（交通运输规划与管理专业论文）出租车在公交专用道上行驶的可行性研究.pdf

中文摘要 摘要：出租车是城市交通的组成部分，是常规公交的有益补充，它应该享有比私 家车更多的出行便利。国内外有一些城市已经或正在考虑允许出租车在公交专用 道上行驶，既保证公交优先通行，又充分利用道路资源，而有关这方面的理论研 究却很少。基于此本文就出租车在公交专用道上行驶的可行性展开了研究。 出租车在公交专用道上行驶的可行性研究涉及的方面很多，如社会影响、经 济影响、交通影响等。由于本文的研究目的是充分利用道路资源、缓解交通拥堵、 缩短所有出行者的路段人均行程时间，故仅从交通影响方面分析其可行性。 本文综述了相关的研究成果，阐述了公交专用道的相关概念和设鼍条件。在 此基础上，从道路饱和度与服务水平的角度，结合公交车辆、社会车辆、出租车 的速度，分析了出租车在公交专用道上行驶前后路段的运行状态。 构建了出租车在公交专用道上行驶后路段人均行程时间的计算公式，以路段 人均行程时间为主要指标评价出租车在公交专用道上行驶时的效益。研究了出租 车进入公交专用道的条件，并从宏观的经济效益与社会效益角度，对出租车在公 交专用道上行驶的可行性作定性分析。 结合实际研究项目，对北京市典型路段的公交专用道进行了数据调查，在现 有数据的基础上，开展了实际数据的案例分析。 关键词：公交专用道；出租车；道路饱和度；车辆运行速度；入均行程时间 分类号：u 1 2 1 a b s t r a c t a b s t r a c t ：t a x ii sa l li n t e g r a lp a r to f u r b a np u b l i ct r a n s p o r ta n dau s e f u ls u p p l e m e n t t oc o n v e n t i o n a lb u s i ts h o u l db ee n t i t l e dt om o r et r a v e lc o n v e n i e n c et h a np r i v a t ec a r i n 8 0 r e c i t i e sa th o m ea n da b r o a dh a v eb e e na l r e a d yo ra r ec o n s i d e r i n ga l l o w i n gt a x i t r a v e l i n gi nt h eb u sl a n er o a d ，b u sp d o 矗t yi st oe l k q u l ea c c e s sa n dm a k ef u l ln s eo f r o a dr e 啪鲻，a n dt h et h e o r e t i c a lr e s e a r c hi nt h i sa r e aa r ef e w b a s e do nt h i s ，t h ep a p e r c a r r i e do u taf e a s i b i l i t ys t u d ya b o u tt h et a x it r a v e l i n go nt h eb u sl a n e 1 1 1 ef e a s i b i l i t ys t u d yo ft a x it r a v e l i n go nt h eb u sl a n ei n v o l v e sm a n ya s p e c t s f o r e x a m p l et h es o c i a li m p a c t , e c o n o m i ci m p a c t ，t r a f f i ci m p a c t ，e t c 他ep u r p o s eo ft h i s p a p e ri sf i l l l u s eo ft h er o a dr e s o u r c e s a l l e v i a t i n gt r a f f i cc o n g e s t i o n , r e d u c i n g p e r c a p i t at r a v e lt i m eo fa l lt r a v e l e r so nt h er o a ds e c t i o n s t h e r e f o r e ，t h ep a p e ra n a l y z e s i t sf e a s i b i l i t yo n l yf r o mt h et r a f f i ci m p a c t s r e v i e w st h er e l e v a n tr e s e a r c hr e s u l t s ，e l a b o r a t e st h er e l e v a n tc o n c e p t sa n ds e t c o n d i t i o n so ft h eb u sl a n e o nt h i sb a s i s ，f r o mt h er o