◎ 宗 剛 朱麗南 曾慶華

北京市城區(qū)公交?？颗c道路通行狀態(tài)的互動研究

◎ 宗 剛 朱麗南 曾慶華

在對公交停靠站點分類的基礎(chǔ)上，通過對工作日平峰、高峰時段北京市典型道路通行狀態(tài)和公交?？空具M行實地觀測，利用調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)考察公交?？颗c道路通行狀態(tài)的相互作用。為特大型城市公交?？空驹O(shè)置模式、公交線路規(guī)劃以及緩解城市交通擁堵提供新的思路和對策。結(jié)果表明，交叉口附近設(shè)置公交?？空?、公交排隊至機動車道、站點占用機動車道以及連續(xù)多站點占用機動車道降低道路通行速度；道路擁堵越嚴(yán)重，公交進出站時間越長，且港灣式?？空竟贿M出站時間普遍長于直線式?？空?。

公交?？空?城市公共交通 交通擁堵

一、引言

隨著我國城鎮(zhèn)化、機動化進程的不斷加快，城市交通擁堵成為伴隨城市經(jīng)濟和社會發(fā)展的普遍現(xiàn)象。交通擁堵一方面源于交通系統(tǒng)的外部問題，如人口持續(xù)增加、機動車保有量不斷上升[1]、職住空間的錯位[2]等；另一方面是交通系統(tǒng)自身問題，包括交通系統(tǒng)容量不足、路網(wǎng)空間形態(tài)與城市布局不協(xié)調(diào)[3]、交通基礎(chǔ)設(shè)施功能級配結(jié)構(gòu)失衡[4]、交通出行方式結(jié)構(gòu)不合理[5]。交通擁堵不僅帶來時間延誤、燃油消耗、污染物增排等機會成本，還包括感官和舒適度效用損失的內(nèi)涵成本[6]。北京市伴隨著機動車保有量的不斷增加，交通擁堵日益嚴(yán)重，2016年6月工作日高峰時段平均交通指數(shù)高達7.5，為“中度擁堵”狀態(tài)且同比上一年（5.7）上升31%①。為建設(shè)北京市“人文交通、科技交通、綠色交通”的新型交通體系，實行“公交優(yōu)先”戰(zhàn)略已成為緩解交通擁堵的主要措施，公交線路設(shè)計、換乘站點規(guī)劃、公交?？空镜脑O(shè)置決定了公交車輛運行效能以及交通擁堵治理效果，同時道路通行狀態(tài)反向影響著公交停靠行為。故有必要研究公交停靠行為如何影響道路通行狀態(tài)，其影響機制具體是怎樣，明確道路通行狀態(tài)如何作用于公交?？啃袨?，北京現(xiàn)有公交規(guī)劃方案存在何種問題，為特大型城市公交規(guī)劃方案的改革、緩解城市交通擁堵提供新的思路和對策。

國外學(xué)者對于公交?？空九c道路通行能力的研究大多從站點優(yōu)化設(shè)計、公交?？坑绊懸约肮徽军c通行能力等方面展開?！睹绹ㄐ心芰κ謨浴肪唧w描述了公交站點通行能力，學(xué)者在此基礎(chǔ)上分析公交運行效率[7]、交叉口設(shè)置[8]、交叉口上下游通行狀況[9]、公交停靠站出現(xiàn)排隊現(xiàn)象[10]對道路通行能力的影響，并提出通行能力的改進方法或?qū)煌？空镜脑O(shè)置提出建議。Jaime Gibson等（1989）探究發(fā)展中國家大交通流背景下公交?？空镜墓灰约吧鐣囕v和行人的延誤情況[11]。國內(nèi)學(xué)者大多構(gòu)建不同公交?？空镜牡缆吠ㄐ心芰δＰ?，并建立仿真模型驗證不同因素對通行能力的影響，在此基礎(chǔ)上給出?？空緝?yōu)化設(shè)計方案。（1）從公交進出站影響時間角度出發(fā)，比較不同公交和機動車到達率[12]，交通流量[13]以及公交進站速度[14]條件下港灣式和路邊式停靠站對延誤時間的影響。（2）完善通行能力模型的研究有，孫峰（2013）考察不同公交泊位數(shù)對直線型公交停靠站通行能力的影響，得出能確定不同時空通行能力測量模型[15]。楊孝寬（2008）通過對北京位于主干路與次干路上不同類型?？空镜墓挥绊憰r間和道路條件進行調(diào)查，設(shè)計不同停靠類型的通行能力模型并進行模擬[16]。（3）對站臺尺寸的研究包括，曾奕林（2005）針對不同公交站形式下的站臺長度、寬度影響因素進行分析，得出各類站點站臺尺寸適宜模型[17]。

