发布时间 : 星期六 文章城市公交站点布局优化与设计方法研究-以集宁公交站点规划为例更新完毕开始阅读fb2c254c59eef8c75fbfb39a
第三章 公交站点站间距布局优化研究
Ta?t1?t2?t3?2L?P?wP?nh?(G2?H2)?L?P? (3-12) VaVa23.2.1.2乘客车内总出行时间Tb[31]
乘客与站距有关的车内总出行时间包括乘客车内运行时间及乘客因公交车辆站点停靠而损失的时间。
（1）乘客车内运行时间t4
乘客车内运行时间主要由乘客的平均乘距及车辆的行驶车速所决定，即：
Lt4?L?P?a (3-13)
V式中：La—乘客平均乘距（m）；
（2）乘客因公交车辆站点停靠而损失的时间t5
Lt5?L?P?a?T1 (3-14)
d因此，公交乘客的车总出行时间为式(3-15)：
LdTb?t4?t5?L?P?a(?T1) (3-15)
dV3.2.1.3优化模型
目标函数为：
mint?Ta?Tb??ti (3-16) 式中：T一线路上所有乘客的总出行时间（min）； 由上述分析可知，公交乘客的总出行时间表达如下：
iT?t1?t2?t3?t4?t5 (3-17) 为求得最佳站距d0，使得乘客总出行时间T最小，将上式对d求偏微分，并令其为零：
r(r?La)?T (3-18) ?0?d0?2?d1?y2下面我们就以乘客出行时间最小的站距优化模型说明不同等级公交线路平均站距的优化。通过对式(3-18)进行分析可知，影响最佳站距的因素有乘客步行速度、公交路段平均运行速度、公交因站点停靠产生的延误时间、线路上公交乘客的平均运距。其中，乘客的步行速度可以视为常数。其他各因素均不是定值，受道路条件、线路等级等各种因素的影响而变化。
根据文献[26]及线路的特点和功能，城市的公交线路可以分为干线、次干线、支线和辐射线路，干线主要依托主次干道，与公交客流主要的走向一致，满足公
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第三章 公交站点站间距布局优化研究
交乘客中长距离跨区直达的要求；次干线主要依托次干道，作为公交干线的辅助线路，满足公交乘客跨区和区内中等距离较快速的出行要求；支线则应深入小街小巷，有效填补公交空白区域，极大满足和便利城区居民的出行需求；而辐射线路主要依托城市中心以外的道路，以城市为中心向四周辐射，用以连接城市与城市周围的乡镇和大型的客流发生吸引源，加强市中心的辐射功能。
由于不同等级公交线路依托的运行道路和功能特点均不一样，因此，其公交车运行速度、站点停靠平均延误时间、和乘客平均运距均不相同，下面根据具体调查情况分别对各种因素进行分析。
(1)公交车平均运行速度
不同等级公交线路的公交车在路段上平均运行速度是不相同的，主要因为：①行驶的道路条件不同；②运营车辆不同；③在路段上的运行条件不同；④交叉口运行条件不同。由前文可知，行驶的道路物理条件、运行车辆条件优劣的顺序依次为公交主干线、公交次干线和公交支线[40]。根据对集宁区的数据调查显示，其公交线路平均运营速度为24.8km/h。
(2)公交车辆因站点停靠延误时间
公交站点延误时间包括公交进出站加减速延误时间与公交站点停靠时间两部分。根据调查分析可知，公交进出站时间与道路条件、车辆性能等因素有关，进站减速时间一般集中在4-10s，出站加速时间一般集中在6-14s。对于不同等级的公交线路，可以将其视为定值。
根据前面的分析可知，最主要的公交站点停靠时间由站点的上下客数量和乘客上下车的平均时间决定。显然等级高的公交线路站点的平均上下乘客数量要大于等级低的公交线路，因为不同等级线路的开线客流量标准不同。从定性的角度，高等级公交线路在站点的停靠时间要大于低等级的公交线路。
(3)线路上乘客的平均运距
在公交网络优化中对公交网络与人体循环系统进行了对比，这一对比形象的说明了各等级公交线路在公交网络中功能的差异：公交干线是从事大运量、长距离的快速运送；公交次干线是中等运距的运输；而支线主要起到输送功能。各等级公交线路的功能差异决定了高等级公交线路的平均运距高于低等级公交线路的平均运距。
