f o r et h ed i s s e r t a t i o ns t u d i e si n t e r s e c t i o np h a s ed e s i g na n dt i m i n g o p t i m i z em e t h o d si nf a v o ro f b u st r a n s i t t h ec y c l el e n g t hu s e sm i n i m u m d e l a yp e rp e r s o na so p t i m i z i n go b j e c t ； p h a s ep a s s e n g e r sv o l u m er a t i oa n dp h a s es a t u r a t i o nd e t e r m i n e sg c r a t i o t h ep u r p o s ei st o i m p l e m e n tb u s p r i o r i t yu n d e r t h eg u a r a n t e eo ft r a f f i cs m o o t ho ft h ei n t e r s e c t i o n a n dt h e ng i v ea na p p l i c a t 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( t r a f f i cm a n a g e m e n tv e r s i o n ) t h ed i s s e r t a t i o n s i m p l ya n a l y z e st h ef o r e c a s tp r o c e s s ，m e t h o d sa n dr e l a t i v et e c h n i c a lp r o b l e m so fb u sp r i o r i t yp l a n n i n gp r o g r a m p e r f o r m a n c e a tl a s tt h ed i s s e r t a t i o nc h o o s e sam o r eo b j e c t i v ea n do p e r a t i v em e t h o d - - m u l t i l a y e rf u z z y s y n t h e s i s e v a l u a t i o nm e t h o dt oe v a l u a t et h eb u sp r i o r i t ym e a s u r e sp l a n n i n gp r o g r a ma n dg i v e sa ne x a m p l et o c l a r i f yt h e a p p l yp r o c e d u r e t op r o v et h e e f f i c i e n c yo f t h i sm e t h o d k e y w o r d s ：b u s p r i o r i t y ；b u sl a n e ；t r a f f i cf l o wm o d e l ；r o a dr e s i s t a n c ef u n c t i o n ；b u se x c l u s i v ea p p r o a c h ； p r e s i g n a l ；t r a f f i cd e l a y ；b u sp r i o r i t ys i g n a l ；s i g n a l p l a n n i n g ；e v a l u a t i o nm e t h o d 东南大学博士学位论文 i v 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：殛堡笙日期：理三：墨哆 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：碰兰堡 导师签名： 日期：缝! ：! ： 城市套共交通优先通行技术及评价方法研究 第一章 1 1 研究背景 第一章概述 随着我国社会经济尤其是城市经济的迅猛发展及城市化进程的加快，城市建设规模在不断扩 大。城市人口高度集中并大幅度增长，由此导致城市交通需求量急剧上升。与此同时，随着经济的 增长和人们生活水平的提高，我国汽车保有量在进一步快速增长，在1 9 7 8 年我国汽车保有量还不 足百万辆，而到了2 0 0 1 年已达到了1 6 1 0 万辆，以年均1 3 5 的速度增长，预计今后每年仍将以超 过1 0 的速度增长。