王維禮

(中國城市建設研究院天津分院，天津300191)

城市交通問題現(xiàn)已成為制約城市發(fā)展的瓶頸之一。實踐證明，單純增加交通設施供給是解決城市交通問題的治標之舉，而交通需求管理是緩解交通堵塞的明智之舉。合乘優(yōu)先(Carpool priority)是交通需求管理的重要措施，在國外發(fā)達國家已有成功實踐，但在我國尚處于理論研究階段。因此，如何結合我國城市交通現(xiàn)狀進行合乘優(yōu)先規(guī)劃已成為當前需要研究的重要課題。

1 合乘優(yōu)先的定義

合乘優(yōu)先的定義，可以從2個方面來理解:首先是對HOV的定義即對合乘車輛的定義;然后是對為HOV提供優(yōu)先的具體設施的定義，即HOV車道的定義。

1.1 HOV定義

HOV(High Occupancy Vehicle)，顧名思義就是高承載率車輛，起源于20世紀60年代末的北美。隨著時代的發(fā)展和實施環(huán)境的不同，各國對HOV的定義也不盡相同。美國在剛開始實行HOV時，把HOV界定為4人以上的合乘汽車與公交車，而現(xiàn)在大部分執(zhí)行的是至少2人以上的合乘汽車與公交車。澳大利亞的HOV發(fā)展速度很快，它把HOV界定為至少3人以上的合乘汽車、公交車。而我國在HOV研究方面尚處于起始階段，還沒有針對城市的發(fā)展情況提出統(tǒng)一的標準。

1.2 HOV車道定義

HOV車道(HOV Lane)就是在理想情況下，為HOV車輛提供道路優(yōu)先使用權，并保證HOV車輛行駛暢通、快捷的專用車道。HOV車道的概念誕生于1973年，此時只允許至少4人的合乘汽車或者中巴車使用。至今，僅北美就有40多個城市實施或規(guī)劃了HOV車道。合乘車輛通過HOV車道到達交叉口時，借助信號控制系統(tǒng)實現(xiàn)HOV優(yōu)先通行，其控制過程模型可用圖1表示［1］。

圖1 合乘優(yōu)先信號系統(tǒng)Fig.1 Carpool priority signal system

2 合乘優(yōu)先規(guī)劃的影響因素

2.1 合乘出行的影響因素

合乘優(yōu)先實現(xiàn)的前提之一是合乘出行行為的出現(xiàn)。因此，對合乘出行的影響因素進行深入分析是研究合乘優(yōu)先規(guī)劃方法的重要內(nèi)容。這為更好的引導居民出行向合乘方式的轉變提供參考，并為合乘優(yōu)先的規(guī)劃奠定堅實基礎。

美國一些學者［2］在20世紀90年代，把合乘出行的影響因素分為主觀因素與客觀因素2個方面。根據(jù)加拿大安大略省干路上HOV車道的實踐經(jīng)驗與調查［3］，合乘人員之所以選擇合乘，主觀上是有心理預期的，而客觀上也受到一些引導因素的作用。其中主觀因素主要有:節(jié)約出行時間、出行便捷性較高、個人出行成本降低?？陀^因素主要有:合乘人員居住地點相鄰或者不是很遠、合乘人員的出行距離應該足夠長、合乘人員最好在同一工作單位或者相鄰單位工作、合乘人員應有與合乘時間表相適應的工作時間、合乘人員應連貫性和持續(xù)性選擇合乘的出行方式。

對我國居民來說，合乘優(yōu)先尚屬一種新鮮事物，居民了解甚少。因此，在合乘優(yōu)先規(guī)劃的初始階段，在分析我國居民合乘出行的影響因素時，除了關注國外學者提出的主客觀因素外，還應該關注以下一些方面:人們漠不關心或者“不愿意”接受;居民的安全憂慮;居民的生活習慣;便捷性憂慮;道路實際擁堵程度等。

