一种基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方法

摘要

本发明公开了一种基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方法，包括：根据交通调查或交通模型推算确定枢纽常规公交集散客流需求；假设全部采用途径线路作为枢纽地区的常规公交接驳线路，确定所需的途径线路条数，确定枢纽地区常规公交线路密度；建立判断是否需要同时设置始发线路和途径线路的方法；建立枢纽地区常规公交接驳线路优化配置模型，确定始发线路条数和途径线路条数，得到枢纽地区的常规公交接驳线路优化配置方案；确定每处公交首末站面积，公交首末站数量，公交中途站数量，得到枢纽地区接驳公交场站设置方案。本发明通过常规公交接驳线路和场站的优化配置实现公共交通资源集约利用并且避免枢纽地区道路交通拥挤的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方法，属于城市交通规划领 域。

背景技术

枢纽地区一般会存在较大的客流集散需求，需要配置一定数量的常规公交接驳线路。常 规公交接驳线路包括始发线路和途径线路两种，这两种接驳线路的客流集散能力存在较大的 差异，并且途径线路可以利用在道路上设置的中途站实现客流集散，而始发线路需要利用公 交首末站进行客流集散。目前对这两种常规公交接驳线路一般按照经验进行配置，往往会出 现以下情况：如果配置的途径公交线路过多，则会明显增加枢纽地区的道路运行压力，情况 严重时会发生拥挤；如果配置的始发线路过多，则需要在枢纽地区设置较多的公交首末站。 对于公交首末站是否设置，设置的数量和面积等问题，相关规范仅给出了原则性规定，例如， 《城市道路交通规划设计规范(GB50220-95)》规定“公共汽车和电车的首末站应设置在城 市道路以外的用地上，每处用地面积可按1000-1400平方米计算”；《城市道路公共交通站、 场、厂工程设计规范(CJJ/T15-2011)》规定“在火车站、客运码头、长途客运站、大型商业 区、分区中心、公园、体育馆、剧院等活动集聚地或多种交通方式的衔接点上宜设置多条线 路共用的首末站或公共交通枢纽站；长途客运站、火车站、客运码头主要出入口50m范围内 应设公共交通首末站”；总体而言，相关规范的规定比较笼统，目前定量化的科学方法还比较 缺乏，难以根据枢纽地区常规公交集散客流的实际需求判断是否设置公交首末站，并且确定 需要设置几处公交首末站、公交首末站的面积。

经发明人长期研究发现，可以根据枢纽地区常规公交集散客流的实际需求，考虑始发线 路和途径线路两种常规公交接驳线路客流集散能力的差异和对场站设置要求的差异，兼顾常 规公交集散客流的需求和道路交通运行的畅通要求，确定枢纽常规公交接驳线路和场站的优 化配置方案，不仅能够合理满足枢纽地区常规公交客流集散需求，还能够通过常规公交接驳 线路和场站的优化配置实现公共交通资源集约利用并且避免枢纽地区道路交通拥挤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方 法，本发明根据枢纽地区常规公交集散客流的实际需求，考虑始发线路和途径线路两种常规 公交接驳线路客流集散能力的差异和对场站设置要求的差异，以换乘能力匹配和保持道路交 通运行畅通为约束条件，确定枢纽常规公交接驳线路和场站的优化配置方案，能够合理满足 枢纽地区常规公交客流集散需求，并且通过常规公交接驳线路和场站的优化配置实现公共交 通资源集约利用并且避免枢纽地区的道路交通拥挤，具有针对性强的优点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方法，包含以下步骤：

步骤1)，根据交通调查或交通模型推算确定枢纽常规公交集散客流需求P_t；

步骤2)，根据枢纽常规公交集散客流需求P_t，假设全部采用途径线路作为枢纽地区的常 规公交接驳线路，确定所需的途径线路条数N_t，确定枢纽地区常规公交线路密度D_b；

步骤3)，建立判断是否需要同时设置始发线路和途径线路的方法；

步骤4)，建立枢纽地区常规公交接驳线路优化配置模型，确定始发线路条数N_o和途径 线路条数N_t，得到枢纽地区的常规公交接驳线路优化配置方案；

步骤5)，确定每处公交首末站面积S，公交首末站数量n_o，公交中途站数量n_t，得到枢 纽地区接驳公交场站设置方案。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤2)的详细步骤如下：

