（交通运输规划与管理专业论文）城市道路公交车与社会车辆速度运行特性研究.pdf

，；，口， o p e 脚i o n a lc h a rac t e 对s t i co f b u sa n dg e n e r a l h i c l e i nu r b a nr o a d s ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i c d e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y s u p e r v i s e dbysupervisedb y p r o f c h e nj u n t r a n s p o r t a t i o nc o l l e g e s o u t h e a s tu n i v e r s i t y 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。 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：埠导师签名邓妥0 名二日期：一。7 摘要 摘要 我国城市交通中社会车辆和公交车辆混合行驶的道路大量存在，由于公交车和社会车辆机动性的差 异，车流运行中公交车和社会车辆相互干扰比较严重，公交车与社会车辆混合行驶以及设置公交专用道的 交通流和般机动车流相比呈现出不同的特性。因此有必要对路段上公交车与社会车辆混合行驶的交通流 以及设置公交专用道的交通流进行客观分析，正确把握匕述交通流社会车辆和公交车辆的速度运行特性。 本文依托国家高技术研究发展计划( 编号：2 0 0 8 a a l l z 2 0 1 ) “城市客运交通方式间的资源配置优化技术”， 对城市路段公交车与社会车辆速度运行特性进行研究。 在系统分析了经典车速流量模型与我国城市交通流实际情况，提出了公交车比例对交通流的影响， 然后通过大量的基础研究和准备工作，确定了以获得有效建模数据为目的的交通调查方案及相应的数据处 理方法，通过自动采集和人工采集技术相结合的方法对南京市，单向三车道和两车道的纯路段和直线式 公交停靠站路段，以及单向三车道设置公交专用道路段进行实际数据采集和数据处理。 论文基于经典b p r 模型，根据所获得的实测数据样本，综合应用理论分析和数据拟合的方法，汲取 前人经验，对三车道和两车道公交与社会车辆混行路段，建立了考虑公交车比例公交车和社会车辆的速度 改进b p r 模型，并对有公交停靠站路段建立了社会车辆统计回归模型，并通过建立的模型对不同公交比 例下的速度模型性进行分析，研究了社会车辆和公交车辆的速度运行特性。 为了使得到的模型能够进行更广泛的应用，本文根据建立的速度模型对公交与社会车辆混行交通流特 性进行研究，得出以社会车辆与公交车辆速度差值作为混行交通流拥堵状态的评价指标，建立了速度差模 型。紧接着根据现场调查数据，建立了设置公交专用道三车道社会车辆和公交车速度模型，并在此基础上 建立了以人均出行时间最短为基础的设置公交专用道的时间效率临界约束。 关键词：公交车、社会车辆混行路段：公交比例；公交停靠站；交通拥堵甄别；公交专用道设置条件 a b s t r a c t m i x e dt r a f f i cr o a ds h a r e db yb u sa n dg e n e r a lv e h i c l el a r g e l ys c a t t e r si no u rc o u n t r y , a n dt h ei n t e r a c t i o n b e t w e e nt h o s et w ok i n d so fv e h i c l e si sv e r ys e v e r eb e c a u s eo ft h ed i f f e r e n tm a n e u v e r i n gc h a r a c t e r i s t i c s t h em i x e dt r a 伍cf l o wi sd i f f e r e n tf r o mg e n e r a lt r a f f i cf l o w , s oi t sn e c e s s a r yt oo b j e c t i v ea n a l y s i st h i s t r a f f i ca n dm a i n t a i nac o r r e c ts p e e do p e r a t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so fb