“禁摩限电”综合分析.docx

“禁摩限电”效果综合分析问题摘要本文对深圳市交通状况的调查数据进行分析，从交通资源总量、交通需求结构、各种交通工具的效率及对安全和环境的影响出发，对深圳市“禁摩限电”政策展开可行性分析，并进行仿真测试验证结论。对交通资源总量的研究。首先对深圳市道路和交通条件进行数据的调查分析，得到了影响交通条件的主要因素。通过建立流体动力学模型，采用特征线分析，运用单因素方差分析和t检验法进行合理性验证，总结出边际递减的原因和规律。得出由于摩托车和电动车的影响，导致换道频率的增加，是深圳市道路通行能力递减的主要原因。对交通需求结构的研究。首先运用城市的交通调查资料、城市远近期的社会经济发展战略规划和土地使用规划资料，从多方面找出城市居民在选择城市公共交通和私人交通工具之间的规律性。通过对出行时耗作“争夺区”分析，定量与定性相结合地确定该城市的交通方式结构，从而得出“禁摩限电”政策的理论性依据，为进一步制定相应的发展政策提供有力的依据。对交通工具效率的研究。首先建立生态足迹模型，以道路空间利用率、时间效率和运输成本为影响因素，通过模型分析找出各因子之间的相关关系，从而得到各交通工具运输效率。计算得到了深圳市各交通工具的占路面积比率，也得到了各种交通工具的出行所需费用，利用SPSS软件绘制出各种交通工具出行时间效益图，进而直观地比较这些交通工具的效益比。交通工具对安全和环境的影响的研究。建立运动学理论模型，对各种交通工具的安全性进行研究，得出安全制动距离的前提下，摩托车与电动车发生事故率最高、伤害最大的最小距离。利用MOBILE模型计算得到了深圳市2015年不同交通工具污染排放清单。本文构建了多种模型，结合了物理学、数学等方面知识，利用数学软件对“禁摩限电”政策进行系统科学的分析，以实际数据进行对比修正，使研究的灵敏性更高、误差更低。本研究得出“禁摩限电”这一政策实施的必要性和对缓解深圳市道路交通压力的重要影响力。此外，也可作为理论性依据推广以方便深圳市居民的出行，并对深圳市交通的缓解做出一定的理论指导。 关键词：流体动力学模型 禁摩限电 生态足迹模型 对比修正 MOBILE模型一、问题重述随着社会、经济的发展，深圳市摩托车、电动车数量日益增多，对城市的安全和环境造成了不好的影响。因此为了解决这一问题，深圳市采取了“禁摩限电”的措施，进而促进城市很好的发展。本题要求我们通过自行收集的数据，从深圳的交通资源总量（即道路通行能力）、交通需求结构、各种交通工具的效率以及对安全和环境的影响等因素和指标出发，建立数学模型并进行相应的定量分析，进而对“禁摩限电”这一政策进行不带意识形态的论证，并提出一个可行的方案。二、问题分析2.1深圳市交通资源总量的分析针对深圳市交通资源总量的分析，我们通过道路通行能力来度量道路的性能。根据题目要求，我们对不同性质道路的道路条件和交通条件进行研究。为使模型和问题吻合，我们观察记录了几条不同车道的交通量，通过对其道路疏导车辆的能力、车道数、交叉点以及交通量分析，来确定车道数对道路的通行能力的影响。同时固定车道数，运用单因素分析法，分析摩托车和电动自行车换道频率和规律，和其对道路通行能力的影响。通过建立流体运动学模型，分析如何才能最大限度地减少车辆行驶过程中的交通延误，从根本上提高深圳市的交通资源总量。2.2深圳市交通需求结构的分析针对深圳市交通需求结构的分析，首先分析人们出行选择行为机理，得出交通诱导管理影响出行者的出行和需求的主要因素。通过比较电动自行车、摩托车和公共交通的出行时耗，列出各自的时间公式，做差求出时间差，并找出“争夺区”的范围。通过对各个因素的调整，使“争夺区”处于合理的范围。其次考虑到大众需求的多样性，做出不同道路状况下的区域调整，通过优化模型量化需求的变化。综上所述可以得出深圳市交通需求结构，以及调控城市出行需求、提高交通系统运行效率的交通管理对策。2.3各种交通工具效率的分析针对“禁摩限电”政策对指标“交通工具效率”影响的分析，我们通过结合实际情况做了简单定性分析，建立三个指标进行交通工具效率的分析道路空间利用率、出行时间、个体出行费用能源消耗率。根据题目要求分析“禁摩限电”这一政策对深圳市各种交通工具效率的影响，我们为使分析简单化，就先将不同时空下深圳市各种交通工具的载客率、能源消费模式等变量影响因素认为是静态不变的，建立生态足迹模型对三个影响指标进行考量分析，并对其进行合理的推理和预测，然后再利用收集的深圳市近几年交通工具的数据带入进行验证定性分析的正确与否，进而得出“禁摩限电”这一政策对深圳市交通工具效率的影响。2.4交通工具对安全和环境影响的分析针对“禁摩限电”政策对指标“交通工具对安全和环境的影响”影响的分析，我们通过对深圳市实际交通情况，从交通工具的安全性、环保性两个方面进行分析。