近年来，我国一些大城市汽车保有量的增长速度更快，如截止到2 0 0 2 年底， 北京市机动车总量已突破1 8 0 万辆，在过去的5 年里，该市机动车保有量增长了近一倍，年均增长 接近2 0 ：2 0 0 0 年底深圳市汽车保有量为3 7 万辆而近两年来，深圳市汽车年均增长也在2 0 左 右；2 0 0 1 年底广卅i 汽车保有量达到了5 3 万辆，比2 0 0 0 年增长2 9 。与汽车增长速度相比，我国城 市道路面积的增长速度却显锝比较缓慢，如北京是我国城市道路建设速度较快的城市，自1 9 9 5 年 之后的五年间，城市道路面积增长了3 0 ，但在这段时间北京的机动车保有量却增长了1 0 0 ，城 市道路的建设明显滞后于机动车的发展。正是由于汽车与城市道路面积的这种不平衡增长我国许 多城市尤其是大城市变通所面临的压力越来越大，交通拥挤尤其是城市中心区的交通拥挤越来越严 重。 城市汽车的增长还带来了环境污染，据世界银行发布的关于中国环境污染状况的调查报告指 出。中国环境污染的规模位居世界前列，中国大城市的环境污染状况尤其严重全球空气污染最严 重的2 0 个城市中有l o 个在中国，机动车的尾气污染是造成中国城市空气污染的重要原因。另据北 京市和广州市的调查资料表明机动车的尾气污染是这两个城市空气污染的首要污染源。发展交通的 目的是服务于城市经济建设和人民生活，交通发展本身是会带来一定的环境污染，但要以如此巨大 的环境代价发展交通，不仅有背初衷，而且会对经济的发展起到负作用。 交通运输中的能源消耗与总能耗的比例是非常高的。在加拿大，交通运输系统消耗总燃油的6 6 其中绝大部分为汽车运输所消耗；在美国，交通运输系统消耗总燃油的6 0 ，其中7 3 为汽 车运输所消耗。我国目前的交通能耗与总能耗的比例还不是很高燃油消耗中交通所，q - 的比例一 般在3 0 左右。尽管如此，但随着我国道路交通的逐步机动车化交通系统所占的能源消耗比重会 逐年增加，由于我国能源后备不足，而交通系统对石油资源的过度依赖，会严重影响未来城市经济 的发展。 城市交通拥挤和由此带来的环境与能源问题已严重影响了我国城市居民的生活，制约了城市经 济的发展。在这种状况下，研究和发展一种既能有效缓解城市交通拥挤，又经济合理，且能与环境 保护、节约能源相协调的可持续的城市交通运输方式成为人们关注的重点。 究竟如何解决我国城市交通面临的问题? 人们常常可能会认为可以从以下几方面入手：1 ) 建 设更多的城市道路。不可否认增加道路面积对缓解交通压力会起到一定的作用，而且我国许多城市 也正在这么做，但在我们这样一个入口众多的国家，土地资源十分紧缺，单纯依靠增加道路面积来 缓解城市交通压力就显得既不现实也不经济，而且道路条件的改善往往又会刺激汽车的增长，不仅 难以最终缓解交通压力，而且也难以解决由此带来的环境和能源问题。2 ) 限制汽车的增长。研究 表明，人均国民收入接近一千美元，则是汽车进入家庭的开始。而我国一些城市已经超过和正在达 到这一目标，汽车进入家庭已是不争的事实。如果没有更好的和更便利的交通替代方式，而一昧强 制性地限制汽车的增长将不仅会阻碍城市经济的发展，而且往往难以实施。3 ) 修建地铁、轻轨等 东南丈学博士擘往论吏 城市公共变通优先通行技术及评价方法研究 第一章 城市轨道交通。近年来，我国已经或正在修建地铁的城市已有九个，而计划修建地铁或轻轨的城市 也有近十个，但地铁、轻轨等的建设投入大、成本回收周期长，调查显示，全国各地乃至世界各地 已营运的地铁几乎全部亏损，城市地铁的商业化运营模式至今仍然是世界性难题。因此在我”j 这 样一个经济还不发达的国家。大规模地修建城市轨道交通也是很不现实的。 在综合比较分析和借鉴国外经验的基础上，许多研究城市交通问题的专家认为发展城市常规公 共交通( 以下简称公交) 将是解决我国城市交通问题的虽好方式。因为长期以来，城市公交是我国 城市客运交通的主体，城市公交有以下许多优点： 1 ) 与轻轨、地铁等轨道交通相比，常规城市公共交通具有投资小、见效快、线路易调整等优 点： 2 ) 与其它机动化交通方式相比，公交单车运量大、运输效率高。据统计，4 辆小汽车所占用的 道路面积与l 辆公交车所占的道路面积相同，而公交车单车载客量通常是小汽车单车载客量的3 0 4 0 倍，由此可以得出以公交出行时人均占用的道路面积只相当于以小汽车出行时的1 2 左右。各种 客运方式人均占用道路面积比较如表1 1 所示“1 。 表1 1 客运方式人均占用道路面积比较 客运方式 高公交车警水平低 自 亍车摩托车 茭案簧霎 出租车 占路长度( m )7771 5233 占蹯冤厦( m )353 53 51 5353535 纵向安全净空( m )333i3 33 平均承载人数2 03 55 0ll5 i52 3 ) 与其它机动化交通方式相比，人均消耗的能源和人均排放的污染量等都是较低的”1 。