張?bào)w春，秦菲菲

(1.蘇州市公交集團(tuán)有限公司,江蘇 蘇州 215007; 2.蘇州大學(xué)軌道交通學(xué)院,江蘇 蘇州 215100)

0 引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,城鎮(zhèn)化進(jìn)程也邁入了快車(chē)道。快速城鎮(zhèn)化帶動(dòng)了大規(guī)模的人口涌入城市,不可避免地對(duì)城市交通產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)。城市交通系統(tǒng)通常包括多種出行方式,其中公共汽電車(chē)交通(簡(jiǎn)稱公交)以其靈活、大運(yùn)量和廣泛分布的特征,成為城市交通的重要構(gòu)成。隨著機(jī)動(dòng)車(chē)、電單車(chē)的普及和網(wǎng)約車(chē)的快速發(fā)展,公交面臨日益嚴(yán)峻的出行競(jìng)爭(zhēng),并且通行環(huán)境的擁擠度普遍升高,導(dǎo)致公交的運(yùn)行延誤不斷增加,服務(wù)吸引力和客流水平則不斷下降。如何配置道路資源,提高公交的運(yùn)行效率,成為保障公交服務(wù)的基本難題。

針對(duì)上述問(wèn)題,各大城市積極采取公交優(yōu)先政策,其中公交專用道得到廣泛應(yīng)用。公交專用道對(duì)提高公交車(chē)的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量、增強(qiáng)公交系統(tǒng)的吸引力以及增加使用公交車(chē)的人數(shù)比例具有顯著效果,從而引導(dǎo)出行者出行方式從私人汽車(chē)轉(zhuǎn)向公共交通,也是公認(rèn)的能夠有效緩解交通擁堵的措施。目前,公交專用道已在我國(guó)許多城市得到廣泛應(yīng)用,例如廣州2019年公交專用道總里程已達(dá)519.4 km[1];而北京市公交專用道里程則位居世界第一,達(dá)1 005 km[2],服務(wù)線路占全市公交線路的65%(不含郊區(qū)內(nèi)部線路),客流占全市公交客流的79.5%[3]。

但隨著公交客流水平的下降和社會(huì)車(chē)輛的增加,公交專用道面臨的社會(huì)爭(zhēng)議漸趨白熱化,導(dǎo)致增加公交專用道遭受的社會(huì)壓力日益提高。為此,2023年6月和9月,北京兩次對(duì)部分公交專用道進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,包括優(yōu)化公交專用道啟用時(shí)段、公休日和法定節(jié)假日放開(kāi)使用、允許校車(chē)和單位通勤班車(chē)使用、取消部分公交專用道、打通專用道斷點(diǎn)等多項(xiàng)措施[4]。為此,亟須探索公交專用道實(shí)施效果的考核機(jī)制,為挖掘公交專用道的設(shè)置潛力提供理論與方法依據(jù)。從而明確公交專用道的布設(shè)對(duì)改善公交服務(wù)的作用水平,推動(dòng)公交服務(wù)質(zhì)量的提升。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

公交專用道是保障公交優(yōu)先的有效解決方案?？紤]到設(shè)置公交專用道會(huì)擠壓社會(huì)車(chē)輛的運(yùn)行空間,因此須審視公交專用道的布設(shè)效果,從而實(shí)現(xiàn)公交本身運(yùn)行效率的提升。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同方面對(duì)公交專用道進(jìn)行了相關(guān)研究,以保證公交專用道的有效使用。

1)國(guó)外公交專用道研究現(xiàn)狀:國(guó)外的研究主要聚焦于公交專用道的設(shè)置方式、網(wǎng)絡(luò)均衡以及效益評(píng)估等幾個(gè)方面。關(guān)于公交專用道的設(shè)置方式,基于道路交通的動(dòng)態(tài)性,Eichler等[5]的研究為動(dòng)態(tài)交通條件下公交專用道的設(shè)計(jì)提供了啟發(fā)。對(duì)于間歇性公交專用道的設(shè)置方式和適用性,Viegas等[6]的研究為間歇性公交專用道的應(yīng)用提供了指導(dǎo)。在公交專用道的網(wǎng)絡(luò)均衡方面,Mesbah等[7]建立了雙層規(guī)劃模型,綜合考慮了公交專用道的固定發(fā)車(chē)頻率和出行方式分擔(dān)率。

