【正文】 寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 研究的背景和意義 隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，城市人口高度集中并大幅度增長，由此導(dǎo)致城市交通需求量急劇上升。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長和人們生活水平的提高，我國汽車保有量在進(jìn)一步快速增長，在 1978 年我國汽車保有量還不足百萬輛，而到了 2020 年已達(dá)到了 1610 萬輛，以年均 %的速度增長，預(yù)計(jì)今后每年仍將以超過 10%的速度增長。 在 2020 年已達(dá)到了 3201 萬輛，而到了 2020 年我國汽車保有量 6062 萬輛。預(yù)測 2020 年和 2020 年我國汽車保有量分別為 8954 萬輛 和 12317 萬輛。 與汽車增長速度相比，我國城市道路面積的增長速度卻顯得比較緩慢，如北京自 2020 年之后的五年間，城市道路面積增長了 30%，但在這段時(shí)間北京的機(jī)動(dòng)車保有量卻增長了 100%，城市道路的建設(shè)明顯滯后于機(jī)動(dòng)車的發(fā)展。正是由于汽車與城市道路面積的這種不平衡增長，我國許多城市交通所面臨的壓力越來越大，交通擁擠尤其是城市中心區(qū)的交通擁擠越來越嚴(yán)重。 圖 11 20202020 年汽車保有量及 20 2020 預(yù)測量 城市交通擁擠和由此帶來的環(huán)境與能源問題已嚴(yán)重影響了我國城市居民的生活，制約了城市經(jīng)濟(jì)的 發(fā)展。在這種狀況下，研究和發(fā)展一種既能有效緩解城市交通擁擠，又經(jīng)濟(jì)合理，且能與環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源相協(xié)調(diào)的可持續(xù)的城市交通運(yùn)輸方式成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。 從城市的整體利益看，公共交通是一種耗費(fèi)少、效能高的交通方式， 具有私人交通不可替代的長處。與輕軌、地鐵等軌道交通相比，常規(guī)城市公共交通具有寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 投資小 、見效快、線路易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn) 。與其它機(jī)動(dòng)化交通方式相比，公交單車運(yùn)量大、運(yùn)輸效率高，人均消耗的能源和人均排放的污染量等都是較低的。目前，許多的西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在經(jīng)歷了由私人小汽車自由無限制地膨脹發(fā)展而帶來的大量社會(huì)問題、 經(jīng)濟(jì)問題和環(huán)境問題的痛苦曲折之后，最終都鮮明地選擇了優(yōu)先發(fā)展公共交通的戰(zhàn)略。發(fā)展公共交通是緩解前述問題的首選途徑，優(yōu)先發(fā)展公共交通己經(jīng)成為世界性的共識(shí)。城市公共交通在不斷提高整體服務(wù)水平的同時(shí)，必將在城市客運(yùn)交通中占據(jù)主導(dǎo)地位。我國城市中，公共汽車交通一直是公共交通的最主要的形式， 2020 年我國公共汽車交通客運(yùn)量比例占總公共交通運(yùn)量比例中的 76%左右，公共汽車交通 和停頓交織部分 仍將在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)成為我國城市公共交通的主導(dǎo)形式。 作為公交運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，公交站點(diǎn)承擔(dān)了滿足公交車輛?？亢统丝蜕舷萝囈蟮娜蝿?wù)，如果公 交站點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)不當(dāng)，不僅不能滿足公交車輛?？亢蜕舷驴偷囊螅斐晒卉囕v?？炕靵y，而且會(huì)對(duì)公交系統(tǒng)外部的交通系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，甚至出現(xiàn)公交?？空境蔀槁范谓煌ㄆ款i的現(xiàn)象。 公交站點(diǎn)雖然只占城市道路很短的一段，卻是公交和道路包括交叉口通行能力重要的影響因素。