重慶市主城區公交專用道交叉口交通組織管理研究

張衛紅 左 璇 曾祥慶 萬 強 周 純 王少飛

（1.重慶市公共交通控股（集團）有限公司，重慶 400015；2.重慶城市交通開發投資（集團）有限公司，重慶 401121；3.招商局重慶交通科研設計院有限公司 智慧城市與數字交通工程院，重慶 400067）

優先發展公共交通是緩解交通擁堵、轉變城市交通發展方式、提升人民群眾生活品質、提高政府基本公共服務水平的必然要求，是構建資源節約型、環境友好型社會的戰略選擇[1-2]。為貫徹中央文件精神，結合重慶“公交都市”示范城市建設要求及主城區公共交通發展實際，重慶市于2017年4月開始實施主城區緩解交通擁堵三年行動計劃，其中“保障公交路權優先”被列為行動方案的10項舉措之一。

公交專用道建設首先需要有技術標準作為支撐。公共安全行業標準《公交專用車道設置》（GA/T 507-2004）[3]于2004年10月1日起開始實施，至今尚未進行過修訂。該行業標準主要是在總結平原城市公交專用車道工程建設經驗的基礎上制訂的，對類似重慶這樣的山地組團適用性有限，特別是交叉口交通組織管理技術要求的可操作性不強。由于道路資源有限、地形條件受限[4-5]，山地城市公交專用道交叉口交通組織管理是需要解決的難點問題之一[6]。

1 公交專用道借道區長度計算

1.1 進口道借道區長度

交叉口進口道借道區長度需要保證右轉車輛在借道區實現變道轉向。當借道區所能提供的車頭間隙大于右轉車輛可穿行的臨界間隙時，右轉車輛可以利用該間隙實現變道轉向。因此，可以利用專用道上公交車輛的車頭時距分布、右轉車輛穿過借道區的臨界間隙研究借道區長度。

將緊臨公交專用道的社會車道命名為車道1，設借道區長度為L。車道1上的社會車輛從借道區鼻端開始直到l（0≤l≤L）處成功穿過借道區的概率為，即車道1上的右轉社會車輛在行駛過程中，借道區一直未出現可穿行間隙，直到行駛至l處時出現可穿行間隙的概率。

由于公交專用道在借道區l處出現可穿行間隙的機會具有隨機性，符合一定的概率分布。設專用道上公交車流的車頭時距符合概率分布函數如式（1）所示：

式中，h為專用道上公交車流的車頭時距（s）。

當專用道上的公交車流未達到設計交通量時，若車道1上的社會車輛無限期在此等候，理論上總能等到借道區上的可穿行間隙。車道1上的社會車輛在l處遇到可穿行間隙的概率分布函數為其在此等候時間的幾何分布。

對式（2）進一步轉化，得到式（3）。

微分方程有通解，如式（6）所示：

由該方程的連續性以及l = 0位置點處的定義可知，當l < 0時= 0。對方程兩端取l = 0處的左極限，可得C = -1。代入并對式（6）進一步化簡，得到式（7）。

根據式（7）可知，右轉車輛在車道l上行駛的距離越長，則其遇到可穿行間隙完成變道轉向的概率越大。令，則可逆推得出進口道借道區的長度L，如式（8）所示：

式中，t0為社會車輛穿行臨界間隙，參考相關研究成果，取值為8s[7]；P為右轉車輛成功穿過借道區的概率，參考相關研究成果，取值為98%[7]。

由于時間可連續地取任何實數，車頭時距分布屬于連續型分布，負指數分布經常用于描述城市交通流車頭時距分布特征，對城市交通情況有較好的匹配性。即，其中λ為公交車到達率（輛/s）。以專用道上的公交車輛車頭時距服從負指數分布為例，根據《2018年重慶市主城區交通發展年度報告》，高峰時期，右轉車輛在車道1上的平均行駛速度為20-45km/h，專用道上的公交車流量為100-200輛/h，代入式（8）求解，結果如圖1所示。