a ds a t u r a t i o na n dl e v e lo fs e r v i c e p e r s p e c t i v e ，t h ep a p e ra n a l y z e st h er u n n i n gs t a t eo fr o a ds e c t i o nb e f o r ea n da f t e rt a x i t r a v e l i n go nt h eb u sl a n ec o m b i n i n gt h es p e e do ft r a n s i tv e h i c l e s ，s o c i a lv e h i c l e sa n d t a x i c o n s t r u c t st h ef o r m u l ao f t h ep e rc a p i t at r a v e lt i m eo nt h er o a ds e c t i o n sw h e nt h e t a x it r a v e l i n go nt h eb u sl a n e a v e r a g et r a v e lt i m eo f p e rt r a v e l e rt ot h em a i ni n d i c a t o r s e v a l u a t e st h eb e n e f i t sb e f o r ea n da f t e rt a x it r a v e l i n go nt h eb u sl a n e s t u d yt h e c o n d i t i o n so ft h et a x ie n t e r i n gt h eb u sl a n e 1 1 l ef e a s i b i l i t yo ft a x it r a v e l i n go nt h eb u s l a n ei sq u a l i t a t i v e l ya n a l y z e df r o mam a c r o e c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t sp e r s p e c t i v e c o m b i n i n gp r a c t i c a lr e s e a r c hp r o j e c t s ，t h et y p i c a lr o a ds e c t i o no ft h eb c i j i n gb u s l a n ei ss u r v e y e d o nt h eb a s i so f e x i s t i n gd a t e ，d o e sac a s ea n a l y s i s k e y w o r d s b u sl a n e ：t a x i ；r o a ds a t u r a t i o n ；v e h i c l es p e e d ；a v e r a g et r a v e lt i m e c l a s s n o ：u 1 2 l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：擗瓢 签字日期：砰2 月j 。e l 导师签名：彩芸勤 签字日期：瑚年j 月g o 日 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：辩登、酃签字日期： 勿d 7 年止月f 口日 致谢 经过一年多的努力写作，本篇论文终于完成了。回想在学习和写作过程中受 到的各方面的关怀和支持，心中充满感激之情。 首先感谢作者的导师北京交通大学彭宏勤副教授，他对本论文进行了认真的 审阅，提出了许多宝贵的修改意见；导师的渊博学识、一丝不苟的治学态度、雍 容大度的学者风范、敏锐的科学思维和丰富的学术研究经验使我终生受益；对内 容与深度提出的高标准和严要求，使我能够以严谨的科学态度从事以后的研究工 作；同时导师的忘我敬业精神也将是我以后学习和研究中坚持不懈的精神支柱； 还有导师的平易近人，并在工作与生活上给予我极大的关心与帮助，在此论文完 成之际，谨向他表示最诚挚的感谢与崇高的敬意。 在我攻读硕士学位期间，我的家人给予了无微不至的关爱与支持，也借此机 会向他们表达衷心的谢意。 最后感谢在交大学习生活期间所有曾帮助过我的老师、同学和朋友。 1 1 研究背景 1 引言 本文是以北京市交委项目北京市交通结构优化系列课题为依托来开展研 究的。公交专用道的运行状态及其效益评价研究是该课题的重要组成部分，并为 城市公共交通优先政策的制定提供现实依据，使公共交通优先政策既有宏观上的 指导性又有一定的可实施性。在课题研究的基础上，本文重点研究公交车专用时 段，出租车在公交专用道上行驶的可行性。 1 2 问题的提出 随着国民经济的快速发展，城市建设规模不断扩大，大城市人口高度集中并 大幅度增长，交通需求迅速扩大。