城市公共交通第六章-公交运营的线路能力、行车速度与车辆利用(北交大出版社)

第六章公交运营的线路能力、行车速度与车辆利用2021年10月27日1.公交场站的设计原则2.公交线路网的规划设计原则3.公交线网的评价体系回顾要求：1.掌握影响线路能力的因素及其计算方法2.速度的分类及计算3.掌握影响行车速度的因素4.了解行车速度调查的方法5.了解提高车辆周转速度的方法重点及难点：1.掌握影响线路能力的因素及其计算方法2.行车速度的分类、计算及其影响因素课程要求及重点、难点6.1公交运营的线路能力公交运营的线路能力表示在一般条件下，一条公交线运送一定乘客流的公交系统能力，它也影响着公交线路提供的服务水平。这是由于其他许多性能特征，如速度、可靠性和舒适性等特征都取决于流量与公交线路能力的比率（车辆中的乘客数或线路上的车辆数)。因此，公交线路能力是公交系统中基本特征之一。单向能力是指连不停车情况下，某一方向上每小时通过某一点的车辆所运送乘客空间的最大数；车站能力是车辆停靠在车站的相应空间数；可提供的能力是某一左向上每小时通过某一点的车辆所运送的空间最大数；已利用能力是每小时单方向实际运送乘客的最大数。装截因子α为已利用与可提供能力的比率。6.1公交运营的线路能力6.1公交运营的线路能力对于可提供公交线路能力的基本表达式是：线路能力是车辆能力Cv的直接结果，每公交车辆单位n的数量，在一定的时间单位，是常是一小时该公交线路单方向通过一点的最大公交车辆单位数，如最大服务频率fmax。式中：线路能力C；车辆能力Cv；每公交车辆单位n；最大服务频率fmax；最小发车间隔hmin。6.1公交运营的线路能力6.1.1影响线路能力的因素1.公交车辆单元能力公交车辆单元能力由3个因素组成：车辆能力、每个公交单元的车辆数及相对于已明能力的装载因子。可提供的公交线路能力可通过两个要素加以表示：公交单元的能力（空间数或乘客数)由式（6-1）的分子得到；以及公交单元间的发车间隔，由公式（6-1）的分母得到。6.1公交运营的线路能力车辆能力Cv，取决于车辆空间尺寸和设计，座椅/标准比率和每个乘客的最小地面面晰采用的标准。装载因子α,在拥挤条件下单个车辆所达到的值接近1.00,但它的最大平均小时值较低因为一般能力条件持续不到一个小时。当然，如果一条线路在一小时内α都以平均值1.03营，那么该条件下将使乘客极不舒适及产生乘客延迟，乘客无法搭乘先到达的公交车辆。每公交单元的车辆数n取决于公交方式采用的技术。对于道路方式，n=1（采用公郊车的例外)。对于导轨方式，n可在1到n之间变化。6.1公交运营的线路能力2.最小发车间隔hmin最小发车间隔由公交线上公交车辆单元的最大发车频率确定，它是影响线路能力最则的因素。临界情况是当前一辆车辆加速离开车站时，后一辆车辆进川站并制动，其停站影响区域或它的移动停车距离正好接近前一车辆的后端路径。最小车数车间隔（一般是临界值）基于临界情况的速度v的函数，该函数为：6.1公交运营的线路能力6.1公交运营的线路能力实际上，发车间隔的计算一般较简单，可基于现有和已建公交新线测算运营参数的平均值。车站停留时间为首要因素，由开门前和关门后的损失时间t0（混合交通或重新进入车道的公交车）和乘客在最繁忙车门上下车所需时间组成。因此，如果车辆通过不同的门上下车(如大部分有秩序的公交车，在入口处进行收费管理)，表达式为:式中：b'为最繁忙车门上车的乘客数；a'为最繁忙车门下车的乘客数；τb和τa为每位乘客上下车的时间。6.1公交运营的线路能力在所有门上下车的系统中，该公式为在该情况下，b'和a'分别表示在最繁忙车门上、下车的乘客数，如涉及最长时间乘客上、下车的车门。b'和a'的值依赖于车站上、下车的乘客数量bi和ai，依赖于上、下车可利用的车门通道数n'，和乘客在这些车门间的分布。表达式为：这里，ξb和ξa是不同车门间的乘客分布系数，分别定义为每个门上车和下车的乘客最大数和平均数的比率。