步骤2.1)，假设全部采用途径线路作为枢纽地区的常规公交接驳线路，根据以下公式计 算所需的途径线路条数N_t：

$N_t=\frac{P_t}{2C_t}$

其中，C_t为常规公交途径线路的运能；

步骤2.2)，根据以下公式计算一条常规公交途径线路的运能C_t：

$C_t=B_b*J_b*(h-h_t)*\frac{60}{T_t}$

其中，B_b为常规公交标准车的额定载客人数，J_b为其它常规公交车型对常规公交标准车 的换算系数，h为常规公交标准车的极限满载率，h_t为途径线采用常规公交标准车到达站点 时的实际满载率，T_t为途径线路的发车间隔；

步骤2.3)，根据以下公式计算枢纽地区常规公交线路密度D_b：

$D_b=\frac{(L+W)*\gamma *N_t}{2S}$

其中，L为枢纽地区的长度，W为枢纽地区的宽度，γ为常规公交接驳线路的非直线系 数，S为枢纽地区的面积(平方公里)，S＝L*W。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤3)的详细步骤如下：

在枢纽地区范围内可开行常规公交线路的道路网密度为D_r，公交线路重复系数为α；当 D_b≤αD_r时，全部采用途径线路作为常规公交接驳线路，所需途径线路条数为N_t；当D_b＞αD_r时，同时设置始发线路和途径线路作为常规公交接驳线路。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤4)的详细步骤如下：

步骤4.1)，根据以下公式计算一条常规公交始发线路的运能C_o：

$C_o=B_b*J_b*{\eta }_o*\frac{60}{T_o}$

其中，η_o为常规公交车始发线路的满载率，T_o为始发线路的发车间隔；

步骤4.2)，为了满足枢纽地区常规公交的集散客流需求，应满足以下条件：

C_o*N_o+C_t*N_t≥P_t

其中，N_o为始发线路条数；

步骤4.3)，为了避免常规公交接驳线路的设置造成枢纽地区的道路拥挤，应满足以下条 件：

$\frac{(L+W)*\gamma *N_o}{4S}+\frac{(L+W)*\gamma *N_t}{2S}\le {\mathrm{\alpha D}}_r$

步骤4.4)，根据步骤4.2)和步骤4.3)求取整数解，得到始发线路条数N_o的可行解集合 {N′_o}和途径线路条数N_t的可行解集合{N′_t}，在所有可行解中取min{N′_o}和max{N′_t}为N_o和 N_t的最优解，得到枢纽地区的常规公交接驳线路优化配置方案。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤5)的详细步骤如下：

步骤5.1)，根据以下公式计算枢纽内每条始发线路所需的首末站面积s_o：

$s_o=s_b*J_b*\frac{60}{T_o}*\frac{l_b}{v_b}*\beta$

其中，s_b为每辆公交标准车首末站用地面积，l_b为接驳公交线路长度，v_b为常规公交平 均运行速度，β为枢纽内停靠公交车数量占线路配备公交车数量的比例；

步骤5.2)，根据以下公式计算每处枢纽接驳公交场站面积S：

当$\frac{s_o*m+s_z}{100}-\left[\frac{s_o*m+s_z}{100}\right]<0.5$时，$S=\left(\right[\frac{s_o*m+s_z}{100}]+1)*100;$

当$\frac{s_o*m+s_z}{100}-\left[\frac{s_o*m+s_z}{100}\right]\ge 0.5$时：$S=\left[\frac{s_o*m+s_z}{100}\right]*100;$

其中，m为不同等级公交枢纽内始发线路条数；s_z为公交枢纽站房面积；

步骤5.3)，根据以下公式计算公交首末站数量n_o：

当$\frac{N_o}{m}-\left[\frac{N_o}{m}\right]<0.5$时，$n_o=\left[\frac{N_o}{m}\right]+1;$

当$\frac{N_o}{m}-\left[\frac{N_o}{m}\right]\ge 0.5$时，$n_o=\left[\frac{N_o}{m}\right];$