效益評(píng)估方面,通過(guò)在小型城市網(wǎng)絡(luò)和高速公路場(chǎng)景中進(jìn)行微觀交通模擬,Meng Xie[8]評(píng)估了動(dòng)態(tài)公交專用道對(duì)公交車(chē)和私家車(chē)的潛在影響。Yao等[9]建立了一個(gè)三式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)平衡模型,分析了在包含公交、獨(dú)自駕駛和拼車(chē)三種出行方式的道路網(wǎng)絡(luò)中不同政策下公交專用道的影響。

2)國(guó)內(nèi)公交專用道研究現(xiàn)狀:與西方國(guó)家相比,我國(guó)在公交專用道領(lǐng)域的研究起步相對(duì)較晚。然而,隨著公交優(yōu)先理念的引入,國(guó)內(nèi)學(xué)者在公交專用道的優(yōu)化設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)布局和效率評(píng)估等方面也取得了顯著的成就。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,針對(duì)我國(guó)信號(hào)交叉口公交專用進(jìn)口道設(shè)置不合理的情況,張衛(wèi)華等[10]提出了公交專用進(jìn)口道的設(shè)置方法,并對(duì)設(shè)置條件和進(jìn)口道長(zhǎng)度進(jìn)行了分析。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者也就城市公交專用道的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題提出了相應(yīng)的公交專用道優(yōu)化設(shè)計(jì)模型[11-13]。在網(wǎng)絡(luò)布局方面,以公交專用道開(kāi)放時(shí)段內(nèi)的路網(wǎng)整體效益最優(yōu)為目標(biāo),在考慮出行者出行行為的基礎(chǔ)上,孟博[14]對(duì)如何取得最優(yōu)的公交專用道布設(shè)方案進(jìn)行了深入研究。針對(duì)以往離散公交專用道網(wǎng)絡(luò)布局的局限性,從公交專用道布設(shè)的現(xiàn)實(shí)條件、規(guī)劃與建設(shè)實(shí)踐入手,盧小林[15]利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法提出了面向公交走廊的連續(xù)公交專用道網(wǎng)絡(luò)布局雙層優(yōu)化模型,通過(guò)算例證明了連續(xù)型專用道網(wǎng)絡(luò)布局方案相較于離散型布局方案的優(yōu)越性。

在效益評(píng)估方面,從速度、客流量和車(chē)流量等維度考慮,黃凱等[16]提出公交專用道的服務(wù)效能評(píng)估指標(biāo)體系,可用于公交專用道開(kāi)通前的效果預(yù)測(cè)和開(kāi)通后的效果評(píng)價(jià)。從布局和運(yùn)行兩方面對(duì)公交專用道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,宮曉剛等[17]提出了公交專用道的連貫性、線路集中度、人口崗位覆蓋率、客流量、車(chē)流量、運(yùn)行速度等6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),并對(duì)青島市公交專用道系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)估,分析了公交專用道的設(shè)置條件,提出了青島市公交專用道設(shè)置的一般標(biāo)準(zhǔn)。

2 公交專用道的評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 公交專用道利用率

公交專用道利用率的計(jì)算公式如式(1)所示:

(1)

其中,u為公交專用道利用率;Qb為公交車(chē)的單位時(shí)間流量,veh/h;c為車(chē)道允許通過(guò)的最大公交車(chē)數(shù)量,veh/h。