6.1公交运营的线路能力【例6.1】公交线规划数据显示，站号是17的公交车站具有每辆车最高平均乘客流量：b17=12人，a17=19人。为了计算线路能力，有必要预测该站点的ts。公交车采用两个单通道车门，上车时分段收费，没有预付车票。下车缓慢，因为下车时需要推挤车门边的乘客，在车站有很大部分的乘客是老年人。使用式(6-3)和表6-2中情况i中τ取值范围的最大值。i=2;τb和τa取最大值为5.0、3.0，带入计算6.1公交运营的线路能力【例6.2】车站7是计算一条路面电车线路能力的关键，其拥有较低的站台。采用单节高车底车辆，拥有两个双通道车门。乘客在上车时付费或进行验票（情况i)。观测显示两个门之间乘客分布是相等的，ξ＝1.0。每辆车平均上、下车客流分别为6=52人和a,＝63人，目前平均停留时间是ts=65s。在邻近车站7的地方规划了一个重要的综合性办公建筑。据预测，在高峰小时内乘客将增加60%。上、下车门间乘客的分布系数是长ξb=ξa=1.1。采取了一些措施改善车站的运营，得到军站运营的3种可能措施，需要进行分析：6.1公交运营的线路能力①继续按现有模式运营——表6-2中的情况i;②在上车前收费，车辆采用单一铰接式、高车底公交车，每辆车拥有4个双通道车门——表6-2中情况iv;③与②中情况相同，只是采用低车底车辆及两节车（表6-2中情况v)。首先将现有运营模式的信息用于确定个别时间参数值。由于现有条件对应表6-2中的情况ii,τ的平均值可从表6-2中得到，并代入式（6-5)6.1公交运营的线路能力①继续按现有模式运营——表6-2中的情况ii。与以上计算相同，乘以系数1.6，即乘客增加60%，有：②表6-2中的情况iv：车门通道数从4个增加到8个，每个通道用于上、下车，应用式(6-5)，有：6.1公交运营的线路能力③表6-2中的情况v：每个车门通道的乘客数减少，因为通道数是2×4×2=16，代替②中的8。因此，b'=5.72prs，和a'=6.93prs，停留时间是：所以，如果维持现有系统，乘客流量增加60％，4，将从71s增加到105s。消除所有的上车时收费或验票造成的延迟，引入铰接式公交车，车门通道从原来的4个增加到8个，可迅速缩短约57s。最后的比选方案是与情况②相同的运营类型，但采用低车底车辆和双程车，允许在同一水平下，更快的上、下车，该变化使停留时间下降约16s。6.1公交运营的线路能力3.能力因素的评述如果需要提高能力，最有效的方法是通过改变以下3个因素达到要求。前面对影响因素的分析表明,在影响能力的众多因素中,多种因素具有非常重要的作用。①车辆能力（Cv或/和n）的提高是最有效的，因为它直接提高线路能力。②减小ts缩短发车间隔hmin③当较小型的车辆必须提供较高的能力时：车辆在多个站点不超车同时停站；交替越行，或是车辆在车站相互超越运行；一些车辆（地面公交车甚至列车）以快车方式运行；并排，或公交车辆间的排队运行。6.1公交运营的线路能力6.1.2能力计算即使在专业领域，一般都倾向于将公交各方式的能力作为一个简单的数值。然而，这是个过于简单且不太准确的方法。主要有两个原因：第一，有许多因素影响公交系统性能，正如前面所述，线路能力可以有很大不同，如取决于车辆特性（公交车型、大小、座位量)、车站站型、收费等。因此，给定一个简单数值作为公交线路能力难以接受。第二，即使在线路和所有车辆、运营和其他特性已知的情况下，能力也可以有实质上的不同，这取决于其他性能测度，如舒适性、安全性和可靠性。6.1公交运营的线路能力1.能力和其他性能因素之间的关系对于线路能力的精确计算，利用式（6-1）可对参数C、、α和han（f.ms）和其他不同的影响因素进行详细分析。通过这些参数，能力与其他服务水平和性能因素相互关联。为了对能力所能达到的条件提出比较完整的描述，给出以下因素：①可提供的能力C(sps/h)；②运营速度Vo(km/h)；③舒适度标准σ（㎡/sp)；④可靠性R(%)；⑤装载因子α（prs/sp）。6.1公交运营的线路能力2.