各种交 通方式的能源消耗差别是很大的，表l - 2 所示的是各种交通方式能源消耗的比较结果“1 ，可以看出 小汽车的每人公里能源消耗在各种交通方式中是最大的，公交车( 单车) 的人均能源消耗虽然不是 最少的，但却只相当于小汽车的1 0 左右。 此外按照运送同样数量的乘客来计算，公交车与小汽车相比，分别节省土地资源3 4 ，建筑 材料4 5 ，投资5 6 ，空气污染是小汽车的1 1 0 ，交通事故是小汽车的1 1 0 0 ”1 。 衰i - 2 各种交通工具能源消耗比较( 以公共汽车单车为i ) 基于公交有上述优点因此，要缓解我国城市交通需求和基础设施供给之间的矛盾，无疑应优 先发展城市公交，即应实施“公交优先”。“公交优先”从广义上理解，是指凡是有利于公交发展的 一切政策和措施：从狭义上理解，是指在交通控制管理范围内，公交车辆在道路上优先通行的技术 措施。城市公交优先通行技术主要是指提高公交车运行速度与准时率的措施和方法，它包括道路交 叉口、路段和区域公交优先通行技术等，是公交优先的重要保障与体现。 公交优先的最终目的是：以可接受的速度和舒适度承运现存的和潜在的乘客，即那些无法 选择私人机动化交通方式的人；为小汽车使用者提供一种可接受的备选交通方式，因为他们可 能会面对日益恶化的交通拥挤：提供一种相对于燃油动力的私人机动车辆来讲更有利于环境的 交通方式。 公交优先能否实现上述目标，巴西的库里蒂巴市在发展城市公交方面的成功经验可以很耍：f ：地说 东南大学博士学位论文 2 城市公共交通优先通行技术及评价方法研究 第一章 明这一闻题3 。库里蒂巴市人口1 6 0 万，仅小汽车就有6 2 万多辆，平均两人一辆小汽车，这比我国 目前任何一个城市的人均小汽车拥有量都要高，但由于交通组织得好，很少有交通拥挤的现象，即 使是在交通高峰期间。也很少出现堵车现象。这主要得益于该市近乎完美设计的公交网络。良好、 快捷、准时的城市公交使得该市有7 5 的居民上下班的出行都是乘坐公交车。所以，在过去3 0 年 里，该市人口增加了四倍，而交通流量却在下降，城市环境也得到了改善。在1 9 9 4 年，该市被聪 合国环境发展大会推荐为“公共交通示范性城市”。其城市公交最大的特点是：在城市总体规划 中确定了五条公交中轴线，并鼓励人们沿着这些轴线开发土地，使城市人口集中在交通干线附近： 以五条公交中轴线作为快速公交线路，再开辟连接居民区与快速公交线的公交支线，此外还在快 速线之间设置区间线路；遍布城市各条道路的“公交专用道”，且这些公交专用道在城市规划时 就进行了考虑；采用了大容量的公交车辆，保证了公交较高的运输效率。 在我国。提出“优先发展城市公共交通”的交通政策已有十多年，但从8 0 年代以来，我国众 多大城市的公共交通客运量一直呈减少的趋势，这种趋势直到近几年随着政府投入的加大和公交企 业改革的深入才有所扭转。但现阶段我国城市居民以公交出行的比例还是偏低。据近年来在南京、 合肥、苏卅l 、常州、常德等大中城市进行的居民出行调查及资料分析，这些城市的居民采用的交通 方式比例为：自行车3 0 4 0 ，公交车5 1 5 ，其它机动车1 0 2 0 ，步行2 5 3 5 。虽 然在我国城市居民出行方式结构中，步行和自行车等非机动出行方式要占到总的出行比例的四分之 三左右，从能源消耗的角度来说，这无疑是一种节能型的交通方式，但随着社会经济的全面进步， 这些传统低效率的交通方式己越来越不能满足人们的需求。 为找出我国城市公交出行比例较低的原因，东南大学交通学院在无锡、南京和苏州针对乘客对 公交服务不满意的原因进行了相关调查，得到的结果如表1 3 所示”1 。从中可以看出，车内太挤、 行车不准时、等车时间太长是造成公交乘客不满意的三个主要原因，其中因为行车不准时、等车时 间太长引起不满意的比例几乎达到5 0 。调查结果说明，公交服务的准点性和便利性是影响公交出 行比例下降的关键原因。而公交出行比例较低又会反过来影响公交企业的效益，进而影响服务质量， 由此使得公交发展进入恶性循环。 表1 - 3 公交乘客对公交服务不满意的原因的调查结果 再进一步分析准点性差和等车时间太长的原因。在我国，公交车在路段和交叉口行驶时的干扰 因素很多，既有行人和非机动车的影响，也有其它机动车的影响，这不仅使得公交车运行速度太慢， 而且使得公交车难以准时到站。为改变我国公交出行比例较低的这一状况，提高公交的运行速度与 到站准点率，最近几年，我国一些城市开始摸索公交优先通行的技术和方法，如北京、青岛、广州、 深圳等一些大城市相继开辟了公交专用道。但由于缺乏有效的理论作指导，公交专用道的设置多是 凭感觉和经验，带有盲目性。公交专用道往往难以与道路交叉口乃至糌个城市公交网络相协调，而 且一些道路由于设置了公交专用道使道路其他车辆通行能力不能满足交通需求，造成公交专崩道 的空间浪费而社会车辆过度拥挤，有些专用道则因隔离不明确或管理不善，而形同虚设。