目前我國城市公交站點(diǎn)的建設(shè)沒有得到充分重視，站點(diǎn)建設(shè)存在許多問題，如公交站點(diǎn)間距過長或過短，交叉口附近公交停靠站位置選擇不合理，路段公交停靠站類型選擇不合理等，導(dǎo)致公交車輛和其它非公交車輛相互干擾嚴(yán)重，道路通行能力下降，公交?？空就？垦诱`增大。造成這些現(xiàn)象的 原因除了經(jīng)濟(jì)、管理等方面的因素以外，站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)不足是十分重要卻未引起足夠重視的一個(gè)方面。 然而，目前我國對(duì)公交體系的研究成果多集中在公交線網(wǎng)、客流分配以及智能調(diào)度方面，缺乏對(duì)公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)、深入的研究，公交站點(diǎn)的設(shè)計(jì)大多憑經(jīng)驗(yàn)而定，致使我國許多大中城市公交站點(diǎn)設(shè)置和設(shè)計(jì)十分不規(guī)范，嚴(yán)重影響了公交運(yùn)行效率、道路通行能力以及交通安全和城市環(huán)境。因此，有必要對(duì)公交站點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，以均衡站點(diǎn)資源，提高站點(diǎn)疏散能力，將公交站點(diǎn)對(duì)于城市道路交通正常運(yùn)營的負(fù)面影響降至最低。 研究的現(xiàn)狀 國 外 研究現(xiàn)狀 國外發(fā)達(dá)國家的公共交通起步很早，因此對(duì)于公共交通的理論研究也很多，已經(jīng)具備比較系統(tǒng)的公交線網(wǎng)規(guī)劃、站點(diǎn)布局、公交優(yōu)先、智能公交等方面的理論。在公交?？繉?duì)道路交通的影響方面，國外已經(jīng)有很多學(xué)者進(jìn)行了很多研究。比如 等人在文獻(xiàn) [1]中考慮了公交車的運(yùn)行與其他車流運(yùn)行的相互區(qū)別 :公交車有其固定線路 。公交車的速度和加速度與一般車輛的差異 。需在特定地點(diǎn)?？恳约肮卉嚵鞑皇沁B續(xù)車流等。 與 Hai Yang 在文獻(xiàn) [2]了中討寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 論了信號(hào)交叉口在上游附近有停靠站時(shí)的延誤計(jì)算方法 ，認(rèn)為其延誤的大小和公交?？空九c交叉口停車線的距離、路段的交通量、公交車的發(fā)車間隔、公交車的平均?？繒r(shí)間以及交叉口的信號(hào)參數(shù)有關(guān)，并推導(dǎo)出計(jì)算公式。 Herbert 和 在文獻(xiàn) [3]中研究了在道路上設(shè)置的?？空舅芴峁┑牟次粩?shù)與有效泊位數(shù)之間的量化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)并不是正比的，有效泊位數(shù)比提供的泊位數(shù)要小許多，并以此為基礎(chǔ)，討論了當(dāng)公交?？空静荒軡M足公交車輛的停靠時(shí)出現(xiàn)的排隊(duì)長度及其對(duì)路段和交叉口通行能力的影響。但總的來說，專門研究港灣 或非港灣 式停車站對(duì)道路交通能 力影響的文獻(xiàn)很少。 國 內(nèi) 研究現(xiàn)狀 國內(nèi)對(duì)于公共交通的研究起步比國外要晚一些，相對(duì)于公交線網(wǎng)優(yōu)化與調(diào)度方面，我國對(duì)于公交?？繉?duì)交通流的影響以及公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)置方面的研究要少些，目前還沒有形成比較成熟和系統(tǒng)的理論 1999 年，同濟(jì)大學(xué)的呂杰 [4]針對(duì)機(jī)非分隔道路上的進(jìn)口道非港灣式停靠站、進(jìn)口道港灣式停靠站和出口道非港灣式?？空镜膯蝹€(gè)公交車?？繉?duì)交叉口的延誤影響建立了模型，但建模的假設(shè)條件過多，模型過于理想化，而且許多參數(shù)難以調(diào)查和確定，實(shí)用性不強(qiáng)。同期，華南理工大學(xué)的譚滿春等人針對(duì)交叉口處和筆直路段上 的城市公交?？空镜倪x址給出了離散和連續(xù)型數(shù)學(xué)模型，但模型沒有考慮停靠站設(shè)置的道路交通條件以及?？空九c交叉口的距離約束 [5]。 2020 年同濟(jì)大學(xué)的邵俊對(duì)公交專用道系統(tǒng)的時(shí)空設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)致研究 [6]，文中關(guān)于公交停靠站的設(shè)計(jì)方法值得借鑒。 