北京市城區公交?？颗c道路通行狀態的互動研究

◎ 宗 剛 朱麗南 曾慶華

北京市城區公交?？颗c道路通行狀態的互動研究

◎ 宗 剛 朱麗南 曾慶華

在對公交?？空军c分類的基礎上，通過對工作日平峰、高峰時段北京市典型道路通行狀態和公交?？空具M行實地觀測，利用調查統計數據考察公交停靠與道路通行狀態的相互作用。為特大型城市公交?？空驹O置模式、公交線路規劃以及緩解城市交通擁堵提供新的思路和對策。結果表明，交叉口附近設置公交停靠站、公交排隊至機動車道、站點占用機動車道以及連續多站點占用機動車道降低道路通行速度；道路擁堵越嚴重，公交進出站時間越長，且港灣式?？空竟贿M出站時間普遍長于直線式?？空尽?/p>

公交停靠站 城市公共交通 交通擁堵

一、引言

隨著我國城鎮化、機動化進程的不斷加快，城市交通擁堵成為伴隨城市經濟和社會發展的普遍現象。交通擁堵一方面源于交通系統的外部問題，如人口持續增加、機動車保有量不斷上升[1]、職住空間的錯位[2]等；另一方面是交通系統自身問題，包括交通系統容量不足、路網空間形態與城市布局不協調[3]、交通基礎設施功能級配結構失衡[4]、交通出行方式結構不合理[5]。交通擁堵不僅帶來時間延誤、燃油消耗、污染物增排等機會成本，還包括感官和舒適度效用損失的內涵成本[6]。北京市伴隨著機動車保有量的不斷增加，交通擁堵日益嚴重，2016年6月工作日高峰時段平均交通指數高達7.5，為“中度擁堵”狀態且同比上一年（5.7）上升31%①。為建設北京市“人文交通、科技交通、綠色交通”的新型交通體系，實行“公交優先”戰略已成為緩解交通擁堵的主要措施，公交線路設計、換乘站點規劃、公交?？空镜脑O置決定了公交車輛運行效能以及交通擁堵治理效果，同時道路通行狀態反向影響著公交?？啃袨?。故有必要研究公交?？啃袨槿绾斡绊懙缆吠ㄐ袪顟B，其影響機制具體是怎樣，明確道路通行狀態如何作用于公交?？啃袨?，北京現有公交規劃方案存在何種問題，為特大型城市公交規劃方案的改革、緩解城市交通擁堵提供新的思路和對策。

國外學者對于公交?？空九c道路通行能力的研究大多從站點優化設計、公交停靠影響以及公交站點通行能力等方面展開?！睹绹ㄐ心芰κ謨浴肪唧w描述了公交站點通行能力，學者在此基礎上分析公交運行效率[7]、交叉口設置[8]、交叉口上下游通行狀況[9]、公交停靠站出現排隊現象[10]對道路通行能力的影響，并提出通行能力的改進方法或對公交停靠站的設置提出建議。Jaime Gibson等（1989）探究發展中國家大交通流背景下公交停靠站的公交以及社會車輛和行人的延誤情況[11]。國內學者大多構建不同公交?？空镜牡缆吠ㄐ心芰δＰ?，并建立仿真模型驗證不同因素對通行能力的影響，在此基礎上給出?？空緝灮O計方案。（1）從公交進出站影響時間角度出發，比較不同公交和機動車到達率[12]，交通流量[13]以及公交進站速度[14]條件下港灣式和路邊式?？空緦ρ诱`時間的影響。（2）完善通行能力模型的研究有，孫峰（2013）考察不同公交泊位數對直線型公交?？空就ㄐ心芰Φ挠绊?，得出能確定不同時空通行能力測量模型[15]。楊孝寬（2008）通過對北京位于主干路與次干路上不同類型停靠站的公交影響時間和道路條件進行調查，設計不同停靠類型的通行能力模型并進行模擬[16]。（3）對站臺尺寸的研究包括，曾奕林（2005）針對不同公交站形式下的站臺長度、寬度影響因素進行分析，得出各類站點站臺尺寸適宜模型[17]。