因此，要 东南大学博士学位论文 城市公共交通优先通行技术及评价方法研究 第一章 大力发展公共交通，必须建立切实可行的公交优先通行的技术措施，公交优先通行的技术措施的实 施，应从提高公交准时性和运行速度两方面入手。围绕提高公交服务的准时性和速度目标，需要大 力加强路段公交优先通行技术和交叉口公交优先通行技术的研究。 本论文拟从系统的角度出发，通过研究城市道路路段、交叉口的公交优先通行措施对道路交通 产生的影响，对公交优先通行技术进行分析和研究，并对公交优先措施的评价方法进行探讨，为合 理规划、设计城南公共交通优先通行方案提供决策依据。这将对进一步提离城市公交的吸引力，促 进我国城市公交的发展乃至解决我国城市交通存在的问题无疑具有重要的意义。 论文将以“十五”国家科技攻关计划一一智能交通系统关键技术开发和示范工程项目的城 市公共交通系统优化技术课题为依托来开展研究，城市公共交通优先通行技术研究是该课题的重 要组成部分。 1 2 国内外研究现状 城市公共交通系统优化技术所涉及到的研究内容非常广泛。本论文的研究内容仅是其中一部 分，下面就本文所研究领域的国内外研究现状作一个简要的介绍。 ( 一) 国外研究概况 英国s o u t h a m p t o n 大学从2 0 世纪6 0 年代起每五年为伦敦市进行一次全面的公交优先通行系统 规划，几乎每年做一次调整”1 。s h i n i c h i r o n a g a n u m a 等在日本的k u m a m o t o 进行了同交通管理系统 相结合的公交优先信号通行系统设计，并利用设在公交专用车道上的光学监控设施来保证公交专用 道的路权专有”。s h a h r i a r 等建立了公交专用车道的宏观模拟模型，考虑因素包括公交行程时间， 能源消耗和尾气排放等1 。h o u n s e l l 等在伦敦研究同s c o o t 系统相结合的公交优先通行系统，这 是d r i v e i ip r o m p t 计划中的一部分”“。它的特点是车辆自动定位技术与城市交通管理控制 ( a v l u t c ) 的相互结合。s h a l a b y 等使用t r a n s y t - 7 f 软件对公交专用车道及其相关辅助措施的 效益进行了模拟分析评价，可以较为准确地模拟出公交车辆的车速和延误”“。 ( 二) 国内研究概况 我国对城市公交优先通行技术的研究起步较晚。到目前为止，从宏观上研究公交优先政策对城 市发展重要性的较多，而从技术层面上研究如何实施城市公交优先通行的却很少。近年来北方交 通大学的吴建平教授将其在英国从事的有关道路交叉e l 公交优先通行技术的研究成果向国内进行 了介绍1 这对推动国内在这一领域的研究起到了积极的促进作用，但其研究主要是基于英国城市 道路交通的特点进行的，要使其能在中国城市中推广和应用还有待进一步研究；同济大学杨晓光教 授等对公交专用道的设置形式作了一定的研究l ：此外，杨晓光教授、北方交通大学的芙伟博士等 对公交优先通行交叉口信号控制策略等进行过探讨“”：东南大学陆建老师等对公交专用道的设置 条件与效益进行了分析1 。虽然这些研究填补了我国在这一领域的空白，对公交优先通行在我国的 应用和推广起到了促进作用，但许多方面还有待进步研究和探讨，如公交优先通行措施对路段与 交叉口通行能力的影响、公交优先通行措施对路段与交叉口车辆运行分析模型( 如交叉口延误分析 模型、排队模型、路段车速流量关系模型等) 的影响、路段公交专用道与交叉口公交优先措施的 协调、基于公交优先通行的交叉1 3 信号配时方法、公交优先通行措施的评价方法等等这些方面还缺 乏理论体系的建立和实用技术的开发。 综合以上国内外研究现状结合我国城市的实际公共交通状况的发展水平作者认为在以下几 个方面还有待迸一步的研究和探讨：路段公交优先通行措施及如何判断其实施条竹；交叉口 公交优先通行的技术和方法：公交优先通行的实施效果或效益预测与评价方法。 东南大学博士学位论支4 城市公共交通优先通行技术厦评价方法研究 第一章 1 3 论文研究的目的及主要内容 13 1 研究目的 论文的研究目的是：借鉴国内外在公交优先通行技术领域的研究和应用成果，并通过对国内公 交运行现状的调查分析，提出一套适合我国城市交通特点的公交优先通行技术及其评价方法，并且 结台有关示范城市的公交规划项目，对上述研究成果进行实例应用分析。 1 3 2 研究的主要内容 1 ) 路段公交优先通行技术研究 研究道路路段实施公交优先通行的措施一一公交专用道的设置方法。分析我国城市公交专 用道的现状及存在的不足，对路内侧、路外侧和路中闻公交专用道的优缺点及其适应性进行研究； 对与专用车道相匹配的公变中途停靠站的设置方法进行探讨。 重点研究路段实施公交优先通行措施前后，路段上公交车和其它机动车辆的运行分析模型 ( 如路段车速流量关系