我國(guó)公安部發(fā)布的《公交專用車(chē)道設(shè)置》[18]標(biāo)準(zhǔn)中指出,當(dāng)路段為單向四車(chē)道以上時(shí),斷面單向公交車(chē)流量應(yīng)大于90 veh/h。結(jié)合我國(guó)的城市道路通行能力,本文認(rèn)為若公交專用道利用率不小于0.3,則說(shuō)明公交專用道的利用率較高,無(wú)須優(yōu)化設(shè)計(jì);若利用率小于0.3,公交專用道須要優(yōu)化設(shè)計(jì);若利用率小于0.1,則認(rèn)為公交專用道的使用率較低,應(yīng)考慮公交專用道設(shè)置的必要性并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2 公交運(yùn)行速度提升率

專用道的設(shè)置會(huì)導(dǎo)致公交車(chē)與小汽車(chē)相對(duì)速度的變化。在此計(jì)算公交運(yùn)行速度的提升率,來(lái)判斷公交專用道是否須要優(yōu)化。公式如式(2)所示:

(2)

其中,α為公交運(yùn)行速度提升率;Vg為公交運(yùn)行車(chē)速,km/h;Vc為社會(huì)車(chē)輛速度,km/h。若公交運(yùn)行速度提升率為正,則說(shuō)明設(shè)置公交專用道后,公交車(chē)在專用道上的行駛空間得到保證,公交運(yùn)行效率隨之提高,公交專用道設(shè)置有效;若速度提升率為負(fù),說(shuō)明公交專用道對(duì)于公交運(yùn)行效率的提升作用較弱,公交專用道可進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

式(2)中公交運(yùn)行車(chē)速的計(jì)算方式如式(3)所示:

(3)

其中,L為研究路段的長(zhǎng)度,km;T為路段總行程時(shí)間,s;t1為路段行駛時(shí)間,s;t2為公交車(chē)的交叉口延誤時(shí)間,s;t3為公交車(chē)在停靠站的延誤時(shí)間,s。即公交車(chē)的路段總行程時(shí)間可分為三個(gè)部分:路段行駛時(shí)間、交叉口延誤時(shí)間和?？空狙诱`時(shí)間,下面分別進(jìn)行介紹:

1)路段行駛時(shí)間。路段行駛時(shí)間主要取決于路段周?chē)?chē)流擁擠度、沿線單位出入車(chē)輛或過(guò)街人流等干擾和公交車(chē)動(dòng)力性能。

2)交叉口延誤時(shí)間。公交車(chē)在交叉口處往往會(huì)受到信號(hào)控制或者在沒(méi)有信號(hào)控制的情況下受到?jīng)_突車(chē)流的干擾,從而導(dǎo)致延誤。

3)停靠站延誤時(shí)間。公交車(chē)進(jìn)入?？空緯r(shí),等候進(jìn)站產(chǎn)生進(jìn)站延誤;停靠過(guò)程中有上下客時(shí)間和公交車(chē)開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)間組成的延誤;公交車(chē)出站時(shí)須匯入行車(chē)道,由于等候可用換道間隙而產(chǎn)生出站延誤。

式(2)中社會(huì)車(chē)輛速度的計(jì)算方式如式(4)所示:

(4)

其中,Tc為路段行駛時(shí)間,s。

3 算例分析

本文以江蘇省蘇州市干將路為例,根據(jù)實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù),綜合考慮公交專用道的利用率與公交運(yùn)行速度提升率,評(píng)價(jià)公交專用道的設(shè)置效果。

3.1 數(shù)據(jù)調(diào)查

圖1展示了蘇州市干將路公交專用道的布設(shè)情況。干將路是蘇州市東西向橫貫市中心區(qū)域的一條主干道,全長(zhǎng)7.5 km。干將路東起東環(huán)路,西至西環(huán)路,沿途共經(jīng)過(guò)21個(gè)交叉口、設(shè)置14個(gè)公交?？空?分別將專用道劃分為20個(gè)與13個(gè)不同路段。

干將路公交專用道均設(shè)置在最外側(cè)車(chē)道,允許右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車(chē)與公交車(chē)共用路側(cè)車(chē)道。相比于中央專用道,路側(cè)專用道可方便乘客上下車(chē),但受到進(jìn)出車(chē)輛的干擾較多。

