基于运行图的快速公交运营系统研究

基于运行图的快速公交运营系统研究2007-4-18阅读次数:292次摘要：在对快速公交系统（BRT）进行系统分析的基础上，提出了基于运行图的快速公交运营系统的概念，以解决当前BRT系统中存在的问题，建立适合国情的BRT系统。通过对系统实现中的技术、管理等各方面的分析，改进后的快速公交系统适用于当前，并将在较大程度上提高BRT系统的运行效率。关键词：运行图；快速公交系统；交叉口；配时0问题的提出BRT（BusRapidTransit，快速公交系统）是一种基于常规公交与城市轨道交通之间的一种崭新的交通方式，其既有轨道交通固有的快速、大容量的特点，同时又保持传统公交汽车便利性和经济性的特点，很多国家称BRT为“轨道式的公共汽车交通”（“Thinkrail，usebus”）[1]。但BRT仍有其不可回避的问题，国内许多城市的快速公交的建设首先在路段上保证公共交通的优先权，即在道路中划分出独立专有的车道仅供公交车辆运行，并采取隔离措施保证这种优先权不被非公交车辆占用。但是在城市交通的瓶颈——交叉口，并未实现快速公交的优先通行，因此快速公交在交叉口的通行效率大打折扣，产生这种情况有技术原因，还有资金原因。因为交叉口公交信号优先所需的设备比较昂贵，改善公交的资金在用于车辆更新、公交场站建设等项目后，政府无更多财力投入公交优先信号控制设施的建设[2]。由于在交叉口没有专用的进口道和信号优先，相当程度上限制了专用道运转的效率。研究表明，快速公交运行时间缩短的30％～40％归功于交叉口信号优先技术[3]。但是我们同样可以看到，信号优先技术也不是解决BRT在交叉口延误的灵丹妙药，通常的情况是交叉口4个方向的车道停车线后均停有公交车辆，拥堵与延误同样无法避免。另外，虽然当前对BRT系统进行了大规模的投资，采取了相当高科技含量的技术手段，但仍无法保证BRT的运行品质。国内的实践证明，其准点率、车辆定位等仍需要改进。BRT系统准点率误差一般不会超过1.5min，但北京BRT开通后平均误差l5min[4]。车辆自动定位技术(AutoVehicleLocation，AVL)是智能交通系统(ITS)一个重要研究和应用领域，它可以连续、实时、精确地确定车辆的位置[5]。就当前常用的GPS全球定位系统而言，其定位和测速精度高，且基本不受地域时间限制，但当车辆行驶在城市高楼区、林荫道、隧道和立交桥下常出现GPS卫星信号被遮挡或多径效应问题，导致定位精度下降[6]。由于城市空间的特殊性，GPS难以满足BRT系统对定位的要求。1基于运行图的BRT系统BRT实现了专路（车道）专用，与轨道交通有极大的类似性，可以利用当前成熟的轨道交通运营技术与地面常规公交技术以及成熟的电子技术相结合，实现BRT低成本、高质量运行，以期取得良好效果。如何使BRT车辆在运行中尽可能地减少接受外界干扰，准时正点运行成为提高BRT运行效率的关键问题。BRT系统涉及到的人、车、路、环境如表1所示。通过分析可以看出，BRT车辆运行效率的瓶颈在于其运行方式与交叉口信号设置之间的矛盾。而对于BRT系统与其影响因素而言，两者都处于动态变化之中，若进行同时调整，将很难达到平衡状态。为此，借鉴轨道交通运行模式，采用运行图的方法对BRT运行状态进行约束，进而调整其他影响因素，以期高效运行。根据刘伟[7]提出的公交专用道规划流程，结合常规公交线网规划，采用“逐条布设、优化成网”的公交线网布局层次规划方法，形成近期、中期、远期的BRT线网规划方案。针对不同方案下的OD分布及运力安排，铺设BRT运行图，将其车辆通过交叉口的时刻错开。在此基础上，对涉及到的交叉口进行配时，保证BRT车辆连续运行，提高其运行时间可靠度。系统的规划流程如图1所示。表1BRT系统涉及到的人、车、路、环境人驾驶员、乘客、交通管理人员、其他交通参与者车BRT车辆路公交专用路（车道）、站台、交叉口环境BRT运行方式、交叉口信号设置图1基于运行图的BRT系统规划流程系统框架包括1个主体、5项支持：1个主体即建立以BRT运行图为基础的快速公交运行模式；第1个支持即线路的通信设备支持；第2个支持即交叉口的信号控制方式和管理措施支持；第3个支持即基于快速、高效运营的BRT停靠站布置形式支持；第4个支持即车辆运行可靠性支持；第5个支持即列车化运行的BRT队列在紊乱状态下的快速处理系统支持。此外，结合地面常规公交线路、站点及近郊“Park-and-Ride”停车场的布置，合理规划BRT线路和站距，使其实现良好衔接，各自提供良好的客源，达到系统最优，缓解城市交通压力，建立适合中国国情的BRT运行系统。