（交通运输规划与管理专业论文）快速路公交站设置对出入口通行能力影响的研究.pdf

学位论文版权使用授权书 ! i f | i f f i i f | f | j i l f i f | i j j f f i l f f | f i j 删 y 17 8 0 8 7 4 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 琴矫 导师签名： 签字日期：力肠年易月劢日签字日期：多细i 蛑易月p 日 中图分类号：u 4 9 1 u d c ：6 5 6 学校代码：1 0 0 0 4 密级：公开 北京交通大学 硕士学位论文 快速路公交站设置对出入口通行能力影响的研究 i m p a c ta n a l y s i so fp u b l i cs t o p sl a y o u t o nc a p a c i t y o f e x i ta n de n t r a n c eo fu r b a ne x p r e s s w a y 作者姓名：马琳 导师姓名：毛保华 导师姓名：孙全欣 学位类别：工学 学科专业：交通运输规划与管理 学号：0 8 1 2 1 3 5 0 职称：教授 职称：教授 学位级别：硕士 研究方向：城市交通规划与管理 北京交通大学 2 0 1 0 年5 月 致谢 本论文是在导师毛保华教授和孙全欣教授的悉心指导下完成的。导师渊博的 学识、敏捷的思维、开阔的眼界、高度的责任心、严谨的治学态度对我的学习和 生活有极大的帮助和影响。在此衷心感谢毛老师、孙老师对我的关心和指导，衷 心祝愿毛教授和孙教授及家人生活幸福、工作顺利、身体健康! 首先，感谢毛教授课题组的所有老师和同学，特别感谢陈绍宽老师对我科研 工作的指导，陈老师的每次指点都让我受益匪浅。在此，向陈绍宽老师表示诚挚 的谢意。 研究生期间，与师门的师兄妹们一起科研的日子令我难忘，也收获颇多。感 谢高利平师兄，在科研工作中的指导让我收获颇多。感谢杨静师姐、刘明君师兄、 杨远舟师兄和梁肖师姐对我论文思路的指导。同时还要感谢黄荣、柏赞、周方明 各位师兄和谢美全师姐对我论文的研究工作给予的支持和帮助。 还要感谢我的同门，我们在学业上互相探讨、合作分工完成项目的点点滴滴 令我难忘。感谢0 9 级的各位师弟师妹你们的青春活力令我感动，感谢大家在学习 和生活中的交流以及在项目中的合作! 感谢父母和家人，二十多年来不辞辛苦的养育和教诲，始终如一的支持和爱 护，他们的理解和支持给了我很多信心，使我能够在学校专心完成我的学业。 本文是在国家重点基础研究发展计划项目课题“典型大城市交通疏堵问题的 综合实证研究“2 0 1 0 年北京市交通疏堵与缓堵措施研究中立题，研究过 程中得到国家自然科学基金重点项目( 7 0 6 3 1 0 0 1 ) 和国家9 7 3 计划项目课题 ( 2 0 0 6 c b 7 0 5 5 0 7 ) 的资助，在此表示衷心感谢。 最后祝愿所有关心和帮助过我的老师、同学、亲人、朋友永远身体健康、幸 福平安! 祝愿母校蒸蒸日上，祝愿每位学子学业有成! 北京交通大学硕士学位论文 中文摘要 中文摘要 摘要：城市快速路以其运量大、车速快的特点成为各大城市的交通主动脉，在提 高城市交通运输服务水平、缓解城市交通压力方面具有重要作用。但是，随着汽 车保有量的飞速增长，快速路的拥堵问题凸显，尤其在高峰时段快速路出入口成 为快速路通行能力的“瓶颈”，对于设置在出入口附近的公交站而言，其设置不当 则会加剧出入口的“瓶颈”效应，并由此引发相关快速路段和周围路网的车辆行 驶缓慢或堵车，进一步造成城市交通路网低效。 本文主要研究设置在快速路出入口附近的公交停靠站对出入口通行能力的影 响。论文系统分析了设置在快速路上的公交停靠站特点及普遍存在的问题；结合 快速路出入口附近社会车辆的分合流交通特性，描述公交车辆进出站过程对连续 交通流的干扰机理；在既有的以间隙接受理论为基础的出口匝道通行能力模型基 础上，建立受公交站设置影响的出口匝道连接处通行能力模型，并分析微观交通 仿真软件v i s s i m 在解决该问题时的适用性；最后，以出口上游设置公交站为例， 通过改变公交站与出入口间距和公交车到达频率两个因素，进行仿真试验1 5 次， 分析公交站设置对出口通行能力的影响。 在对北京市南三环快速路调研的基础上，本文通过参考刘家窑桥西出口附近 断面交通特性调查数据，建立交通仿真模型。选定通过车辆数量、通行时间、延 误时间和排队长度四项评价指标作为仿真试验模型评价指标，根据1 5 次仿真试验 得出的具体数据进行分析，分别总结出公交站设置因素对出口匝道检测区车辆通 行的影响规律，给出快速路出口附近3 0 m 1 0 0 m 范围内设置公交站的建议，并得出 模型参数口的取值范围，为以后的进一步研究提供数据参考。由于理论及经验水平 所限，本文还有待于更进一步的深入研究。 