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原文传递间歇优先公交专用道的通行能力及其影响研究

论文题名：	间歇优先公交专用道的通行能力及其影响研究
关键词：	公交专用道;间歇优先;通行能力;公交流量;停靠时间
摘要：	中国公交专用道总里程已经超过1万公里。随着各地的持续建设，公交专用道里程逐年增加。另外，城市机动车保有量也在迅速增长，目前已经达到3.27亿辆。设置公交专用道也意味着面向社会车辆的道路资源减少，通行能力降低，增加了社会车辆的平均延误和交通系统的脆弱性，路权的矛盾日益突出。因此，间歇优先公交专用道的概念应运而生。它可以将有限的道路资源均衡的在公交车和社会车辆之间分配，既保障公交优先，又不显著降低道路通行能力。研究间歇优先公交专用道的道路通行能力及其影响，可以发现其对社会车辆换道行为、城市道路交通运行状态的影响规律，为交通管理者制定间歇优先公交专用道的建设标准和管理策略提供理论依据与技术支撑，对提高公交专用道的道路通行能力和运行效率，减少对社会车辆的不利影响具有重要的现实意义。　　论文从设施、管理、环境和车辆等方面研究了城市道路交通的运行特征，并从交通量、速度、车头时距等方面研究了城市道路交通流特征，发现了不同车辆类型在城市道路中的车道分布和车速分布。论文还针对城市公交的运行特征展开了研究，基于调查数据对公交车的公交车进出站时间和站内停靠时间进行了研究，并拟合乘客上下车人数和上下车时间的关系。研究了城市公交和道路交通流之间的互动机理，包括公交流量和道路通行能力之间的关系，以及公交停靠对交通流的影响。另外，研究了公交专用道的设置条件和影响。这些研究为后续间歇优先公交专用道的城市交通流建模研究提供了基础。　　考虑不同跟车对组合的跟驰行为差异，运用Kruskal–Wallis检验、Mann–Whitney U检验等数理统计方法，研究了不同跟车对组合在车头时距、车辆速度、车辆加速度等方面的跟驰行为特征。通过引入防碰撞规则，并考虑了大型车辆对后车行驶安全的影响，对NS模型进行了改进，建立了基于跟车对组合的元胞自动机跟驰模型——CP模型。通过误差检验，对构建的CP模型进行了效果评价，并与现有的元胞自动机跟驰模型进行比较，验证了模型的有效性。论文在CP模型的基础上，建立了双车道的普通换道SCP模型，和能反映间歇优先公交专用道中小汽车为公交车强制换道特征的双车道BLIP-SCP模型。数值模拟结果显示模型能够成功模拟间歇优先公交专用道中的主要交通流特征，验证了模型的有效性。　　基于所构建的元胞自动机跟驰模型与换道模型，对间歇优先公交专用道的运行状态进行数值模拟，研究了间歇优先公交专用道通行能力的影响因素，研究了间歇优先公交专用道的换道特征及其对交通流的影响，明确了间歇优先公交专用道的通行能力折减机理，给出了间歇优先公交专用道的设置条件。研究发现，清空距离的上升和公交车发车间隔的下降均会加剧对间歇优先公交专用道通行能力的折减。数值模拟结果显示，间歇优先公交专用道可以有效提升公交车运营车速、降低公交车行程时间，在没有降低道路断面乘客通行能力的基础上，既保障了公交优先，又没有显著降低道路通行能力。　　论文基于VISSIM的DriverModel.DLL API接口，建立了包含间歇优先公交专用道运行规则的外部驾驶员模型。基于美国亚利桑那州图森市的道路路网、公交班线、交叉口信号配时和实际交通流数据，建立了城市交通流的VISSIM仿真模型。通过对仿真模型进行参数标定和对模型在流量和行程时间等指标的验证，充分证明该模型能够仿真效果良好。通过VISSIM对外部驾驶员模型的调用，建立了间歇优先公交专用道的VISSIM仿真模型。　　基于所构建的VISSIM仿真模型，通过设置不同的清空距离，从公交车平均速度和公交车平均延误两个角度，研究了间歇优先公交专用道在保障公交优先方面的效果；同时在交通流的流量、密度、速度和延误等方面，研究了间歇优先公交专用道对城市道路网中交通流的影响，并分析了合理的清空距离。仿真结果显示，间歇优先公交专用道可以较好的提升公交车平均速度、降低公交车平均延误，也会导致邻道交通流密度的增加，并导致路网总体的交通流平均速度有所下降、平均延误轻微上升，但是对路网总体流量没有显著影响；更长的清空距离有助于保障公交优先，但是会加重对路网交通流的负面影响。论文还分析了还针对社会车辆强制换道的服从度进行了敏感性，研究发现，公交车平均速度和平均延误，受社会车辆服从度变化的影响较大。服从度的提高，有助于公交车平均速度和平均延误的改善，但对路网交通流的影响很小。　　本文的研究成果可用于制定间歇优先公交专用道的设置条件，并用于间歇优先公交专用道的规划和分析，从而为改善公交专用道或者新建间歇优先公交专用道提供决策依据，对于提高公交的吸引力、降低城市道路资源和通行能力的浪费、缓解城市交通问题等具有重要的推动作用。
作者：	吴鼎新
专业：	交通运输工程;交通运输规划与管理
导师：	邓卫
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文