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基于一路一线直行模式的城市公交系统综合设计方法
技术领域
本发明涉及一种城市道路及城市公交系统的设置方法，尤其涉及一种基于一路一线直行模式的城市公交系统综合设计方法。
背景技术
随着交通需求总量的持续增长，交通供需矛盾日益突出。优先发展人均占用时空资源最少的公共交通已成为缓解我国城市交通拥堵问题的根本途径，并已成为社会各界的共识。
然而，传统的“中心城区聚焦型”公共交通布线模式，是以公交线路连接主要客流集散点，一条道路布设多条公交线路，公交线路转向频繁，公交通行效率低，难以落实公交优先发展战略。经本发明人长期研究发现，传统公交模式暴露出的主要问题具体表现在：公交线路重复系数高、线路非直线系数大、公交线路间以及公交与社会车辆相互干扰严重、线路客流不均衡、运营效率低等。乘客普遍感受到公交车辆到站不准时、等车时间长、换乘不便等问题已极大程度影响到公交的吸引力，不仅降低了公交资源的利用效率和公交使用者的出行效率，而且也加剧了道路时空资源的供求矛盾。
因此，地面公交传统的“混合”模式已不能满足公交优先发展需要和乘客出行需求，仅凭“线状”形式存在的轨道交通、快速公交等也无法从根本上解决公交发展的根本性问题，城市公交设计技术呼唤新的革命。本发明专利将从城市公交系统的线网、专用道、停靠站、车辆配置与调度等方面提出基于一路一线直行模式的新型城市公交综合设计技术，从而大幅度地提高乘客的出行效率与公交系统运行效率，大力提升公共交通相对于私人交通方式的竞争力和吸引力，满足未来公交出行的快速性、准时性、便捷性和舒适性需求。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于一路一线直行模式的城市公交系统综合设计方法，本发明可以大幅提高城市地面公共交通系统的载运效率，缩短公交出行时间，减少公交车辆、社会车辆之间的干扰以及乘客与交通流的干扰，提高交通系统安全性。
技术方案：为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于一路一线直行模式的城市公交系统综合设计方法，其特征在于将道路设置成方格网型式，再在一条道路上布设一条直行的公交线路，并在道路交叉口设置公交停靠站且该公交停靠站与道路交叉口处的人行横道线紧邻。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)“一条道路仅设置一条公交线路”，公交线路重复系数可降到最低。
(2)一路一线直行模式的公交网络非直线系数可降到最低，可减少公交绕行，节约乘客出行时间和公交运营成本。
(3)针对“一条道路上仅有的一条公交线路”的调度优化，能使公交车辆按均匀的间隔到达，减少传统模式下公交车辆在站点的相互干扰造成的延误，有效提升公交车辆通行能力和运行速度。
(4)一路一线直行模式的公交线路贯穿整个路段，在交叉口直行，大大减少了公交车辆与其他车辆在交叉口的转向冲突。
(5)一路一线直行模式的公交系统停靠站设置在交叉口处，与普通模式相比，乘客换乘距离缩短，换乘便捷性提高。最大的优点在于一路一线直行模式能够从根本上克服普通模式下乘客普遍感受到的“要坐的车始终等不来”的问题，在一路一线直行模式下乘客无需辨识线路，不用担心坐错车，只需朝目的地方向乘车即可，可以做到“来车即上，来车即走”，使得本向乘客不再滞留能够，可极大提升公交出行吸引力。
(6)一路一线直行模式下，由于不会出现多辆公交车同时到达的现象，公交站台长度根据公交车辆长度和站台两端预留长度确定，公交站台长度的减少将方便社会车辆通行，节省道路空间资源。
如某城市主干道某路段，双向6车道，共有6条公交线路经过，高峰小时按2分钟为间隔统计平均到达公交车辆数为2.58辆，而方差则为3.09辆，车辆到达规律基本符合泊松分布，车辆到达离散性较大。高峰小时按2分钟为间隔统计车站平均滞留乘客数高达68.43％。高峰小时内公交站实际通过公交车流量为81辆/小时。下表显示了该路段采用一路一线直行模式公交系统的情况下，公交线路重复系数、公交车辆到达方差、公交车辆通行能力、滞留乘客比例等指标与传统模式相比的优势分析：
表1某路段公交一路一线直行模式与传统模式的比较分析