步骤5.4)，根据以下公式计算公交中途站数量n_t：

当$\frac{N_t}{\alpha }-\left[\frac{N_t}{\alpha }\right]<0.5$时，$n_t=\left[\frac{N_t}{\alpha }\right]+1;$

当$\frac{N_t}{\alpha }-\left[\frac{N_t}{\alpha }\right]\ge 0.5$时，$n_t=\left[\frac{N_t}{\alpha }\right];$

步骤5.5)，根据步骤5.3)和步骤5.4)得到公交首末站数量n_o和公交中途站数量n_t，得 到枢纽地区接驳公交场站设置方案。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明根据枢纽地区常规公交集散客流的实际需求优化配置常规公交接驳线路和场 站，能够实现换乘能力的合理匹配，有效解决枢纽地区常规公交客流集散的问题，避免出现 运能不足或运能过剩的情况；

2、本发明在考虑换乘能力合理匹配的同时，兼顾道路条件约束，在设置常规公交接驳线 路和场站后能够保证枢纽地区道路交通的畅通运行，避免道路拥挤情况的出现。

附图说明

图1是基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方法的流程图。

图2是案例中的苏州工业园区湖西CBD地区公交首末站设置示意图。

具体实施方式

以《苏州工业园区综合交通规划(2012-2030)》中湖西CBD地区依托地铁站点的枢纽接 驳公交场站设置为例，下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种基于换乘能力匹配的枢纽接驳公交场站设置方法，包含 以下步骤：

1、苏州工业园区湖西CBD包括地铁1号线、3号线、7号线三条地铁线，在CBD范围 内共有3个地铁站点：中央公园站(地铁1号线、地铁7号线)、星海街站(地铁1号线)、 星港街站(地铁1号线、地铁3号线)，针对CBD地区客流需求较大的特点，应结合3个地 铁站点建设3个枢纽，如图2所示；根据交通模型推算得到晚高峰湖西CBD地区3个枢纽常 规公交集散客流总需求为2.38万人次/小时，其中产生2.02万人次/小时，吸引0.36万人次/ 小时，晚高峰需要重点解决客流疏散问题，则枢纽常规公交集散客流需求P_t为2.02万人次/ 小时。

2、初步假设全部采用途径线路作为枢纽地区的常规公交接驳线路，确定所需的途径线路 条数N_t；

2.1)计算常规公交途径线路的运能C_t(人次/小时)：

其中，B_b为常规公交标准车的额定载客人数(人)，根据《城市建设统计指标解释》(建 综[2001]255号)和《机动车运行安全技术条件(GB7258-2012)》，常规公交标准车额定载客 人数＝车厢固定乘客座位数+车厢有效站立面积(平方米)×每平方米允许站人数，每平方米 允许站立人数按8人计算，一辆10.5米长的公交标准车的额定载客人数B_b取为70人；J_b为 其它常规公交车型对常规公交标准车的换算系数，苏州工业园区采用10.5米长的公交标准车， J_b取为1.0；h为常规公交标准车的极限满载率，h取为1.0；h_t为途径线采用常规公交标准 车到达站点时的实际满载率，根据在苏州工业园区湖西CBD常规公交途径线路的交通调查， h_t取为0.6；T_t为途径线路的发车间隔(分钟)，T_t取为10分钟；

2.2)计算所需的途径线路条数N_t(条)：

其中，P_t为枢纽常规公交集散客流需求(人次/小时)，P_t取为2.02万人次/小时；C_t为常 规公交途径线路的运能(人次/小时)，根据2.1)，C_t取为168人次/小时；

2.3)确定枢纽地区常规公交线路密度D_b：

苏州工业园区湖西CBD大约是一个长度L为1.9公里，宽度W为0.5公里的长方形区域， 苏州工业园区湖西CBD常规公交线路密度D_b：

其中，γ为常规公交接驳线路的非直线系数，根据《城市道路交通规划设计规范 (GB50220-95)》，γ取为1.2；S为枢纽地区的面积(平方公里)，S＝1.9*0.5＝0.95平方公里。