行業標準GA/T 507-2004《公交專用車道設置》并未給出公交專用道進口道借道區長度參考值。根據圖1可知，針對重慶市主城區道路交通情況，公交專用道進口道借道區的理論計算值為20-45m。

1.2 出口道借道區長度

交叉口出口道借道區的標線設置現階段尚未得到足夠的重視，目前采用的措施主要是在交叉口出口道將公交專用道斷開一段，用于給交叉口右轉社會車輛匯入社會車道提供待行區。出口道借道區長度的研究方法與進口道借道區相同，但情景存在差異，進口道借道區是右轉車輛利用公交專用道上的可插入間隙進行變道轉向，而出口道借道區是轉向車輛利用社會車道上的可插入間隙進行變道匯入車道2（設與公交專用道出口道緊鄰的社會車道為車道2），故在計算上存在差別。

圖1 公交專用道進口道借道區長度

圖2 公交專用道出口道借道區長度

當車道2上所能提供的間隙大于右轉車輛可匯入的臨界間隙時，交叉口右轉車輛可以利用該間隙實現變道匯入車道2。因此，可以利用車道2上社會車輛的車頭時距分布、右轉車輛平均運行速度和右轉車輛穿過借道區的臨界間隙研究出口道借道區長度。計算分析方法與進口道借道區類似，可得到出口道借道區的長度。

GA/T 507-2004《公交專用車道設置》規定公交專用道出口道借道區長度應不小于30m。根據圖2可知，針對重慶市主城區道路交通情況，公交專用道出口道借道區的理論計算值為21-32m。

2 公交專用道交叉口交通組織管理措施

2.1 進口道交通組織管理措施

進口道交通組織管理措施主要分為以下3種情況：

當社會車輛直行車道數小于2車道時，路側式公交專用道應在交叉口進口道入口處前40-50m處終止（在理論計算值20-45m的基礎上適當延長），如圖3所示。

圖3 路側式公交專用道至交叉口進口道設置示意圖（社會車輛直行車道數小于2車道）

當社會車輛直行車道數為2車道，且高峰小時每信號周期右轉社會車輛不大于4輛時，路側式公交專用道宜與社會車輛共用右轉進口道。如有車道交織，則在進口道入口處前40-50m或漸變段范圍內設置社會車輛右轉借道區，且借道區前20m范圍內禁止變道。如圖4、圖5所示。

圖4 路側式公交專用道至交叉口進口道設置示意圖（進口道無漸變段）

圖5 路側式公交專用道至交叉口進口道設置示意圖（進口道有漸變段）

（3）當社會車輛直行車道數大于2車道，且高峰小時每信號周期右轉社會車輛大于4輛時，路側式公交專用進口道宜設置在交叉口最右側直行進口道。如果有車道交織，則在進口道入口處前40-50m或漸變段范圍設置社會車輛右轉借道區，且借道區前20m范圍內禁止變道。如圖6所示。

圖6 路側式公交專用道至交叉口進口道設置示意圖（社會車輛直行車道數大于2車道）

2.2 出口道交通組織管理措施

對于交叉口出口道位置，重慶主城區采用“抗滑薄層+標志”（抗滑薄層與標志間距約12m左右）的方式示意公交專用道起點。若出口道最外側車道匯入（交叉口右轉車輛）流量較大，則距公交專用道起點標志30-50m（在理論計算值21-32m的基礎上適當延長）預留借道區，如圖7所示。

圖7 路側式公交專用道出口車道設置示意圖

3 實施效果

公交專用道交叉口交通組織管理措施對公交車運行速度和運行效率有重要的影響。從重慶市主城區首批14條公交專用道開通運行后的效果看，在尚未采取交叉口公交信號優先控制的情況下，目前公交運行車速較開通前上升30%-50%，較同路段社會車輛全程運行時間明顯縮短；公交日均客流增加16.1萬人次，平均增長4.7%。上述數據充分說明，針對道路資源有限、地形條件受限的山地城市，本研究提出的交叉口交通管理措施是科學合理、行之有效的。