表1總結(jié)了公交專用道在各個(gè)交叉口之間路段的設(shè)計(jì)情況和路段的公交流量。表2總結(jié)了在各個(gè)公交站點(diǎn)區(qū)間內(nèi)公交專用道的長(zhǎng)度、公交和社會(huì)車(chē)輛的通行時(shí)間以及公交與社會(huì)車(chē)輛的速度。其中,公交車(chē)和社會(huì)車(chē)輛的通行時(shí)間分別由公交車(chē)GPS數(shù)據(jù)和高德導(dǎo)航數(shù)據(jù)獲得。

表1 各交叉口間路段信息

表2 公交站點(diǎn)區(qū)間路段信息

3.2 評(píng)估結(jié)果

圖2展示了各交叉口之間路段的公交專用道利用率。所有路段上的公交專用道利用率均值為0.27,說(shuō)明干將路交叉口之間路段整體的公交專用道利用率較低,須要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體來(lái)看,西環(huán)快速路—養(yǎng)育巷之間路段(編號(hào)1-10)的公交專用道利用率均小于0.3,均值為0.18;養(yǎng)育巷—東環(huán)路之間路段(編號(hào)11-20)的公交專用道利用率均大于0.3,均值為0.36。因此,養(yǎng)育巷以西的交叉口之間路段的公交專用道亟須進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)分析實(shí)際道路情況,發(fā)現(xiàn)干將路各交叉口之間路段的公交專用道利用率較低主要是因?yàn)橥窘?jīng)的公交線路數(shù)較少、公交車(chē)流量較小,因此如何提高路段上的公交車(chē)流量、避免公交專用道的閑置,成為優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題。

圖3展示了各站點(diǎn)區(qū)間的公交運(yùn)行速度提升率。干將路站點(diǎn)區(qū)間的公交運(yùn)行速度提升率均值為0.2%,說(shuō)明公交車(chē)在專用道上的行駛空間得到保證,公交專用道設(shè)置有效,但速度提升效果較弱。具體來(lái)看,閶胥路—學(xué)士街站點(diǎn)區(qū)間(編號(hào)7)的公交運(yùn)行速度提升率最大,達(dá)到1.38%。相門(mén)—蘇大理想眼科站點(diǎn)區(qū)間(編號(hào)12)的公交運(yùn)行速度提升率最小,為-0.66%。盡管公交運(yùn)行速度的提升幅度有限,但相比非優(yōu)先車(chē)道上,公交運(yùn)行速度比社會(huì)車(chē)輛一般低15%～30%,可見(jiàn)公交專用道的布設(shè)對(duì)提升公交運(yùn)行效率起到了較好的保障效果。