从以上的分析中可以看出，由于高等级公交线路的平均运行速度、停靠延误时间和乘客的平均运距均比低等级的公交线路大，决定了它的最优平均站距要大于低等级的公交线路。根据乘客总出行时间最小站距模型的优化方法，我们给出不同等级公交线路的平均站间距推荐值[26]，如下表所示，其中行人平均步行速度
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取5km/h。
表3-1不同等级公交线路最优平均站间距推荐值 公交路段 平均运行速度（km/h） 50 50 公交干线 50 45 45 45 45 40 公交次干线 40 40 40 35 35 公交支线 25 25 20 停靠延误 时间 （s） 35 30 30 30 30 25 25 25 25 20 20 20 20 15 15 10 乘客的 平均运距 （km） 9 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 最优 站距（m） 1050 1000 940 935 880 820 760 755 690 640 575 570 500 450 380 320 3.2.2基于公交车辆配置限制的平均站距优化模型
对一条公交线路来讲，行车间隔和全线设站数量是两个很重要的参数，这两个参数不仅影响乘车的方便及乘客出行时间，而且影响公交公司的营运。在公交站点数量一定的情况下，对乘客来说，行车间隔越短，他们的候车时间越少，但公交公司所需的配置车辆却越多，因而增加了公交公司的营运成本。同时，全线的设站数量也是平衡乘客进出站步行时间和公交营运车速的一个极为重要的指标。设站数量越多，乘客进出站步行时间愈短，但站点数量过多，会降低公交营运车速。过低的营运车速不仅增加了乘客的行车时间，而且增加了系统所需配置车辆数。为充分利用现有配置车辆，使得乘客总出时间最小，从线路发车间隔和设站数量的关系出发，建立相应数学优化模型[31]。
1.问题的提出
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由上一节知，公交乘客出行时耗包括乘客进出站时间Ta、乘客候车时间Tw及乘客车内时间Tr。乘客进出站时间主要由乘客步行速度或平均站距来决定。需要说明的是，本文只考虑乘客沿公交线路步行到站或离站时间，因为只有这部分时间和平均站距关系密切。乘客候车时间则是受行车间隔的影响。乘客车内时间则是车辆动力性能及设站的函数。因此乘客平均出行时耗Tu可以表示成设站数量(n)和行车间隔(h)的函数，即式(3-19)：
Tu(n,h)?TA(n)?Tw(h)?Tr(n,h) (3-19) 对一条固定公交线路，整个系统所需配置车辆数（N）主要由周转时间（或线路长度、车速）及行车间隔决定。周转时间Tc包括车辆运行一周所需时间及终点调头时间。车辆运行时间也是行车间隔和设站数量的函数。车辆终点调头时间包括司乘人员时间、车辆转弯时间以及作业调整时间，因此系统所需车辆如式(3-20)：
N(n,h)?Tc(n,h) (3-20) h2.基本假定及有关公式的推导
本文假定一条公交线路具有如下基本特征：车辆以固定行车间隔从一端驶至另一端；乘客出行起讫点沿公交线路均匀公布；乘客在离起讫点最近的站点上下车；站点距离全线相等；乘客的平均候车时间为行车间隔的一半；车辆以一定的匀减速度及匀加速度进出站。
基于上述基本假设，我们可以推导出有关车辆运行时间、乘客平均出行时间及系统所需的配置车辆数（N）的表达式。
3.车辆运行时间Tv
车辆单向运行于起终点的时间Tv包括车辆以稳定车速v运行时Tc，车辆因停站而加速所损失时间Tb及车辆停站上下时间Ts，因此，车辆运行时间可表示成式(3-21)：
Tv?Tc?Tb?Ts?L2ph?td?n? (3-21) Vu式中：td—车辆一次加减速度损失时间（s）； n—设站数量（个）；
?—单位时间上车或下车人数（人/s）。 4.乘客出行时间
由公式和基本假设可推导出乘客的出行时间为式(3-22)：
LLhTu?Ta?Tw?Ty???Tva (3-22)
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