关键词：城市快速路出入口；公交停靠站；交通仿真；通行能力； 分类号： ， a bs t r a c t a b s t r a c t ：b e c a u s eo fi t sh e a v yv o l u m ea n df a s ts p e e d , t h eu r b a ne x p r e s s w a yi sa m a i n s t a yi nt h et r a f f i co p e r a t i o n i tp l a y sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei ni m p r o v i n g t h es e r v i c el e v e la n dm i t i g a t et h ep r e s so ft h ec i t yt r a n s p o r t a t i o n b u t ，a st h en u m b e ro f p e r s o n a lv e h i c l ei n c r e a s e ss h a r p l y , t h ep r o b l e mo f t r a f f i cc o n g e s t i o no c c u r si nt h eu r b a n e x p r e s s w a yh a sb e c o m em o r ea n dm o r eo u t s t a n d i n g ，e s p e c i a l l yi nt h ep e a kh o u r s ，t h e a c c e s sp o i n to fu r b a ne x p r e s s w a yi st h eb o t t l e n e c ko ft h et r a f f i cc a p a c i t y w h e nt h e l a y o u to ft h eb u ss t o pu n r e a s o n a b l e ，i tc a nm a k et h eb o t t l e n e c ki m p a c tm o r es e r i o u s l y , m e a n w h i l e , i tc a na l s oc a u s et h e r e l a t i v er o a d sa n dn e t w o r k sa r o u n di n t ot r a f f i c j a m s ，a n da tl a s tc a u s e t r a f f i cn e t w o r k si n e f f i c i e n t t h i sp a p e rf o c u so nt h et r a f f i cc a p a c i t yo ft h eu r b a ne x p r e s s w a ya c c e s sp o i n t s i n f u l e n c e db yt h et h eu n r e a s o n a b l es e t t i n go fb u ss t o p ，w h i c hn e a rt h ee x i ta n dt h e e n t r a n c eu r b a ne x p r e s s w a y f i r s t l y , i ts y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c sa n dt h e p r o b l e mo ft h eb u ss t o pw h i c hs e to nt h eu r b a ne x p r e s s w a y t h e nd e s c r i b et h ed i s t u r b p r o c e s st ot h ec o u n t i o u st r a f f i cf l o ww h i c hc a u s e db yt h eb u so p e r a t i n ga n dp a r k i n g o n t h eu r b a ne x p r e s s w a y , c o m b i n i n gw i mt h ev e h i c l e sm e r g ea n dd i v e r g e tc h a r a c t e r i s t i c s n e a r b yt h ea c c e s sp o i n t t h i r d l y , b a s e do nt h eg a pa c c e p t a n c ec a p a c t i ym o d e lf o rt h e o f f - r a m po fu r b a ne x p r e s s w a y , e s t a b l i s ht h ec a p a c t i ym o d e lf o rt h eo