在安全性的分析中，为了简化分析，我们假设反应时间为常数，且在这段时间内车速未改变。在此假设下，计算出安全车速，然后利用运动学模型进行超出安全车速造成的人身伤害的计算分析。在环保性的分析中，利用MOBILE模型，以车队特征、活动水平、控制计划、燃料特性和外部环境等因素作为参数，得到机动车的排放因子和排放清单，进行合理的预测与推理。最后收集了深圳市近年交通交通工具的数据带入进行验证分析的正确与否，从而得出“禁摩限电”这一政策对深圳市交通工具的安全与环境的影响。三、模型假设1、假设选取的车道符合理想条件，即天气晴朗，风力小于3级，确保3条路段在道路条件和天气环境条件方面的可比性；2、假设该系统是静态的，即影响深圳市交通生态足迹的关键因子：能源消费模式（能源消费量、能源结构）、机动化规模、载客率、行驶里程（平均里程、空间可达性等）、维修费用等这些变量不受新技术和政策等外部因素的变化的影响，是静态、不变的;3、假设深圳市的线路网、站点布局、运送车速、电动自行车及摩托车车速等都是已知的，且受外界的影响可以忽略;4、假设车辆刹车时，司机的反应时间为常数 ，且在这段时间内车速未改变；5、假设制动器作用力、车重、车速及道路、天气等因素对不同车型的交通工具的制动距离影响相同。四、符号说明符号说明Np1条机动车道的路段可能通行能力t1连续车流平均车头时距Nm1条机动车道的设计通行能力acp机动车道道路分类系数uw波速u1最大波速x在车道中的位置r换道流量ss= drdxuf自由流速度，道路的设计时速kf自由流速度行驶时的最大密度m波速系数kj速度为0时的阻塞密度a换道频率，是换道流量与车道流量的比值l出居民的出行距离（公里）l步距离t步居民步行到公交车站的时耗t候居民等候公交车的时耗t车居民乘在公交车内的时耗t换需要换乘的人，换乘公交的时耗t骑骑车出行的时耗t取存拿取和存放自行车的时耗v自骑电动自行车的速度v送公交车的运送速度建成地生态足迹道路的生态足迹停车站场的生态足迹表示城市道路面积计算年内某种交通工具每天行驶里程计算年内某种交通工具的数量某种交通工具占用道路宽度停车站场的面积（），为调查或规划数据某种交通工具的长度某种交通工具的宽度个体出行成本交通工具购置折旧费交通工具维护费交通工具的燃油费（充电费）占地面积宽S各种交通工具占地面积K停车密度A区域面积x比例因子E吸收和消耗掉的未转化为人体伤害的动能J相对O点的转动惯量L冲撞点到O点的距离EQp深圳市机动车第 p 类污染物年排放总量Pj深圳市第j 类机动车保有量（辆）Mjj 型车的年平均行驶里程EFpjj型车的第p类污染物的平均排放因子五、模型的建立与求解5.1 基于动力学模型对深圳的道路通行能力的分析随着我国社会经济的持续快速发展，城市已成为经济增长的重要地区。人口数量的不断增加，城市规模的日益扩大，社会经济活动的空前活跃，机动车的迅猛增多，使得城市交通日趋拥挤，交通阻塞现象时有发生，从而导致城市道路的使用效率降低，通行能力受到制约。针对这种情况，本模型试图在实地调研得出道路平均每车道通行能力随着车道数的增加而边际递减的基础上，参照流体力学的研究方法，得出考虑换道的车道交通流动力学模型【1】。采用特征线分析得到该模型的解析解。运用数学方法分析了边际递减的原因和递减的规律，并运用实测数据验证了数学解释的合理性，得出换道频率的增加是通行能力递减的主要原因。5.1.1城市道路通行能力的含义道路的通行能力是指在一定的道路交通条件下，单位时间内某一车道或道路某一断面能通过的最大车辆数。通行能力是进行公路和城市道路交通理论研究的基础参数之一，也是道路规划、设计、运行分析以及控制管理过程中不可或缺的重要参数。它包括路段通行能力和路口的通行能力。路段通行力又分可能通行能力与设计通行能力，在城市一般道路与一般交通的条件下，并在不受平面交叉口影响时，一条机动车道的可能通行能力按下式计算：Np=3600t1式中:Np1条机动车道的路段可能通行能力( pcuh ) t1连续车流平均车头时距( spcu )不受平面交叉口影响时，一条机动车道设计通行能力按下式计算：Nm = acp Np式中：Nm1条机动车道的设计通行能力( pcuh )acp机动车道道路分类系数受平面交叉口影响的机动车道设计通行能力应根据不同的计算行车速度、 绿信比、 交叉口的平面布置等进行计算，道路通行能力也称路疏导车辆的能力。通过这种分析，可以确定道路的车道的缺陷，便于针对问题指出改进道路通行能力的措施以及交通管理措施【2】等。5.1.2“摩电”对城市道路通行能力的影响影响城市道路通行能力的因素主要取决于道路条件、交通条件及服务水平等因素。道路条件一般指道路分类、道路横断面、车道宽度、道路线型、交叉口形式、路面抗滑能力等； 交通条件指大型车辆、公共交通、自行车的混入、超车、车道分布、交通量的变化、交通管理、交通管制等。