环路公交车进出站对交通流的影响及解决方案

梁思远

【摘要】本文对三环主路上的六里桥北站公交车站进行分析。在Anylogic平台上，采用多服务台排队模型对公交车站的进出站情况进行了模拟分析。研究公交车停靠站时等候时间、排队数量反映系统性能的数据。并在排队模型中添加了公交车进出站时变换车道的行为模型，将变换车道的数量与系统性能数据相联系，探讨和研究公交车进出站对交通流的影响。

【关键词】公交车站；多服务台排队模型；变换车道行为；Anylogic

1六里桥北里车站基本情况

六里桥北里车站是北京西三环上，莲花桥和六里桥之间的一个公交车站，北临北京西站，南临六里桥客运主枢纽，紧临莲花池公园，交通环境复杂。同时六里桥是京港澳高速公路的出口，从北京房山区、河北省涿州和石家庄进京的沿途的车辆，出高速公路之后都要从位于北京西三环南段的六里桥上通过。进京的车辆和从南三环进入西三环的车辆汇合之后，车辆的数量大大增加。因此，对六里桥北里公交车站对正常行驶车辆的交通流的影响及研究可以在一定程度上了解造成早晚高峰时期西三环拥堵情况和原因。

在三环主路上的车站由南向北总共有50米长，其中有主要四个车牌，大概会有16路公交车在主路的车站上进行停靠，主要有300路、特8、50、699、特2、368、631、57、616、694等。其中300路和特8为串联南三环→西三环→北三环人流的主要公共交通工具，上下车乘客较多。另外616路和901路为从房山区进京的公交车，乘客流量大，停靠时间较长。

2六里桥北里站车辆行驶数据的调查与统计分析

从2014年4月2日到2014年5月16日期间，笔者对7:30~8:30之间在六里桥北里观测由南向北方向的汽车通过数量进行了监测，其中小轿车和公交车的数量进行分开监测。监测内容：行驶车速、小轿车流量总数、公交车流量总数、公交车进站时间间隔、公交车等待进站的平均等待时间、公交车等待进站的数量、公交车在车站的平均停留时间、等待出站时公交车变换车道的数量。因为设备和要求的限制，这里所测量出来的行驶速度为估测值，仅供参考。监测方法：（1）行车速度采取估算与北京交通发展研究中心公布的数据相结合的方法，估算大概车速。因为时间与设备等原因，行车速度不能计算出相应的准确数值。（2）车流量采取分时段抽测的方法。每5分钟记录车经过六里桥北里站的数量。（3）对于其他停留时间的数据，是到现场勘察及采数据所得。

在7:30~8:30之间车流总量在4000至5000之间，且波动不大。车辆的平均行驶速度在25km/h左右，车辆行驶缓慢，受六里桥和莲花桥进出口的影响会出现短暂的拥堵情况。其中公交车停靠站的总数在200到250辆之间。

2.1公交车进站时间间隔的统计分析

进站时间间隔在0至96秒之间呈现不均匀分布。根据离散事件系统仿真的要求，对进站时间间隔进行分组，并记录其有关概率，指定不同的随机数，以保证仿真结果尽可能的同现实情况相同。

2.2公交车在车站的平均停留时间的统计分析

六里桥北里车站在三环主路上总共有四个站牌，每辆公交车都有其要停靠的固定的公交站牌。因此对公交车的平均停留时间要区分不同的站牌，来进行数据分析。根据数据分析可知，每辆公交车停靠时间与公交车的满载率相关。满载率越高，停靠时间越长，行人的正常上下车时间增加。

对数据的分析可知，每个公交站牌的公交车停留时间大致呈正态分布，平均停留时间有所不同。

2.3公交车变换车道行为和数量分析

如图1所示，A公交车的目标站牌为一号站牌，当进入车站时，2号站牌有公交车B停靠，A车的司机将会做出是否变换车道的选择，当B车的停靠时间大于司机可以等候的时间时，A车将选择变道。这里将引入关键参数，PB为B车的停靠时间。当PB>10时A车选择变换车道。出站的情况与进站情况相似，2站牌的公交车出站时，如果1站牌停靠的公交车停留时间超过司机可以等候的时间，公交车司机选择变换车道。