u sa n dg e n e r a lv e h i c l e t h i sd i s s e r t a t i o n i sf i n a n c e db yn a t i o n a lh i g h - t e c hd e v e l o p m e n tp l a n t ( c o d e ：2 0 0 8 a a li z 2 0 1 ) ，i nw h i c h ，t h es p e e d o p e r a t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so f b u sa n dg e n e r a lv e h i c l eo nr o a d so f u r b a na r es t u d i e d a tf i r s t , i ta n a l y z e dl a w sa n da d v a n c e so fr e l e v a n tr e s e a r c h ，a n dp r o p o s e dt h ei n f l u e n c eo fb u s p r o p o r t i o n so nt r a f f i cf l o w a n dt h e nb a s e do nb a s i ct h e o r ys t u d i e st o g e t h e rw i t hp r e p a r a t i o nw o r k s ，t h e r e s e a r c hf o c u s e so nt h es u r v e yt e c h n i q u ea n dt h et e c h n i q u eu s e di np r o c e s s i n gt h el a r g ev o l u m eo fs u r v e y d a t a ，w h i c ha r ee s s e n t i a lt ot h ee s t a b l i s ho fm o d e l u s i n ga u t o m a t i cd a t aa c q u i s i t i o na n dm a n u a ld a t a a c q u i s i t i o nm e t h o d , t r a f f i cd a t eo fu n i d i r e c t i o n a lt h r e e t w ol a n em i x e dt r a f f i cr o a d , b u ss t a t i o ni n f l u e n c e r o a da n db u sl a n dr o a di nn a nj i n g b a s e do nt h ef i e l dd a t aa n dt h es t u d y i n go fb p rm o d e l ，t h ei m p r o v e db p rm o d e lr e f l e c t i n gt h eb u s p r o p o r t i o nw a se s t a b l i s h e da n dc a l i b r a t i o np a r a m e t e r t h e nt h e s e ss t u d i e st h ei n f l u e n c eo fb u ss t a t i o nt o g e n e r a lv e h i c l e ，a n de s t a b l i s h e ds t a t i s t i c a lr e g r e s s i o nm o d e l u s i n gt h em o d e li t s t u d i e dt h ep e e d o p e r a t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c so f b u sa n dg e n e r a lv e h i c l eo f d i f f e r e n tb u sp r o p o r t i o n i no r d e rt og e tt h ei m p r o v e dm o d e lc a nb em o r ew i d e l ya p p l i e d , a f t e ra n a l y s i so fs o r t so f c h a r a c t e r i s t i c s ，i td e f i n e