基于实测数据的京通快速路公交专用道设置方案

基于实测数据的京通快速路公交专用道设置方案

随着汽车制造业的蓬勃发展，中国大城市的汽车用量超过了市中心，其次是严重的交通拥堵、频繁的交通事故和环境恶化。这些交通问题已成为各级政府的中心主题之一。其中，交通拥堵是最受关注的问题，交通管理者也在寻找各种新的解决方案。高速公共交通系统（brt）已成为世界著名的有效解决城市交通拥堵问题的方法之一。同时，brt的使用可以减少交通事故，降低汽车耗竭。近年来，brt在世界范围内得到了广泛的应用。BRT是一种“灵活的、高效的快速公共交通模式,它融合了新型的车辆设计、操作模式和系统框架,是一种高质量并且十分独特的集成系统［１］”.其实BRT的一些核心理念早已出现并且在实际中应用.例如公交专用道、快速服务、大容量等等这些理念都能够通过增加公交运行速度、提高公共交通服务水平来鼓励民众放弃社会车辆而采用公共交通出行［２］.公交专用道属于专用路权的一种,在普通道路隔出专用线道,仅提供公共汽车行驶.公交专用道能够让公交车处在一个封闭的环境中运行,免于社会车辆的干扰进而提高运行效率.目前拥有独立车道的BRT系统可以模仿轨道交通的运行管理方式［３］.公交专用道不仅能够保证避免交通事故和缩短旅行时间,还能够提高运行速度从而保证车辆运行的准时性.我国的交通管理部门已经开始考虑如何在城市快速路上实施BRT系统以缓解日益严重的交通拥堵.北京市用于连接市区和通州区的京通快速路就因为不堪早晚高峰的拥堵压力而准备采用公交专用道.在京通快速路上设置公交专用道,对于提高京通快速路公共交通的服务水平、增强公共交通的吸引力、缓解地铁大客流压力及中心城区交通拥堵,具有重要意义和示范作用.微观交通仿真模型目前已经成为计算通行能力和评估优化方案的最有效的工具之一,因此微观交通仿真评估被用来预评估及验证京通快速路快速公交专用道项目的实际运行效果.1京通快速路特点京通快速路是连接通州区与北京城区的一条城区快速通道.西起朝阳区大望桥,东至通州区北苑桥,通过北苑高架桥直接连接至京哈高速公路,全长约14km,限速80~100km/h,沿线包括大望桥、四惠桥等7座立交.京通快速路改造之前素以交通拥堵而著称,途中个别地点极其严重.京通快速路上的交通有以下几个特点.1.1京通快速路交通均衡度京通快速路途经北京CBD区域和国际商贸中心,而近年来通州区的房地产行业发展十分迅速,造成人口大量集中,所以很多CBD和商贸中心以及市区其他地段的工作人员都居住在通州区,主要出行目的以上下班通勤为主.这就造成在早高峰会有很多进城车流,而晚高峰会有很多出城车流,即形成所谓的潮汐流现象.该现象主要集中体现在早7点至9点和晚17点至19点.图1为远通桥日24h的交通流数据.道路交通均衡度是用来衡量双向交通流稳定性的指标,其值越高则表明潮汐显现越明显,计算公式如下:改造前的京通快速路交通均衡度如表1所示,可以发现其潮汐流现象在早高峰期间格外明显.1.2京通快速路已发挥1.2作用,在负荷运转,培训方面,京通快速路已经运转,排压实施京通快速路上的流量较大,其中早高峰(7点至9点)流量最大.目前,京通快速的日流量已近9万辆.根据2011年3月22日的实测早高峰数据,车流量达4089pcu/h,其中主路上的排队长度平均为6.2km,从华贸桥至传媒大学的旅行时间为18min,延误时间为12min.可以看出,京通快速路已经超负荷运转,拥堵严重.1.3公共汽车和社交车辆之间存在重大干扰由于车道未设置隔离装置,导致公交车和社会车辆在行驶过程中尤其是公交车进站过程中的冲突现象十分严重,造成了通行能力的较大损失.2京通高速brt公交专用道方案京通快速路的拥堵问题有两个传统解决方法:一是扩建道路,二是提高管理水平.第一种解决方法需要大量的土木工程,在本问题中不适用.解决京通快速路拥堵问题的关键是要最大限度地利用现有道路的条件增加通行能力,因此北京市交通管理部门考虑采用重新组织道路交通运行模式、改善公共交通设施以吸引更多的通勤旅客,即引入连接通州区和市区的BRT公交专用道.为了提升京通快速路的主路公交客流运量,本文提出了两个方案:方案一:将主路最左侧车道设置为公交专用道,主路与辅路均不设灯控,公交专用道西至华贸桥东第一个出口匝道前方750m结束,公交车自行并线至出口两个匝道,公交车出主路进站不享有优先权,减少对社会车辆的控制.该方案如图1所示.方案二:将主路左侧车道设置为公交专用道,同时在主路设置公交优先感应信号灯控,保证最内侧公交车有足够的时间和空间从最内侧并线到最外车侧车道,并顺利从出口匝道驶出主路.因此,需要在主辅路设置感应信号灯控,保证公交车到达出口之前,感应线圈为公交车提供相应的相位时长,使其顺利驶出主路.感应控制方案时间为早高峰7:00-9:00,晚高峰17:00-19:00,其余时间不进行感应控制.