綜上，目前學(xué)者在分析公交停靠站對道路通行能力的影響上取得較大成果，但道路通行能力不同于道路通行狀態(tài)，不能直觀反映車輛行駛通暢程度，與交通擁堵存在一定差異。且針對道路通行狀態(tài)對公交停靠行為的作用方式分析較薄弱，有待進一步分析。本文依據(jù)《道路通行狀態(tài)信息發(fā)布規(guī)范》，將道路通行狀態(tài)用機動車行駛速度表示。本文基于站點設(shè)置模式分類，對平峰、高峰時段北京市典型道路車速和公交?？空具M行實際觀測，考察公交?？颗c道路通行狀態(tài)的相互作用。

二、公交停靠站設(shè)置模式

不同類型的公交?？空居绊懴噜徿嚨兰氨拒嚨赖能囕v運行速度，公交?？啃袨閷嚨儡囕v產(chǎn)生沖突，形成臨時交通瓶頸[18]，變換車道、減速進站、上下客、加速出站會對非機動車道的車輛以及位于進站公交后、出站公交前的車輛造成不同程度的影響，顯著降低道路通行速度。綜合《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》以及北京市城區(qū)內(nèi)二、三、四環(huán)道路公交站點的設(shè)置形式，總結(jié)出以下幾類站點設(shè)置模式：

（一）設(shè)置在人行道上的直線式?？空?/h3>

該類站點公交在進出站變更車道以及加減速過程中影響后續(xù)機動車行駛速度，其進站變更車道以及上下客過程中對后續(xù)非機動車產(chǎn)生阻礙，如圖1所示。但優(yōu)點是在上下客時段機動車正常通過，保障其行駛速度。

（二）設(shè)置在人行道上同時占用非機動車道以及機動車道的直線式停靠站

該類站點由于非機動車道較為狹窄，如圖2所示，公交停靠上下客時不僅阻擋后續(xù)非機動車流運行，對相鄰機動車道車輛也造成一定程度阻礙，后續(xù)機動車可選擇等待公交出站或向內(nèi)變更車道繼續(xù)行駛。

圖1 ①類站點

圖2 ②類站點

（三）設(shè)置在機動車道上的港灣式停靠站

該類站點的設(shè)置一般出現(xiàn)在無非機動車道的快速路上，為保障后續(xù)機動車的正常行駛，在站點處進行拓寬處理，為公交?？款A(yù)留空間，圖3所示。站點受?？抗粩?shù)量影響，在一定程度上對最外側(cè)車道造成阻礙。當(dāng)進站公交較少或停車泊位充足時，最外側(cè)車道上機動車正常行駛；當(dāng)進站公交較多，停車泊位不足時，后續(xù)公交需排隊等待前方公交出站，阻擋最外側(cè)機動車的行駛，后續(xù)機動車選擇等待公交進站或向內(nèi)變更車道繼續(xù)正常行駛。

（四）設(shè)置隔離帶的直線式停靠站

該類站點將非機動車引入港灣內(nèi)，原非機動車道作為機動車道，供公交?？恳约稗D(zhuǎn)彎車輛行駛，如圖4所示，此類站點多見于站點前方為交叉口路段。在保障自行車正常通行的同時為公交進站增加車道，無需變道，不影響后續(xù)機動車正常通行，出站時臨近路口，根據(jù)轉(zhuǎn)彎需求變更車道。若站臺距交叉口較近，車流量過大、信號燈造成等候車輛排隊至站點影響范圍內(nèi)或鄰近影響范圍時，將影響公交及其余機動車轉(zhuǎn)變車道，易導(dǎo)致車輛擁堵。