使得城市交通需求与供给之间的矛盾越来越突 出，城市“乘车难”、“行车难”的局面在加剧，交通阻塞呈现出由点到线、由 线到面的扩展趋势。交通拥挤、交通延误、交通阻塞以及由此引起的噪声、废气 污染严重影响着城市居民的正常生活以及社会经济的持续、健康发展。即使一些 城市的交通基础设施现状能够满足交通需求，但由于经济的快速发展，机动化进 程加快，也同样存在着交通隐患，未来城市的交通状况不容乐观。 值得欣慰的是，我国城市交通的现状己引起了政府、公众及社会各界的广泛 关注，有关专家学者和交通工程师们在吸取各国城市交通发展经验的基础上，更 加重视优先发展公共交通，以公共交通为杠杆降低城市交通需求总量，实现道路 交通基础设施发展与交通需求增长的均衡。轨道交通具有运量大、车速高、不与 其他车辆相互干扰冲突等优点，是一种较为理想的公共客流运输方式，但轨道交 通建设耗资大、周期长，且无法形成密集的运输网络，因此更多的公共客流运输 还应由便利的公交车辆来承担。 公交优先是缓解城市交通矛盾、优化交通结构的重要措施。公交优先措施包 括给予公交车辆专用的通行空间、给予特殊的通行权利以及给予时间上通行的优 先。公交专用道是在道路通行条件许可、交通拥挤的重要路段，通过标志、标线 等划出一条或几条车道，全天候或分时段限制其他车辆的通行，供公交车专用。 这是在道路使用权和通行权方面实现城市公共交通优先的有效措施之一。 设置公交专用道的目的在于给公交车较高等级的专用权，提高公交车的行驶 速度，缩短运行时间，从而改善公交车辆的运行环境，提高公交系统的服务水平。 公交专用道具有灵活、方便、大容量、快速等特点，且大大降低公交成本，提高 公交运行效益，同时在一定程度上吸引大量出行者乘坐公交车，提高出行的公交 分担率。但公交专用道要充分体现其公交优先的作用，需要良好的网络规划、科 学的设计、合理的运营管理。 目前，我们国家很多城市尤其是北京通过施划公交专用道来改善城市的交通 状况( 截至2 0 0 6 年1 1 月底，北京市共有6 2 条公交专用道，总里程1 6 5 4 公里【i 】) ， 但公共交通系统总体的运行效率仍然不高，同时在早晚高峰时段，在某些路段还 会出现社会车道过度拥挤而公交车道闲置的情况。为了保证公交优先通行，同时 充分利用道路资源，考虑在公交专用道专用时段，可否允许出租车在公交专用道 上行驶。而在一些中等城市，比如山东的青岛、威海、泰安等，也在大规模的施 划公交专用道以提高公交车的运行速度，缩短出行者的出行时间，但是公交优先 的条件有了，却存在服务跟不上的情况 2 】，为了满足所有出行者的出行要求，是否 也有必要考虑让出租车在公交专用道上行驶，作为一个过渡以满足对出行时间与 出行质量要求高的出行者。而在一些中小城市存在有公交专用道但公交专用道却 没怎么利用的情况，这些城市也可以考虑让出租车在公交专用道上行驶。 国内外有一些城市已经或正在考虑允许出租车在公交专用道上行驶。在欧洲 的伦敦、爱丁堡、巴黎、慕尼黑这四个城市采用建设公交专用道的方式让公交车 优先通过。但是这四个城市扩大了公交车概念的外延，英国把出租车和大型客车 也定义为公交车，可以在公交专用道上行驶，长途客运也作为公交的一种形式有 专用道行驶，并且在公交车上有照相机可以抓拍影响公交优先的车辆。法国把出 租车和预先申请的大客车定义为公交车，允许其在公交专用道上运行。通过这些 政策，降低对私人车辆的依赖，促使大家使用公交【3 1 。在山东青岛，交警部门经实 地勘查研究后决定，将原贵卅i 路、太平路、四j | i 路、延吉路四条公交专用道向出 租车开放【4 】。而在浙江杭州，在市区主要道路实行高峰时间( 7 ：1 5 8 ：4 5 和 1 6 4 5 - 1 8 ：4 5 ) 公交车行驶专用道。高峰时大量车辆都在主车道行驶，造成排队，出 租车也排在其中，而公交专用道却常常闲置。因此有市民建议：严格限制社会车 辆在高峰期间进入公交专用道，而出租车视情机动驶入。该市民还指出，出租车 是城市公共交通的组成部分，若允许出租车在公交专用道上行驶，既提高了道路 在高峰时的通行能力，缓解高峰时塞车的压力，也缓解高峰时打车难的状况嘲。 可以说，出租车这种公共交通的组成方式，就其在公交专用道上行驶的可行 性已经越来越受到人们的关注，而有关出租车在公交专用道上行驶的理论与技术 研究却很少，基于此，本论文就公交专用道专用时段出租车在公交专用道上行驶 的可行性展开研究，以实现道路整体运行效率的最大化。 2 1 3 研究目标及主要内容 出租车是城市公共交通的组成部分，是常规公交的有益补充，它应该享有比 私家车更多的出行便利。国内外有些城市已经或正在考虑允许出租车在公交专用 道上行驶，即保证公交优先通行又充分利用道路资源，有效缓解交通拥堵。 根据出租车载客情况的不同，为叙述方便，这里假定：公交专用道上只有公 交车行驶时为第一种运行状态，公交专用道上允许非空驶出租车行驶时为第二种 运行状态，公交专用道上允许所有出租车行驶时为第三种运行状态。本文主要从 以下几个方面研究出租车在公交专用道上行驶的可行性： ( 1 ) 公交专用道的相关概念及设置条件 结合国内城市的交通特点及国内外研究现状，分析适合我国城市的路段公交 优先通行措施的设置条件。