下面将通过对道路条件和交通条件的分析来进一步说明“禁摩限电”措施对深圳道路通行能力的影响。一、道路条件影响因素1、道路分类城市道路设计规范(CJJ37-90)根据道路在道路网中的地位，交通功能以及对沿线建筑物的服务功能等，城市道路分为四类：快速路、主干道、次干道、支路。一般来说，道路的等级愈高其通行能力愈高。但在我国目前条件下，快速路、主干道在城市道路网中所占的比例还小。而城市车辆的增长却迅猛异常，致使交通量的发展失衡。许多道路上的交通量已接近或超过了设计通行能力。迫切需要对这样的道路进行改造，提级增容，提高其通行能力。虽然，道路的等级对道路的通行能力具有制约作用，但并不是说， 将所有的道路都设计成高等级的。这要根据当地的交通流量、经济战略地位等诸多因素综合考虑。若在交通量较低的路线修建快速路或主干路，势必给国家造成巨大的浪费。由于深圳发展迅猛，当时城市设计理念落后于经济发展水平趋势的历史原因，深圳的城市道路的等级普遍不是太高，很大程度上制约了交通的流畅度。2、道路横断面城市道路横断面形式有：单幅路、双幅路、三幅路及四幅路。（1）单幅路将所有的车辆( 机动车、非机动车) 组织在一条道上混合行驶。道路上，由于机动车与非机动车混行，因此互相间的干扰势必就大，通行能力受到很大程度的影响，更重要的是双方都有一种不安全感，其通行能力难以提高。单幅路的横断面形式见图1：图1单幅路横断面(2) 双幅路利用中央分隔带(或防撞墙)将机动车道按上下行方向隔离。由于双幅路将机动车道的双向进行了分隔，减少了对向车流的干扰，道路通行能力比单车幅路有所提高。但由于其在一个方向上机非混行，机非之间的干扰还是存在，道路的通行能力还是受到制约。双幅路的横断面形式见图2：图2双幅路横断面（3）三幅路利用机非分隔带将机动车道与非机动车道分离。由于三幅路的组成将机动车道与非机动车进行分隔，避免了机非之间的干扰，从而很大程度上提高了道路的通行能力。但由于其没有将机动车道上、下行分隔，机动车道对向车流的干扰同时存在。三幅路的横断面形式见图3：图3三幅路横断面（4）四幅路利用中央分隔带(或防撞墙)、机非分隔带将机动车道双向、机动车道与非机动车道之间分隔。四幅路彻底避免了机非之间、对向车流之间的干扰，从而大大提高了道路的通行能力，是最理想的道路横断面型式，缺点是路幅宽占地多。3、道路宽度车道宽度是决定道路上车辆行驶速度的重要因素，城市道路规范规定：当计算行车速度40 kmh ，车道宽度为 3.75 m,而当行车速度40 kmh ， 车道宽为 3.5 m,可见速度越大，要求车道宽度越宽，通行能力越大。当车道宽3.5 m时,就应考虑采用车辆通行能力的折减系数,见表1。表1车道宽度对通行能力影响的折减系数车道宽度（m）通行能力的折减能力3.51.03.250.943.00.852.750.774、道路交叉口形式城市道路交叉口形式通常分：平面交叉和立体交叉。 城市道路平面交叉口的形式有十字形、T形、Y形、X形、环行交叉、多路交叉、错位交叉、畸形交叉等。通常采用最多的是十字形交叉、十字交叉以正交为宜，斜交时交叉角应大于45。规范规定应避免错位交叉、多路交叉和畸形交叉。平面交叉口的特点是：交叉路口的冲突点和交织点多，视线盲区大，交通流量大，各方面的车辆均在此实现合流分流，相互交织、冲突的机会增多。相交道路冲突点总数见表2。表2相交道路冲突点总数相交道路系数冲突点总数334165506120由表2可知，5条道路相交冲突点总数多达50个，这样发生“塞车”的机会明显增多，严重影响道路的通行能力。由于平面交叉的冲突点、交织点难以消除，故平面路口的通行能力难以得到提高。通常，提高平面交叉口通行能力的方法有：将路口进行渠化，对车流进行有效引导，增设交叉口进口的车道数等。二、交通条件影响因素在城市道路上，一旦交通流中有大型车辆、公交车辆、自行车的混入，行车中的超车现象，交通量的变化，车道分布的不合理，交通管理、交通管制混乱等现象的出现，道路通行能力势必受到影响，而这些因素统称为道路的交通条件影响因素。（1） 大型车辆的混入大型车辆由于其车体大，所占道路面积大，它的加速、减速和保证车速的性能均较其它小汽车差。故在上、下坡时，与前车的距离会加大，影响其它车辆的行驶，从而影响道路的通行能力。（2） 公交车辆、自行车的混入公交车自行车的车速远比小汽车要低，它们混在一起使用道路，互争道路空间，这样互相干扰，从而大大影响道路通行能力。（3） 车道分布多车道道路并不是所有车道上都有相同的交通量，一般交通量少时，内侧交通量大，随着交通量增大，内侧交通量提高，而外侧交通量减少，也会使该段道路的通行能力下降。此外，道路的交通管理不好，路口的交通管制混乱，行人过街等都会影响道路的通行能力。