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《北京工业大学》 2017年
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快速公交运行特性及优化技术研究

高超  
【摘要】:十多年来快速公交在我国呈现出快速发展的势头,目前已经有近三十个城市建成了快速公交线路,并且有多个城市正在筹建或者计划修建快速公交线路。快速公交系统的快速建设也带来了诸如规划建设的盲目性和不科学性等问题;另外与国外相比,我国快速公交的起步较晚,快速公交相关理论的研究仍然不完善。因此还需在更多的研究的基础上寻求更适合我国城市实际情况的理论和实践经验。在总结国内外快速公交研究理论的基础上,从快速公交速度、乘客分布、停靠时间以及车辆到达和服务时间分布等方面对快速公交的运行特性进行了分析。在此基础上,针对站点的类型提出了基于服务水平的快速公交单停靠泊位和双停靠泊位通行能力计算方法。提出了快速公交分级优先的计算方法,并就编组发车运营模式相关问题进行了分析。通过本文的研究为以后快速公交系统的合理规划及科学运营管理提供了相关理论和技术基础。首先,建立了乘客在快速公交停靠泊位的空间分布预测模型。通过数据调查和统计分析,并借鉴相关文献中乘客在地铁站台分布的研究成果,指出在常规发车模式下,多泊位快速公交停靠站仅有一个泊位有乘客候车,这与地铁站台相比是更不均匀的。在参考大量地铁乘客候车分布文献的基础上,分析了乘客在站台分布的影响因素,指出车内空间、步行距离和等待时间是影响乘客在快速公交站台分布的主要因素。并基于以上指标建立了乘客客流空间分布预测模型,验证了乘客在各个车门分布的不均衡性以及乘客在站台各个停靠泊位分布的不均衡性。其次,建立了基于车内乘客影响的快速公交车辆停靠时间模型。分析了车内乘客密度对乘客上下车的影响,指出车内高乘客密度对上车效率的阻滞作用,并分析了两者之间的关系。基于上车乘客数量、下车乘客数量和负载系数三项指标建立了车辆停靠时间模型。第三,指出快速公交行驶方向上红灯时间过长的交叉口是造成串车和大间隔的主要因素。通过实地调查数据的统计检验指出我国快速公交系统在高发车频率下车流到达符合泊松分布,车头时距符合爱尔兰分布。指出我国快速公交的到达率和停靠时间比北美的数据波动性更大的特点。通过理论分析指出串车和大间隔是不可避免的,并利用相关公式推导分析了串车现象和大间隔现象一旦发生,越来越严重的原因。并通过计算得到了在不同发车间隔下串车长度以及发生的概率,为合理发车频率的确定指明了方向。第四,建立了基于服务水平的快速公交通行能力模型。结合国内外的相关文献成果,结合快速公交车辆到达率和服务时间更加不均匀的特点,利用排队论中M/G/1模型的相关知识,结合服务强度、排队时间指标建立了基于服务水平的Mid-Block型快速公交通行能力计算模型。并推导了常规发车模式下和编组运营模式下的双停靠泊位公交车辆通行能力计算模型。对Near-Side型和Far-Side型停靠站台的通行能力影响因素进行了分析,指出站点紧邻交叉口布设形式下通行能力的限制,利用公式推导的方法得到了Near-Side型和Far-Side型单停靠泊位公交车辆通行能力计算模型。第五,提出了基于优先级的快速公交实时信号优先技术。针对以往信号优先实施方案中对所有快速公交车辆实施优先的缺点,以准点性、与前车车头时距、与后车车头时距和实载乘客数量四个指标提出了快速公交信号优先级计算模型,并以饱和度指标为标准提出了分级信号优先的实施方法。针对主动优先实施过程中绿灯提前实施效果不佳的问题,提出了实时优先的方法;针对快速公交运行稳定性强于普通公交的特点,提出了基于实测客流数据和公交定位的快速公交到站算法,为更准确的预测快速公交车辆到达交叉口和站点的时刻提供了理论依据。第六,对编组运营的适用性和运营优势进行了分析。针对提高发车频率导致的服务水平恶化的情况以及泊位利用率严重失衡的问题,分析了编组运营模式的优缺点和适用条件,从乘客分布均匀性、运力的提升和运行速度的保持三个方面分析了编组运营的优势。并指出编组发车模式可以在保证运力的前提下提高快速公交系统的稳定性,对于各个城市提高快速公交系统的运力和稳定性提供了理论依据。最后,以济南市BRT1号线为例,对实施快速公交信号优先进行了简单应用并对信号优先的效率和优化效果进行了分析。结果表明该信号优先方法对于提高系统速度和优化车头时距起到了较好的效果。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U491.17

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