圖3 ③類站點

圖4 ④類站點

圖5 ⑤類站點

（五）設(shè)置在機動車道上的直線式?？空?/h3>

該類站點公交?？繒r占用最外側(cè)機動車道，如圖5所示，后續(xù)車輛選擇停車等待或向內(nèi)變更車輛。

三、公交?？繉Φ缆吠ㄐ袪顟B(tài)的影響

公交?？空局苓叚h(huán)境、站點設(shè)置模式以及公交?？康男袨楸旧砭鶎Φ缆吠ㄐ袪顟B(tài)有一定影響。由于高峰時段全路網(wǎng)通行緩慢，無法衡量以上因素對通行狀態(tài)的作用程度，因此選取平峰時段即工作日的14-17點進行調(diào)查。通過對北京市城區(qū)二、三快速路以及四環(huán)的快速路輔路全路段進行實地觀測，考察以上三因素對道路通行狀態(tài)的影響。全路段共223站，根據(jù)簡單隨機抽樣樣本容量確定標(biāo)準(zhǔn)，在5%的抽樣誤差、95%的置信范圍以及成數(shù)方差的極大值條件下[19]，需選取141個樣本，結(jié)合實際情況，共采集和統(tǒng)計平峰時段車速和142個有效站點數(shù)據(jù)。

（一）交叉口處公交?？繉Φ缆吠ㄐ袪顟B(tài)的影響

公交停靠站設(shè)置在交叉口可兼顧換乘的便利性和公共交通的通達性，距交叉口較近便于乘客下車后步行至另一方向道路上換乘其他公交通行，但易造成公交無法順利變道出站的現(xiàn)象。

通過對收集數(shù)據(jù)進行處理，將公交?？空揪嘟徊婵?0m計為站點設(shè)置在交叉口附近，142個站點設(shè)置地點及站點斷面速度以及15分鐘區(qū)間速度的統(tǒng)計如表1所示。

由表1可知，在交叉口附近設(shè)置公交?？空緦Φ缆奋囁俳捣^5%。在公交停靠站較近距離出現(xiàn)交叉口對路段通行狀態(tài)的影響機制為：（1）機動車為等待路口出車以及信號燈變燈需提前減速，在通過路口后又需加速至路段平均通行速度，減速加速過程無形中降低路段通暢程度；（2）造成多輛公交共同等待信號燈，由于公交車輛車身較長，減少通過交叉口的機動車車輛數(shù)，延長機動車等候時間，降低路段通行速度；（3）當(dāng)停車等待車輛較多且排隊至公交?？空靖浇鼤r，為使公交車輛匯入機動車流，后續(xù)機動車需等待車間間隙擴大至足以使公交進入的距離才可啟動車輛，對道路正常通行造成影響。

（二）公交排隊溢出對道路通行狀態(tài)的影響

當(dāng)發(fā)生大量公交集中進站且車流量大時，后續(xù)進站公交需從第一臺公交后排隊依次上下客，當(dāng)車輛排隊溢出港灣或排至機動車道且無空間變更車道時，后續(xù)機動車僅能排長隊等候公交出站，對非機動車及最外側(cè)機動車道車輛通行造成一定程度阻礙，路段車速出現(xiàn)明顯下降。

當(dāng)公交?？恳绯龈蹫郴蛴煞菣C動車道排隊溢出至機動車道時，對相鄰機動車道的影響分為如下三種情況：（1）若公交占用機動車道時間小于最外側(cè)機動車道車流的平均車頭時距時，在后續(xù)機動車到達站點時公交已出站，對道路通行速度無影響；（2）若公交占用時間大于最外側(cè)機動車道車流平均車頭時距，后續(xù)機動車有足夠空間向左變更車道躲避公交站點，由于機動車需減速變道，對道路通行速度有較小程度影響；（3）若相鄰車道無足夠車頭間距，則后續(xù)機動車需減速等待公交進站，由于公交排隊時一直占用機動車道，因此排隊等待時間決定對路段通行狀態(tài)的影響程度。根據(jù)排隊論，公交排隊進站情況可用排隊論中的M/M/S模型表示，排隊等待時間與每線路公交發(fā)車率、停靠公交線路數(shù)量、站臺泊位數(shù)以及公交服務(wù)率有關(guān)。公交發(fā)車率以及?？抗痪€路數(shù)量與排隊時間正相關(guān)，公交到達越頻繁，同時進站的公交數(shù)量越多，發(fā)生擁堵的概率越大；站臺泊位數(shù)則與排隊時間負相關(guān)，站臺泊位數(shù)越多，可同時?？康墓辉蕉?，縮短公交排隊等待時間；公交服務(wù)率則由公交車門數(shù)量、上下客數(shù)量以及上下客人口結(jié)構(gòu)共同決定，前后門下車、中門上車的公交服務(wù)時間短，有老、弱、病、殘、孕上下車時，公交服務(wù)時間相應(yīng)增加。 因此，最外側(cè)及次外側(cè)機動車道車流量、站點處?？抗痪€路數(shù)量、公交到達率、公交服務(wù)率、站臺泊位數(shù)均對道路通行狀態(tài)發(fā)生作用。