綜上，目前學者在分析公交?？空緦Φ缆吠ㄐ心芰Φ挠绊懮先〉幂^大成果，但道路通行能力不同于道路通行狀態，不能直觀反映車輛行駛通暢程度，與交通擁堵存在一定差異。且針對道路通行狀態對公交?？啃袨榈淖饔梅绞椒治鲚^薄弱，有待進一步分析。本文依據《道路通行狀態信息發布規范》，將道路通行狀態用機動車行駛速度表示。本文基于站點設置模式分類，對平峰、高峰時段北京市典型道路車速和公交?？空具M行實際觀測，考察公交停靠與道路通行狀態的相互作用。

二、公交?？空驹O置模式

不同類型的公交?？空居绊懴噜徿嚨兰氨拒嚨赖能囕v運行速度，公交?？啃袨閷嚨儡囕v產生沖突，形成臨時交通瓶頸[18]，變換車道、減速進站、上下客、加速出站會對非機動車道的車輛以及位于進站公交后、出站公交前的車輛造成不同程度的影響，顯著降低道路通行速度。綜合《城市道路交通規劃設計規范》以及北京市城區內二、三、四環道路公交站點的設置形式，總結出以下幾類站點設置模式：

（一）設置在人行道上的直線式停靠站

該類站點公交在進出站變更車道以及加減速過程中影響后續機動車行駛速度，其進站變更車道以及上下客過程中對后續非機動車產生阻礙，如圖1所示。但優點是在上下客時段機動車正常通過，保障其行駛速度。

（二）設置在人行道上同時占用非機動車道以及機動車道的直線式?？空?/h3>

該類站點由于非機動車道較為狹窄，如圖2所示，公交?？可舷驴蜁r不僅阻擋后續非機動車流運行，對相鄰機動車道車輛也造成一定程度阻礙，后續機動車可選擇等待公交出站或向內變更車道繼續行駛。

圖1 ①類站點

圖2 ②類站點

（三）設置在機動車道上的港灣式?？空?/h3>

該類站點的設置一般出現在無非機動車道的快速路上，為保障后續機動車的正常行駛，在站點處進行拓寬處理，為公交停靠預留空間，圖3所示。站點受停靠公交數量影響，在一定程度上對最外側車道造成阻礙。當進站公交較少或停車泊位充足時，最外側車道上機動車正常行駛；當進站公交較多，停車泊位不足時，后續公交需排隊等待前方公交出站，阻擋最外側機動車的行駛，后續機動車選擇等待公交進站或向內變更車道繼續正常行駛。

（四）設置隔離帶的直線式停靠站

該類站點將非機動車引入港灣內，原非機動車道作為機動車道，供公交?？恳约稗D彎車輛行駛，如圖4所示，此類站點多見于站點前方為交叉口路段。在保障自行車正常通行的同時為公交進站增加車道，無需變道，不影響后續機動車正常通行，出站時臨近路口，根據轉彎需求變更車道。若站臺距交叉口較近，車流量過大、信號燈造成等候車輛排隊至站點影響范圍內或鄰近影響范圍時，將影響公交及其余機動車轉變車道，易導致車輛擁堵。

圖3 ③類站點

圖4 ④類站點

圖5 ⑤類站點

（五）設置在機動車道上的直線式?？空?/h3>

該類站點公交?？繒r占用最外側機動車道，如圖5所示，后續車輛選擇停車等待或向內變更車輛。

三、公交?？繉Φ缆吠ㄐ袪顟B的影響

公交?？空局苓叚h境、站點設置模式以及公交?？康男袨楸旧砭鶎Φ缆吠ㄐ袪顟B有一定影響。由于高峰時段全路網通行緩慢，無法衡量以上因素對通行狀態的作用程度，因此選取平峰時段即工作日的14-17點進行調查。通過對北京市城區二、三快速路以及四環的快速路輔路全路段進行實地觀測，考察以上三因素對道路通行狀態的影響。全路段共223站，根據簡單隨機抽樣樣本容量確定標準，在5%的抽樣誤差、95%的置信范圍以及成數方差的極大值條件下[19]，需選取141個樣本，結合實際情況，共采集和統計平峰時段車速和142個有效站點數據。