f f - r a m pi n f l u e n c e d b yt h es e t t i n go ft h eb u ss t o p m e a n w h i l e ，a n a l y z et h er e a s o n so ft h ev i s s i mw h y i t s u i t a b l ef o rs o l v i n gt h i sp r o b l e m i nt h ee n d ，t a k et h eb u ss t o ps e t t i n go nt h eu p s t r e a mf o r e x a m p l e ，m a k i n gt h es i m u l a t i o nt r i a lf o rf i f t e e nt i m e si no r d e rt or e s e a r c ht h ec a p a c i t y i n f u l e n c eo fe x i ta n de n t r a n c eo ft h eu r b a ne x p r e s s w a yw h i c hc a u s e db yt h es e t t i n go f t h eb u ss t o p ，b ym e a n so fc h a n g i n gt w om a i nf a c t o r s ，o n ei st h ed i s t a n c eb e t w e e nt h eb u s s t o pa n dt h ea c c e s sp o i n t ，t h eo t h e ri st h eb u s r e a c hr a t e i ta l s oa c c o r d i n gt ot h ei n v e s t i g a t i o nd a t ao ft r a f f i cc h a r a c t e r i s t i c sa b o u tt h es o u t h o ft h et h i r d - r i n ge x p r e s s w a yi nb e i j i n g ，r e f e r r i n gt ot h ee x i to fl i u j i a y a ob r i d g e e s t a b l i s h et h em o d e l sb a s e do nt r a f f i cs i m u l a t i o n s e l e c t e dt h en u m b e ro fp a s s i n g v e h i c l e s ，t h et r a f f i ct r a v e lt i m e ，t h ed e l a yt i m e ，t h el e n g t ho ft h eq u e u ea s t h ee v a l u a t i o n i n d e x e s t h r o u g h i n ga n a l y s et h ed a t ao ft h es i m u l a t i o nt r i a l st os u m m a r i z et h el a wo f t h ei n f u l e n c e ，a n dd r a wac o n c l u s i o n o fs e t t i n gt h eb u ss t o pn e a r b yt h ee x i ta n de n t r a n c e o ft h eu r b a ne x p r e s s w a y ，o nt h ep r e m i s eo ft h ed i s t a n c eb e t w e e n3 0 m 一10 0 m s ot h a tc a l l g i v ear e f e r e n c ef o rt h ef u r t h e rr e s e a r c h a st h el i m i t a t i o no ft i m ea n dm a n p o w e r , t h e i v 北京交望盔堂堡主兰笪垒壅 丝塑璺! 