dd i f f e r e n c eb e t w e e no p e r a t i o n a lv e l o c i t yo fb u sa n dg e n e r a lv e h i c l ea st h e a s s e s s m e n ti n d e xo fm i x e dt r z 嚆cf l o wc o n g e s t i o n ，a n dv e l o c i t yd i f f e r e n c em o d e lw a sp u tf o r w a r d t h e s e s a l s oe s t a b l i s h e db u sa n dg e n e r a lv e h i c l es p e e dm o d e lo fb u sl a n dr o a d , a n ds e t su pc r i t i c a lt r a f f i cv o l u m e m o d a lf o rs e t t i n gb u sl a n ea n dd i s c u s s e sf a c t o r so fi n f l u e n c i n gt h em o d a l k e y w o r d s ：m i x e dt r a f f i cr o a d ；b u sp r i o r i t y ；b u ss t a t i o n ；蛐cf l o wc o n g e s t i o nd e c t i o n ；m o d a lf o rs e t t i n g b u s l a n e 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目j 5 乏 第一章绪论1 1 1 研究背景及意义l 1 2 国内外研究现状1 1 2 1 国外研究现状i 1 2 2 国内研究状况2 1 2 3 现有理论总结3 1 3 论文研究计划4 1 3 1 研究目标4 1 3 2 研究内容概述4 1 3 3 研究重点、难点5 1 4 本文技术路线5 第二章交通调查与数据采集7 2 1 调查方案。7 2 1 1 调查内容7 2 1 2 数据采集方法7 2 1 3 调查路段及时间1 0 2 2 数据整理与分析。1 2 2 2 1 实测样本量的确定1 2 2 2 2 数据提取1 3 2 2 3 调查数据整理结果1 3 2 2 4 通行能力和自由流速度。1 5 2 3 本章小结1 5 第三章公交车与社会车辆混行交通流车辆速度模型研究1 7 3 1 路段车速与饱和度的关系模型1 7 3 2 公交与社会车辆速度差异1 8 3 3 理论模型参数标定1 9 3 3 1 单向三车道理论模型参数标定1 9 3 3 2 单向两车道理论模型参数标定2 0 3 4 考虑公交影响的改进b p r 模型2 1 3 4 1 模型形式的确定。2 1 3 4 2 模型标定2 l 3 4 3 模型误差分析3l 目录 3 5 本章小结3 2 第四章公交停靠站影响路段车辆速度模型。3 4 4 1 公交车辆停靠过程分析3 4 4 2 混行车流停靠站社会车辆速度回归模型3 5 4 2 1 建模过程概述3 6 4 2 2p e a r s o n 相关分析3 6 4 2 3 定自变量形式3 8 4 2 a 模型的建立3 9 4 3 本章小结4 1 第五章模型应用4 2 5 1 公交车与社会车辆混行交通流交通拥堵评价4 2 5 1 1 道路交通拥堵的定义4 2 5 1 2 交通拥堵评价指标4 3 5 1 3 混行交通流交通拥堵特性分析4 4 5 1 4 速度差模型的建立4 5 5 1 5 混合流交通拥堵评价标准4 7 5 1 6 速度差模型试算4 7 5 2 公交专用道设置条件分析4 8 5 2 1 路段公交专用道的设置条件概述。4 8 5 2 2 设置公交专用道的车辆速度模型5 0 5 2 3 单向三车道设置公交专用道的时间效率临界约束5 3 5 3 本章小结5 6 第六章研究结论及展望5 7 6 1 主要研究成果与结论5 7 6 2 主要创新点5 8 6 3 研究展望5 8 致谢6 0 参考文献6 l 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况6 4 附录6 5 i v 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 第一章绪论 城市交通是城市社会、经济活动的纽带和动脉，对城市发展和人民生活水平的提高起着极其重 要的作用。