2020 年，同濟(jì)大學(xué)的彭國雄與莫漢康針對(duì)目前城市公交?？空驹O(shè)置的常見問題，根據(jù)道路橫斷面形式及交叉口的交通狀況，從減少公交車輛與其他車輛的相互干擾出發(fā)，通過定性分析，給出了一些公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)置的解決方案 [7]。 2020年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的伍拾煤對(duì)公交站點(diǎn)處道路通行能力、公交站 點(diǎn)對(duì)交叉口通行能力的影響以及公交?？空镜脑O(shè)置問題做了一些初步的研究 [8]。東南大學(xué)的王煒、楊新苗等人在其著作 [9]中專門研究了城市公交場站的規(guī)劃方法，提出了一種基于所有乘客出行時(shí)間最小的站間距優(yōu)化模型，同時(shí)還討論了設(shè)置多個(gè)同名站點(diǎn)時(shí)公交?？空镜耐ㄐ心芰τ?jì)算方法。同年，尹紅亮等對(duì)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，討論了公交車在站臺(tái)的停車情況對(duì)路段行駛車速有顯著的影響，給出了以交通量和公交停車次數(shù)為自變量的二元線性回歸公式，并進(jìn)行了嚴(yán)格的檢驗(yàn) [10]。 2020 年，東南大學(xué)的李娜、陳學(xué)武通過對(duì)南京中心城區(qū)典型公交?？空镜恼{(diào) 查，對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行線性和非線性回歸分析，分別建立了計(jì)算公交?？空菊鹃L的回歸模型，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定 [11]。同年，東南大學(xué)的張衛(wèi)華在文獻(xiàn) [12]中研究了公交車與社會(huì)車輛混合行駛及分道行駛下的車輛速度模型，但是這些對(duì)路段交通流模型的研究僅針對(duì)交叉口之間的純路段 (即沒有公交停靠站的路段 )。為合理寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 反映公交車輛進(jìn)站停靠對(duì)社會(huì)車輛速度的影響程度，論文以社會(huì)車輛速度變化率作為受公交?？坑绊懙囊蜃兞?，影響因素分別為公交車的停靠次數(shù)和公交車輛在?？空就Ａ魰r(shí)間。經(jīng)過對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)回歸分析，得到社會(huì)車輛速度變化率與單位時(shí)間內(nèi) 公交車輛停靠次數(shù)及其累計(jì)停留時(shí)間的相關(guān)關(guān)系，但此模型缺乏對(duì)路段交通量的影響的考慮。 2020 年周智勇、黃艷君等在文獻(xiàn) [13]中考慮交叉口間距和車道寬度的影響，根據(jù)在南京市和深圳市采集的實(shí)測數(shù)據(jù)，對(duì)有無公交專用道的路段上非公交車和公交車以及無港灣?？空緟^(qū)域的非公交車，分別提出車速模型公式 。同時(shí)研究無港灣?？空緟^(qū)域的影響范圍，從時(shí)間和空間上反映影響變化規(guī)律，得到一些有價(jià)值的結(jié)論。 2020 年郭中華在文獻(xiàn) [14]中基于進(jìn)站公交車輛到達(dá)隨機(jī)性，考慮不同的公交站點(diǎn)等價(jià)載客數(shù)與高峰小時(shí)公交平均發(fā)車數(shù)，研究了我國城市道路路 段公交站點(diǎn)實(shí)際通行能力影響因素，并且分別就不同的道路斷面形式研究了公交站點(diǎn)公交停車頻率及時(shí)間等對(duì)交通流的影響。 國內(nèi)外對(duì)公交停靠影響及公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)置方面的研究不足主要體現(xiàn)在以下凡個(gè)方面 : (1)缺乏對(duì)公交車?？繉?duì)路段混合交通流運(yùn)行影響方面的系統(tǒng)性的調(diào)查和量化分析研究。 (2)缺乏對(duì)公交站點(diǎn)站位數(shù)與通行能力、發(fā)車、線路匹配關(guān)系的研究。 (3)缺乏基于舒適、安全的公交站點(diǎn)微觀優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的深入研究。 