三、对深圳交通资源总量（车辆通行能力）的分析选择深圳市三条分别为2、3、4车道道路的基本路段，这3条路段都符合理想条件的标准。选取连续15min的最大流率作为道路通行能力的观测值，如下表3所列。表33条路段平均每车道通行能力观测值车道数样本观测值123456均值标准差2212920542094211820812150210434.833192819381965199520102002197332.664187618211860188318051845184830.79从表3可以看出来，3条车道的平均每车道通行能力是有差异的：随着车道数的增加，道路平均每车道的通行能力呈现逐渐下降的趋势，他们的标准差没有明显差异。为了更客观地分析出不同道路的平均每车道通行能力的边际递减规律，运用单因素方差分析和t检验法来检验它们之间的关系。结果显示不同车道数的道路，它们的平均每车道通行能力是存在显著差异的。随着车道数的增加，道路的平均每车道通行能力值边际递减。（1） 换道对道路通行能力的影响参照【3,4】流体力学的研究方法，可得出考虑换道的车道交通流体力学模型为：kt+qx=sut+uux+qu1-uxk+uw-u1kqx-uw-uks=0 (1)式中： u为速度；k为密度；t为时间；x为位置；q为车道流量，q=ku；uw为波速；u1为最大波速；s= drdx，其中r为换道流量。当车辆离开车道是，r0,s0,s0;无车辆进出时，r=0，s=0。文献【5】采用特征线分析法得到了式（1）的解析解，其中流量、密度和换道率之间的关系为q=ufmk+1-mkfea kfeakk,0a1ufmk+1-mkfea kfeakkea,-1a0 14mufkjea keak0）只会增加高速度低密度区的通过量，对通行能力没有影响；而车辆换出（a0）)会降低车道的通行能力。对一条封闭的高速公路基本路段而言，每次换道都是从一个车道换出，而进入另一车道的过程。换出会降低原车道的通行能力，而换入对另一车道的通行能力无影响，因此，基本路段内车辆的换道(包括换出和换入的全过程)只会降低整个路段的通行能力，以式(2)为基础可得到整个路段平均每车道的换道率与通行能力之间的关系【6】从式(3)可知，换道频率的增加会降低道路的通行能力。C=qmax=14mufkjea -1a0 (3)(2)递减现象的数学分析及其规律推导设计速度一致的不同车道数的道路，它们的uf，m以及kj是一致的，而它们的换道机会是有差异的，如图5所示。可以看出每增加1条车道，车辆可以换入的车道方向就相应的增加2个。由此，可以推算出车道数为2,3,4,5，n的道路，车辆换道的比值为22：43：64：85：2n-2n （4）式（2）同时也是不同道路平均每车道换道频率的比值。图5不同车道数道路的换道机会示意图换道频率的不同将导致不同道路平均每车道通行能力的差异根据式(3)和(4)，设2车道的平均每车道通行能力为c2,换道频率为a2，可以推算出不同道路平均每车道通行能力的比值为e2a2/2:e4a2/3:e6a2/4:e8a2/5:e(2n-2)a2/n (5)则n车道道路的平均每车道通行能力cn为cn=c2e(2n-2)a2/n n2 (6)令c2=2100pcu/(lnh), a2=-0.224,则道路的平均每车道通行能力随车道数增加的变化趋势如图（）所示。可以看出，随着车道数的增加，车辆换道频率随之增加，这就导致道路平均每车道通行能力的边际递减，且递减率是逐渐减小，最后当平均每车道通行能力接近1700pcu/(lnh)时，变化趋于平缓。图6道路平均每车道通行能力与车道数的关系5.2交通需求结构产生交通拥堵的根本原因是交通供给和交通需求的不平衡，即交通需求大于交通供给。由此可见，解决交通供求不平衡的矛盾必须从交通供给和交通需求两个方面着手，根据城市实际制定系统对策。5.2.1城市交通供给的内涵和作用原理为解决交通阻塞问题，通常的做法是进行大规模的交通基础设施建设。然而，基础设施的改善会诱发电动车和摩托车的大量发展，进一步刺激交通需求的增长，使交通拥挤状况不但没有缓和，反而变得更加严重，如图7，从而陷入电动车和摩托车增长环境恶化修建道路电动车和摩托车继续增长再建路再恶化的恶性循环。由于单纯依靠交通供给的手段无法解决交通拥挤，转而需要从交通需求本身来做文章。图7交通陷入“死循环”从城市交通需求产生机理【7】可以看出，出行具有一定的弹性和可塑性。交通需求管理策略的主要出发点就是利用出行的这一特性，在交通需求的不同阶段、从不同角度采取合适的策略，综合完成调整交通需求特性、改善交通系统运行效率、降低资源消耗和较少环境污染的交通发展目标。其作用机理如图8所示。图8交通需求管理内容与作用机理简言之，交通需求管理是指通过调整用地布局、控制土地开发强度、改变客货运输时空布局方式和改变人们的交通出行观念和行为来达到减轻城市交通拥挤的一系列管理措施。