2系统实现的技术手段讨论在系统实现中，涉及若干关键性的技术手段，这将是基于运行图的快速公交系统今后研究的重点。1）基于运行图进行信号优化配时，最大可能地提高BRT车辆运行时间可靠度，将是该项研究的重点。在出行者对公交需求急剧增大的今天，必须对BRT进行高速度、高密度发车才能满足其要求。如何保障密集的BRT车流的绝对优先而又对其他交通流（包括其他线路的BRT车辆）造成的影响最小以及如何实现全线BRT的绿波交通和小的系统扰动下的时刻修正，将在根本上影响BRT的运行质量。为此，必须对对象路段及交叉口的交通流参数进行重新标定，在此基础上进行运行图铺设和交叉口的信号配时，使对BRT的绿灯信号在尽量降低对其他交通流影响的前提下对BRT车辆通过时刻具有最大容差。此外，完善路上硬件设施，如设置专用道的超车道等，也是保证BRT车辆遵守运行图、无阻碍通过交叉口的重要保证。2）BRT停靠站的布置形式将在很大程度上影响车辆停、发车的快速性以及停车时间，如何设计路外售、检票，在有限的空间内相对封闭地建立站台，保证乘客在安全的前提下快速乘降，也是保证BRT运行图有效性的重要措施。另外，对不同情况的BRT站台布置形式进行研究，可为今后制订相关BRT建设规范提供参考。考虑运行图时刻的严格性，停靠站尽量设置为港湾式，以减少前车对后车的影响。BRT停靠站的布局要考虑周围客流情况，实现城市干线交通的无缝换乘和对其他交通方式的近距离换乘，这是保证公共交通健康可持续发展的重要方面。3）车辆运行速度的稳定性保障。鉴于当前车辆测速仪表的误差较大，故研究重点在于车辆测速仪器的精确性改进及速度的可控性提高方面。速度的可控性具体表现在运行速度的稳定性、提速的快速性以及速度度量的准确性等3个方面。基于成本考虑，可将现在车辆上的速度仪器采用液晶数字显示，以期运行过程中提供精确的速度诱导。另外采取减轻车体质量等措施，最大限度提高速度可控性。4）对于基于运行图的城市BRT系统而言，不必采用造价高的定位系统，仅靠简单推算就可得到车辆位置，结合在地面上设置的若干车辆位置核查点，即可保证车辆定位的准确性。该技术中涉及到车辆身份识别技术，可通过收费系统中常用的车载卡片进行，避免了利用动态GPS定位费用高、系统庞大、定位误差大的缺点，适合当前国情。5）对于规模化经营的BRT线网而言，车辆运行紊乱状态（类似于铁路车辆大幅度晚点）的处理措施，是关系整个BRT系统稳定的重要方面。为保证决策的准确性，需要对各种情况进行模型化处理，建立行之有效的决策支持系统，该系统既要完成对紊乱状态发生情况的预测，又要对紊乱状态进行及时处理。其核心模型建立需要进行大量的数据验算，以保证决策的有效性。另外，在建设投资方面，车辆定位及运行信息可通过电子显示屏提供给车内及站台候车乘客，电子显示屏可由广告商投资，除提供交通信息外，期间可作为广告媒体，用经营的理念推动公交信息化建设。3结束语交通资源与期望效果的不匹配，导致城市交通压力大，出行者出行效率低，被誉为“地面上的地铁”的BRT系统为缓解城市交通压力提供了有效的手段。但是，目前我国的BRT研究尚未展开，仅仅简单移植国外BRT的运作模式，致使系统运行稳定性差、效率低且造价高，对客源的吸引强度不大，远没有发挥其应有的作用。鉴于此，我们提出了适合国情的BRT运作新模式，首次将运行图的方法应用于BRT系统，运用成熟廉价的技术实现了低成本、规范、可靠运营，并解决了BTR系统在运行过程中的关键性问题，可在相当程度上提高运输效率，必将对客源产生强大的吸引效应，有广阔的应用前景。参考文献[1]陆锡明.快速公交系统[M].上海:同济大学出版社,2005[2]李娜.快速公交系统(BRT)期待真正快起来[J].交通与运输,2005(5):32-33[3]李玉辉,戈春珍,胡金成.快速公交系统（BRT）在我国的发展研究[J].辽宁交通科技,2006(1):75-77[4]段满珍.BRT能否引航我过公共交通[J].交通与运输,2006(3):28-29[5]TransitCooperativeResearchProgram.AVLsystemsforbustransitTCRPsynthesis24M].Washington:TransportationResearchBoard,1997[6]董绪荣,孟庆杰,任宇飞.车辆GPS／DR组合导航方法研究[J].指挥技术学院学报，2001，12(3)：23-24[7]刘伟.公交专用道规划体系及设置条件研究[D].重庆:重庆交通学院,2004作者:西南交通大学交通运输学院胡兴华重庆交通大学交通运输学院周广振杨继明