近几年来，随着入口的增长，国民经济的高速发展以及城市化进程的推进，我国大中城 市交通供给与需求的矛盾已初现端倪，经常出现严重的交通拥堵现象，直接导致了交通延误增大， 行车速度降低，给人们的出行造成极大不便，带来无可挽回的时间损失；与此同时，低速度行驶增 加了排污量，加重了环境污染及能源与资源的浪费，给社会带来巨大的经济损失，因此如何更好的 认识交通流特性，解决交通问题已经成为城市可持续发展的关键所在。 在我国，公交车与社会车辆混合行驶以及设置公交专用道的交通流成为城市道路交通流的重要 部分。但是和城市许多路段机动车流一样，公交车与社会车辆混合行交通流也经常出现交通拥堵的 现象。目前路段交通流运行状态通常用车辆运行分析模型即交通流模型来描述，交通流模型中最常 用的是描述路段车辆行驶速度或时间与路段交通负荷之间的函数关系模型，这种模型表述了车辆沿 路段行驶的难易程度。虽然目前的交通流模型已有很多，但是大部分研究只是将公交车简单的换算 为单位小车来进行交通流分析。由于公交车和社会车辆机动性的差异以及交通组成和组织方式的特 殊性，公交车与社会车辆混合行驶以及设置公交专用道的交通流和一般机动车流相比呈现出不同的 特性。传统的描述交通流运行状态的模型，并不能体现社会车辆和公交车辆的运行特性。因此有必 要对分析路段上公交车与社会车辆混合行驶的交通流以及设置公交专用道的交通流进行客观分析， 正确把握上述交通流社会车辆和公交车辆的运行特性。这一研究是交通工程研究中一个非常基础而 重要的工作，可以更好的发挥公交优先措施，有益于城市交通分配预测，改善上述交通流交通拥堵 情况，有着重要的社会和经济意义。 本文依托国家高技术研究发展计划( 编号：2 0 0 8 a a l l z 2 0 1 ) ”城市客运交通方式间的资源配置 优化技术”，对城市路段公交车与社会车辆混行交通速度运行特性进行研究。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 在速度流量模型的研究中，美国联邦公路局( b p r ) 的路阻函数模型( 以下简称b p r 模型) 是最有代表意义的一个研究成果，此模型在交通规划界影响最大，使用最广，其数学表达式为： 矿( g ) = v o i + 口( gc y 式中，v ( q ) 表示当交通量为q 时路段上车辆的速度( k m h ) ；v 0 表示零流量 时车辆在路段上车辆的速度( k m h ) ；c 表示路段的实际通行能力( p c u h ) ；口、夕表示模型参数， 常取口= 0 1 5 ，夕= - 4 0 。 英国t r k l 认为以实测数据为基础的速度流量关系式比前述模型更有实用意义【1 1 ，他们推荐的 东南大学硕士学位论文 适用于城市中心区新建道路的交通阻抗模型是：= 4 9 9 一o 1 6 3 ( q + 4 3 0 ) ( w r ) ，1 6 v q 3 8 kn l h ；适用于其它城市道路或较高车速的道路交通阻抗模型为： 圪= 6 7 6 - 0 1 2 3 ( q + 1 0 0 0 ) ( w r ) ，3 2 v q 5 6 k m p a 。式中，表示交通量为g 时的路段行车速 度( k m h ) ：w 表示行车道宽度( m ) ；r 表示行车道宽度的减少值( m ) 。 目前，交通流理论呈现出“百花齐放，百家争鸣”的局面。从总体上讲，这些理论模型大体上 可划分为概念上不同的三类描述方法，即微观、宏观和中观方法。宏观方法将交通流作为由大量车 辆组成的可压缩连续流体介质，研究车辆集体的综合平均行为，其单个车辆的个体特性并不显式出 现。因此，采用宏观方法建立的交通流模型称为连续模型。微观方法则是集中于单个车辆在相互作 用下的个体行为描述。它包括车辆跟驰模型和元胞自动机模型( 又称粒子跳跃模型，p a r t i c l eh o p p i n g m o d e l ) 。在宏观和微观描述之间，还存在一个能够把两者联系起来的中观方法， 这就是基于概率描 述的气体动力论模型( g a s - k i n e t i c - b a s e dm o d e l ) 。 针对公交车和社会车辆相互作用的交通流国外研究成果有： j e l e b a e q u e 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【2 】 d j e a s o n 和e f e r r e i r a 对采取公交优先通行措旌对道路交通所产生的影响进行了研究，通过对比 设置公交专用道、专用信号前后道路上车辆的延误时间，给出了不同道路交通量条件下，设置公交 专用道的最佳公交比例和最佳公交客流量嘲【4 】。 a l b e rg a n 提出了公交专用道设置效果评价和决策模型，用来评价主干道上公交专用道设计的合 理性。