综合的交通需求管理方案涉及的要素包括：(1)提供其他可选择的交通方式和服务；(2)引导出行者转向其他交通方式和服务的激励措施；(3)有效平衡交通需求和交通设施关系的发展引导交通技术政策；(4)使方案能付诸实施的一系列保障措施。交通需求管理的主要目的在于运用交通规划与城市规划的互动及反馈原理。合理城市布局， 减少与避免不必要的交通发生、吸引及出行需求的过分集中；通过交通管理，缓解城市交通需求与有限交通设施的矛盾，实现城市土地、道路空间高效能的合理利用；大力发展高效能、低污染的公共交通方式，抑制低效高污染的个体交通方式；科学合理地调控不同时段、不同区域、不同路段上的机动车流量。避免交通在时间、空间上的过度集中。5.2.2城市交通供给策略与交通需求管理的关系出行需求包含刚性需求和弹性需求，交通选择行为具有在给定条件下进行有限权衡决策的特点。这一属性决定了在推进绿色交通系统建设时需要采取激励和限制措施 ，才能实现走向理想交通状态的目标。交通供给与交通需求有如下相互作用机理：（1）增加交通供给会诱发潜在的交通需求。特别是 ，道路通行条件的改善会在极短时间内吸引和诱发大量的交通需求，从而使道路交通趋于饱和状态，导致产生路修得越多交通越拥堵的现象。同样，合理的道路系统布局和功能定位会产生更为合理的道路交通需求特性和道路交通状况。（2）提供不同类型的交通供给会产生不同类型的交通需求。如果把有限的通行空间优先配置给步行和公共交通等绿色交通方式，不仅会大幅度提高交通空间利用效率，还会使更多的人选择公共交通出行。（3）交通方式选择特性的改变需要客观的驱动力量。特别是，使用电动自行车或摩托车交通方式的改变需要外力的推动。电动自行车或摩托车使用者难以放弃它们的使用，这不仅因为人有延续某种行为的惯性，更因为电动自行车或摩托车对于个人来说，具有诸多的独特优势。因此，要想促使出行者放弃小汽车转而选择公共交通出行，一方面需要提高公共交通的服务水平，另一方面需要采取一定的抑制电动自行车和摩托车使用的措施和创造促进交通方式转换的契机。图9交通供给策略与需求管理对策效果分析根据图9的动态作用可以推出深圳居民在日常出行的交通需求方式的供给关系。5.2.3 深圳市出行的交通需求结构模型建立现时，在深圳乃至全国范围内许多城市中道路上存在大量摩托车和电动自行车等短距离代步工具如图10，在短距离出行中比例高达50%60%，相对而言公交车的出行比例要低的多。这也是居民们选择交通方式时必然要考虑的。在居民选择出行方式时考虑的因素甚多，要有：交通主动权、安全、便捷、舒适，可达性好。图10出行方式分布图其中：出行时耗是一项重要的考虑指标。电动自行车（摩托车）的出行时耗（T自）：T自=t骑+t取存=60l出v自+t取存乘公交车的出行时耗（T公）：T公=t步+t候+t车+t步+(t换)=260t步v步+t候+60l出-2l步v送+（t换）式中：l出居民的出行距离（公里）；l步、t步居民步行到公交车站的距离（公里）和时耗（分钟）；t候居民等候公交车的时耗（分钟）；t车居民乘在公交车内的时耗（分钟）；t换需要换乘的人，换乘公交的时耗（分钟）；t骑骑车出行的时耗（分钟）；t取存拿取和存放自行车的时耗（分钟）；v自骑电动自行车的速度（公里、小时）；v送公交车的运送速度（公里、小时）。设T=T自-T公令T=0，则T自=T公，联立二式，得T=bl出-a-t候式中：a=260l步v送-t取存b=60v自-(60/v送)由于深圳市的公交的线路网、站点布局、运送车速、电动自行车（摩托车）车速都是已知的，将其数值代入上式，就可以求得a、b二值，在图11的出行距离横坐标上汇出T=0的交点，在交点的左边，T自T公，在T=0处，即T自=T公，是居民出行时选择电动自行车（摩托车）还是公交车的争夺区。由于居民候车时耗是可变的，有人没有车、不会骑车或者喜爱骑车，所以争夺区有一个范围。图11 一般情况下居民出行分布图同理，此法也可以对私人机动车与轨道交通的出行时耗作争夺区分析。从远期的城市土地使用、城市人口分布、交通规划预测，可以得到规划期的居民出行分布曲线，通过对远期公交网规划，将各项规划的服务指标参数代入，就可以框出将来可能选用公交和自行车的居民出行量所占的比例。这就为初步确定城市交通方式结构提供了定量依据。在城市交通近期规划改善时，居民的出行分布随着土地使用调整，远距离的出行量会有所增加，但他们使用公交的比例很低。为了增加公交的乘客，应该采取各种方法改变a、b值，使争夺区向左移扩大T自T公的范围(图12)。这些方法有：加密城市支路网，为提高公交网密度、缩短步行到站的距离创造条件；用GPS 手段在公交车站上公布行车时刻表，缩短居民候车时耗；改善道路交通和车辆，设置公交专用道。