通過調(diào)研，對公交車輛排隊溢出至機動車道從而降低道路通行狀態(tài)的情況進行統(tǒng)計分析，結(jié)果如表2所示，

由表2可知，公交排隊溢出現(xiàn)象對道路通行速度的影響較小，一方面由于調(diào)查時間為平峰時段，道路車流密度較小，公交與后續(xù)機動車車頭時距較大或后續(xù)機動車可變更車道躲避公交停靠站；另一方面，公交排隊車輛較少且上下客乘客較少、進出站速度較快，占用機動車道時間較短。因此，本次調(diào)查中，排隊溢出現(xiàn)象降低道路通行速度，但影響程度較小。

表1 交叉口對道路通行速度的影響程度

表2 公交車輛排隊至機動車道對道路通行速度的影響程度

（三）站點類型對道路通行狀態(tài)的影響

根據(jù)公交?？繒r是否占用機動車道將所有站點劃分為兩大類。②⑤類站點占用機動車道，無論進站公交數(shù)量多少均對路段通行有影響，若車頭時距小于公交?？繒r間則產(chǎn)生影響，且影響時間分為以下兩部分：（1）公交加減速時間，是公交即將進站時由道路行駛速度v減速為0以及由0加速至v的時間；（2）公交服務(wù)時間即上下客時間，與上下客人數(shù)、人口結(jié)構(gòu)以及車門數(shù)量有關(guān)，上下車人數(shù)多、行動不便者較多以及僅有前后2個門時公交停靠時間較長。①③④類由于設(shè)置港灣或處在非機動車道上，為機動車通行預(yù)留空間，減少公交車輛對旁側(cè)以及后續(xù)交通的干擾，路段通行較為順暢。當(dāng)無公交排隊溢出情況時，對道路通行狀態(tài)的影響時間由公交加減速時間與車頭時距共同決定。

根據(jù)調(diào)研實際情況，是否占用機動車道對道路通行狀態(tài)的影響結(jié)果如表3所示。

由表3可知，無溢出條件下公交?？空加脵C動車道對道路通行狀態(tài)影響較大，因此設(shè)置成港灣式公交停靠站對道路通行狀態(tài)提升較大。

表3 站點類型對道路通行速度的影響程度

（四）連續(xù)多站點占用機動車道對道路通行狀態(tài)的影響分析

以上均是對單一站點的分析，現(xiàn)考察連續(xù)多站點占道對道路通行狀態(tài)的影響。由于發(fā)生排隊溢出以及站點自身占道站點的最終結(jié)果均為占用機動車道，因此將這兩種情況中任意一種發(fā)生算作占用機動車道。從142個有效站點中篩選出11個連續(xù)兩個及以上站點發(fā)生占用機動車道的情況，測算發(fā)生占道站點路段、占道站點前后段相同數(shù)量站點路段以及總體路段平均速度，整理得出8個占道路段通行速度變化程度，如表4所示。

由表4可知：（1）在11個路段中，6個路段的占道站點路段平均速度低于前后路段總速度，至少可降低全路段速度的5%，最大降幅達21%；兩個路段低于后一路段平均速度，影響程度超過12%。連續(xù)多站點占用機動車道，機動車需不斷變道以保障正常通行速度，由于兩站間路程平均在0.8公里左右，多次變道需多次減速且找準(zhǔn)時機匯入相鄰車道車流中，在一定程度上對后續(xù)機動車通行造成阻礙。（2）連續(xù)兩個或三個站點發(fā)生占道情況對道路通行速度影響較大，平均影響程度達11%。由于平峰時段車流量有限，因此兩三站連續(xù)擁堵較為常見，若在高峰時段則擁堵站點大大增多。由此可見，連續(xù)多站點發(fā)生占用機動車道的現(xiàn)象對道路通行速度影響程度較大，影響程度平均約為10.3%。