主要包括公交专用道的分类、公交专用道的设置形式、 公交专用道上公交车站的设置形式及公交专用道的设置条件。 ( 2 ) 出租车在公交专用道上行驶前后公交专用道的运行状态分析 研究出租车在公交专用道上行驶前后，公交车道与社会车道饱和度的变化及 公交车辆、社会车辆、出租车的车速变化。分析公交车道与社会车道服务水平及 公交车辆、社会车辆、出租车的速度在公交专用道不同运行状态下应采用的速度 模型。 ( 3 ) 出租车在公交专用道上行驶的可行性分析 构建出租车在公交专用道上行驶后路段人均行程时间的计算公式，利用公交 车辆、社会车辆、出租车的路段平均行程时间，计算路段人均行程时间，并综合 考虑公交优先及各类型车辆的平均载客情况，分析出租车在公交专用道行驶时应 满足的条件。选取适当的指标，定性分析出租车在公交专用道上行驶后给公交车 辆、社会车辆带来的正面与负面影响及所产生的社会、经济效益。 ( 5 ) 实例分析 选取北京市设置公交专用道的部分重点路段，根据实地调查数据，利用公交 专用道三种运行状态下公交车辆、社会车辆、出租车的速度模型及所构建的效益 分析思路，分析出租车在公交专用道上行驶的可行性。 1 4 研究技术路线 本文通过计算公交专用道上只有公交车行驶时公交车道与社会车道的饱和 度，分析整个路段的运行状态。结合公交专用道设置后对社会车道饱和度的要求， 对公交专用道设置后社会车道过度拥挤的路段，研究出租车在公交专用道上行驶 3 的可行性。研究思路框架如下： 公交专用道的相关概念及设置条件 j 公交车道与社会车道的饱和度计算 j i 公交专用道不同运行状态下各类型车辆的速度模型分析 j 出租车在公交专用道上行驶的可行性分析 上 实例分析 图1 - 1 研究内容及思路框架图 f i g f l 一1t h ec o n t e n t sa n di d e a so l lt h ef r a m e w o r kp l a n s 4 2 公交专用道的相关概念及设置条件 2 1 公交专用道的作用与研究现状 2 1 1 公交专用道的作用 设置公交专用道的目的在于给公共汽车较高等级的专用权，提高公交车辆的 行驶速度，缩短运行时间，从而改善公交车辆的运行环境，提高公共交通的运输 服务水平。设置公交专用道是公交优先的具体体现。一条公交专用道的单向运力 约6 0 0 0 人次小时，其客运能力相当于5 2 0 条普通机动车道。而在一般封闭式公 交专用道上，公交车辆的运营速度可达3 0 4 0 公里小时，非封闭式公交专用道 上的车速可达到2 0 公里小时。全封闭独立的公共交通专用道路，则可像轻轨或 地铁那样采用编列行车方式运营，其运营能力和速度也可与轻轨交通的水平接近， 然而其建设投资仅为轻轨交通的l 1 0 左右【6 】。 法国巴黎在公交流量和道路负荷量大的路段上，为地面常规公共交通运行设 置了4 8 5 条公交专用道，平均运营时速比非专用道提高了4 5 ，客运量增加3 0 。 日本名古屋市在l o 4 公里干道上设置了高峰期公交专用道，使该路上公共汽车运 行时间由过去的5 0 6 0 分钟缩短为3 2 分钟，其客运量增加了1 5 。台北市实施 公交专用道后，公共交通吸引了很多人，乘客结构也发生了变化，一改往日只有 老弱妇孺乘公共交通的现射“。公共交通客运量的上升，也使公共交通运营单位的 收入增加，经济效益上升，减少了政府对公共交通运营的补贴。 综上，公交专用道具有灵活方便、大容量、快速等性能，且大大降低公交成 本，提高公交运行效益，同时在一定程度上吸引大量人士乘坐公交车，提高公交 出行率，优化交通结构。 2 1 2 公交专用道的研究现状 公交专用道的实行始于2 0 世纪6 0 年代初的法国，随后，许多欧溯城市也广 泛应用。如果把拥有少量公交专用道的城市也计算在内，欧洲目前拥有公交专用 道( 线) 的城市可占到8 9 。国内外很多专家、学者及交通组织对公交专用道的 设置和其他公交优先通行技术都进行了较为深入与广泛的研究。 欧洲由法国、意大利、罗马尼亚、英国等多个国家的交通组织及大学共同合 5 作了一个长期的项目p r i s c i l l a ( b u sp r i o r i t ys t r a t e g i e sa n di m p a c ts c e n a r i o s d e v e l o p e do i lal a r g eu r b a na r e a ) ，该项目主要研究公交优先的策略及影响分 析，并在一些城市做示范应用【8 9 】。英国s o u t h a m p t o n 大学从2 0 世纪6 0 年代起每 五年为伦敦市进行一次彻底的公交优先通行系统规划，几乎每年做一次调整【1 0 1 ， 他们在公交优先信号交叉口方面作了大量研究，提出了预信号配时、公交车辆感 应配时等方法【“】。澳大利亚研究了公交优先通行措施对道路交通的影响，通过对 比设置公交专用道、专用信号前后道路上车辆的延误时间，给出了不同道路交通 量下，设置公交专用道的最佳公交比例和最佳公交客流量。日本进行了同交通管 理系统相结合的公交优先信号通行系统设计，并利用设在公交专用车道上的光学 监控设施来保证公交专用道的路权专利1 2 1 。