提高公交车的行车速度；各种公交线路站点间在时空上衔接好，换乘便捷；建有轨道交通的城市，由于轨道交通网造价高，线路网较稀，居民步行到站点的距离远，步行时耗长，抵消了轨道交通车速提高所带来的效果。为此，要在轨道交通站点上做好与公交车的接驳；并设置自行车停车场，使远的居民能骑车到车站、存车换乘，节省到站的时耗，同时也扩大了乘公交出行的比例。反之，若城市道路交通混乱，公交行驶车速和运送车速低，则居民出行旅行速度将更慢，只有78公里/小时，而自行车的旅行速度可达 12公里/小时。道路交通恶化，b值越来越小，当 b值小到 0，意味着在城市中不论出行多远，都是骑电动自行车（摩托车）比乘公交快。图12改善公交条件下的居民出行分布图图13大量私人交通工具情况下居民出行分布图结果大量居民向自行车和其他私人交通工具转化（图13），造成道路交通更拥挤，车速下降，公交效率每况愈下，进入恶性循环的旋涡，无法自拔。这种情况在我国的一些大城市中已经出现（图14），其交通结构是很糟的。正因为此，在萌芽时改进，“禁摩限电”，大力发展公共交通和轨道交通，让更多的人选择和回归到高效交通方式中来。图14城市居民收入与出行方式关系图随着国家社会经济发展，国民收入增加和生活水平改善，居民对节省出行时耗和增加舒适度的要求也日益提高。根据近年对一些城市居民出行特征调查资料分析（图 8），得知：当人均月收入从 500 元升为2500元时，居民出行方式中步行和自行车的比例，由7080 %降为2030%，65%左右的居民采用了机动化的交通工具（助动车、摩托车、出租汽车、私人小汽车），已很少人乘公交车（如果公交的服务质量仍不迅速改善的话）。结果，城市道路将会空前紧张。因此，深圳市必须大力扶持和改善公交服务水平，减少居民在乘车全过程中每个环节的时耗，用靓丽清洁的不拥挤的公交车，增强其吸引力和舒适度，可使原来骑自行车、助动车、摩托车的人转化为公交乘客，使公交出行比例在总出行量中增加510个百分点，缓解城市道路交通。所以，结合城市居民的出行特征，制定相应的政策，“禁摩限电”，大力发展、优先发展公共交通方式，使城市交通结构向良性发展，是城市交通发展战略的一项重要内容。5.3城市交通工具效率的研究交通结构是在用地布局、人口密度、经济水平及社会环境等特定条件下形成的交通模式，即各种交通方式承担出行量的比例分配。在城市交通中，各种交通方式作为完成交通需求的直接载体和工具对交通运输效率也有着重要的影响。不同的交通工具由于其在运行速度、运载能力、运输成本、可到达范围、道路占用面积、舒适度、安全度等指标上有很大差别，因此其运输效率也不相同。决定交通系统效率的两个关键变量是时间和运输成本。在给定的距离时，运输时间越短、成本越低、其效率越高。5.3.1基于生态足迹模型的公共交通工具和私人交通工具的比较截止2015年底，深圳市道路长度2864km，道路总面积70.19，其中人行面积28，故行车面积42.19。营运公共汽车8240辆，其中公共汽车6207辆，客运量189652万人次；营运出租车15184辆，客运量57536万人次；地铁营运车数41辆，客运量3328万人次；私人轿车321670辆，摩托车398760辆，电动车约109万辆，自行车15万辆。根据数据，我们通过MATLAB绘制出深圳市主要交通工具所占的比重饼状图，如图15所示。图15深圳市主要交通工具所占比重由图15可以看出，深圳市近六年运输系统的交通工具，可以总括地划分为公共交通工具和私人交通工具两种。其中，城市公共交通系统由包括城市常规公交工具，如公共汽车，小公共汽车；城市快速公交工具，如地铁，轻轨和新交通系统；城市准交通工具，主要是出租车。而私人交通工具主要包括私人小汽车、一小部分自行车和电车、摩托车这四种纯私人的交通工具。但是由于限牌、限号、收取局部区域拥堵费、淘汰污染超标车辆及其他管理措施的采取，私人小汽车在私人交通工具里占的比重较小，可以忽略不计。因此私人交通工具主要为电车和摩托车。由于不同交通工具在运输性能和运输成本上有不同的特点，因此研究不同不同交通工具自身的运输效率及其对整个城市客运交通运输效率的影响，是研究城市交通运输效率的一个重要内容。公共交通工具和私人交通工具在运输效率上存在着较大差别，其中时间效率和运输成本对交通工具的运输效率影响最大。我们拟采用城市交通生态足迹模型来探讨深圳市的公共交通工具和摩托车，电车私人交通工具的运输效率，以道路空间利用率、时间效率和运输成本为自变量影响因素，通过生态足迹模型找出各因子之间的相关关系，从而得到各交通工具运输效率，进而确定得到摩托车、电车的低效率运输来支持“限摩禁电”这一政策，以迎合现代城市的可持续发展。