3、建立判断是否需要同时设置始发线路和途径线路的方法；

在苏州工业园区湖西CBD可开行常规公交接驳线路的道路网密度D_r为8.63公里/平方公 里；根据《交通工程手册》，公交线路重复系数以1.25－2.5为宜，对于城市中心区可以适当 增加，枢纽地区公交线路重复系数为α取为4.0；αD_r＝4*8.63＝34.52公里/平方公里；苏州工 业园区湖西CBD常规公交线路密度D_b为90.9公里/平方公里，即D_b＞αD_r，如果全部采用途 径线路，则公交线路重复系数过高，容易导致道路交通拥挤，则需要同时设置始发线路和途 径线路作为常规公交接驳线路。

4、建立枢纽地区常规公交接驳线路优化配置模型：

4.1)计算常规公交始发线路的运能C_o(人次/小时)：

其中，η_o为常规公交车始发线路的满载率，η_o取为0.8；T_o为始发线路的发车间隔(分 钟)，T_o取为5分钟；

4.2)，建立枢纽地区常规公交接驳线路的总运能与枢纽地区常规公交集散客流需求匹配 等式：

672*N_o+2*168*N_t≥20200

其中，N_o为始发线路条数(条)；

4.3)，为了避免常规公交接驳线路的设置造成枢纽地区的道路拥挤，建立以下等式：

$\frac{(1.9+0.5)*1.2*N_o}{4*1.9*0.5}+\frac{(1.9+0.5)*1.2*N_t}{2*1.9*0.5}\le 4*8.63$

4.4)，根据步骤4.2)和步骤4.3)求取整数解，得到始发线路条数N_o的可行解集合{N′_o} 和途径线路条数N_t的可行解集合{N′_t}。由于枢纽地区用地价格较高，一般应尽可能减少公交 首末站的设置，尽量使用途径线路进行接驳，所以，在所有可行解中取N_o＝min{N′_o}和 N_t＝max{N′_t}为最优解，得到苏州工业园区湖西CBD常规公交接驳线路的优化配置方案为： 始发线路条数N_o＝25条，途径线路条数N_t＝10条。

5、建立枢纽地区接驳公交场站设置方案：

5.1)计算枢纽内每条始发线路所需的首末站面积s_o(平方米)：

其中，s_b为枢纽内每辆公交标准车首末站用地面积(平方米)，根据《城市道路公共交通 站、场、厂工程设计规范(CJJ/T15-2011)》，s_b取为200平方米；l_b为接驳公交线路长度(公 里)，根据《城市道路交通规划设计规范(GB50220-95)》，l_b取为12公里；v_b为常规公交平 均运行速度(公里/小时)，根据《城市公共交通分类标准(CJJ/T114-2007)》，枢纽所在的城 市中心区常规公交运行速度较低，v_b取为15公里/小时；β为枢纽内停靠公交车数量占线路 配备公交车数量的比例(％)，β取为30％；

5.2)计算每处枢纽接驳公交场站面积S(平方米)：

由于$\frac{s_o*m+s_z}{100}-\left[\frac{s_o*m+s_z}{100}\right]=\frac{432*4+35}{100}-\left[\frac{432*4+35}{100}\right]>0.5,$则：

其中，m为不同等级公交枢纽内始发线路条数(条)，根据《城市道路公共交通站、场、 厂工程设计规范(CJJ/T15-2011)》，在苏州工业园区湖西CBD地区一般应设置小型公交枢纽， m取为4条；s_z为公交枢纽站房面积(平方米)，根据《城市道路公共交通站、场、厂工程设 计规范(CJJ/T15-2011)》，s_z取为35平方米；

5.3)计算公交首末站数量n_o(个)：

由于$\frac{N_o}{m}-\left[\frac{N_o}{m}\right]=\frac{25}{4}-\left[\frac{25}{4}\right]<0.5,$则$n_o=\left[\frac{N_o}{m}\right]+1=\left[\frac{25}{4}\right]+1=7;$

5.4)计算公交中途站数量n_t(个)：

由于$\frac{10}{4}-\left[\frac{10}{4}\right]\ge 0.5,$则$n_t=\left[\frac{10}{4}\right]+1=3;$

5.5)，根据5.3)和5.4)得到在苏州工业园区湖西CBD地区应设置7个公交首末站，每 处首末站面积为1800平方米，设置3处中途站。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理 解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一 致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。