对比指标  传统模式  一路一线直  行模式一路一线直行模式优势分析公交线路重复系数  6  1新模式下公交线路重复系数降为最低高峰小时每2分钟内公交车辆到达方差  3.09  0新模式下公交车辆均匀到达，公交车辆停靠时相互间的干扰降为最低公交车辆通行能力  81辆/小时  120辆/小时新模式下采用大型车辆，长度为2辆标准车，高峰小时每分钟发一辆车，实际通行能力为120辆标准车/小时，通行能力增加50％滞留乘客比例  68.43％  0新模式下公交乘客滞留人数降为最低，节省乘客等车时间，减小乘客与车辆间的干扰
附图说明
图1为一路一线直行模式公交线网示意图。
图2为一路一线直行模式在城市一条道路上实施示意图。
图3为一路一线直行模式下公交专用道设置示意图，其中，(a)为现有道路的横断面图，(b)为设置公交专用道后道路的横断面图。
图4为中央专用道利用中央分隔带设置停靠站示意图。
图5为中央专用道利用边侧分隔带设置停靠站示意图。
图6为中央专用道S型公交停靠站示意图。
图7为次干道利用机非分隔带设置公交停靠站示意图。
具体实施方案
一种基于一路一线直行模式的城市公交系统综合设计方法，其特征在于将道路设置成方格网型式，再在一条道路上布设一条直行的公交线路，并在道路交叉口设置公交停靠站且该公交停靠站与道路交叉口处的人行横道线紧邻。
在方格网型式道路上设置公交快线1，公交主干线2，公交次干线3和公交支线4。
在设置公交快线和公交主干线的道路上设置公交专用道5。
本发明的公交站台的设置有多种：(1)路中式公交专用道上的公交停靠站6设置在道路的中央分隔带7上。
(2)利用边侧分隔带与社会车辆隔离的路中式公交专用道上的公交停靠站8设置在道路的边侧分隔带7上。
(3)无分隔带的路中式公交专用道上的公交停靠站设置为“S”型停靠站9。
(4)公交次干线停靠站利用机非分隔带或者人行道设置港湾式停靠站10，公交支线利用人行道设置路边停靠站11。
(5)公交车辆车型分为单铰接车、大车、中型车和小型车，车辆采用新型低地板环保车。
本发明的具体设计技术如下：
1、一路一线直行模式地面公共交通系统总体框架
一路一线直行模式下，公交线路设置以道路为基准，一条道路原则上仅布设一条公交线路，公交车辆沿道路直线行驶，公交线网与城市道路网型式基本一致；公交停靠站6设置在交叉口处，紧靠停车线，高效便捷的换乘系统设计实现不同方向线路的“无缝”衔接；乘客无需记线路，只需记方向，通过一次换乘改变方向便可到达任何地方；利用公交车辆调度与交叉口信号控制一体化协调技术，实现公交车辆停靠时间与交叉口红灯相位重合，保障公交高效运行。
2、一路一线直行模式的公交线网布局设计与公交专用道设置技术
本发明提出的一路一线直行模式的公交线网布局设计技术，其核心体现在“一条道路仅布设一条公交线路，贯穿始终”，结合一路一线直行模式，改造道路网，逐条布设公交线路。并对一路一线直行模式的公交线路进行“等级划分”，形成等级级配合理的公交网络。
(1)基于“主动式”公交优先思想，通过道路网络结构型式与公交一路一线直行模式的适应性分析，改造现有道路网，形成高密度规则的方格网道路型式，满足一路一线直行模式的的公交通行需求。
(2)基于公交线路运行的道路等级、交通条件、沿线土地利用布局特征、线路客流需求量，采用模糊-聚类分析方法判定公交线路“等级”。将一路一线直行模式的公交线路分为公交快线1、公交主干线2、公交次干线3和公交支线4四级。公交快线服务于客运走廊和主干道12，与公交主干线共同构成干线网络；次干线布设在次干路13上，加密公交干线密度；支线深入到支路14和居住区，以方便居民出行为目的。以“级配合理，少而精”的公交线网满足不同层次的公交出行需求。
(3)按照公交线路“直行”的要求，一条道路只布设一条公交线路，贯穿始终，公交线路在交叉口不再转弯(线路起讫点除外)。
(4)基于一路一线直行模式下公交线路等级划分，对公交快线和公交主干线设置专用道，保障“一路一线直行式”公交运行的“空间”优先。依据公交线路等级、道路几何条件、交通条件、行人过街设施等因素，确定一路一线直行模式公交系统不同等级公交线路专用道型式、位置及其几何尺寸。专用道单向只设一条车道，车道宽度3.5～4米，专用道与社会车辆车道采用护栏或绿化带物理隔离。由于采用“直行”公交模式，车辆不受转向延误和冲突影响，专用道具有连续性。
3、“一路一线直行式”公交停靠站设置技术
本发明提出的“一路一线直行式”公交停靠站设置技术，其核心是将公交车站设置在交叉口，紧靠行人过街线，公交车在交叉口利用红灯等候时间上下客。通过与行人过街设施的一体化设计，形成高效、便捷的换乘系统。