在7:30~8:30时间段中，变换车道的公交车数量为75辆左右，占总车辆数量的40%~60%之间，变换车道数量较多，对主路正常行驶的车辆影响较大。

图1

3六里桥车站的模型仿真

六里桥车站的模型可以简化看成是一个多服务台系统，不同的站牌代表不同服务台。在系统仿真过程中，加入了公交车变换行车道的简易模型，使排队系统更符合现实情况。

3.1变换车道模型

公交车变换车道的过程可以包括意图的产生、变道可行性条件分析及变道行为的实施三个方面。当这三个条件同时满足时才有可能出现变道行为。

设停靠时间为T，n为停靠的公交车编号。Tn代表第n辆公交车停靠了T秒。当Tn-1>10s，第n辆公交车产生变换车道行为，记录停靠公交车的数量，和总共进站的公交车数量进行比较，给出合理化建议。

3.2公交车模型

图2公交车车站系统仿真模型

变量serviceTime是计算公交车停靠时间。totalCount为进入模型的公交车数量总和，busQueue为等候进站公交车数量的长度，changeCount记录公交车变换车道行为的总数。折线图体现了总车辆与变换车道车辆之间的数量关系。同时饼状图时时记录变换车道车辆和不变换车道车辆的数字百分比。tolerantTime为司机可以等候前车车辆的时间，在分析时可以根据需要改变时间的长短。serviceNum为一个站牌可以同时停靠多少辆公交车辆，用户可以根据需要更改停靠数量。

4模拟分析

本文对本模型运行的时间单位为秒，一次运行两个小时，模型运行的阶段只是早高峰7:00~9:00的时间段。模型不是单纯的多服务台的排队模型，因此在模型中每个站牌应用了两个队列。busQueue用来记录排队的车辆，stationQueue用来限制进入站牌的车辆，因此在stationQueue中只允许一个实体存在队列中，如果已经有等候的车辆，公交车将不能进站，进入统一队列进行排队，等候进入各个公交站牌。

本文研究重点是公交车变换车道数量的变化。模型运行过程中发现，队列的长度越长，变换车道的数量越多，队列长度和改变车道的车辆呈线性增长，拥堵严重时会造成更多公交车无法正常进出站。同时队列长度和停靠公交车的平均停留时间呈正相关，平均停留时间越长队列长度越长。队列长度和停靠数量呈负相关，当每个站牌的停靠公交车数量增加到2或者3时，队列长度明显减少，甚至不出现排队现象。公交车改变车道的数量与队列长度和司机等候时间呈相关性，队列长度减少改变车道的数量减少，司机等候时间增加改变车道的车的数量减少。

仿真模型的结果与实际情况大致相似。

5解决方案

根据仿真模型的结论和现场勘查的情况相结合，提出了以下建议。

5.1增加车站的长度，将各个公交车牌间的距离增加

仿真模型中，可以发现，因为车站长度的限制，每一个站牌只能同时停靠一辆公交车，其他需要停靠的公交车只能在另外一条行车道等待进站，这将影响另外一条行车道车流的正常行驶。适当增加车站与车站间的距离，可以增加同时停靠公交车停靠的数量，增加车站的运营能力，减少公交车排队时间，降低对其他车道的影响。

5.2规范公交车驾驶员的行为

在公交车停靠过程中，驾驶员可以忍受的停靠时间为10秒，也就是说如果前方公交车停留时间超过10秒，驾驶员选择变换车道以更快的进出公交车站。这种行为会导致，其他车牌的公交车进出站时出现问题，严重的会导致事故的发生。数据分析表示，每辆公交车的平均停留时间大概在31秒左右。如果驾驶员的忍受停靠时间可以增加到25秒或者更多，那么变换车道的公交车数量将会大大减少，对其他车道车辆行驶的影响也会大大降低。公交车站停靠的平均时间将会降低。

5.3引导乘客排队等候车辆

车站设施简陋，车站进站和出站时人流和公交车流交汇，情况复杂。乘客没有排队行为，无形中增加了公交车的停靠时间。约束乘客行为，减少公交车的等候时间，也将降低公交车对其他正常行驶车流的影响。

本文中只对解决方案中的第一个和第二个进行了仿真模拟，具有了数据和理论支持。下一步研究中将进一步完善公交车站停靠模型，对其他解决方案进行模拟，将仿真结果进行综合比较，提出最优解决方案。

【参考文献】

［１］康凤举.现代仿真技术与应用[M]．2版.国防工业出版社,2010.

［２］徐锦强,陈竹师,丁艺.基于驾驶行为的车道变换模型研究及仿真[J].华东交通大学学报,2012,28(6):68-72.

［３］王格.北京交通拥堵现象分析[J].中国科技信息,2009 (23): 312-313.

［４］葛志远,赵富成,黄鲁成．北京城区环路交通系统模型研究[J]. Computer Engineering,2011,37(5).

［５］Grigoryev I. AnyLogic 6 in Three Days:A Quick Course in Simulation Modeling[M].AnyLogic North America,2012.

［责任编辑：庞修平］