2.2 合乘車道的影響因素

合乘優(yōu)先主要通過合乘車道這一基本道路設施來實現(xiàn)。20世紀90年代中期，加拿大安大略省交通委員會提出了HOV車道規(guī)劃的原則、先決條件及參考標準，包括:路網(wǎng)功能、公交服務水平、路網(wǎng)服務水平、評價時期4個方面。20世紀末，美國交通董事會高級委員會針對合乘優(yōu)先的初步規(guī)劃技術提出了參考標準及規(guī)劃進程中的影響因素:節(jié)省時間的多少、出行的可靠性、出行長度、道路擁堵程度、出行模式、現(xiàn)狀公交車與合乘車流量，并依據(jù)相關經(jīng)驗提出了HOV車道規(guī)劃門檻標準，如表1［4］。

表1 HOV車道規(guī)劃門檻標準(經(jīng)驗數(shù)據(jù))Tab.1 The threshold of HOV lanes planning(empirical data)

在我國，雖然有與發(fā)達國家相似的交通問題，但是規(guī)劃HOV車道的環(huán)境與國外城市是不同的，我國大城市及中心區(qū)有自己的特點:合乘車道在我國屬于新生事物，在HOV車道規(guī)劃前，應進行詳細周密的調查研究，充分考慮交通需求、道路的供給能力及對出行者的影響;在我國大城市尤其是中心區(qū)規(guī)劃HOV車道時，與國外集中在城郊結合部、郊區(qū)規(guī)劃HOV車道的方法不盡相同;我國大城市普遍人口總量較大，人口密度較高;與發(fā)達國家相比，我國大城市的道路網(wǎng)密度要低得多，這就限制了HOV車道的適用范圍;公交車與小汽車流量都很大;公交運營發(fā)展迅速，但是道路上小汽車流量仍然居高不下;道路實際擁堵程度普遍要比國外大城市嚴重，這與前面我國大城市道路網(wǎng)密度較低及機動車流量很大是呈因果關系的。

基于以上我國大城市及中心區(qū)自身的特點，在規(guī)劃HOV車道時，考慮的影響因素應與國外不盡相同。筆者把影響HOV車道規(guī)劃的因素分為3類:道路因素、交通因素、城市用地功能因素。

2.2.1 道路因素

1)現(xiàn)狀道路功能。HOV車道最先是利用在城市范圍內(nèi)的高速公路上的。隨著城市的發(fā)展，城市中心區(qū)域的不斷擴大，城市交通問題日益顯現(xiàn)，特別是通往城市中心區(qū)干道上的交通壓力不斷加大。在此背景下，HOV車道開始適用在承擔大部分城市中心區(qū)交通負荷的快速路、主干道上，如表 2［2－5］。

表2 各國HOV車道的道路分類(截至2008年5月)Tab.2 The classification of HOV lanes in different cities

可以看出，HOV車道發(fā)展趨勢由城市外圍的高速路，逐漸向城市的快速路、主干道，進而向城市中心地帶的重要通道發(fā)展。因此，HOV車道應優(yōu)先選擇在高速路、快速路、主干道上進行規(guī)劃，這樣才會發(fā)揮其最大功效。

2)道路長度、車道數(shù)因素分析。隨著合乘出行距離的不斷加長，合乘人員的舒適度開始降低;如果合乘過程中途有人上下車，則HOV出行的效率也會降低。國外的經(jīng)驗表明，一條連續(xù)的HOV車道長度從1～20 km不等，但是基本上控制在1 km以上。

國外發(fā)達國家的HOV車道類型參差不齊，但是車道數(shù)一般在4車道以上(雙向)，設置HOV車道的一側車道數(shù)不少于2條，甚至有些車道數(shù)達到了9條(墨爾本)。