(1)结合交叉口间距与位置，每200～300米设置一个公交停靠站。
(2)公交停靠站设置在交叉口进口道停车线处，紧靠行人过街线。
(3)公交停靠站的等级及型式根据线路等级、专用道布局型式、交叉口几何特征、换乘客流量等综合确定。公交快线1和主干线2根据专用道布局型式，停靠站6设置在中央(图4)或边侧分隔带7上(图5)，无分隔带时设置为″S″型停靠站9(图6)；公交次干线停靠站利用机非分隔带7或人行道设置港湾式停靠站10(图7)；公交支线利用人行道设置路边停靠站11(图7)。
(4)公交停靠站站台长度由车辆长度L与站台两端预留长度m确定，计算公式为：L_站长＝L_车+m，m取2～4米；站台宽度为2～3米，采用车外付费方式时宽度为4～5米；站台高度由车辆地板高度确定，与车辆地板高度齐平。站台面积必须满足乘客上下客、换乘、候车及布设电子站牌等附属设施的要求。
(5)对公交停靠站与行人过街设施进行一体化设计，乘客利用交叉口过街设施完成换乘。行人过街设施连接平面交叉口处的四个停靠站，乘客仅需通过一次过街就可以到达相交道路上并换乘其他方向的公交线路。
4、“一路一线直行式”公交车辆配置与调度优化技术
本发明提出的“一路一线直行式”公交车辆配置与调度优化技术，其核心是基于“一条道路仅设置一条公交线路”情况下，车辆到达均匀分布的特点，根据公交线路等级，配置线路运营车辆；并基于“直行”模式，优化车辆调度间隔，实现调度与交叉口信号控制的一体化协调。
(1)根据线路等级、沿线公交客流需求、发车间隔、专用道型式综合确定各线路车型选择。公交车辆采用新型低地板环保车型，不同等级公交线路车辆采用不同颜色，便于乘客区分。
(2)由线路长度L、高峰小时客流量Q、高峰车辆实载数m、运营车速V按式W＝2LQ/Vm计算确定单线车辆配备数量，其中车辆实载数m与车型有关。
(3)采用车辆调度与信口控制主动协同技术，通过各个交叉口信号灯的协调控制与公交调度的相应调整，实现基于公交运行的干线协调控制。以车辆发车时刻作为干线协调控制的基准时间，以公交车在各站运行时间和停靠上下客时间为沿途各交叉口信号的相位差，进行干线控制配时。
下面结合附图，对本发明作进一步说明：
示例一：一路一线直行模式公交线网设计
如附图1所示，根据对城市原有道路网络与一路一线直行模式适应性分析，对道路C、F等进行了扩建和改建，并对断头路、畸形交叉口进行了改造，形成了规则的方格网型式道路网，达到了一路一线直行模式的公交线网布设的要求。
根据对各道路客流需求、土地利用、道路几何条件、交通条件的分析，采用模糊一聚类方法将公交线路分为四个层次：  主干道C和F为公交快线1，道路E、I为公交主干线2；道路A、B、D、G、H、J、K为公交次干线3；其它道路为公交支线4。
基于一路一线直行的思想，一条道路只布设一条公交线路，公交车辆直线行驶的方法将公交线路以快线层、主线层、次线层和支线层的顺序分层布设到道路网上。
不同层次的一路一线直行式线路布设完毕即可形成层次分明、级配合理的“一路一线直行式”公交线网，公交线网型式与道路网络型式一致。
示例二：一路一线直行模式在城市一条道路上实施
如附图2所示，道路C为城市东西向的城市主干道12，红线宽度60米，双向8车道，横断面如图3(a)，沿途土地利用以商业、居住和行政办公用地为主。
根据断面公交客流需求，以及道路条件确定主干路C上的公交线路等级为公交快线1。该线路公交客流量大，车流量亦大，沿途开口多，车辆驶入驶出频繁，公交专用道应采用全隔离的路中型公交专用道5，专用道布局见附图3。
公交专用道设置在5m宽中央分隔带7两侧。由于一条道路上只设一条公交线路，因此不存在超车现象，每方向只设一条公交专用道5，车道宽度4m，以0.5m宽护栏与社会车辆车道物理隔离，社会车辆双向6车道(图3(b))。由于公交采用“直行”模式，在交叉口处不受转向延误影响，车辆穿越交叉口后继续在专用道行驶，保证了专用道的连续性。
公交停靠站6设置在中央分隔带7上，站台宽度5米；由于同一时间仅有一辆公交车停靠，站台只设一个停靠位，则站台长度L_站长＝L_车+m＝18+4＝22米(车长18米，站台两端各预留2米)；站台高度与车辆地板高度齐平。站台紧靠交叉口停车线，与人行横道相接，通过人行横道与相交道路公交站台衔接，形成高效、快捷的换乘系统，从而改变前进方向，到达目的地。
根据客流需求和专用道型式，线路采用单铰新型公交车辆，载客量为180人，车辆左开门。线路配车数由下式计算得到：W＝2LQ/Vm。