公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法
2023-05-22 15:47:56 1
專利名稱：公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法
技術領域：
本發明涉及城市交通流領域，尤其是涉及一種公交行駛路段社會車輛運行時間預 測方法，可用於城市公交管理，為公交線路設置、信號燈配時，設置公交優先信號等提供數 據支持。
背景技術：
路段社會車輛運行時間是指社會車輛通過路段所消耗的時間。在有公交行駛的路 段，由於公交的停靠，加減速等不同於社會車輛的特性，使其對社會車輛的運行造成一定影 響。本方法所涉及的公交車行駛路段社會車輛運行時間是在有公交車行駛的路段，由於受 到公交車運行的影響，使社會車輛通過路段所消耗的時間發生變化。目前，對於道路交通流量與車輛運行時間關係的研究主要是通過路阻函數來實 現，比較有代表性的為美國公路局的BI5R路阻函數模型和英國運輸部建立的TRRL模型。然 而國外的交通環境與我國有較大差異，使得上述模型並不能直接用於我國的道路交通流運 行時間預測上。並且，模型的參數標定值也不適合我國的實際交通情況。很多學者都對路 阻函數的形式進行了修正，對參數進行了重新標定，使路阻函數能較好的用於我國的道路。 事實上，在公交行駛的路段，社會車輛交通流和運行時間之間的相互關係更加複雜，現有的 方法很難預測該種情況下的車輛運行時間。
發明內容
本發明的目的是提供一種公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，能夠反映社 會車輛在不同區域內的運行特性，從而提高預測的準確性。經發明人長期的研究發現，公交車的停靠對社會車輛運行時間的影響很大，會嚴 重影響現有方法的準確性，如果將公交行駛路段分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區 這兩類區域，然後利用路阻函數模型分別計算各區域內社會車輛運行時間，則能很好的反 映社會車輛在不同區域內的運行特性，從而提高整個公交行駛路段社會車輛運行時間預測 的準確性。因此，可得到本發明的技術方案如下一種公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於首先將公交行駛路 段分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區這兩類路段；然後依據相應的路阻函數模型分 別預測各路段的社會車輛運行時間；最後匯總各路段的社會車輛運行時間，得到最終的公 交行駛路段社會車輛運行時間。本發明方法中公交停靠影響區和非公交停靠影響區按照以下方法以公交停靠站為中心，向上、下遊各延伸一定距離的路段為公交停靠影響區；其他 路段為非公交停靠影響區。這樣，整個公交行駛路段就被分成了若干小的路段，每個小的路段依據其內是否 有公交停靠站而屬於公交停靠影響區或者非公交停靠影響區。路阻函數模型可以採用現有技術，例如Bra路阻函數模型、TRRL模型等，但由於這CN 101930670 A說明書2/5 頁
些模型未考慮公交停靠的影響，因此均需要進行修正。本發明採用的路阻函數模型是根據 Bra路阻函數，並考慮公交停靠的影響，進行修正後得到的，具體為
公交停靠影響區 其中，t為公交停靠影響區的社會車輛平均運行時間，α、λ、β為待定參數，ri為 公交停靠影響區第i車道的利用係數，i為大於0的自然數，表示車道序號，rb為公交停靠 影響區最外側車道的利用係數，c為公交停靠影響區道路實際通行能力，ts為公交停靠影響 區內自由流的行駛時間，q為公交停靠影響區的小時交通量，、為公交停靠影響區內每小時 公交停靠佔用最外側車道時間，f為公交停靠影響區單位小時公交車停靠次數； 非公交停靠影響區 其中，α 』、β 』為待定參數，t'為非公交停靠影響區的社會車輛平均運行時間，C』 為非公交停靠影響區道路實際通行能力，t' 3為非公交停靠影響區內自由流的行駛時間， q'為非公交停靠影響區的小時交通量。與現有技術相比，本發明方法具有以下優點1.)本發明將公交行駛路段細分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區，根據不 同區域公交運行的不同特徵引入不同的社會車輛運行時間計算式分別預測其運行時間，具 有很強的針對性和預測準確性；2.)本發明對現有流量-速度關係模型，即Bra路阻函數進行了修正。在經典BPR 的基礎上，通過引入公交停靠次數和停靠時間，反映公交行駛對社會車輛的影響。和現有成 果相比，該發明能更好的描述公交行駛路段社會車輛的運行特徵並對其進行時間預測；3.)本發明在已有參數標定結果的前提下，只需要進行少量的交通調查即可預測 社會車輛路段運行時間，具有較強的實際運用價值。