5.3.2基于生态足迹模型的公共交通工具和私人交通工具道路空间利用率的研究在出行线路组织上，公共交通工具采用固定线路运输方式，而私人交通工具则为门与门运输，股东线路运输方式的特点是排队候车、站站停车、线间周转等，他对交通工具和道路设施的利用率非常高，与电车，摩托车相比，公共交通工具运送相同的乘客占用的带路面积最小，下表是20102015年各种交通工具人均占有道路面积的比较，如表4所示。客运方式公共交通摩托车电动车占道面积（动态）121020610占用停车场面积（静态）1.52461.93表4各种交通方式人均占有道路面积（单位：）比较 由于交通工具的活动性及道路等交通设施的公用性，直接土地占用的计算比较复杂，需要依据区域性的相关交通措施拥有量及其利用程度、交通工具的拥有量及其行驶里程等统计数据，将相关设施的面积分摊到研究对象。交通的生态足迹由直接土地占用和间接土地占用组成。直接土地占用包括道路、车站、机场、停车场等。首先，计算出交通工具在行驶过程中占用（动态占用）的道路面积及停车场面积，将这两部分相加得到各种交通运输工具的建设性用地面积。各类交通运输工具的建设性用地面积根据式（1）计算： （1） ：建成地生态足迹 : 道路的生态足迹：停车站场的生态足迹单位：（全球性公顷） 计算交通运输工具动态占用道路面积时，按（2）式计算： （2）：表示城市道路面积（）：计算年内某种交通工具每天行驶里程（单位：km）：计算年内某种交通工具的数量：某种交通工具占用道路宽度（单位：m）深圳市2015年道路总面积（扣除人行道面积）42.19带入式中，计算结果如表5所示。交通工具类型公共汽车出租车私人小轿车轻轨电动车摩托车用地面积（）0.06330.177217.41180.08868.345216.1039动态占用足迹（）17.2250.084671.6920.862433.084268.56比例（%）0.150.4241.270.2119.7838.17表52015年深圳市各类客运交通工具的动态占用 计算各种交通运输工具停车站场的建成地生态足迹时，公共汽车、轻轨的停车站场面积根据调研数据或者规划用地面积计算，如式（3）；对私人小汽车、电动车、摩托车、自行车的停车位面积进行估算，如式（4） （3） （4）2.39:建设用地的均衡因子：停车站场的面积（），为调查或规划数据：某种交通工具的数量：某种交通工具的长度（m）：某种交通工具的宽度（m）深圳市客运交通停车站场的生态足迹计算结果如表3所示。类型公共汽车轻轨出租车私人轿车摩托车电动车停车场足迹（）196.847.017.62731.42148.39269.94比例（%）18.120.520.4350.2117.9145.72表6深圳市客运交通停车站场的生态足迹 将各种交通工具的动态占用及停车场用地面积相加得到2015年深圳市客运交通建设性用地生态足迹，计算结果如表4所示。类型公共汽车轻轨出租车私人小轿车摩托车电动车动态占用足迹（）17.2220.8650.084671.694268.562433.08停车场足迹（）196.847.017.62731.42269.94148.39合计（）214.0627.8757.75403.114538.52581.47比例(%)1.670.210.4542.1435.3920.14表7深圳市客运交通建设性用地由表2、3、4知公共交通工具的用地总面积占道路总面积的42.05%，电动车和摩托车占道路总面积的57.95%；公共交通工具停车场足迹面积占总面积的69.28%，电动车和摩托车停车场面积占城市道路总面积的30.72%，即公共交通工具的建设性用地面积占道路总面积的44.47%，摩托车和电车占道路总面积的55,53%。城市公共交通系统尤其是城市轨道系统在运载能力、人均道路占用方面比摩托车、电动车具有更高的交通效率。同时，公共交通与摩托车、电动车相比，道路资源利用率高，进而可以减少道路交通的拥挤，保证城市交通高效运转。因此，“禁摩限电”的政策可以更好的利用道路资源，减小道路拥挤度。5.3.3基于费用效益评价法的公共交通工具和私人交通工具时间效率和运输成本的研究本文采用费用效益评价法对深圳市公共交通工具和摩托车、电动车的交通工具时间效率作出相应的评价。费用效益【8】分为资源费用效益和行为费用效益,资源费用效益是从全社会的角度进行费用效益评价,行为费用效益则为交通工具作用于个人的可以感知的效益,它是通过出行者行为的分析来揭示的,这在交通工具选择及预测中具有重要作用,本文即通过各种交通工具个体出行成本和时间费用分析来对电动助动车的出行费用效益进行评价。（1） 公共交通工具和私人交通工具个体出行费用成本分析公共交通工具、摩托车和电动车的个体出行成本是指：使用者在乘坐交通工具完成单位出行时（百公里/人）出行者本人所付出的经济成本。经济成本包括交通工具购置费、维护费和充电费（燃油费）三个方面。