（一）交叉口處公交?？繉Φ缆吠ㄐ袪顟B的影響

公交?？空驹O置在交叉口可兼顧換乘的便利性和公共交通的通達性，距交叉口較近便于乘客下車后步行至另一方向道路上換乘其他公交通行，但易造成公交無法順利變道出站的現象。

通過對收集數據進行處理，將公交?？空揪嘟徊婵?0m計為站點設置在交叉口附近，142個站點設置地點及站點斷面速度以及15分鐘區間速度的統計如表1所示。

由表1可知，在交叉口附近設置公交停靠站對道路車速降幅超過5%。在公交?？空据^近距離出現交叉口對路段通行狀態的影響機制為：（1）機動車為等待路口出車以及信號燈變燈需提前減速，在通過路口后又需加速至路段平均通行速度，減速加速過程無形中降低路段通暢程度；（2）造成多輛公交共同等待信號燈，由于公交車輛車身較長，減少通過交叉口的機動車車輛數，延長機動車等候時間，降低路段通行速度；（3）當停車等待車輛較多且排隊至公交?？空靖浇鼤r，為使公交車輛匯入機動車流，后續機動車需等待車間間隙擴大至足以使公交進入的距離才可啟動車輛，對道路正常通行造成影響。

（二）公交排隊溢出對道路通行狀態的影響

當發生大量公交集中進站且車流量大時，后續進站公交需從第一臺公交后排隊依次上下客，當車輛排隊溢出港灣或排至機動車道且無空間變更車道時，后續機動車僅能排長隊等候公交出站，對非機動車及最外側機動車道車輛通行造成一定程度阻礙，路段車速出現明顯下降。

當公交?？恳绯龈蹫郴蛴煞菣C動車道排隊溢出至機動車道時，對相鄰機動車道的影響分為如下三種情況：（1）若公交占用機動車道時間小于最外側機動車道車流的平均車頭時距時，在后續機動車到達站點時公交已出站，對道路通行速度無影響；（2）若公交占用時間大于最外側機動車道車流平均車頭時距，后續機動車有足夠空間向左變更車道躲避公交站點，由于機動車需減速變道，對道路通行速度有較小程度影響；（3）若相鄰車道無足夠車頭間距，則后續機動車需減速等待公交進站，由于公交排隊時一直占用機動車道，因此排隊等待時間決定對路段通行狀態的影響程度。根據排隊論，公交排隊進站情況可用排隊論中的M/M/S模型表示，排隊等待時間與每線路公交發車率、?？抗痪€路數量、站臺泊位數以及公交服務率有關。公交發車率以及?？抗痪€路數量與排隊時間正相關，公交到達越頻繁，同時進站的公交數量越多，發生擁堵的概率越大；站臺泊位數則與排隊時間負相關，站臺泊位數越多，可同時?？康墓辉蕉?，縮短公交排隊等待時間；公交服務率則由公交車門數量、上下客數量以及上下客人口結構共同決定，前后門下車、中門上車的公交服務時間短，有老、弱、病、殘、孕上下車時，公交服務時間相應增加。 因此，最外側及次外側機動車道車流量、站點處?？抗痪€路數量、公交到達率、公交服務率、站臺泊位數均對道路通行狀態發生作用。

通過調研，對公交車輛排隊溢出至機動車道從而降低道路通行狀態的情況進行統計分析，結果如表2所示，

由表2可知，公交排隊溢出現象對道路通行速度的影響較小，一方面由于調查時間為平峰時段，道路車流密度較小，公交與后續機動車車頭時距較大或后續機動車可變更車道躲避公交停靠站；另一方面，公交排隊車輛較少且上下客乘客較少、進出站速度較快，占用機動車道時間較短。因此，本次調查中，排隊溢出現象降低道路通行速度，但影響程度較小。