模型以有公交专用道和无公交专用道条件下人均出行时间为决策准则，运用c o r s i m 仿真软 件仿真各种条件下公交车速和非公交车速。这些因素条件包括公交车速、非公交车速、右转车流量、 公交停靠站的位置和站间距、公交站有无港湾、公交车泊位数、公交车平均停站时间、交叉i z i 信号 绿信比、周期时长、相位差和道路车道数。经验模型采用仿真结果代替实测数据标定这些变量和车 速之间关系的经验参数。所建立的这些车速模型能够计算这些条件下，各种形式公交专用道上的人 均出行时间。该模型所生成的流量一车速曲线与h c m 手册中的流量一车速经验曲线相当的接近瞪】 交通流参数指标。美国研究学者p e r s a u d 和h a l l 于1 9 9 8 年通过对道路某处的交通流量、车速和 车道占有率进行实测，并将实测值进行分析，最终得到了车道占用率和流量以及车道占有率和速度 之间的关系曲线，通过该曲线来判断道路上的交通状态是否达到了拥堵状态。美国芝加哥高速公路 管理部门采用车道占用率作为拥堵评价指标【6 】。 1 2 2 国内研究状况 以国外b p r 模型为基础，针对国内道路特点，国内也产生了一些有代表性的模型【i 】： t = l v ，v = a - b g式中，v 表示当流量为g 时的车速( k r a h ) ；工表示路段长度( h ) ； a 、6 表示待定系数。 2 第一章绪论 丁q ，q 。) = 乙【1 + 口。q c 户+ a e ( q 。严j 或者：丁( g ，q 。) = 乙【l + 口，q c ) + 口：q 。c 。) 】式 中，吼表示自行车交通量( b i c h ) ；c b 表示自行车道的实际通行能力( b i c h ) ：口卜励、a 2 、成分别 表示待定系数；其余符号意义同前。 罗霞分析了未来我国高等级公路车型结构，界定混合车流研究的合理范围；提出描述混合车流 运动自由度的随机度和相互影响的粘度两个基本概念；通过理论计算和实地测定得到混合车流的速 度模型和堵塞密度 7 1 。以我国混合车流作为高等级公路交通流的基本构成，分析混合车流的交通特 性，采用实地采集数据和计算机模拟仿真相结合的手段，得到了不经换算的混合车流条件下不同交 通总量和不同车型比例速度、密度和流量三大参数的拓模图【8 】 黄艳君提出了公交优先通行系统的概念，定性分析了公交车辆和社会车辆在路段上行驶的互相 干扰因素，但对于设置公交专用道后停靠站对公交车运行的影响，不同的停靠站设置形式对于公交 车的影响等没有提出评价方法进行量化的比较【们。 张卫华对路段实施公交优先措施前后的交通流模型进行了比较研究，建立了公交车与社会车辆 在路段混合行驶及分道行驶条件下的速度流量关系模型，并对公交停靠站对社会车辆运行的影响进 行了研究【埘。 杨孝宽通过对北京市快速路、主干路与次干路的基本路段上的1 4 处港湾式公交停靠站和7 处非 港湾式停靠站的调查与分析，定量地探讨了公交停靠站对路段通行能力的影响，提出了公交影响时 间的概念，建立了2 种停靠类型的公交到达频率与公交影响时间关系模型，进而得到公交到达频率 与停靠站处路段通行能力的关系模型，最后采用仿真的方法对模型进行了验证【1 1 l 。 吴娇蓉基于通行能力理论，按照普通公交专用道和高等级公交专用道的设置目的，以平均行程车 速作为关键指标，设定相应的服务水平，采用理论模型和仿真模型相结合的方法，研究两类公交专用 道的通行能力【1 2 1 。 徐大刚对公交专用道的道路车速计算方法进行了研究。他认为公交专用道路段运行时间有三部 分组成= f + 纠，式中r 为路段总行程时间( s ) ；“为路段行驶时间( s ) ：如为公交站点停车服务时 间( s ) ；t 3 为交叉口停车等候时间( s ) 。公交车速计算公式为：v f3 6 0 0 l t 式中v s 为公交车速( k m h ) ： 工为研究路段长度【1 3 1 。 尹红亮在对实测数据分析研究的基础上，认为公交车在站台的停车情况对路段行驶车速有显著 的影响，道路的交通条件越好其影响越明显；然后经过严密的数学论证得出结论：在某些道路上公 交停车次数而不是机动车流量是决定行驶车速的主要因素；最后给出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，并进行了严格的检验【1 4 1 1 2 3 现有理论总结 通过对国内外研究的学习和掌握，可以发现已有成果对路段交通流的研究做了很详细的探讨， 并形成了适合于各自城市道路交通状况的路段车速模型，对本论文的研究做了很好的铺垫。