鉴! r e s e a r c hc a n 、tr e f e rt oa l ls i d e ，s oi tn e e d st ob ec a ) m eo i li nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：e x i ta n de n t r a n c eo fu r b a ne x p r e s s w a y ；b u ss t o p ；t r a f f i cs i m u l a t i o n ； t r a f f i cc a p a c i t y c l a s s n o ：u 4 9 1 v 2 1 快速路上公交车站形式及组织特点9 2 1 1 站台形式9 2 1 2 线路数及停靠位数1 0 2 1 3 进出站组织1 1 2 1 4 站台服务水平1 l 2 2 本章小结1 6 3 公交运行对快速路出入口交通干扰分析1 7 3 1 公交车进出站特性分析17 3 2 公交站紧邻入口设置的影响分析1 9 3 2 1 公交站在入口上游2 0 3 2 2 公交站在入口下游2 1 3 3 公交站紧邻出口设置的影响分析2 2 3 3 1 公交站在出口上游2 3 3 3 2 公交站在出口下游2 5 3 4 出入口上下游设置公交站影响情况对比2 6 3 5 本章小结2 7 4 出口匝道连接处通行能力模型2 9 4 1 匝道连接处通行能力概述2 9 4 2 既有匝道连接处通行能力模型：2 9 4 3 受公交站设置影响的出口匝道连接处通行能力模型3 5 北京交通大学硕士学位论文 绪论 1 1 研究背景及意义 1 绪论 交通是城市发展的大动脉，随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不 断加剧，人们对快速、高效的城市交通生活提出了更高的要求。正如，勒一柯布西 耶( l ec o r b u s i e r ) 在城市规划中断言“拥有速度的城市将赢得成功”【l 】。城 市快速路正是城市快速发展的产物，它在解决大城市交通问题中发挥着重要作用， 近年来，快速路网的建设也受到越来越多国家和城市的青睐。 在我国，如北京继修建了二、三、四环之后，将五环从高速公路改造为快速 路【2 1 。其中四环和五环的部分路段更是2 0 0 8 年北京奥运会的交通干线，现在六环 即将贯通，七环也纳入城市未来规划中。同时，在五环内修建1 5 条放射线快速路 ( 如下图1 1 ) ，有些延伸至五环路外的高速公路。北京快速路成为路网的主要骨 架。 已经完成的放射践( 6 紊) s m m m j m 正在建设的放射践( s 夺) i ti t - 印将开工的放射线( 聿条， 图1 1 北京城市快速路网示意图( 图片来源北京娱乐信报) f i g 1 一it h es k e t c ho f b e i j i n gu r b a ne x p r e s s w a yn e t w o r k s 大力建设快速路的同时，机动车保有量也在飞速的增长，交通供需矛盾日益 凸显，高峰时期快速路成为主要拥堵路段，尤其是北京二、三、四、五环的很多 f 北京交通大学硕士学位论文 绪论 出入1 5 1 成为常堵点，很多道路因此被称为“魔鬼路段” 3 1 4 1 。 优先发展城市公共交通是缓解大中城市交通问题的有效手段之一，北京市于 2 0 0 5 年颁布了北京交通发展纲要，提出到2 0 1 0 年基本建成以轨道交通和大容 量快速公交为骨架，地面公交为主体，快线、支线相协调，覆盖城乡的公共交通 网络，公共交通吸引力明显增强，公交出行比例提高到4 0 以上，地面分担率为 3 0 ，运量将达到1 2 0 0 万人次日以上。但是，由于公交站的设置在许多方面还有 不合理的地方，在交通拥堵严重的今天无疑对道路通行造成了影响。 尤其对于设置在城市快速路上的公交停靠站，公交车在站前减速一站内停靠一 加速驶入路段的分、合流过程中对快速路段的连续车流产生干扰，严重制约了快 速路能力的发挥，对于设置在快速路出入口附近的公交停靠站而言，该影响更加 明显。 分析快速路出入口成为交通拥堵点的主要原因有三个：一是高峰时段道路交 通需求超过了道路交通的供给，即交通达到了饱和状态，在出入口处车辆聚集， 拥堵明显，这与日益增长的汽车保有量密不可分；二是出入口设置存在的不完善， 如：出入口密度过大、间距过小，造成交织、分流和合流现象频繁发生，直接影 响了快速路的通行能力；第三，在调研中发现，设置在快速路上的公交停靠站， 由于公交停靠站距离出入口过近，公交车进出站的停起过程造成社会车辆在出入 口附近的延误加剧，通行能力受到严重影响【5 1 。针对前两个问题，北京市政府组织 专家进行了深入的研究，确定了以改造二、三环路为切入点，带动中心区交通拥 挤状况好转的实施策略，同时，关于出入口间距、出入i ：1 交织区组织等方面也做 了大量的研究。但对问题三，因公交站离出入口过近造成的出入1 ：3 通行能力下降 的问题相关研究较少。 该论题依托北京交通拥堵调研与缓解措施研究项目。论文在分析城市交通拥 堵问题的基础上，得出快速路的六大拥堵成因，指出快速路出入口是制约快速通 行路能力的“瓶颈”；然后，分析出入口“瓶颈”的成因，得知除受快速路出入口 本身设计不合理的因素外，出入口附近公交站设置不当也影响了出入口能力的发 挥，其中公交停靠站距离出入口过近时加剧了出入口的拥堵；最后，得出该问题 的研究内容。问题提出过程如图1 2 所示。 2 oq毫pb o暑苫忍uo击q鲁鼍品勺uno蝠_譬o专嗣20老oi：【卜q【出茁 惜匝醛捌丑辎嗡哦粒匿秘n-i匝 ji 鼢”9 ”。一。”。一踢 i l 乙。二“舳雠i 艚。