但是對我國來說，4車道并不太適合。一方面，初期由于人們對HOV車道不甚熟悉，如果在單向2車道的道路上把現(xiàn)有的一條普通車道轉化為HOV車道，則有可能造成HOV車道空閑而普通車道更加擁堵;另一方面，我國非機動車數(shù)量較大，對外側機動車道有較大干擾，如在內(nèi)側車道規(guī)劃HOV車道，則外側普通車道的擁堵可能會比較嚴重，即使此時內(nèi)側HOV車道運行良好，也可能會招致很多民眾的反對。因此，早期在規(guī)劃HOV車道時，應優(yōu)先選擇在雙向6車道及以上(HOV車道雙向)、單向車道數(shù)3條及以上的路段設置。

2.2.2 交通因素

一般而言，城市干道網(wǎng)的運行服務水平實質上決定了整個路網(wǎng)的服務能力。

1)高峰時期平均車速因素分析。在規(guī)劃HOV車道時，由于每個城市交通擁堵程度及道路狀況不同，不可能制定一個統(tǒng)一的車速標準。美國的經(jīng)驗表明，當干道高峰時期平均速度低于30 m/h(48 km/h)時，可考慮規(guī)劃HOV車道。根據(jù)美國道路設計《規(guī)范》［6］，城市干道的設計車速為30～60 m/h?？梢钥闯?，當現(xiàn)狀道路的車速低于設計車速高值的一半時，可考慮規(guī)劃HOV車道。因此，我國的快速路、干道平均車速可以取相應高值的一半作為是否規(guī)劃HOV車道的參考標準。根據(jù)道路通行能力手冊，快速路、主干路的平均車速分別低于40，30(Ⅰ)，25(Ⅱ)，20(Ⅲ)km/h時，可考慮規(guī)劃HOV 車道。

2)道路高峰期飽和度因素分析。根據(jù)《城市靜態(tài)交通管理理論與應用》［7］中提供的道路服務水平標準，當?shù)缆凤柡投却笥?.9時，服務水平急劇降低達到不穩(wěn)定狀態(tài)，道路也開始擁擠。另外，根據(jù)20世紀末美國交通董事會高級委員會提出的“當?shù)缆贩账?LOS)達到D或E時，為規(guī)劃HOV車道的較好時機”，其中LOS的E標準即相當于我國道路飽和度0.9的標準。因此，筆者建議規(guī)劃HOV車道時，優(yōu)先考慮飽和度在0.9以上的道路或者路段。

3)其它因素。當前，我國許多城市都已擁有公交專用道，根據(jù)含有公交專用道的道路利用情況，HOV車道的規(guī)劃方式可以分為兩種:①公交專用道擁擠:只能是新增一條HOV車道;②公交專用道較為空閑:高峰期普通車道擁堵，而平峰時運行情況較好，則可以分時段把公交專用道轉變?yōu)镠OV車道。不論是高峰期還是平峰期普通車道都比較擁堵，則可以把公交專用道完全轉變?yōu)镠OV車道，24 h允許HOV通行。

2.2.3 城市用地功能因素

用地功能布局直接影響到交通流向，關系到交通量的分布，這正是居民出行行為的重要外在表現(xiàn)。合乘優(yōu)先實現(xiàn)的前提是必須有合乘行為出現(xiàn)，而合乘人員之所以選擇合乘，首先具備了客觀的交通條件。因此，HOV車道的路段選擇應該有利于實現(xiàn)人們合乘意愿的。對城市中心區(qū)的用地功能布局進行分析，有助于找出出行產(chǎn)生集中地;通過路網(wǎng)格局與交通特征判斷交通流向，進而找出出行終點集中區(qū)域，并在此過程中設計最佳的合乘路段與時機，為HOV車道的規(guī)劃提供參考。