但从纵 向角度不难发现，国外的研究成果主要还是侧重于各种道路、环境条件下车辆运行特性以研究，对 3 东南大学硕士学位论文 于城市中普遍存在的公交车与社会车辆混合行驶以及设置公交专用道后的交通流研究较少而且内容 不够全面。例如，公交和社会车辆混行车速的研究主要集中在两种类型车辆车速的差异，但是没有 对这种差异产生的结果进行分析：公交和社会车辆混行车速模型的变量分别考虑公交车和社会车辆 的q c ( 饱和度) ，而混行路段车辆之间是相互干扰的，饱和度体现的是整个混行车流的状态，将两 种类型车辆的饱和度分别计算是不合理的；公交停靠站对交通流影响的研究主要是针对公交站台影 响区域的路段通行能力的研究，研究的关注点主要放在公交停靠站的服务能力上等。 1 3 论文研究计划 1 3 1 研究目标 本研究的主要目标是在经典交通流速度流量模型( b p r 模型) 基础上，通过借鉴国内外交通 流方面相关的研究成果，结合南京市道路交通实际情况，通过实施交通预调查和数据采集获得有效 样本分析各种影响因素，分别建立社会车辆和公交车混行交通流纯路段社会车辆和公交车辆速度模 型及公交停靠站影响路段社会车辆速度模型，研究社会车辆和公交车混和行驶交通流状况下社会车 辆和公交车速度运行特性。并利用建立的模型对车辆运行特性的分析，将结果应用到交通流拥堵评 价和设置公交专用道条件中 1 3 2 研究内容概述 本文研究对象包括五种公交和社会车辆组织形式路段：三车道公交、社会车辆混合行驶无公 交站台路段( 纯路段) ；三车道公交、社会车辆混合行驶公交停靠站影响路段：两车道公交、 社会车辆混合行驶无公交站台路段；两车道公交、社会车辆混合行驶公交停靠站影响路段；三 车道路设置外侧公交专用道无公交站台路段。 本文研究的主要内容有： 1 调查方案的制定和实施 交通流调查数据( 速度、流量、公交比例等) 对本文的研究十分重要，因此，交通调查方案的 制定和实施是本论文的关键。本文主要研究为获得上述五种交通组织状况下的交通流数据而进行的 交通调查的原理和方法，包括调查内容、时间、地点、方法、道路类型、样本量等。 2 公交车、社会车辆混合行驶纯路段车辆速度模型的建立 通过对调查结果进行分析、处理，考察公交车和社会车辆在速度上的差异，以及各自的特点。 分别建立三车道路段和两车道路段公交车、社会车辆混合行驶下车辆速度模型。根据建立的模型对 公交车、社会车辆混行交通流的运行特性进行研究，重点研究公交车和社会车辆在典型公交比例下 两种交通流的速度特性。 3 直线式公交停靠站影响路段车辆速度模型的建立 通过对公交车停车过程分析，确定对社会车辆速度产生影响的主要因素，利用实测数据，通过 一定的处理分析，确定速度模型的因变量，建立公交停靠站影响路段社会车辆速度模型。根据建立 的模型对公交停靠站影响路段社会车辆的运行特性进行研究。 4 第一章绪论 4 模型的应用 根据建立的公交车和社会车辆混行路段，公交车速度模型和社会车辆速度模型，建立公交车和 社会车辆混行交通流交通拥堵评价指标，根据现场调查数据，建立了设置公交专用道三车道社会车 辆和公交车速度模型，研究公交专用道设置条件。 1 3 3 研究重点、难点 论文研究重点主要有： 1 通过对典型城市路段调查数据的分析，建立五种交通组织条件下，公交车和社会车辆的速度 模型。 2 利用建立的速度模型和调查结果，分析公交车和社会车辆运行特性，以及各种影响因素对路 段车辆速度的影响，重点考察公交与社会车辆比例对速度的影响、公交停靠站的设置对速度的影响， 公交专用道设置的条件。 论文研究难点主要有； 1 比较理想的有代表性的调查路段的选取，以及调查时段、调查方式的选择，如何提取调查结 果各种交通组织方式交通运行数据。 2 如何根据建立的速度模型，分析公交车和社会车辆运行特性，根据模型分析获得交通拥堵判 别的主要参数。 1 4 本文技术路线 1 对现有的成果进行总结，剖析公交车和社会车辆之间在混合行驶路段的互影响关系，分析研 究公交、社会车辆速度运行特性的必要性。 2 根据论文研究对象，调查的道路条件选取调查地点和时间，根据论文研究对象的特点和调查 内容选取m e u o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统自动采集技术和人工采集一改进的车牌照法相 结合进行数据调查。并利用统计分析软件s p s s 中的p - p 正态概率图方法，分别对实测车速值的分布 特征进行分析后根据“2 仃法则”进行数据筛选处理。 3 在现有理论成果的基础上，根据对调查数据的初步分析，分别建立混行路段公交车、社会车 辆虑了公交比例影响的b p r 改进模型，运用l s t o p t 通用全局优化算法，对模型进行标定。通过图表 对公交车、社会车辆运行特性进行分析。 