表1 交叉口對道路通行速度的影響程度

表2 公交車輛排隊至機動車道對道路通行速度的影響程度

（三）站點類型對道路通行狀態的影響

根據公交?？繒r是否占用機動車道將所有站點劃分為兩大類。②⑤類站點占用機動車道，無論進站公交數量多少均對路段通行有影響，若車頭時距小于公交停靠時間則產生影響，且影響時間分為以下兩部分：（1）公交加減速時間，是公交即將進站時由道路行駛速度v減速為0以及由0加速至v的時間；（2）公交服務時間即上下客時間，與上下客人數、人口結構以及車門數量有關，上下車人數多、行動不便者較多以及僅有前后2個門時公交停靠時間較長。①③④類由于設置港灣或處在非機動車道上，為機動車通行預留空間，減少公交車輛對旁側以及后續交通的干擾，路段通行較為順暢。當無公交排隊溢出情況時，對道路通行狀態的影響時間由公交加減速時間與車頭時距共同決定。

根據調研實際情況，是否占用機動車道對道路通行狀態的影響結果如表3所示。

由表3可知，無溢出條件下公交?？空加脵C動車道對道路通行狀態影響較大，因此設置成港灣式公交?？空緦Φ缆吠ㄐ袪顟B提升較大。

表3 站點類型對道路通行速度的影響程度

（四）連續多站點占用機動車道對道路通行狀態的影響分析

以上均是對單一站點的分析，現考察連續多站點占道對道路通行狀態的影響。由于發生排隊溢出以及站點自身占道站點的最終結果均為占用機動車道，因此將這兩種情況中任意一種發生算作占用機動車道。從142個有效站點中篩選出11個連續兩個及以上站點發生占用機動車道的情況，測算發生占道站點路段、占道站點前后段相同數量站點路段以及總體路段平均速度，整理得出8個占道路段通行速度變化程度，如表4所示。

由表4可知：（1）在11個路段中，6個路段的占道站點路段平均速度低于前后路段總速度，至少可降低全路段速度的5%，最大降幅達21%；兩個路段低于后一路段平均速度，影響程度超過12%。連續多站點占用機動車道，機動車需不斷變道以保障正常通行速度，由于兩站間路程平均在0.8公里左右，多次變道需多次減速且找準時機匯入相鄰車道車流中，在一定程度上對后續機動車通行造成阻礙。（2）連續兩個或三個站點發生占道情況對道路通行速度影響較大，平均影響程度達11%。由于平峰時段車流量有限，因此兩三站連續擁堵較為常見，若在高峰時段則擁堵站點大大增多。由此可見，連續多站點發生占用機動車道的現象對道路通行速度影響程度較大，影響程度平均約為10.3%。

四、道路通行狀態對公交停靠的影響

（一）對于港灣式站點（③④類）以及設置在非機動車道的直線式站點（①類），道路通行狀態對公交停靠行為的影響僅發生在進出站變更車道階段。公交進站時需向右進入港灣或變更車道，受站點處道路通行狀態的影響，當道路為擁堵狀態，車頭時距較小，無法改變車頭方向，需停車等待，進站時間較長；當道路為通暢狀態，車間間距較大時，順利進入港灣或變更車道，進站時間較短。在公交出站時需插入相鄰機動車道車流中，依據可接受間隙理論，假設駕駛員具有一致性和相似性，當機動車道車流的車頭時距小于公交臨界間隙時，公交無法插入機動車道車流中，需停車等待，出站時間較長；當車頭時距至少等于公交臨界間隙時，公交可插入機動車道中，當車頭時距大于首輛公交的臨界間隙以及后續公交的跟隨時間時，多輛公交可連續匯入機動車道中，出站時間較短。

（二）對于直接停靠在機動車道上的⑤類站點，道路通行狀態對其的影響表現在沿原道路行駛，從道路通行速度減至為0的過程。道路通暢時，減速較快，進站時間短；道路擁堵時，車輛移動緩慢，進站時間延長。

表4 多站點占用機動車道對靜態擁堵的影響程度

（三）同時進出站公交數量對公交停靠時間存在影響。公交在發車處按一定發車間隔發車，由于在行駛過程中遇到信號交叉口、擁堵等原因，在進入某一車站時易出現多輛公交集中進站的情況。當多輛公交同時進站時，后進站公交在前一公交后停下下客，當前面公交出站后，向前移動到站牌處再次停車上客，進站時間相應延長。

通過選取北京市二、三、四環公交?？空旧?0個港灣式和8個非港灣式公交停靠站，調查工作日每個停靠站高峰時段和平峰時段各四小時，考察不同道路通行狀態下每輛公交進出站時間，不包括上下客時間。具體結果如表5所示。