能力计算方法实例【例6.3】一部分公交网络需要重新调整，因此一些线路将集中到CBD的结合部。这些线路运营着标准的公交车，两个单通道车门，35个座位和12㎡的站立面积。在结合部最繁忙的车站将拥有一个简单的停车位置，在高峰小时每15min的服务周期内，每辆车有25位上车乘客和30位下车乘客。通过相同城市相似线路的测算表明，车辆在开关门的时候平均有2s的延迟。通过前门上车，需时2.0s/prs，而通过后门下车需时1.6s/prs。公交车的平均运行速度是14km/h，当车站的公交车出发与下一个公交车到达之间的间隔是18s时，记录的可靠性是75%。如果该间隔平均为32s，可靠性增加到82%。计算在该结合部的能力和相关性能因素，采用σ=0.25msp，αmm=0.85prs/p和R=80%。6.1公交运营的线路能力【解】步骤1已知数据有：Cs=35个座位；A=12㎡；b=25prs；a=30prs步骤2τa=1.6s/prs；τb=2.0s/prs：Vo=14km/h；R18=75%；R32=82%在最繁忙车站的停留时间通过式（6-3）计算如下：ts=2+max(25×2.0,30×1.6)=52s假定R随着hmin在观测的范围内线性变化，对于R=80％，还需要规划增加公交车辆间28s间隔。因此，hmin＝52+28＝70s。步骤3σ=0.25㎡/prs；α=0.856.1公交运营的线路能力步骤4车辆能力是：Cv=35+12/0.25=83sps步骤5线路能力是步骤6因此，结合部的性能有：C=4269sps/h；Cp=3629prs/h；σ=0.25m2/sp;αmax=0.85prs/sp;V。=14km/h;R=80%6.2速度和行车速度①是实现企业经营方针和基本任务的重要内容；②是居民出行的客观要求，也是企业编制行车时刻表，改善运营质量的重要依据；③是加强企业管理、增加运力和降低成本的重要措施；④是改善城市建设和推动城市发展的重要组成部分，通过速度的研究，为城市规划、通路修建、交通管理、车辆制造、环境保护等诸多方面提供科学的参考数据。6.2.1研究行车速度重要意义6.2速度和行车速度1.速度的概念速度是描述物体位置变化的快慢和方向的物理量。物体位置移动和其所用时间的比称为这段时间的“平均速度”。如果物体移动时间极短或趋于零时，称为“瞬时速度”。速度是个矢量，它的方向就是移动的方向。常用的单位有km/h、m/min、m/s、cm/s等。6.2.2各种速度的概念和计算2.平均速度由于交通状况随时间变化，仅用某一位置、某一瞬间的速度来描述车辆的状态，往往缺乏代表性，因此常用平均速度来描述车辆的运行状态，即通过若干次观测，记录事先确定长度的道路上不同车辆或车次的通过时间消耗，然后予以平均。常用的平均车速有：时间平均车速和区间平均车速。6.2速度和行车速度3.行车速度的种类行车速度可分为以下几种。（1）设计速度设计速度主要是根据车辆本身的构造及各部机件的质量，特别是制动系统、传动系统方面的机械、电气、空气压缩等各种设备的牢固性、灵敏度和可靠性所允许的最大速度，它所反映的是车辆本身的设计性能。（2)极限速度极限速度是根据行车安全而定的最大允许速度，极限速度决定于行车制动距离、轨线和道路的设备状况、车身的构造，还决定于交通管理规定和安全驾驶操作规定。6.2速度和行车速度(3)技术速度技术速度是指车辆在线路上行驶的平均速度。它是反映车辆技术性能、驾驶员操作水平、道路条件和交通管理水平的指标，是线路长度（L）和行驶时间（T1）的比值，计算公式为:理论上的计算应该是一个站间从发出站起动行车至到达站制动停车，排除各种影响因素，按照各种车辆自身的功能，完成站间的运行过程。这个过程分为4个部分。启动、加速时间、滑行时间、制动6.2速度和行车速度（4）运送速度运送速度是指运送乘客的实际速度。它是反映乘客旅行时间的速度。这种速度是乘客乘车的速度。乘客乘车时所花的时间是由这个速度来决定的。运送速度是线路长度（L）和行驶时间（T1）和沿线各站停留时间（T2）之和的比。