3 合乘優(yōu)先的規(guī)劃內(nèi)容

3.1 合乘車輛的界定

合乘優(yōu)先中合乘車輛的界定從內(nèi)容上主要分為2個部分:合乘車輛車種的界定;合乘小汽車乘客數(shù)的界定。

3.1.1 合乘車輛車種的界定

早在20世紀90年代初，美國交通部就針對合乘車輛的車種進行了界定。合法的機動車種包括:公交車、出租車、合乘小汽車、中型合乘客車(中巴)、摩托車、貨車、自行車。隨著合乘優(yōu)先的不斷發(fā)展，各國對于HOV的界定標準也不盡相同。

1)對我國(大城市中心區(qū))來說，摩托車已屬禁止車輛，部分城市已停止頒發(fā)摩托車牌照。這與國外發(fā)達城市摩托車擁有量較低，而重點關注其占有道路資源較低、通行效率較高的狀況是不同的。

2)我國對自行車通行的做法是開辟非機動車專用車道，與機動車道進行分離。因此，作為解決城市機動車擁堵問題的合乘優(yōu)先，目前我國沒有自行車通行合乘車道的條件。

3)隨著公交出行比例的日益提高，有些大城市如上海公交出行已成為人們主要的出行方式，在中心區(qū)的公交出行比例更高。不論從“合乘率”還是“人員通行能力”上來說，公交車都屬于合乘車輛的范疇。

本文以Dyck路中特殊的點(如峰點或谷點)的坐標，運用數(shù)論知識，通過建立兩個集合之間的雙射，給出了與Narayana數(shù)有關的恒等式的組合證明及推廣。同時還得到了一些與 Narayana數(shù)有關的發(fā)生函數(shù)。

4)小汽車究竟是否為合法的合乘車輛，關鍵在于界定合乘人數(shù)?！昂铣塑嚨馈钡闹髁娋褪呛铣诵∑?出租車從外形上看，應該屬于小汽車，只是出行目的不太相同。

5)緊急車輛，顧名思義，處理緊急事件的車輛。因此，建議各城市在制定標準時，把緊急車輛包括在內(nèi)。

6)由于貨車自身機動性限制、車型不定等特點，建議貨車不列為合乘車輛。

綜上，適合我國的合乘車輛車種有:公交車，合乘小汽車，出租車，緊急車輛。至于走不走HOV車道(合法車輛)，將在3.2.3中討論。

3.1.2 合乘小汽車乘客數(shù)的界定

對于合乘小汽車人數(shù)的界定，當前，國際上界定的標準主要有至少2人以上(2+)，及至少3人以上(3+)兩種。HOV 2+與 HOV3+在實際運行管理及后續(xù)影響方面存在較大區(qū)別，因此必須慎重決定使用哪種標準。

在決定選擇2+還是3+時，最重要的因素為現(xiàn)狀合乘率。所謂合乘率，即單位時間內(nèi)，機動車運送乘客數(shù)量與機動車流量之比值。經(jīng)驗表明，在2+車輛所占比例達到15% ～20%時，便可以采用2+的標準［4］。除此另外，還需要考慮:

2)在大型辦公區(qū)域，由于私家車擁有量較高，所以很難實現(xiàn)高承載率的目標，建議可制定2+的標準。

3)未來規(guī)劃的HOV車道如果是由公交專用道轉變過來時，最好采用3+的標準，以便實現(xiàn)良好的過渡，防止HOV車道過于擁堵。

4)出租車的特殊性在于，它時刻是行駛在馬路上的，即使是沒有乘客，也存在交通行為。但是考慮到我國還沒有實施合乘優(yōu)先的經(jīng)驗，特別是在規(guī)劃初期，應以提高吸引力、力求長遠發(fā)展為主，因此建議暫把出租車限制標準與普通小汽車一樣。

綜上，在界定合乘小汽車乘客數(shù)時，應以易實現(xiàn)、易操作為原則。合乘車輛的界定標準并不是一成不變的，隨著合乘優(yōu)先的發(fā)展，可依據(jù)最新的環(huán)境進行合理的改變，以期不斷提高合乘優(yōu)先的運行效率。