s h a l a b y 等使用t r a n s y t 7 f 软件对公交 专用车道及其相关辅助措施的效益进行了模拟分析评价，可以较为准确地模拟出 公交车辆的车速和延误 1 3 】。 对于专用道在交叉口处的设计，国外多采用公交优先信号控制，利用车辆检 测技术或车辆定位系统对公交车进行监控，当检测到有公交车到达交叉口时即实 行公交优先通行。 北京交通大学的吴建平教授对公交优先通行技术作了较多的研究，尤其是交 叉口公交优先通行信号配置，并在英国的城市中有一定应用。同济大学、深圳交 通规划研究中心等对公交专用道的设置形式、设置条件等作了一定的研究，并对 公交优先通行交叉口作了仿真模拟研究【l ”。对于公交优先通行措施的效益评价， 东南大学交通学院进行了初步的研究，对设置公交专用道和专用信号配时前后路 段上人均行程时间进行了对比分析，提出了效益评价的思路和方法，并给出设置 公交专用道的最佳公交车比例的计算方法，并针对国内城市的交通特点，改进了 已有的路阻函数模型，但对于不同的公交优先通行措施对道路交通的影响没有明 确的计算方法【1 5 】。 在国内外研究的基础上，结合现有研究成果与本文研究的主要内容，本章主 要从定性与定量两方面介绍公交专用道的设置条件。 2 2 公交专用道的相关概念 2 2 1 公交专用道的设置形式 公交专用道是指在特定路段上通过标志、标线等划出一条或几条车道归公交 车专用，而不允许其它车辆行驶的车道【1 4 1 。有关公交专用道的标志标线，这里不 作介绍，只介绍公交专用道的设置形式。公交专用道可以采用多种形式来实施。 6 在道路建设上，既可以在现有道路上实施，也可以在专建道路上进行；在空间布 局上，既可以是在地面上，也可以在高架上，甚至是在地下；在与其它道路的关 系上，可分为封闭和非封闭两种；在使用上，可分为绝对公交专用道和有条件的 公交专用道( 如特许车辆可以行驶等) ；在时间上。可分为高峰时间公交专用道、 限定时间公交专用道和全天候公交专用道：在车辆行驶方向上，可分为顺向公交 专用道、逆向公交专用道和可变向公交专车道；在设置位置上，可分为路外侧公 交专用道、路内侧公交专用道、路中型公交专用道等【1 6 】。图2 一l 至图2 5 是按设 置位置与行驶方向划分的公交专用道设置形式示意图。 公交专用道 _ _ 。 公交专用道 一一一一一一一一一一一一一一一一缕咝一一一一 公交专用道 。- 图2 1 路外侧型公交专用道 f i g 2 - 1r o a dl a t e r a lb u sl a n e - 公交专用道 一一一一燮堕一一一一 图2 3 路中型公交专用道 f i 9 2 - 3r o a dm e d i u m - s i z e db u s l a n e 2 2 2 公交专用道的车站设置形式 图2 - 2 路内侧型公交专用道 f i g 2 2m e d i a lr o a db u sl a n e 一一一一a k - 一- - - - 一- - - 一t 銮立堂一一 一一一j = i = 一一一一一一 i 一 图2 _ 4 顺向公交专用道 f i 9 2 - 4s h u nt ot h eb u sl a n e - - 9 一一一一一一二t 一一一 公交专用道+ 一 图2 5 逆向公交专用道 f i g 2 - 5r e v e r s eb u sl a n e 公共交通专用道的车站设置主要分为路内式( 直线式) 和路外式( 港湾式) 两种。 路内式是指设在车道边缘的公交停靠站，如图2 - 6 所示。其优点是不占用过 多的道路面积，布设简单( 目前常规公共交通大都为这种方式) ，缺点是当有公 共汽车在站台上停靠时，易影响其它行驶的公交车辆，并产生延误。尤其是在机 7 动车流量大，难以利用其它车道进行超车时，这种延误影响将更为严重。 港湾式就是在道路之外单独开辟一片用地作为公交车辆停靠之用( 一般来说， 港湾式公交停靠站都设置在路侧的绿化带或步行道内) ，如图2 7 所示。港湾式 公交停靠站不仅可以减少公交车辆进站停靠所造成的延误影响，提高安全性，而 且可以降低公交车站对公交专用道通行能力的影响程度，提高公交专用道的利用 率。因此，港湾式公交停靠站应是公交专用道车站设置的首选方式【m 。 弋蓁弋弋5 忑弋c 孓孓弋、 笾睦咝么么么么么幺丛多 公交停靠站 图2 6 直线式公交停靠站 f i g 2 - 6l i n e a rb u ss t o p 2 3 公交专用道的设置条件 2 3 1 公交专用道设置的可行性 公交停靠站 图2 - 7 港湾式公交停靠站 f i g 2 7h a r b o r - b u ss t o p 有关公交专用道设置的可行性，本文从交通流( 饱和度) 与公交车流之间的 关系来描述。它们之间的相互作用可以分为两种基本情况 1 8 】： ( 1 ) 不需要提供公交优先通行权的情况： 当客流需求不高、道路有空余的通行能力时； 虽然道路接近饱和，但由于乘客与公共汽车流量相对较低时； 这两种情况都没有必要提供公交优先通行权。 ( 2 ) 需要提供公交优先通行权的情况： 道路上有足够多的公交车辆，同时道路饱和度较低( 道路有空余的通行能 力) ，提供公交优先通行权并无明显的不利，此时有必要提供公交优先通行权； 非常需要提供公交优先通行权，但道路已达到或接近其通行能力，分配路 权给公交车辆时将会损害其它道路使用者的利益( 除非通过新建车道提供额外的 通行能力) ，这是最重要的一种情况。在发展中国家的城市，许多道路已达到或 接近其通行能力，所以在设置公交专用道时，最常见的是这种情况，此时公交优 先通行权需要政策和法令的保障。 8 2 3 2 路段部分公交专用道的设置条件 ( 1 ) 定性条件 一般情况下公交专用道的设置应满足以下条件9 】： 路段公交客流量大，或者设置公交专用道后能够吸引足够多的客流量。公 交优先不是单独的公交车优先，而是使用公交车出行的人的优先，要体现“以人 为本”的原则。 道路通行能力能够基本满足设置专用道后社会车辆的需求。公交优先通行 的同时不应给社会车辆造成严重的延误，如果路段的车流量已经接近或超过其通 行能力，则不宜设置公交专用道。 路段要满足一定的长度。如果交叉口间距较短，则公交车受车辆转弯影响 较大，专用道不能很好地发挥作用。这种情况下可以只设置公交专用进口道。 路侧横向干扰较少，当道路上有大量的社会车辆需要进出该路段的建筑 物，或者有路边停车场时，公交专用道也不能发挥效用。 总的来说，车道数较多，通行能力较大，路侧条件较好的路段，当公交客流 量或公交车流量很大时，有必要设置公交专用道。 其他应设置公交专用道的情况： 公交车严重受阻、速度极低、延误很大、很难准时运行时，有必要设置公 交专用道。 虽然公交客流量或车流量不大，但是道路、交通条件允许，为实现公交优 先，促使私人交通向公共交通转化，优化交通出行结构，有必要设置公交专用道。 前面四点是从“以人为本”的时间效益的角度实施公交优先通行措施，后面 两点是从长远的城市交通可持续发展的角度实施公交优先，从根本上解决城市交 通问题。 以上专用道的设置原则和条件都是定性的分析，没有具体的量化条件或明确 的计算方法，比如路段在什么样的路幅形式下，至少要有多少条车道，路段的饱 和度应在何范围之内，公交车流量或客流量应达到多少，实施公交优先通行措施 才能够有效益。以下将从道路条件和流量条件两方面给出公交专用道设置的定量 条件。 ( 2 ) 定量条件 道路条件 一般认为一辆公交车占用的道路资源相当于几辆小汽车，在道路资源有条件 的前提下，设置公交专用道可以提高道路空间的使用效率。 通常下列情况不宜设置公交专用道： 9 i 该路段只有一条交通通道，无其它可转移交通的道路。 i i 公交车行经的路段平面交叉口间距较小，且双向不足6 车道。这种情形下专 用道受转弯车流的影响较大，无法发挥效用。一般来说，实施专用道应具备双向6 车道( 或以上) 的条件【2 0 1 。 i i i 当道路上有大量的商业活动，有大量的社会车辆需进出该路段的建筑物时 公交专用道不能发挥有效的作用。 i v 交叉口不足4 个进口道的情形不宜实施公交专用进口道。 交通条件 当交通量相对于道路通行能力来说很高时，不仅公共汽车将承受由其它车辆 引起的道路拥挤与延误的干扰，而且公共汽车进出停靠站也会导致其它车辆的频 繁制动与启动，这些相互的影响使道路资源的有效利用率显著下降，基于提高道 路利用效率考虑，提出设置公交专用道的交通条件【2 “。 i 路段客流量条件 设置公交专用道的最终目的不是单纯地使公交车辆得到优先，而是使使用公 交车出行的人得到优先。所以，在选择实施公交专用道时，应考虑在客流量大的 路段。 i i 公交车辆的行程速度 当公交车的平均行程速度低于该市机动车的平均行程车速时，可考虑实施公 交专用道。 i i i 公交车流量 设置公交专用道后，假定公交车辆仅沿专用道行驶，而不再考虑小汽车与公 交车之间的混行，设小汽车之间的车头时距h = 2 、公交车之间的车头时距e 5 s h b = 5 s ( 具体数值可根据实际情况进行标定) ，则各车道的通行能力分别为： 公交专用道的通行能力：c b = 3 6 0 0 h 。= 7 2 0 辆j 时 社会车道的通行能力：c 。= 3 6 0 0 h 。= 1 4 4 0 辆d , 时 由上述计算得到社会车道小汽车的通行能力为1 4 4 0 辆孙时，假设小汽车满载 为4 人，辆，则以人为单位的断面通行能力为5 7 6 0 人小时。也就是说把一条车道 施划为公交专用道，断面每小时通过的人次要大于5 7 6 0 人才合理。假设一般公交 车的容量为6 0 人，辆，即公交车每小时通过9 6 辆，断面每小时以人为单位的交通 量就可以达到5 7 6 0 人。所以可以把单向公交车流量为1 0 0 辆4 , 时作为设置公交专 用道的公交车流量下限。 i v 通行能力( 饱和度) 设置公交专用道后，包括公交专用道在内的道路断面总通行能力大于设置前 道路断面总通行能力，或社会车道在高峰时段的饱和度低于0 8 。 i o 当满足上述四个条件时，可考虑设置公交专用道以保证公交车的快速运行。 2 4 本章小结 本章在介绍公交专用道的作用与国内外研究现状的基础上，综述了公交专用 道的相关概念、公交专用道的设置形式及公交专用道车站的设置形式，着重分析 了公交专用道的设置条件。