由表5可知，港灣式公交進出站時間普遍長于非港灣式，車輛通行速度對公交進出站時間存在較大影響。對于港灣式公交停靠站，依據排隊論和間隙接受理論，停車等待時間可看做M/M/1排隊系統中的延誤時間，該系統中公交到達率和公交服務率均服從負指數分布，機動車流量，公交匯入機動車道所需臨界間隔共同決定停車等待時間[20]。

表5 不同道路通行狀態下公交進出站平均時間

五、結論與建議

公交停靠行為和道路通行狀態是相互作用的互動關系，本文通過考察工作日平峰時段北京市二、三環快速路以及四環快速路輔路上142個站點的設置模式及道路通行狀態，分析道路通行狀態對公交?？啃袨榈挠绊?。通過對10個港灣式和8個非港灣式公交?？空镜亩c觀測，考察不同道路通行狀態下公交進出站時間差異，得到以下結論：

（一）交叉口附近設置公交?？空驹斐傻缆吠ㄐ兴俣容^大幅度降幅。公交?？恳绯龈蹫郴蛴煞菣C動車道排隊至機動車道時對道路通行狀態造成一定程度影響，影響程度由車流量、公交線路數量、公交到達率、公交服務率、站臺泊位數共同決定。公交停靠無溢出條件下，站點占用機動車道對道路通行狀態影響較大。連續多站點占用機動車道時大幅降低路段通行速度，且連續兩三站均為設置在快速路輔路上占用非機動車道的直線型停靠站為高頻站點。

（二）道路擁堵越嚴重，公交進出站時間越長，且港灣式?？空竟贿M出站時間普遍長于直線式?？空尽９辉诟蹫呈酵？空镜倪M出站時間受車頭時距以及機動車道車流量的影響較明顯；直線式?？空咎幑粺o需變更車道，公交加減速過程是道路通行狀態對其影響的全過程。

公交停靠站設置模式影響道路通行速度，因此為兼顧通達性與便捷性，應在距交叉口合理距離處設置公交?？空?。公交站點的公交線路數量、公交發車頻率、公交服務時間、站臺泊位數均對道路通行狀態存在影響，在條件允許情況下延長站臺長度可縮短進站排隊等候時間，提高站臺利用率；采用錯站換乘的方式，即當多輛公交行駛線路存在重復時，在重復路段處錯開?？空军c，并非每輛公交站站?？?，可間隔幾站停靠以減少站點處?？抗痪€路和進站公交數量，降低擁堵概率；在早晚高峰時段設置交通疏導員，引導乘客在指定地點排隊上車，加快上車速度，提高上車效率。站點處機動車道緊鄰非機動車道易造成對機動車道造成干擾，需要從物理上改變這種設置模式，采用非機動車道外繞的方式，在機動車和非機動車道間設置隔離帶、護欄等設施，保障車、人的通暢行駛。

注釋：

①數據來源于北京交通發展研究中心。

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（責任編輯：盧小文）

Interaction of Bus Stop and Road Traffic State in Urban Areas of Beijing

Zong Gang,Zhu Linan,Zeng Qinghua

Based on the classification of bus stop,this paper analyzes the interaction of bus stops and road traffic state by means of statistic observation on typical road traffic status and bus stops in Beijing during peak and off-peak periods to provide new ideas and suggestions for bus stop modes,public transportation route planning and solving transportation congestions.Results show that road speed is decreased by bus stops near intersections,lining the roadway,occupying the roadway and continuously occupying roadways.The more serious the road congestion,the more time bus stops occupy,and harbor-style bus stops are generally more time-consuming than ordinary bus stops.

bus stop; urban public transit; traffic jam

F294

10.3969/j.issn.1674-7178.2017.05.007

國家社會科學基金一般項目（15BJY048）“軸輻式網絡設計下特大城市交通擁堵治理機制研究”成果。

宗剛，北京工業大學經濟與管理學院教授，博士生導師，研究方向為產業結構、產業布局等。朱麗南、曾慶華，北京工業大學經濟與管理學院碩士研究生。