6.2速度和行车速度（5）周转速度（运营速度）周转速度也叫运营速度或营业速度，是指车辆的周转次数快慢的速度，也是反映运营管理和车辆利用的速度。企业的大部分支出都与周转速度成反比（车辆数、车场及设备数及职工人数)，因此企业必须注意提高周转速度。周转速度是线路长度（L）和行驶时间（T1）、沿线各站停留时间（T2)、始发站及终点站的停站和回车时间（T3）之和的比，计算公式万：6.2速度和行车速度【例6.4】根据表6-4单程行驶时间计算：①技术速度；②运送速度；③周转速度。【解】计算步骤如下。①根据调查表将各车次调查的数据按发车时间依次填入表格。②将各车次的调查时间依次按各栏数据纵向相加，求出各车次各项数据的总计时间，再计算出平均每次的时间。③按车次横向计算小计和合计时间。④按车次计数：技术速度、运送速度和周转速度。然后填入表6-4内。6.2速度和行车速度【例6.4】根据表6-4单程行驶时间计算：①技术速度；②运送速度；③周转速度。6.2速度和行车速度以9辆车的平均数为例计算3个行车速度:6.2速度和行车速度城市道路是位于规划建筑线之间，用于城市一交通其他城市基础设施的公用地带。6.2.3道路的速度等级道路静态条件与交通车辆的行驶速度有着直接的关系。正确确定各条道路行车的速度等级，对组织公共交通车辆的合理运行有着极为重要的作用。确定道路的速度等级（通常叫路面等级）有两种方法：一是道路条件分级法：二是平均技术速度分级法。6.3影响行车速度的因素1、视距通俗地说，视距就是车辆驾驶员能够见到的道路距离。这个距离是沿道路丈量的。视距对行车安全、通行能力及车速，都有重要的影响。6.3.1经常性因素主要有停车视距、会车视距和超车视距。停车视距包括3部分：反应距离，司机发现情况，采取制动措施期间车辆行驶的距离和开始刹车到制动力达到最大时所行驶的距离。6.3影响行车速度的因素式中：L为停车现距；Lf为司机和车辆在反应时间内的行驶距离；Lb为制动生效后行进的距离；Ls为安全间隔；ν为制动前的车速；t为反应时间；g为重力加速度；φ为轮胎与路面的摩擦系数。安全距离，车辆完全停止后与障碍物的剩余间隔，一般取5m。6.3影响行车速度的因素3.道路的平曲线4.行车道数5.路面铺装2.车行道宽度和侧向净空车行道宽度是由路面标线决定的。当其宽度不足3.50m时，车速（尤其是大型车辆如公共汽车的车速）将受到显著影响。侧向净空是指车道外缘至路旁障碍物的距离。如果一侧侧向净空小于1.75m，通常驾驶员都会将车辆靠向另一侧行驶，相当于减少了车道宽度。6.3影响行车速度的因素1.与交通流量和密度的关系一般认为，速度和交通流量之间是二次抛物线关系。如果道路上车辆稀少，车速可能达到甚至超过设计速度。随着车辆增加，车速逐渐下降。6.3.2随交通状况变化的因素2.交通管理的影响交通管理水平的高低对车速有着显著的影响，可以将交通管理的影响分为两方面：对全社会所有车辆的影响和仅仅对公共电汽车的影响。6.3影响行车速度的因素恶劣天气对车速也有影响，有时影响还很大，它也包括两个方面。1.对路面的影响雨雪天气造成路面摩擦力下降，直接影响行车安全，为了防止事故，司机只有降低车速。而泥泞路面也对车速和制动产生不利影响，北方一些冻土地带，冬季结冰，春季化冻，形成道路翻浆。6.3.3气候变化的影响2.对能见度的影响雨雪和沙尘气候，还使能见度下降，起到了减少视距的效果，迫使司机减速。6.4行车速度的调查速度调查把一个运程时间的构成加以分解，进行分类的调查研究。图6-11是一个行雅的行车时间构成示意图，图中的时间分解是为了研究一条线路在一个单程的运行中与行车速度有关的各项内容而制定的。通过大量的调查，可以掌握其规律性，从而为编制行车时刻表提供科学依据。6.4.1调查内容单程行驶时间由两个部分组成，即行驶时间和沿途停留时间。行驶时间是指行车时刻表规定应该运行的时间，包括纯行驶时间和站间停留时间；站间停留时间包括红灯停车、堵车停车、铁路道口停车、故障、事故等各种临时性的停车时间，也可以说是运行过程中被