公交专用道的设置条件包括定性条件与定量条件两部 分：首先分析了公交专用道设置的可行性及设置公交专用道的定性条件，然后从 道路条件与交通条件两方面分析了设置公交专用道的定量条件。公交专用道设置 后对道路段面总的通行能力的要求或对社会车道高峰时段饱和度的要求，是本文 下述各章分析的基础之一。 3 出租车在公交专用道上行驶前后路段运行状态分析 在道路条件满足设置公交专用道的前提下，路段饱和度、客流量、公交车流 量与社会车流量等是判断道路能否设置公交专用道的主要依据。确定设置公交专 用道后，公交专用道的规划目标主要包括两个方面：公交专用道的饱和度与公交 车辆的速度，社会车道的饱和度和社会车辆的速度1 2 2 。 基于此，本章通过分别计算公交车道与社会车道的饱和度来确定公交车道与 社会车道的服务水平；同时，利用速度一饱和度模型分别计算三种不同情况下公交 车辆与社会车辆在纯路段的运行速度；从道路服务水平与车辆运行速度两方面描 述出租车在公交专用道上行驶前后路段的运行状态。 3 1 道路服务水平等级的确定 道路饱和度的计算公式是g c ，其中g 为最大交通量，c 为最大通行能力。饱 和度值越高，道路服务水平越低。所以本节从饱和度的影响因素与道路服务水平 的定义及分级标准两方面分析道路服务水平等级的确定。 3 1 1 饱和度的影晌因素 饱和度的大小主要取决于道路的车流量和通行能力，此外影响饱和度的因素 还有运行速度与行程时间、交通受阻或受干扰程度及气候因素。 ( 1 ) 运行速度与行程时间 车辆运行速度越高、行程时间越短，饱和度值就越低，反之则越高。因此， 饱和度值与运行速度成反比，与行程时间成正比。 ( 2 ) 车辆行驶的自由程度( 通畅性) 饱和度与车辆行驶的自由程度成反比，即行驶自由程度越大，饱和度值越低。 ( 3 ) 交通受阻或受干扰程度 车辆在道路上受阻或受干扰( 如大型车辆的混入、超车等) 越多，饱和度值 越高，即两者呈正相关关系。 ( 4 ) 气候因素 气候因素，如雨、雪、雾、台风等，会使车辆行驶速度减慢，饱和度值增加。 3 1 2 道路服务水平的定义及分级标准 有关服务水平( 1 e v e lo fs e r v i c e ，简称l o s ) 的定义，h c m 中规定为描述交 通流内的运行条件及其影响驾驶员与乘客感受的一种质量标准，即道路在某种交 通条件下所提供的运行服务的质量水平【2 3 】。 美国的道路通行能力手册( h c m ) 将道路的服务水平根据饱和度等指标分 为6 级，我国则一般根据饱和度值将道路拥挤程度、服务水平分为四级【2 叼，如表 3 - 1 所示。 表3 - 1 道路服务水平分级标准 t a b 3 - 1r o a ds e r v i c el e v e lc l a s s i f i c a t i o ns m u d a r d s v c 值l o s 等级及状况拥堵状况h c m 中l o s 等级 o v c o 6 5一级，好交通顺畅a 、b 级 0 6 5 v c 0 8二级，较高稍有拥堵c 级 0 8 1 0 四级，极差严重拥堵 e 、f 级 本文实例分析部分，通行能力和服务水平的各种关系及参数值均是在路面质 量良好及气候正常情况下得出的。 3 2 道路饱和度的计算 饱和度的值主要取决于两方面：交通量和通行能力。由于时间单位愈大，交 通不均匀性也愈大，愈不能很好地反映交通量与运行质量之间的关系。因此，通 常是以小时为单位来计算通行能力和设计交通量。 在美国，考虑到稳定交通流存在的最短时间为1 5 分钟，主张观测分析1 5 分 钟的交通流量和运行质量的关系。但设计交通量仍以1 小时为单位，故以交通流 率( 当量小时流量) 而不是以小时交通量来反映通行能力。我国现阶段则仍用小 时交通量而不用交通流率。城市道路饱和度采用道路日高峰小时交通量与道路小 时最大设计通行能力的比值来计算，其中交通量数据由调查获取后通过折算而得。 考虑到我国交通运行的实际状况( 机非混行) ，对某些无机非隔离设施的道路最大 通行能力的取值不宜采用h c m 中的数值，应参考城市道路设计规范( c j j 3 7 9 0 ) 建议的不受平面交叉口影响的路段通行能力脚】进行取值。而对于有机非隔离 措施的路段( 如三幅路、四幅路) ，道路通行能力不受机非混行的影响，单车道最 大通行能力的取值，则参考h c m 中的数值。 3 2 1 单车道饱和度的计算 有了路段日高峰小时交通量( q ) 及一条车道的可能通行能力( c ) ，就可以 计算路段的饱和度q c 。而一条车道的可能通行能力通常是靠近路中线或中央分隔 带的车行道的通行能力，其他车道的通行能力要在此基础上进行折减，用k 。表示 折减系数或车道利用系数。以靠近路中线或中央分隔带的车行道为第一车道，其 它车道相对于中央第一车道的折减系数参见表3 - 2 。 表3 2 我国常用的车道利用系数口q t a b 3 2t h el a n eu t i l i z a t i o nf a c t o ro f u s i n g , i nc h i n a 车道位置第一车道 i 第二车道 j 第三车道 f 第四车道 车道利用系数 3 2 2 多车道道路饱和度的计算 “多车道道路”指各车道有明显划分标志的道路，多车道总通行能力c 。