圖1為本發明具體實施方式
的流程圖；圖2為本發明具體實施方式
中路阻函數的標定流程圖；圖3是本發明具體實施方式
中採集各路段的交通流數據方法示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明如附圖1所示，本發明具體按照以下方法進行公交行駛路段社會車輛運行時間預 測首先，將需要研究的公交行駛路段細分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區這 兩類路段，具體按照以下方法以公交停靠站為中心，向上、下遊各延伸100米的路段為公交停靠影響區；其他路段為非公交停靠影響區。然後，按照以下各步驟對得到的各細分路段社會車輛運行時間進行預測步驟A、採集各路段的交通流數據；在本發明中，各路段的交通流數據中的每小時公交車停靠次數f、每小時公交車停 靠佔用最外側車道時間、以及社會車輛運行時間t，分別按照以下方法實際調查得到每小時公交車停靠次數f 公交車進入停靠站停靠便記錄一次；若某一公交車存 在二次或多次停靠，只記錄一次；一小時內記錄次數即為f ；每小時公交車停靠佔用最外側車道時間、公交車輛停靠時記錄一次時刻，離開 時在記錄一次時刻，兩者之差即為佔用時間，一個小時內佔用時間之和即為、；若多輛公交 停靠時間段重複，重複部分時長不計入佔用時間、；在以上兩類數據採集時，如附圖3所示，調查員位於調查點3的位置站立；社會車輛運行時間t 在路段兩端緊靠非機動車道處，如附圖3所示調查點1和調 查點2的位置，架設攝像機，自動觀測和記錄車輛通過兩個調查點的時間、車型比例、車牌 號碼；通過找尋同一車牌通過兩個調查點的時間間隔，得出單輛汽車通過該路段的時間消 耗；根據單輛汽車的時間消耗，求算術平均值確定該路段社會車輛運行時間t。交通數據流數據還包括小時交通量，本發明採用現有技術中精確度較高的攝像法 進行調查，攝像法的詳細內容可參考文獻(王煒、過秀成著《交通工程學》)。步驟B、利用採集得到的交通流數據，分別標定公交停靠影響區和非公交停靠影響 區的路阻函數模型，得到各自相應的社會車輛運行時間計算式；本具體實施方式
採用「計算_標定_擾動_標定」四階段法分別標定公交停靠影 響區和非公交停靠影響區的路阻函數模型，如附圖2所示，具體為步驟Bi、計算該路段實際通行能力；所述路段實際通行能力按照以下公式計算C = γΧξΧηΧμΧο0,其中，c表示該路段實際通行能力；C0表示該路段單車道的理論通行能力，取值範圍為1400pcu/h 2000pcu/h ；γ為該路段非機動車影響修正係數，按照以下方法取值當該路段有機非分隔帶 時，Y取值為1. 0 ；沒有機非分隔帶且非機動車流小於100輛/h時，取值為0. 8 ；沒有機非 分隔帶但非機動車流大於或等於100輛/h時，γ = 0. 8-(qb/900+0. S-W2VW1, qb為該路段 每小時非機動車流量，單位為輛/h，W1為單向機動車道寬度，W2為單向非機動車道寬度，單 位均為米；ξ為該路段車道寬度影響修正係數，按照以下方法取值當一條車道寬 度W。小於或等於3.5m時，ξ = 0. 5(WQ-1.5)m;當一條車道寬度W。大於3. 5m時，ξ =-0. 54+1. 88ff0/3-0. 16ff02/3 ；η為該路段車道數影響修正係數，等於各車道利用係數之和，各車道利用係數取 值如下表 μ為該路段交叉口影響修正係數，按照以下方法取值當相鄰交叉口間距s小於 或等於200m時，μ = gQ;當相鄰交叉口間距s大於200m時，μ = (0. 73+0. 0013s) gQ，其中 go為交叉口綠信比，S為相鄰交叉口的間距。步驟B2、參數的初次標定預設待定參數的初始值，將該路段的交通流數據和步 驟Bl得到的該路段實際通行能力一起代入相應的路阻函數模型；利用IBM公司的SPSS軟 件回歸獲得待定參數的初次標定值，並繪製路阻函數模型曲線； 公交停靠影響區 其中，t為公交停靠影響區的社會車輛平均運行時間，α、λ、β為待定參數，ri為 公交停靠影響區第i車道的利用係數，i為大於0的自然數，表示車道序號，rb為公交停靠 影響區最外側車道的利用係數，c為公交停靠影響區道路實際通行能力，ts為公交停靠影響 區內自由流的行駛時間，q為公交停靠影響區的小時交通量，、為公交停靠影響區內每小時 公交停靠佔用最外側車道時間，f為公交停靠影響區單位小時公交車停靠次數； 非公交停靠影響區 其中，α 』、β 』為待定參數，t'為非公交停靠影響區的社會車輛平均運行時間，C』 為非公交停靠影響區道路實際通行能力，t' 3為非公交停靠影響區內自由流的行駛時間， q'為非公交停靠影響區的小時交通量。步驟B3、參數擾動對該路段實際通行能力施加一定幅度的擾動，重新標定待定 參數並繪製路阻函數模型變化曲線；本具體實施方式