砒o 础蝻磁潋i i 鞠 秘姆 仪秘趟扑_千隧扑k圈愀倏暑 北京交通大学硕士学位论文绪论 综上，在城市交通拥堵日益严重的情况下，城市快速路的拥堵和公交设置不 合理问题亟待解决。因此，在对北京南三环刘家窑桥西公交站调研数据的基础上， 研究设置在城市快速路出入口附近的公交站对出入口通行能力的影响，具有以下 几点意义： ( 1 ) 将公交站设置与快速路出入口两大热点问题结合的探索性研究； ( 2 ) 补充完善公交站在位置设置方面的规定，为后续研究提供参考数据； ( 3 ) 通过仿真试验研究特定条件下公交站对快速路出入口通行能力的影响，获 得较为方便的研究思路和手段； ( 4 ) 通过评价指标数据，得出公交站设置变化时对出入口社会车辆通行的影响 规律。 需要指出的是，本文提出该问题的前提背景是：考虑公交站在出入口上下 游附近因受周边道路资源、乘客换乘需求和公交站两站最小间距等因素限制下而 必须设置在出入口附近时，讨论与出入口问的合理间距。 1 2 国内外研究现状 国内外学者对交通拥挤问题进行了大量研究，特别是在西方国家，由于经济发 展起步较早，2 0 世纪6 0 年代交通拥挤问题就已经非常突出，对交通拥挤问题的研 究积累了很多研究成果。但是，国外学者针对城市快速路系统研究的较少，大量 的研究成果都是针对高速公路或者公路的【6 】【7 】【钔。在公交站问题上国内外研究的较 多，但将快速路和公交站结合讨论的研究较少。 1 2 1 国外研究现状 在国外，般将快速路等同于高速公路，对高速公路的研究非常广泛，涉及到 高速公路的规划、设计、运营、管理等各方面，研究成果可归纳为以下几方面： ( 1 ) 交通流基础理论研究 该部分的研究主要包括：交通流参数特性、跟驰理论、交通波理论、驾驶员特 性、交通流宏观模型等等。目前交通流理论的绝大部分研究成果都是针对高速公 路研究得出的，这些成果一直是后续研究的理论支撑，其专著m o n o g r a p ho i lt r a f f i c f l o wt h e o r y 全面介绍和总结了交通流基础理论的研究方法和成果【8 】。 ( 2 ) 通行能力和服务水平研究 道路通行能力和服务水平的研究比较多，且研究时间长，积累的大量成果主要 包括针对高速公路基本路段、交织区、合流区与分流区进行道路通行能力检验的 4 离、路段交通量、公交车发车间隔、公交车的平均停靠时间以及交叉口的信号参 数有关。h e r b e r ts l e v i n s o n 等定性讨论了当公交站台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。j p l e b a c q u e ( 1 9 9 8 ) 等人考虑了公交车的运行与其他车流的运行之间的区别等。j a i m eg i b s o n 等 ( 1 9 8 9 ) 针对公交流量大的发展中国家，研究讨论了公交站台处的公交车辆、其 他社会车辆和行人的延误。s a my a g a r 等( 1 9 9 1 ) 根据交叉1 2 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1 ：3 上游站台的公交车辆停靠对 信号交叉口交通延误的影响例。 1 2 2 国内研究现状 国内对高速公路的研究主要是引进、消化和应用国外的研究成果。由于高速 公路的研究方法和研究成果已经趋于成熟，国内普遍将高速公路的研究方法应用 于城市快速路研究。成果主要包括：快速路系统规划、快速路系统布局、快速路 系统交通组织、快速路系统交通控制、快速路系统交通流特性等方面。 在对城市快速路出入口研究上，主要集中于研究快速路匝道车辆减速的交通 特性、快速路匝道最小间距确定、城市快速路出口标志设置、出入口设置原则等 几方面。我国最近修编的公路路线设计规范中也对高速公路相邻出人口最小 北京交通大学硕士学位论文 绪论 间距给出了最小值和一般值；唐朝晖对匝道组合以及匝道设计进行了分析【l 叫；龙 科军等从交织区通行能力的角度分析了城市高架道路出口匝道的设置问题【l u ；詹 琳霞在其硕士论文城市快速路出入口设置影响因素研究中，以城市快速路主 辅路相接出入口为研究对象，分析介绍了城市快速路出入口设置时考虑的三个基 本特征：设置的数量、基本组合类型和出入口设置空间位置；描述了城市快速路 出入口及其附近路段的交通特性；系统分析归纳出了影响城市快速路出入口设置 的四方面因素：即快速路出入口设置基本影响因素、道路网交通需求影响因素、 公共服务设施设置影响因素、交通管理及控制方式影响因素。对本文整体的思路 和研究方法有较大帮助。 在对出入口匝道通行能力的研究方面，熊烈强对出入口匝道连接处通行能力 有较深入的研究，分别得出入1 3 匝道、出1 2 1 匝道通行能力分析计算模型【1 2 】【1 3 】；东 南大学王莉运用间隙接受理论分析匝道车辆在高速公路合流区的汇入特性，建立 匝道车辆的最大汇入交通量模型，然后运用线性规划方法建立高速公路入口匝道 结合部通行能力的优化模型【1 4 】；高宏探讨了我国目前匝道通行能力评估中的些 问题，同时归纳出适合我国国情的匝道通行能力的分析和评估模型【l5 】；此外，熊 烈强在其论文中指出，运动学建模方法是匝道通行能力计算的发展趋势，并介绍 以服务水平和以空档接受理论为基础的匝道通行能力研究方法【1 6 】【l7 1 。