的计 算公式旧为： q = a cc l 万足。 f 3 11 式中，c l 第一条车道的可能通行能力，单位p c u h ； “一相应各车道的折减系数，具体取值参见表3 - 2 ； 口机动车道的道路分类系数，参考城市道路设计规范取值； 万交叉口影响系数，本文中由于是计算路段的通行能力，所以万= l 。 用上述公式计算出道路通行能力后，根据相应交通量数据得出多车道日高峰 小时交通量q ，即可算出多车道道路饱和度，其计算公式为：g c 。 3 3 出租车在公交车道上行驶前后车辆的速度模型 路段交通流运行状态通常用车辆运行分析模型即交通流模型来描述，交通流 模型中最常用的是描述路段车辆行驶速度( 或时间) 与路段交通饱和度之间的函数 关系模型。虽然交通量是影响速度的因素，但由于不同的城市道路宽度、车道数 等都有所不同，相同的交通量条件下，不同道路的车速也会有很大差异，不便于 比较，因此采用饱和度作为影响速度的变量。这种模型表述了车辆沿路段行驶的 难易程度( 即交通阻抗) ，所以称其为路阻函数，它是进行交通分配预测的依据。 在路阻函数研究中，相继产生了一些模型。国外有代表性的模型有 2 8 1 ：美 国联邦公路局( f h w a ) 的路段行程时间函数模型( 简称b p r 模型) ；芝加哥交通工 1 4 程学会的路段行程时间函数模型；b p r 模型的改进d a v i d s o n 模型；英国的 t r r l 模型。以国外模型为基础，国内也产生了一些有代表性的模型，如( 3 - 2 ) 式 所示的最常见的速度一流量的线性关系模型；( 3 - 3 ) 式所示的考虑了自行车影响 的速度一饱和度关系模型。 y = a b q ( 3 2 ) 式中，矿表示当流量为q ( p 印m ) 时的车速，k m h ；g ，b 为待定系数。 矿：上t 一 ( 3 3 ) 【1 + 口i ( 里) 矗+ c k ( 兰丛) c c b l 式中，矿，k 分别为受流量影响时的车速和自由流时的车速，k m h ；q ，c 分别 为本向机动车流量和本向机动车道实际通行能力，p 锄m ；q b lc 。分别为本向自行 车流量和本向自行车道实际通行能力，b i c h ；口，屈，盘：，屈分别为待定系数。 虽然目前路阻函数模型已有很多，结合本文研究的实际情况，针对公交专用 道上车辆运行的具体状态( 即：公交专用道上只有公交车运行和公交专用道上允 许出租车运行) ，分别采用不同的路阻函数模型，以体现大型车辆与小型车辆在 加减速、灵活性等方面的差异。 考虑到公交专用道有多种类型和设置形式，结合国内大多数城市道路的具体 情况和未来的发展趋势及公交专用道的设置条件，本文只研究路边型公交专用道， 且公交专用道设置在主路上，设置公交专用道的路段为四幅路，即公交专用道与 非机动车道之间有机非隔离设施，同时路中央有中央隔离带或隔离栏，双向为6 车 道以上的城市主干路。 本文所使用的模型，对于其参数的标定不作研究，完全参考现有研究成果中 的模型参数。 3 3 1 第一种运行状态下车辆的速度模型 公交专用道上只有公交车运行时，公交车辆与社会车辆的速度模型采用公交 专用道设置后的交通流模型。该模型是在我国的国情下，在公交专用道设置后经 调查研究后给出的，比较符合本文的实际。针对本论文的研究内容，公交专用道 位于主路上，设置形式为路边型，且公交车辆与社会车辆之间无任何隔离设施， 这里采用无隔离式公交专用道交通流模型【2 9 】。此时，出租车按社会车辆考虑，计 算其在路段的运行速度时作为社会车辆的一部分，用社会车辆的速度模型，而不 单独计算。 ( 1 ) 社会车辆速度模型 。 1 5 设置公交专用道后，在专用时段，公交车一般都在专用道上行驶。文献 2 9 的研究表明：当公交车道的饱和度小于0 3 时，社会车辆基本不受公交车的影响， 车速不随公交车道饱和度的增加而降低，此时，社会车辆的车速只与社会车道的 饱和度有关，社会车辆的车速一饱和度模型采用公式( 3 - 4 ) ： 以= 吃 - o 3 7 4 7 ( q ，旭) + 1 0 8 3 4 】( 3 - 4 ) 式中，k 社会车辆的速度，k m h ； 社会车辆在自由流时的车速，虹地； g 。社会车辆的交通量，p c u h ； c 社会车道的通行能力，p e u h 。 当公交车道的饱和度大于0 3 时，若前面车辆的速度较慢，则公交车需要超车， 就会占用社会车道。事实上，当路段饱和度较大时，即使公交车不占用社会车道， 由于驾驶员心理因素，社会车辆的平均车速也会有所降低。此时社会车辆的速度 模型取两个变量：社会车道的饱和度与公交车道的饱和度，社会车辆的速度一饱和 度公式如式( 3 - 5 ) 所示： = r , o 一o 3 7 1 8 ( q ，c s ) 一o 0 9 3 1 ( q 6 他) 4 - 1 0 9 2 8 】 ( 3 5 ) 式中，吼公交车道上公交车的交通量，换算成标准小客车当量，p