採用的擾動幅度為10%，即對c(或 c』 )分別施加_10%、10%的擾動。步驟B4、參數的最終標定根據步驟B3得到的路阻函數模型變化曲線，與原函數 曲線比較，選取相對於原函數曲線變化小於1 %的區域，將該路段的交通流數據與實際通行 能力一起代入步驟B2得到的路阻函數並回歸分析，確定待定參數的值，從而完成參數的最 終標定。步驟C、根據步驟B得到的公交停靠影響區和非公交停靠影響區的社會車輛運行 時間計算式，分別計算各路段的社會車輛運行時間；公交停靠影響區各路段社會車輛運行時間根據公交停靠影響區的社會車輛運行時間計算式，將各個停靠站影響區的公交車 停靠次數f、公交車停靠佔用最外側車道時間、、交通量q代入，得到各個公交停靠影響區內社會車輛運行時間預測值；非公交停靠影響區內各路段社會車輛運行時間根據公交停靠影響區的社會車輛運行時間計算式，將各個非影響區的交通量q』代 入，得到非公交停靠影響區內社會車輛運行時間預測值。最後，將上述得到的各細分路段的社會車輛運行時間匯總求和，即得到整個公交 行駛路段社會車輛運行時間的預測值。
權利要求
一種公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於首先將公交行駛路段分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區這兩類路段；然後依據相應的路阻函數模型分別預測各路段的社會車輛運行時間；最後匯總各路段的社會車輛運行時間，得到最終的公交行駛路段社會車輛運行時間。
2.如權利要求1所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，所述將 公交行駛路段分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區這兩類路段具體按照以下方法以 公交停靠站為中心，向上、下遊各延伸100米的路段為公交停靠影響區；其他路段為非公交 停靠影響區。
3.如權利要求1所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，所述依 據相應的路阻函數模型分別預測各路段的社會車輛運行時間具體按照以下各步驟步驟A、採集各路段的交通流數據；步驟B、利用採集得到的交通流數據，分別標定公交停靠影響區和非公交停靠影響區的 路阻函數模型，得到各自相應的社會車輛運行時間計算式；步驟C、根據步驟B得到的公交停靠影響區和非公交停靠影響區的社會車輛運行時間 計算式，分別計算各路段的社會車輛運行時間。
4.如權利要求3所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，所述路 阻函數模型是根據Bra路阻函數，並考慮公交停靠的影響，進行修正後得到的，具體為眷公交停靠影響區其中，t為公交停靠影響區的社會車輛平均運行時間，α、λ、β為待定參數，ri為公交 停靠影響區第i車道的利用係數，i為大於0的自然數，表示車道序號，rb為公交停靠影響 區最外側車道的利用係數，c為公交停靠影響區道路實際通行能力，ts為公交停靠影響區內 自由流的行駛時間，q為公交停靠影響區的小時交通量，、為公交停靠影響區內每小時公交 停靠佔用最外側車道時間，f為公交停靠影響區單位小時公交車停靠次數； 非公交停靠影響區「 π'\β'' t' = t's l + a' ^7L V^ ； j ,其中，α 』、β 』為待定參數，t'為非公交停靠影響區的社會車輛平均運行時間，C』為 非公交停靠影響區道路實際通行能力，t' 3為非公交停靠影響區內自由流的行駛時間，q' 為非公交停靠影響區的小時交通量。