为了便于比较，将各类出行成本换算成百公里成本，即 （1）：个体出行成本：交通工具购置折旧费：交通工具维护费：交通工具的燃油费（充电费），单位均为：元/百公里人。深圳市电动车购买者的平均购置费2285元，一辆电动车使用寿命35年，深圳市电动车使用者平均每天骑行36.8公里，这样百公里折旧费为8.71（）元；摩托车的平均购置费4061元，使用者平均每天记性46.2公里，这样百公里的折旧费为（）11.2元。并且电动车的蓄电池是消耗用品，在日常的使用与保养得条件下，一般电池寿命在10000公里左右，搞的可达30000公里，每块电池可用1年到1年半左右。更换电池所需费用为376520元左右，日平均折旧费最多为1.1元，百公里折旧费为1.733.76元，但蓄电池折旧费已经包含在第一次购车中，只计算更换蓄电池以后的折旧费。据数据显示，深圳市电动车使用者平均每月维修4次，每年维修花费63.28元，折合百公里维修费用为0.62元。这样：在充电方面，深圳市电动车使用者平均每隔12天充电一次，每次充电耗电量11.5度，按照电动车国家标准，每公里电耗1.2kwh，深圳市居民用电收费标准最高位0.7892元/kwh,最低0.62元/kwh,电动车百公里需耗费0.40.6元用于充电。这样电动车的个体出行成本为：而公共交通工具的出行费用是由社会成本和个人成本组成的。社会成本包括道路投入成本、时间资源消耗和环境代价的成本。在社会成本方面，调查数据显示从整个社会的角度来看以小汽车为主的城市，交通成本占国内生产总值的14%，若城市以轨道交通为主，交通成本只占国内生产总值的 5%。在个人成本方面，乘坐公共交通出行具有成本低廉的特征。在我国，按照现行汽油价格及汽车日常损耗，小汽车出行 1 千米所需费用约为 0.71.5 元/人，而采用公共交通工具，该费用可降低至0.20.4 元/人。因此，公共汽车在降低出行成本、吸引城市低收入人群乘坐方面，具有显著优势。所以，深圳市采取的“禁摩限电”的措施可以大大减少市民的出行成本，减轻交通负担，低碳环保，大大提升了交通效率。（2）公共交通工具和私人交通工具个体出行时间效益分析公交车+步行即可完成所有的出行，但人们交通出行的个性化需求促进了小汽车及非机动车等交通工具的诞生，单正是因为这两个个性化交通工具的出现，导致交通资源紧张，整个交通系统难以满足不断膨胀的个性化出行需求，甚至影响了大众化的交通出行需求。因此就出现了“禁摩限电”的政策。下面从电动车、摩托车与公共交通工具的出行时间凶耗这个方面分析一下电动车、摩托车和其他公共交通工具的服务范围。所谓出行时耗，即一段时间出行距离内所消耗的时间，一次出行会因为采取不同的出行方式，而导致出行时耗不同，式（2）、（3）为电动车（摩托车）和其他公共交通工具的出行时耗计算公式。 （2） （3）取相应的参数：公交站点覆盖面积=300m，公交行车速度=18km/h，步行速度=4.5km/h，电动车行车（摩托车）行车速度=16km/h，公交车的极限发车间隔=3min，自行车的存取时间=2min。则根据计算得出，公共交通工具与电动车、摩托车的距离为12km，时耗转移值为49min，利用SPSS做出公共交通工具与电动车（摩托车）的出行时间效益折线图，如图16所示。图16公共交通工具与电动车（摩托车）的出行时间效益折线图由图16可以得出，在出行55km以前，摩托车、电动车的出行时间消耗要小于公共交通工具，深圳市20102015年居民平均出行距离为61.2km/次，即从理论上讲，公共交通工具在居民的大多数出行要优于电动车、摩托车。所以说，市民出行选择公共交通工具较乘电动车、摩托车是比较省时省力的。因此，“禁摩限电”在一定程度上为居民出行减小了时间消耗。5.4城市交通工具对安全和环境影响的研究我国属于多种交通混和的国家 电动车和摩托车作为其中一类特殊交通群体交通已经越来越普遍化，占据了交通系统中的重要地位 。达到了真正意义上“自行”，相比于一般自行车更能实现省力 、方便 ，又比机动车的价格低，无需任何驾照凭证和保险的办理 。正是因为具有以上的优点 ，电动车和摩托车在我国普通居民中较受欢迎 。由于他们的普及，在给交通系统的参与者带来出行便利的同时，也因其车速快、车身重、转向灵活、蓄电池的环境污染等因素带来了交通安全、交通管理、环境保护的难题。通过对近几年深圳市大气污染状况监测和调查，发现机动车排气污染已经成为其污染的主要污染物，其等标污染负荷比为 60.2%，其中 NOx 的污染最为严重，等标污染负荷比已经达到 73.8%，而机动车对大气污染物中 NOx 的贡献率已经达到 78.1%。图17深圳市今年涉摩涉电造成事故的百分比通过图17可以看出，在深圳地区，电动车和摩托车造成各种事故占比都在百分之五十左右。所以对各种交通工具进行