3.3 優(yōu)化方法

總結(jié)上述分析可知,須從提高公交專用道利用率和公交運(yùn)行速度兩個(gè)角度對(duì)公交專用道進(jìn)行優(yōu)化,從而全面提升公交專用道的設(shè)置效果。首先,為進(jìn)一步提高公交專用道利用率,一方面可以通過(guò)提高發(fā)車(chē)頻率或?qū)痪€路進(jìn)行優(yōu)化及重新規(guī)劃等方式,確保有足夠的公交車(chē)輛使用公交專用道。另一方面,公交專用道向高承載率車(chē)輛、急救車(chē)等特殊車(chē)型的開(kāi)放[19],也有利于提高公交專用道的利用率,例如今年6月公安部提出優(yōu)化城市公交專用道管理措施,其中就包括鼓勵(lì)地方結(jié)合實(shí)際允許單位班車(chē)、專用校車(chē)等大運(yùn)力車(chē)輛在專用時(shí)段使用公交專用道[20]。除了公交專用道變共享,杭州正在研究利用公交專用道設(shè)置HOV車(chē)道,即在工作日的早晚高峰時(shí)段,載3人及以上的社會(huì)車(chē)輛也可以使用公交專用道[21]。通過(guò)共享和開(kāi)放公交專用道,可以緩解公交與社會(huì)交通的通行空間矛盾,從而為公交專用道成網(wǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次,為進(jìn)一步提升公交專用道在提高公交運(yùn)行效率上的作用,一方面可考慮加強(qiáng)公交信號(hào)優(yōu)先水平。結(jié)合被動(dòng)或主動(dòng)公交優(yōu)先策略,及早放行公交車(chē)輛,降低其運(yùn)行延誤。被動(dòng)優(yōu)先控制策略主要包括網(wǎng)絡(luò)化配時(shí)設(shè)計(jì)、縮短周期時(shí)長(zhǎng)和相位分隔三種控制方法,主動(dòng)優(yōu)先主要包括綠燈延長(zhǎng)、紅燈早斷和插入專用相位三種控制方法[22]。主動(dòng)優(yōu)先盡管相比被動(dòng)優(yōu)先有更好的針對(duì)性和準(zhǔn)確性,可避免無(wú)效優(yōu)先時(shí)間,但其構(gòu)筑與維養(yǎng)的成本更高,在長(zhǎng)期使用中容易出現(xiàn)失效等問(wèn)題。因此,可考慮建設(shè)與養(yǎng)護(hù)投入水平及可持續(xù)性,選擇合適的公交優(yōu)先模式。隨著V2X技術(shù)與人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,基于車(chē)路協(xié)同的公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)則是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。圖4展示了基于車(chē)路協(xié)同的公交信號(hào)優(yōu)先系統(tǒng)構(gòu)成,利用C-V2X無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)公交車(chē)輛與道路控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息交互,將交通影響最小化,從而提升公交車(chē)輛的運(yùn)行效率。

另一方面,干將路的公交專用道均設(shè)置在道路最外側(cè),社會(huì)車(chē)輛可以借用公交專用道右轉(zhuǎn),易出現(xiàn)交織區(qū)車(chē)流運(yùn)行紊亂、右轉(zhuǎn)車(chē)輛過(guò)早占用專用道等問(wèn)題,不利于提高公交運(yùn)行速度。為此,可針對(duì)性強(qiáng)化社會(huì)車(chē)輛對(duì)公交的讓行制度,降低對(duì)公交的影響,例如在專用道交叉口上游處設(shè)置黃色網(wǎng)狀線,表示允許社會(huì)車(chē)輛借用公交專用道的“借道區(qū)”,如圖5所示。也可考慮將公交專用道移至內(nèi)側(cè)車(chē)道,如次外側(cè)車(chē)道和路中車(chē)道等,減少公交車(chē)面臨的運(yùn)行干擾。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和私家車(chē)的日益增多,公交系統(tǒng)已成為當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。如何有效地緩解城市交通擁擠、改善城市交通環(huán)境、提升公交服務(wù)質(zhì)量,是當(dāng)前我國(guó)城市發(fā)展亟待解決的重要課題。政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)也制定了一系列旨在改善上述狀況的政策。在相關(guān)政策中,公交優(yōu)先最為關(guān)鍵和有效,一方面可有效提升公交服務(wù)的效率與吸引力,另一方面也可起到引導(dǎo)綠色出行的作用。公交專用道作為公交優(yōu)先的重要載體,對(duì)于公交專用道的研究,國(guó)內(nèi)外都做了很多的嘗試和實(shí)踐。本文著手于構(gòu)建公交專用道評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)對(duì)公交專用道布設(shè)效果的分析,挖掘公交專用道的提升潛力,以期促進(jìn)公交專用道的高效、可持續(xù)發(fā)展。

未來(lái)應(yīng)繼續(xù)探索不同類型的公交專用道的運(yùn)行效率,例如高峰時(shí)段車(chē)道、快速車(chē)道和逆流車(chē)道,以及它們對(duì)公共交通不同方面的影響,例如客運(yùn)量、可達(dá)性和公平性。此外,還可將智能交通系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)等技術(shù)整合到公交專用道系統(tǒng)中,從而進(jìn)一步提高公交專用道的服務(wù)效率及其在安全性方面的潛力。