3.2 合乘優(yōu)先道路規(guī)劃

3.2.1 路網(wǎng)規(guī)劃

合乘優(yōu)先路網(wǎng)應選擇在整個道路網(wǎng)層次而不是個別道路層次上去規(guī)劃，主要是因為任何單獨的HOV車道規(guī)劃都不可能實現(xiàn)整個合乘優(yōu)先規(guī)劃所要達到的目標，諸如節(jié)省時間長度，轉變?nèi)藗兊某鲂蟹绞?，改善整個交通系統(tǒng)的運行效率等，其中最關鍵的因素為決定合乘優(yōu)先路網(wǎng)的規(guī)模和類型。合乘優(yōu)先路網(wǎng)規(guī)劃主要考慮3個方面的內(nèi)容:

1)現(xiàn)狀路網(wǎng)情況。就現(xiàn)狀道路情況而言，道路的位置與擁堵程度是對合乘優(yōu)先路網(wǎng)規(guī)劃最關鍵的因素，因為這直接決定著未來HOV車道的服務水平。

2)規(guī)劃路網(wǎng)情況。未來交通需求的分布對于合乘優(yōu)先路網(wǎng)規(guī)劃來說是比較重要的因素，因為“新產(chǎn)生”的出行者與當前需要改變自己的出行方式來選擇合乘的出行者相比，更容易肯定合乘優(yōu)先的作用，也更容易使用HOV車道。

3)應用合乘優(yōu)先的規(guī)劃標準，制定可行方案，建立現(xiàn)狀與規(guī)劃路網(wǎng)的過渡與銜接。立足于現(xiàn)狀道路網(wǎng)與規(guī)劃道路網(wǎng)，以提出的合乘優(yōu)先的初步路網(wǎng)為基礎，再參考前文合乘優(yōu)先規(guī)劃的相關標準，深入完善，反復考究，規(guī)劃出合乘優(yōu)先的最終路網(wǎng)。

3.2.2 車道規(guī)劃

根據(jù)歐洲的HOV車道實踐經(jīng)驗［8］，HOV車道的來源主要有2種方法:①新增車道;②由當前車道轉化而來。而對大城市中心區(qū)而言，把現(xiàn)有的車道轉化為HOV車道則顯得更加可行。那么選擇具體哪條車道轉化為HOV車道就成為規(guī)劃的關鍵內(nèi)容。

1)選擇靠外側的車道轉化為HOV車道。當HOV車道位于道路外側時，應充分保證HOV車道與路邊非機動車道或者人行道的隔離，以減少相互干擾，保證安全。因此，所要考慮因素較多，而且受到車輛轉彎、人行過街等其他因素的影響，外側車道通常受到的干擾較多。

2)選擇靠中間的車道轉化為HOV車道。把靠中間的普通車道轉化為HOV車道，這是國外城市在規(guī)劃HOV車道時最常用的做法。因為靠中間的HOV車道受到的干擾最少，運行效率更高，且安全系數(shù)最高。在決定了HOV車道的位置后，關鍵就是對HOV車道起訖點、出入口進行規(guī)劃。筆者將針對靠中間的HOV車道，依據(jù)HOV車道與普通車道有無分隔帶的情況，提出適合我國的HOV車道規(guī)劃建議。

HOV車道與普通車道無分隔帶，處理形式如圖2。由圖2(a)可見，HOV車道在外觀上除了車道的標志為鉆石外，其它與普通車道相同，采用的都是虛線。而圖2(b)的不同點為HOV車道與普通車道分割線為單實線，只在出入口處理上采用的單虛線。

圖2 HOV車道(中途)出入口處理方式Fig.2 The access and egress approach of HOV lanes

HOV車道與普通車道有分隔帶，如圖3。

圖3 有分隔帶的HOV車道出入口處理方式Fig.3 The access and egress approach of HOV lanes with separated barrier