在项目实施之前,采用微观交通仿真模型来预评估京通快速路BRT系统的运行效果以保证项目实施之后的科学性和有效性.在众多的微观交通仿真软件中,VISSIM以其通用的随机模拟准确性而著称,所以选取VISSIM来进行京通快速公交专用道开通项目推荐方案的仿真［４］.3在公交车专用车道开通之前，模拟预评估3.1交通流数据分析微观仿真需要大量的实测数据作为模型输入,输入参数包括路网几何结构、交通量、信号配时现状等等［５］.在京通快速路的所有18个进出口设置数据采集点,覆盖整个京通快速东向西(进城)方向的主要出入口和华贸桥及远通桥两个断面,采集早高峰和晚高峰的交通流数据,结果如表2所示.3.2实际交通模型验证交通仿真模型的准确性最受关注,好的模型必须能够可靠地、准确地预测未来的交通状况［６］.Cohen认为将同样条件下的实测数据同仿真结果进行校验能够比较出不同模型的准确度［７］.在本研究中我们对VISSIM模型进行了大量基于实测数据的校验.对校验后的模型进行大量仿真运行,将结果同实测数据进行比较,结果表明校验后的模型已经能够很好地反映实际交通情况,如表3所示.3.3公交专用道实施前后的抗扰性比较经过多次仿真得出相应的指标输出,包括交通量、旅行时间、交通延误和平均排队长度等.通过对仿真结果的比较,发现由于灯控方案的增加,方案二的各项指标均比方案一有相应下降,但出口处的交通秩序相对较好;但方案一相比方案二对社会车辆的影响较小,旅行时间和延误时间均缩短.如果从远景交通规划和绿色出行上来看,公交专用道的开辟和公交信号优先的设计,将使得公共交通拥有更好的行驶速度和服务水平.短期内从尽量减少对社会车辆影响以及方案实施难易程度的角度出发,决定采用方案一仅设置公交专用道而暂时不考虑公交信号优先.图3、4、5及表4是公交专用道实施前后社会车辆及公交车在交通流、平均旅行时间及载客能力的对比.对BRT公交专用道实施前后的运载能力进行对比.中国公交车的一般载客能力设定为60名有座乘客和10名站立乘客［８］,在早晚高峰期间一般都是满载运行,而有调查数据显示北京的小汽车平均载客量为1.68人［９］.因此在本研究中,假定京通快速路上的小汽车在早高峰期间的载客量为2人/车.对华贸桥和远通桥公交专用道实施前后的运载能力进行了计算,计算结果如表4所示.从表中可以看到在公交专用道实施之后华贸桥路段的公交车流量从每小时95辆增加到了每小时259辆,而社会车辆流量从每小时3899辆减少到了每小时3353辆,但是总的载客能力增加了71.9%.同时远通桥路段的载客能力增加了5.2%.仿真结果表明虽然会使社会车辆的人均延误时间有所增加,造成一些负面影响,但是总体上公交专用道还是能够很大程度上提高载客能力.因此现阶段采取公交专用道的方式能够较好地吸引更多的通勤旅客选择公共交通出行.4京通快速路公交专用道仿真预评估的结果表明BRT公交专用道系统能够较大地提升京通快速路的通行能力,因此从2011年5月24日起,北京市正式启用京通快速路公交专用道.具体安排为进城方向起点在双会桥西,终点在四惠桥东四环路出口以西,全长8.6km,启用时间为7-9时;出城方向起点在四惠桥由西向东第二个出口匝道,终点在双会桥西,全长8.8km,启用时间为17-19时.京通快速路公交专用道开通之后,继续对其运行情况进行了跟踪采集和后期分析.4.1通过优化4.2单次旅行时间和乘客旅行时间来减少社会车辆的旅行时间通过实测发现华贸桥路段的社会车辆流量从公交专用道开通之前的每小时3899辆降低到了每小时3152辆,而远通桥路段社会车辆流量则从每小时3782辆降低到了每小时1634辆.该现象的主要原因是由于把最左侧车道改造成了公交车专用道,从而使社会车辆通行能力整体降低.与此同时,华贸桥路段的公交车流量则从公交专用道开通以前的每小时95辆增加到了每小时272辆,而远通桥路段的公交车流量从每小时271辆增加到每小时360辆.以上情况都符合之前仿真模型的预测结果.公交专用道开通之后测量了从双会桥到四惠桥的平均旅行时间,并与仿真预评估结果进行了对比分析,社会车辆的旅行时间从开通前的18.2min增加到了45min,而公交车的旅行时间从开通前的19min降低到了15min.4.3乘客长度变化京通快速路施划公交专用道后,社会车辆在华贸桥断面向东排队所能达到的最大排队长度从6.2km增加到了10.8km,而公交车的排队长度则从之前的6.2km降低为0,如图6所示.公交车的大幅降低是因为公交专用道的使用,这样能够极大地增加公交车的运行效率,同时鼓励更多的通勤旅客选择公交车作为出行工具.4.4仿真结果分析相对误差的公式如下:表5中将公交专用道实施后的实测数据和实施之前的仿真预评估数据进行了误差分析,结果表明仿真预评估与实测数据之间的误差都能够控制在6%以内.这也就表明事先进行的仿真预评估和事后的实测数据之间吻合度较高,仿真结果能够较准确地描述交通方案实施后的运行情况.5