4 根据对公交停靠站过程的分析，在公交停靠站影响路段，社会车辆的速度受较多因素影响， 因此本文对各种影响因素进行p e a r s o n 相关分析，通过绘制社会车辆速度与各影响因素的矩阵散点 图，确定自变量形式。建立考虑主要影响因素的公交停靠站影响路段社会车辆速度线性回归模型。 5 根据上文建立的公交车和社会车辆混行路段公交车速度和社会车辆速度归模型，考察公交车 和社会车辆混行交通流速度运行特性，分别建立三车道路段和两车道路段公交车和社会车辆混行交 通流交通拥堵评价指标。 5 壅妻奎堂堡主堂篁堡茎 6 通过对调查结果进行分析、处理，考察设置专用道之后公交车和社会车辆在速度上的差异， 以及各自的特点建立三车道外侧式公交专用道公交车和社会车辆速度模型，模型采用同时考虑公 交专用道与非公交专用道饱和度的改进b p r 模型形式。根据已获得的三车道路段公交车和社会车辆 混行流社会车辆和公交车辆速度模型，以及设置公交专用道后公交车和社会车辆速度模型，以人均 出行时间最短为基础，研究公交专用道设置条件。 确定研究目标 v 分昕缝姆翱碓眙瘁黼 组织方= 蹿辑赶朗翔僚 v 制趟雕移礴拼瘕釉 vv 多元逐步：州娜孤彰拷一方法 建立 鼢捞潲下燃社 会车辆逮蒯 v 混弼鞠嫩 拥琏嘲u 。分鼎荆弱酗朔剩钾啪 公翅轷唰硷荦两蟊亍半撇 v 公变割微 置条晰 图1 i 论文研究技术路线图 6 第二章交通调查与数据采集 第二章交通调查与数据采集 为了开展研究，论文需要对城市路段公交车和社会车辆混合交通流以及设置公交专用道交通流 的道路情况、道路信息、交通流信息进行调查。本章重点是设计调查的方案包括调查的内容、调查 的方法、调查的时间，地点的选择，并对调查结果进行整理分析。本次研究的数据主要由现场调查 获得，同时引用部分张卫华博士论文调查数据，为后面的研究打下基础。 2 1 调查方案 速度与流量、车型等关系的研究，必须同过大量的现场观测，采集必要的交通数据，来寻求交 通流运行的基本规律。所以大量的能够反映实际交通流运行状况的数据是这一工作的前提和保证。 现场调查的好坏也直接关系到后续工作是否能顺利进行以及研究成果是否能正确反映交通流的实际 规律。交通流调查数据( 流量、速度等) 十分重要，是后续研究的基础，因此交通调查方案的制定 和实施是本论文的关键。 2 1 1 调查内容 此次交通调查针对不同的研究对象，调查内容有所不同。内容都包括：道路情况、道路信息、 交通状况以及交通流有关数据。 1 ) 道路基本信息：调查地点、道路类型、车道数、车道宽度、与交叉口距离、中央隔离带情况 等。 2 ) 交通信息：交叉口及信号影响、非机动车及行人影响、有无公交停靠站等。 3 ) 交通流的基本状况： 纯路段，为了研究公交车和社会车辆速度的差异性和公交比对混行交通流运行特性的影响， 文分别调查公交车行驶速度、社会车辆行驶速度、公交车与社会车辆流量数据； 直线式停靠站路段，为了研究直线式公交站台对社会车辆运行特性的影响，本文分别调查路 段公交车流量、社会车流量、公交车停靠时间、停靠次数、社会车辆行驶速度数据。 设置公交专用道路段，为了研究设置公交专用道之后，社会车辆和公交车辆的运行特性，本 文分别调查公交车行驶速度、社会车辆行驶速度、公交车与社会车辆流量数据； 2 1 2 数据采集方法 实验采集数据有两大类方法可供选择，即自动采集与人工采集，它们各自的优点和缺点都非常 明显：前者能够以较少的人力花费获得大量的资料，但是对于复杂交通状况( 比如机非混行、横向 干扰严重、车流频繁更换车道的情况) 的适应性不太理想；后者入力花费比较大，而且难以胜任长 时间的连续观测，但是可以处理比较复杂的交通状况。在本研究课题中，采用了两种完全不同、互 为补充的数据采集方法： 1 ) 自动采集技术 7 东南大学硕士学位论文 本文应用的自动采集数据的仪器为m e t r o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统。橡胶气压管传 感器技术采用两个气压管传感器提供信号，精确纪录每个车轴的时间标，然后利用交通管理软件对 车轴数据进行处理，可获得交通量、车速、车辆类型、车流密度、车流密度等交通流参数。 图2 1m e t r o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统 m e t r o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统安装过程比较复杂，需要在道路路面进行安装，所 以实验安装仪器时间一般选在早晨，道路上车辆较少时段。仪器安装过后只需一名调查人员负责看 护仪器。