以上文献均 对本文中的匝道通行能力模型及仿真方法提供了帮助。 在公交停靠站规划设置方法研究方面，伍拾煤在其文献中指出，公交停靠站 的设置问题包括公交停靠站站间距的确定、公交停靠站在道路路段及交叉口附近 的选址和公交停靠站的设置形式等，其中，公交停靠站在交叉口附近的选址与乘 客乘坐公交车前后的步行时间紧密相关，同时对交叉1 2 1 的交通也会产生影响i l m ； 葛宏伟等对公交站规划设计方法及其适用性做出研究，提出了不同道路条件和交 通状况下公交停靠站的合理规划和设计【1 9 】【2 0 】；许晨辉重点介绍了美国公交站点在 道路紧凑条件下的规划设置，强调公交站点应与周围道路环境统一规划，并以广 州地铁沿线的公交站点规划为例说明了公交站点优化设计的重要性【2 。上述文献 均对本论文中关于公交站点的设置及与周边道路环境融合问题给予了启发。 关于城市公交站位置的研究方面，多数是对设置在交叉口上下游附近的公交 站距离进出口道停车线的规定，吴海银在文献中重点讨论了公交停靠站设置问题 及相关对策，其中，公交站位置的规定如下：公交停靠站设置在交叉口上游，离 开进口道停车线的距离如下：若进1 5 1 道右侧有拓宽增加的车道，停靠站应设在 该车道分岔点之前至少1 5 2 0 m ( 一辆公交车长度) ，并将拓宽车道加上公交站台 长度后做一体化设计；若进口道右侧无拓宽增加的车道时，停靠站位置应在右 侧车道最大排队长度再力1 1 1 5 2 0 m 处，停靠站长度另外按照实际需要确定；对新 6 北京交通大学硕士学位论文 绪论 建交叉口，若不设港湾式公交停靠站，按道路等级：主干道上公交停靠站距进1 3 道停车线至少l o o m ，次干道至少7 0 m ，支路至少5 0 m 。公交停靠站设置在交叉口下 游，离开对向进口道停车线的距离如下：若出口道右侧有拓宽增加的车道，应 设在拓宽段向前至少1 5 2 0 m 处；对新建交叉口，若不设港湾式公交停靠站，按 道路等级：主干道上公交停靠站距对向进口道停车线至少lo o m ，次干道至少7 0 m ， 支路至少5 0 m 。其中，公交停靠站距离进口道停车线过近是指距离小于3 0 m ，此时， 对非港湾式车站由于公交车辆停靠挤占一条机动车道，交叉口进口道车数变少， 成为进口道路瓶颈【2 2 】。出1 3 道公交站位置过近容易造成车辆排队堵塞交叉口现象。 快速路出入口由于没有信号灯，所以与交叉口情况不同，现今对设置在出入口附 近公交站台的位置还没有明确的规定。 以上综述可以看出，国内在快速路的研究方面大多集中在对快速路出入口匝 道、间距、交织区等设施的研究上，对通行能力的研究也只是讨论了匝道本身通 行能力的计算模型，还没有考虑公交停靠站在出入口附近设置时对通行能力的影 响，也没有明确给出设置在快速路出入口附近的公交站的位置规定。因此有必要 对该问题进行一些探索性的研究。 1 3 研究内容与论文结构 1 3 1 研究内容 本文主要研究公交站设置在快速路出入口附近时，因位置不当离出入口 过近时，造成的对出入口车辆通行的干扰以及对通行能力的影响，重点对出口附 近设站情况进行定量研究。研究的内容概括如下： ( 1 ) 总结分析设置在快速路上的公交站特点，指出设置在出入口附近的公交 停靠站普遍存在的问题； ( 2 ) 从车辆行驶延误、排队和通行能力方面定性分析公交车辆进出站对出入 口交织区路段内社会车辆的通行影响。通过影响范围及程度的不同，得出公交站 设置在出入口上下游时的道路交通条件； ( 3 ) 在既有的基于间隙接受理论的匝道连接处通行能力模型基础上，建立受 公交站设置影响的出口匝道连接处通行能力模型，并标定模型参数值； ( 4 ) 以北京南三环路上设置公交站为例，通过仿真方法，研究受公交站位置 影响和公交车到达频率影响的出口交织区社会车辆运行评价指标规律，得出在出 口上游设置公交站的相关结论和建议。 7 北京交通大学硕士学位论文 绪论 1 3 2 论文结构 本文的重点是在既有的基于间隙接受理论的出口匝道通行能力模型的基础 上，建立受公交站设置影响的出口匝道通行能力模型，通过仿真建模和试验，得 出公交站与出口的合理间距取值，并对模型参数进行标定。 论文研究的各部分内容相互关联，缺一不可。是在分析问题成因的基础上， 由定性分析到定量研究，最终成为一个有机的整体，全文各章节具体的结构关系 如下图1 3 所示。 区回 r 提出问题( 论文研究内容) “ 定性分析 快速路出入口附近公交站特点i 公交运行对出入口交通干扰分析j ( 第2 章) ， 匕。 ( 第3 章) 二 ，j 上 i 特定公交设置情况下的定量研究， ll 受公交站设置影响的出口匝道连接处通 不同公交站设置对出口通行能力 行能力模型 影响的仿真及结论分析 ( 第4 章) ( 第5 章) i 上 研究结论及展望 i( 第6 章) ， 图1 - 3 论文结构框架图 f i g 1 - 3s t r u c t u r eo ft h i sd i s s e r t a t i o n 北京交通大学硕士学位论文 快速路出入口附近公交站特点 2 快速路出入口附近公交站特点 设置在快速路上的公交车站由于受快速路道路资源限制，站台形式、线路设 置、站台设施及公交车辆进出站过程都各具特点，有必要对其进行分析与总结。 同时，当公交站设置在出入口附近时，普遍存在的问题是站台与出入口间距过近。 2 1 快速路上公交车站形式及组织特点 2 1 1 站台形式 公交车辆的停靠行为需要借助公交站台完成，根据站台形式、设置方法和设 置位置等不同依据划分，公交站台可以分为不同类型。具体可以归纳为以下几种： 设置在机非隔离带上直线式( 如图2 1 ( a ) ) 、设置在机非分隔带上港湾式( 如图 2 1 ( b ) ) 、设置在人行道上直线式( 如图2 1 ( c ) ) 、设置在人行道上港湾式( 如图 2 1 ( d ) ) 、有公交专用道设置在人行道上港湾式( 如图2 1 ( e ) ) 、有公交专用道设 置在机非分隔带上港湾式( 如图2 1 ( f ) ) l l 引。 机动车道 机动车道 ( a )( b ) 机动车道 ( c ) 图2 - 1 公交站设置形式 f i g 2 1l a y o u to ft h eb u ss t o p 机动车道 ! 机动车道，一 一一一一一一7 一 型塑血啦 ( c ) 公慧簋l 芦a非机动车道 ( o 其中，直列式公交站占用道路资源少，但公交进出站会对路段车流产生影响； 港湾式公交车站的优点是降低了公交车站对道路交通的影响，但由于过多占用道 路资源，故城市道路上的港湾式公交站大多为浅港湾式。 城市快速路上的公交车站受道路资源和乘客换乘影响，一般以直列式站台为 9 z 【、 e - 北京交通火学硕士学位论文 快速路出入口附近公交站特点 主( 少数存在浅港湾式公交站) ，公交车站一般占用机动车最外侧车道设置，且 站台附近有过街天桥等设施方便乘客通行。 2 1 2 线路数及停靠位数 对于城市中心区来说，由于客流吸引量大、乘客选择线路需求范围广，公交 停靠站位置成为乘客聚集换乘的主要地点，加之城市中心区域道路资源有限，为 了满足乘客需求和实现公交可达性服务，公交站呈现多线路合并设置现象。 以北京为例，多线路合并设置已成为重要交通沿线上公交站普遍存在的问题。 北京中心区的公交站点停靠线路数量中，单线路公交站点仅占不足1 0 的比例， 其他站点均为多线合并设站；停靠2 5 条线路的站点比例最大，占近4 5 ，也是 线路条数最为合理的站点设置；而1 0 条以上线路的大型站点占到了接近2 0 的比 例，公交站点停靠线路数据如表2 1 所示【2 3 。 表2 1 北京城市中心地区公交站线路条数统计 1 a b l e2 一ll i n e so fb u ss t o p si nc e n t r a la r e ao fb e i j i n gc i t y 线路数量单线路2 5 条6 1 0 条1 l 1 5 条1 5 条以上 所f j i 比例9 7 7 4 4 3 6 2 7 8 2 1 2 7 8 5 2 6 停靠位数量是影响车站能力的显著指标之一。虽然停靠位个数的增加会提高 车站的通行能力，但车站能力并不随停靠位的增加而等量增长，加之受城市中心 区道路资源限制，停靠位数一般不易过多。 城市快速路上的公交站，属于多线路合并的大型公交站，存在线路数多、停 靠位相对不足的现象，公交站繁忙、车辆进站排队现象严重。如下图2 2 所示为刘 家窑桥西快速路出口附近设置的公交车站一刘家窑桥西公交站，由于1 8 条线路合 并设置在该站台，停靠位数仅3 个，车站非常繁忙。 l o 北京交通大学硕士学位论文 快速路出入口附近公交站特点 图2 2 刘家窑桥曲( 刘家窑桥至尔铁营方向) 公交站情况 f i g 2 - 2t h e d e s c r i b eo fb u ss t o po fl i u j i a y a o d o n g t i e y i n g 2 1 3 进出站组织 公交车的进出站组织指车辆进出停靠位的规则，分为自由进出式和排队进出 式。 自由进出式指公交车辆自由进出停靠位，不受其它停靠位状态的影响。自由 进出式的车站，公交车辆间的相互干扰少，停靠位的利用效率高。但由于占地面 积大，在土地资源尤其是道路用地紧张的城市地区，较少使用此种类型的车站形 式。 排队进出式指公交车辆严格遵守排队规则，同时受停靠位地理位置的制约。 到达时以先到先服务的规则进站停靠，当车站最后方停靠位被占用时，在站外排 队的车辆不得进站服务。服务结束后按照所在停靠位的物理位置，由排在前方的 车辆先驶出。直线式和一般港湾式的车站，都采用排队进出的方式。 城市快速路上的公交车站，由于多采用直列式设置，公交进出站组织为排队 进出式。