本文的研究目標(biāo)和主要內(nèi)容 研究目標(biāo) 公交停靠站的設(shè)置直接影響公共交通的服務(wù)水平和交通運(yùn)行 的質(zhì)量，信號(hào)控制交叉口出口道處 ,公交停靠站的設(shè)置即直接影響乘客通過交叉口和換乘的便捷性 ,又影響交叉口的運(yùn)行質(zhì)量。而目前設(shè)置公交?？空静o標(biāo)準(zhǔn)。通過仿真軟件進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真站臺(tái)設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行最優(yōu)化選擇，是目前進(jìn)行站臺(tái)站點(diǎn)設(shè)計(jì)最先進(jìn)的方法?；?VISSIM 仿真軟件，分析和比較不同流量條件下，公交?？空镜脑O(shè)置對(duì)交通流延誤影響，得到公交停靠站的最佳設(shè)置位置，并利用實(shí)例對(duì)結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)。 主要內(nèi)容 圍繞研究目標(biāo)，本研究具體包括以下 幾 個(gè)方面的內(nèi)容 : (1)公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)總體思路 將公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)劃分為宏觀 合理站距優(yōu)化、中觀站點(diǎn)選址優(yōu)化和微觀單體交通設(shè)計(jì)優(yōu)化三個(gè)層面，并從這三個(gè)層面上探討公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的思路，針對(duì)不同問題提出優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)策，以期指導(dǎo)公交站點(diǎn)的合理規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)。 (2)公交站點(diǎn)形式和站址選擇研究 寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 確定公交站點(diǎn)選址、選型考慮因素，分析路段站點(diǎn)和交叉口站點(diǎn)對(duì)道路交通的影響 。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，研究路段站點(diǎn)中直線式和港灣式站點(diǎn)的公交停靠時(shí)間、次數(shù)與路段流量關(guān)系，建立公交?？繉?duì)交通流速度影響的模型，比較直線式和港灣式站點(diǎn)?？繉?duì)交通流的影響，提出站點(diǎn)選址、選型的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則與依據(jù)。 (3)各形式站點(diǎn)站位數(shù)與通 行能力關(guān)系研究 從供需平衡達(dá)到優(yōu)化的角度，研究公交站點(diǎn)的站位、站長與實(shí)際通行能力的確定方法與計(jì)算公式 。以站點(diǎn)通行能力作為研究的核心內(nèi)容，分析不同站臺(tái)規(guī)模下，公交站點(diǎn)通行能力、服務(wù)的最大線路數(shù)上限值及發(fā)車頻率之間的相互關(guān)系。 (4)基于 VISSIM 的公交站點(diǎn)仿真設(shè)置 基于 VISSIM 仿真軟件，分析和比較不同流量條件下，公交?？空镜脑O(shè)置對(duì)交通延誤影響，得到公交?？空镜淖罴言O(shè)置位置。 (5)實(shí)例分析和檢驗(yàn) 以調(diào)查的 寧夏銀川 市 北京中路 和親水大街路口 公交站點(diǎn)數(shù)據(jù)為依據(jù) ，運(yùn)用論文中提出的分析方法，分析現(xiàn)有站點(diǎn)存在的問題 ，尋求優(yōu)化設(shè)置 方案，對(duì)調(diào)查站點(diǎn)的改造提出合理的建議。 寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 公交站點(diǎn)設(shè)置的基礎(chǔ)理論 城市公交站點(diǎn) 設(shè) 置 是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工作，在對(duì)公交站點(diǎn) 設(shè)置 進(jìn)行