5.如權利要求4所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，所述步 驟B中標定公交停靠影響區和非公交停靠影響區的路阻函數模型時採用「計算_標定_擾 動-標定」四階段法，具體為步驟Bi、計算該路段實際通行能力；步驟B2、參數的初次標定預設待定參數的初始值，將該路段的交通流數據和步驟Bl 得到的該路段實際通行能力一起代入相應的路阻函數模型；利用IBM公司的SPSS軟體回歸獲得待定參數的初次標定值，並繪製路阻函數模型曲線；步驟B3、參數擾動對路段實際通行能力施加一定幅度的擾動，重新標定待定參數並 繪製路阻函數模型變化曲線；步驟B4、參數的最終標定根據步驟B3得到的路阻函數模型變化曲線，與原函數曲線 比較，選取相對於原函數曲線變化小於1 %的區域，將該路段的交通流數據與實際通行能力 一起代入步驟B2得到的路阻函數並回歸分析，確定待定參數的值，從而完成參數的最終標 定。
6.如權利要求5所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，所述路 段實際通行能力按照以下公式計算 C= γ X ξ X77X μ Xc0, 其中，c表示該路段實際通行能力；C0表示該路段單車道的理論通行能力，取值範圍為1400pcu/h 2000pcu/h ； Y為該路段非機動車影響修正係數，按照以下方法取值當該路段有機非分隔帶時， Y取值為1. 0 ；沒有機非分隔帶且非機動車流小於100輛/h時，取值為0. 8 ；沒有機非分隔 帶但非機動車流大於或等於100輛/h時，γ =0.8-(qb/900+0. S-W2VWpqb為該路段每小 時非機動車流量，單位為輛/h，W1為單向機動車道寬度，W2為單向非機動車道寬度，單位均 為米；I為該路段車道寬度影響修正係數，按照以下方法取值當一條車道寬度Wtl 小於或等於3. 5m時，ξ = 0. 5 (WQ-1. 5)m ；當一條車道寬度Wq大於3. 5m時，ξ =-0. 54+1. 88ff0/3-0. 16ff02/3 ； μ為該路段交叉口影響修正係數，按照以下方法取值當相鄰交叉口間距s小於或等 於200m時，μ =gQ;當相鄰交叉口間距S大於200m時，μ = (0. 73+0. 0013s) g。，其中g0為 交叉口綠信比，s為相鄰交叉口的間距。
7.如權利要求6所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，所述該 路段單車道的理論通行能力Ctl取值為1615pcu/h。
8.如權利要求3所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，步驟A中 所採集的各路段的交通流數據中，每小時公交車停靠次數f、每小時公交車停靠佔用最外側 車道時間、以及社會車輛運行時間t是按照以下方法實際調查得到每小時公交車停靠次數f 公交車進入停靠站停靠便記錄一次；若某一公交車存在二次或多次停靠，只記錄一次； 一小時內記錄次數即為f;每小時公交車停靠佔用最外側車道時間、公交車輛停靠時記錄一次時刻，離開時在記錄一次時刻，兩者之差即為佔用時間，一個小時內佔用時間之和即為、；若多輛公交停靠時間段重複，重複部分時長不計入佔用時間f . 社會車輛運行時間t 在路段兩端緊靠非機動車道處架設攝像機，自動觀測和記錄車輛通過兩個調查點的時 間、車型比例、車牌號碼；通過找尋同一車牌通過兩個調查點的時間間隔，得出單輛汽車通 過該路段的時間消耗；根據單輛汽車的時間消耗，求算術平均值確定該路段社會車輛運行 時間t。
9.如權利要求5所述公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，其特徵在於，步驟B3 中所述一定幅度的擾動是指對路段通行能力分別施加-10%、+10%的擾動。
全文摘要
本發明公開了一種公交行駛路段社會車輛運行時間預測方法，涉及城市交通流領域。本發明方法首先將公交行駛路段分為公交停靠影響區和非公交停靠影響區這兩類路段；然後依據相應的路阻函數模型分別預測各路段的社會車輛運行時間；最後匯總各路段的社會車輛運行時間，得到最終的公交行駛路段社會車輛運行時間。本發明充分考慮了不同區域公交運行的不同特徵，並根據相應特徵對經典BPR路阻函數模型進行了修正，提高了社會車輛運行時間預測的準確性，具有相當的實用性，可用於城市公交管理，為公交線路設置、信號燈配時，設置公交優先信號等提供數據支持。
文檔編號G08G1/01GK101930670SQ20101025301
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年8月12日
發明者華雪東, 王昊, 王煒 申請人:東南大學