但在实际中，由于设置的线路数较多，且公交车与临近车道社会车流间 及与公交车辆之间的相互干扰，存在换道抢占停靠位的现象，公交车的进出站组 织不完全按照排队原则，属不完全排队进出式。 2 1 4 站台服务水平 公交站台服务水平包括：公交站位服务水平、站台行人服务水平两方面。 北京交通火学硕士学位论文快速路出入口附近公交站特点 ( 1 ) 公交站位服务水平 公交站位服务水平主要描述的是车辆进入车站时发生排队的可能，在公交站 位服务水平计算中，服务水平系数等于实际流率与车辆通过能力的比值。 按照计算出的服务水平系数对照下表2 2 可得出其服务水平等级： 表2 2 公交站位服务水平 t a b l e2 2s e r v i c el e v e lo fb u ss t a t i o n 服务水平( l o s ) a b c d z 0 4 0 0 6 0 0 8 0 o 9 0 ( 2 ) 站台行人服务水平 在h c m 中，行人服务水平指标定义为平均每位乘客占用的空间，表达了站台 内部乘客能够灵活活动的程度以及乘客舒适度【2 8 】。 确定站台的设计服务水平，可从以下列出的h c m 中关于行人服务水平的标准 中查出人均占用面积；通过高峰时段公交车的乘客需求量，计算出有效站台面积s ： s = 玎j 式中： s 一指站台的有效面积，单位：m 2 ； 玎一指确定服务水平的人均占有面积，单位：m 2 人； j 一指公交车的乘客需求量，单位：人； ( 2 - 1 ) 站台行人服务水平指标除了人均占用站台面积之外，还包括站台设施对乘客 的服务程度，以及从安全角度考虑的整体公交站台服务水平，如表2 3 所示为站台 行人服务等级描述。 1 2 北京交通大学硕士学位论文快速路出入口附近公交站特点 表2 - 3 站台行人服务水平【2 5 】 1 a b l e2 3s e r v i c el e v e lo fp e d e s t r i a n a，2，2 全鐾鬈舄旱蓑立和行走，人与人之间不会 在分析城市快速路公交站站台形式、线路路及停靠位数、进出站组织方式的 基础上可知，快速路上的公交车在站排队的可能性大，站位服务水平较低。同时， 由于站台资源受限，换乘人数多，乘客实际人均占用面积小，站台行人服务等级 多为e 、f 级，水平较低。如下图2 3 所示为刘家窑桥西( 刘家窑至赵公口桥方向) 公交站，站台行人服务水平极低，乘客候车溢出站台占用快速路机动车道，存在 严重的安全隐患。 图2 3 刘家留桥曲( 刘家窑桥至赵公 j 桥方向) 公交站情况 f i g 2 3t h ed e s c r i b eo fb u ss t o po fl i u j i a y a o - z h a o g o n g k o u 1 3 北京交通大学硕士学位论文快速路出入口附近公交站特点 通过上述分析可知，设置在快速路上的公交车站在站型和组织上各具特点， 这些因素组合起来对快速路的通行能力造成影响。特别地，当公交站设置在出入 口附近时，普遍存在的问题是公交站台距离出入口过近，两者间距离过短。这种 设置问题加剧了公交站对快速路上社会车辆通行的影响，尤其是对出入口附近车 流造成延误和排队，在高峰期加剧了出入口的拥堵。 据刘家窑桥西公交停靠站调研数据显示，当公交站靠近出口一端距出口3 0 r n 时，这一距离会造成附近路段拥堵严重，出口通行能力下降。公交站设置问题及 对出入口影响关系如下图2 4 所示。 1 4 ”一 83b奢亭2a卷磊cio暑jb譬do荡；宙。g j0盈。盘。吧它熹q嘎哥芍是q3 oi：【一寸ns芷 匝艟憾圈厦树他隧磐餐杈幻卿莲 1 2 1 7 1 7 2 2 2 2 超过通行能力 2 、以间隙接受理论为基础的方法n 州h 1 ( 以出口匝道连接处通行能力为例) 出口匝道连接段的间隙接受理论通行能力实质上就是在出口匝道的减速车道 任一点处，匝道交通流与主线外侧车道交通流两个相交的交通流中，主线外侧车 道交通流接受匝道车流间隙而驶出主线的能力【4 1 】【4 2 】【4 3 4 4 1 。 随选择的主线车头时距分布函数不同，文献 1 7 中得出了各种形式的通行能 力计算模型。建立了匝道连接处交通流参数之间关系的理论模型如公式( 4 1 ) ， 并且文献中明确指出该模型也同样适用于城市快速路系统中的出口匝道： g = u f m k + ( 1 - m ) k f e 7 7 9 】，k f e 7 7 9 后 后e 7 7 9 0 2 5 m u - r k j e 7 儿，七e 7 7 4 后o 5 乃e 7 7 9 ( 4 1 ) m u ，( 七一k 2 矿7 9 勺) ，0 5 k f 山 k _ k j e 州9 式中： g 一连接处流量，单位：标准小汽车h ； ，一匝道流量，单位：标准小汽车l l ； k r - - 当r = 0 时的自由流密度，单位：标准小汽车( k m i n ) ； k ，一为阻塞密度，单位：标准小汽车( k m i n ) 一； “，一自由流速度，单位：k l