就我國大城市中心區(qū)的合乘車道規(guī)劃形式而言，車道寬度難以拓寬，因此HOV車道與普通車道之間設置較窄的分隔帶，或者盡量不設分隔帶更加可行(圖4)。

圖4 適合我國的HOV車道出入口處理方式Fig.4 The access and egress approach matching our country

3.2.3 選擇合法車輛

在界定合乘車輛的標準及合乘車道的規(guī)劃之后，必須明確具體每條合乘車道的合法車輛，主要考慮以下幾個方面:

1)HOV車道的通行能力。一般而言，HOV車道的通行能力與相鄰普通車道的通行能力相同。但是在規(guī)劃HOV車道時，建議提出最佳的通行交通量，即達到HOV車道最佳通行效果，使HOV車道既不會擁堵也不會空閑。美國伯克利大學的研究員Joy Dahlgen的一項研究結果顯示:如果在一條8車道的公路上建一對HOV專用車道，HOV交通量應占總交通量的10%～15%。這項研究成果僅供參考，不同的城市在規(guī)劃HOV車道時，應以各自的交通條件及實驗數(shù)據(jù)為準。

2)合乘小汽車。在界定小汽車合乘標準(2+或者3+)的前提下，所有開放的HOV車道都應該允許合法的合乘小汽車通行。這不僅是合乘優(yōu)先規(guī)劃的重要內(nèi)容，也是合乘優(yōu)先規(guī)劃的初衷——改善小汽車通行狀況，減少小汽車出行量。

3)合乘小汽車與公交車的關系。國外經(jīng)驗表明，單向公交車流量在40 v/h以下的路段，可允許合乘小汽車、公交車、緊急車輛同時使用HOV車道。而在我國大城市的中心區(qū)，快速路、主干道上的公交流量通常較大，而此時就需要考慮是否設置公交專用道(現(xiàn)狀道路無公交專用道)。根據(jù)公交專用道的臨界流量模型，當路段單向公交車流量大于144 v/h時，就應該設置公交專用道［8］。那么此時的HOV車道就成為了RBL(Reserved Bus Lane)，只能允許公交車通行，公交車就成為了唯一合法的機動車。因此，根據(jù)公交車流量的不同，提出HOV車道合法機動車的標準(表3)。

表3 HOV車道依據(jù)公交車流量的合法車輛標準建議Tab.3 The proposed standard of eligibility vehicle based on buses flow

4 試點案例

筆者以上海市中心區(qū)為試點，依據(jù)提出的方法，提出了合乘優(yōu)先規(guī)劃的建議。在試點規(guī)劃前，筆者對上海市進行了合乘優(yōu)先規(guī)劃所需的交通調查:對道路已有設施的調查;對道路交通量的調查;對公眾意愿的調查。調查的成果保證了本次規(guī)劃的可行性、可靠性與實用性。

4.1 合乘車輛界定

依據(jù)筆者提出的合乘車輛界定方法及合乘優(yōu)先的交通調查，對上海市HOV界定建議如下，如圖5。

圖5 上海市HOV建議標準Fig.5 The proposed standards of HOV in Shanghai

4.2 路網(wǎng)規(guī)劃布局

筆者通過數(shù)據(jù)資料對上海市及中心區(qū)的交通供需狀況進行了深入分析，參考提出的合乘優(yōu)先規(guī)劃的影響因素，初步篩選出HOV車道路網(wǎng)(圖6)。

圖6 中心區(qū)快速路(左)與主干路(右)HOV車道分布Fig.6 The distribution of proposed freeways’and arteries’HOV lanes in the central area of Shanghai

5 結論

1)筆者提出的合乘優(yōu)先規(guī)劃的影響因素與主要內(nèi)容，涵蓋了規(guī)劃所需的諸多方面，緊密結合了我國大城市及中心區(qū)的特點，因此，具有較高的參考價值。

2)試點案例表明，該合乘優(yōu)先規(guī)劃方法是可行的，具有較強的指導性作用。但實際運用中，還需對相關的保障措施進行研究。

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