由于m e t r o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统是通过橡胶管传递车辆运行信息，所以 m e t r o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统的安装方法要根据实际道路情况进行调整。由于本次调 查选取的路段都有中央隔离栏或者隔离带，设备安装有很大的选择余地。 对于2 车道道路，需要2 组m e t r o c o u n t ，其中每组m e t r o c o u n t 对应一条车道。安装方法如下 图： 阿 图2 - 2 两车道道路安装示意图 于3 车道路段，需要2 组m e t r o c o u n t ，其中一组m e t r o c o u n t 检测两个车道，另一组m e t r o c o u n t 检测一个车道。因为一般三车道道路，最外侧的车道流量最大，为了调查数据更加精确，最外侧车 道由一组m e t r o c o u n t 单独负责 8 第二章交通调查与数据采集 图2 3 三车道道路安装示意图 2 ) 人工采集一改进的车牌照法 在调查公交站台影响路段时使用这方法。牌照法能够比较准确地测得不同时段的平均行程时 间、各种车辆类型的平均行程速度和车头时距等，有利于对交通流进行微观分析。但是该方法有一 系列固有的缺点：现场劳动强度大，对于交通繁忙的路段通常只能够连续观测2 小时左右，而且交 通量越大，越容易发生牌照号码对应不上导致数据采集失败的情况。 车牌照法最困难的是需要同时记录车牌照、时间、车型三个数据。本文根据需要运用了一种改 进的车牌照法，大大节省了工作量，提高了数据采集质量。改进的车牌照法通过一种改进的d a t a l o g g e r 小软件实现计算机自动记录车牌照、时间、车型三个数据。具体方法如下： 在交通数据调查时两个人为一组每组配备一台电脑，在调查一定长度的路段上，两个人站在图 中起始端a 处，两个人站在终点端b 处，如下图所示： 图2 4 车牌照法调查方案 在开始前将两台电脑软件的开始时间设置相同，两边同时开始后，每组其中一人观察并读出车 牌照的后两位，另外一个人输入。如下图所示： l ，。，! 竺竺! 竺! 黧! 竺! j 塑塑竺竺：| f 蠢 婴i ：型竺芝譬：翟婴：j _ 啊t t i m hr 。f 。阿 图2 5d a t a l o g g e r 软件操作界面 9 东南大学硕士学位论文 这样记录经过车辆车牌的后两位，并且软件能自动记录下输入车牌的时刻，如图中“r e g i s t r a t e d ： 3 4 ”表示尾号为“3 4 ”的车经过时的记录。软件可以分别输出公交车和社会车辆的行驶经过a ，b 两点的时刻，然后两者输出的数据文件做比较，得到每一辆车辆经过选定路段的行驶时间。根据统 计的数据量便可以得到交通量，为下面进一步的研究做准备。 对于公交站点的停车次数和停车时间的调查，本文采用的是视频法，减少现场工作量，每台摄 象机需要1 名调查员。视频记录调查时间段内公交站台的情况，在室内进行回放整理记录期间公交 车的停车次数和停车时间。记录开始时间要和车牌照调查的开始时间保持严格的一致。 2 1 3 调查路段及时间 针对本论文的研究需要，选择调查路段为单向3 车道和单向2 车道道路，应基于以下几个方面 考虑： ( 1 ) 避免交叉口对机动车流的影响。由于本文研究的是城市路段公交和社会车辆混合行驶的特 性，而交叉口处由于信号灯或横向人行车流等的影响，车辆往往经历了一个减速和加速行驶甚至是 停车等待的过程，因此交叉口附近的车速往往很不稳定，而且交叉口附近还容易形成排队等待的现 象，因此选取的调查路段距两端的交叉口至少在7 沪- 8 0 米的距离； ( 2 ) 避免非机动车与行人对交通流的干扰。最好选择机非隔离情况比较好的路段，因为在没有 隔离情况下，非机动车往往会干扰机动车驾驶员的安全心理，出于这方面的考虑，机动车往往会减 慢速度行驶而非其正常的行驶速度，隔离不好时，则容易导致行人和非机动车随意横穿机动车道： 同样，路段的选择中间也应该没有人行横道，最好也不存在无信号灯控制的人行横道； ( 3 ) 选择路况比较好的路段。避免因道路的坡度，线形和路面的质量而影响车速的正常运行。 对于纯路段的调查，本文用m e t r o c o u n t5 6 0 0 气压管式车辆分型统计系统进行调查。路段以及调 查位置选择如图2 - 6 所示。 4 - 一一 一一一 l 缬锻 hj 1 h 图2 6 纯路段调查示意图 对于公交停靠站影响路段的调查，本文采用车牌照和视频相结合的方法进行调查，路段以及调 查位置选择如图2 7 所示。 1 0 第一二章交通调查与数据采集 图2 7 公交停靠站影响路段调查示意图 本研究的调查选择在就近的南京市市展开。调查周期从2 0 0 9 年4 月