四、道路通行狀態(tài)對公交停靠的影響

（一）對于港灣式站點（③④類）以及設(shè)置在非機動車道的直線式站點（①類），道路通行狀態(tài)對公交?？啃袨榈挠绊憙H發(fā)生在進出站變更車道階段。公交進站時需向右進入港灣或變更車道，受站點處道路通行狀態(tài)的影響，當(dāng)?shù)缆窞閾矶聽顟B(tài)，車頭時距較小，無法改變車頭方向，需停車等待，進站時間較長；當(dāng)?shù)缆窞橥〞碃顟B(tài)，車間間距較大時，順利進入港灣或變更車道，進站時間較短。在公交出站時需插入相鄰機動車道車流中，依據(jù)可接受間隙理論，假設(shè)駕駛員具有一致性和相似性，當(dāng)機動車道車流的車頭時距小于公交臨界間隙時，公交無法插入機動車道車流中，需停車等待，出站時間較長；當(dāng)車頭時距至少等于公交臨界間隙時，公交可插入機動車道中，當(dāng)車頭時距大于首輛公交的臨界間隙以及后續(xù)公交的跟隨時間時，多輛公交可連續(xù)匯入機動車道中，出站時間較短。

（二）對于直接停靠在機動車道上的⑤類站點，道路通行狀態(tài)對其的影響表現(xiàn)在沿原道路行駛，從道路通行速度減至為0的過程。道路通暢時，減速較快，進站時間短；道路擁堵時，車輛移動緩慢，進站時間延長。

表4 多站點占用機動車道對靜態(tài)擁堵的影響程度

（三）同時進出站公交數(shù)量對公交?？繒r間存在影響。公交在發(fā)車處按一定發(fā)車間隔發(fā)車，由于在行駛過程中遇到信號交叉口、擁堵等原因，在進入某一車站時易出現(xiàn)多輛公交集中進站的情況。當(dāng)多輛公交同時進站時，后進站公交在前一公交后停下下客，當(dāng)前面公交出站后，向前移動到站牌處再次停車上客，進站時間相應(yīng)延長。

通過選取北京市二、三、四環(huán)公交停靠站上10個港灣式和8個非港灣式公交?？空荆{(diào)查工作日每個?？空靖叻鍟r段和平峰時段各四小時，考察不同道路通行狀態(tài)下每輛公交進出站時間，不包括上下客時間。具體結(jié)果如表5所示。

由表5可知，港灣式公交進出站時間普遍長于非港灣式，車輛通行速度對公交進出站時間存在較大影響。對于港灣式公交?？空?，依據(jù)排隊論和間隙接受理論，停車等待時間可看做M/M/1排隊系統(tǒng)中的延誤時間，該系統(tǒng)中公交到達率和公交服務(wù)率均服從負指數(shù)分布，機動車流量，公交匯入機動車道所需臨界間隔共同決定停車等待時間[20]。

表5 不同道路通行狀態(tài)下公交進出站平均時間

五、結(jié)論與建議

公交?？啃袨楹偷缆吠ㄐ袪顟B(tài)是相互作用的互動關(guān)系，本文通過考察工作日平峰時段北京市二、三環(huán)快速路以及四環(huán)快速路輔路上142個站點的設(shè)置模式及道路通行狀態(tài)，分析道路通行狀態(tài)對公交?？啃袨榈挠绊?。通過對10個港灣式和8個非港灣式公交停靠站的定點觀測，考察不同道路通行狀態(tài)下公交進出站時間差異，得到以下結(jié)論：

（一）交叉口附近設(shè)置公交?？空驹斐傻缆吠ㄐ兴俣容^大幅度降幅。公交停靠溢出港灣或由非機動車道排隊至機動車道時對道路通行狀態(tài)造成一定程度影響，影響程度由車流量、公交線路數(shù)量、公交到達率、公交服務(wù)率、站臺泊位數(shù)共同決定。公交停靠無溢出條件下，站點占用機動車道對道路通行狀態(tài)影響較大。連續(xù)多站點占用機動車道時大幅降低路段通行速度，且連續(xù)兩三站均為設(shè)置在快速路輔路上占用非機動車道的直線型?？空緸楦哳l站點。

（二）道路擁堵越嚴(yán)重，公交進出站時間越長，且港灣式?？空竟贿M出站時間普遍長于直線式停靠站。公交在港灣式?？空镜倪M出站時間受車頭時距以及機動車道車流量的影響較明顯；直線式?？空咎幑粺o需變更車道，公交加減速過程是道路通行狀態(tài)對其影響的全過程。

公交?？空驹O(shè)置模式影響道路通行速度，因此為兼顧通達性與便捷性，應(yīng)在距交叉口合理距離處設(shè)置公交?？空尽９徽军c的公交線路數(shù)量、公交發(fā)車頻率、公交服務(wù)時間、站臺泊位數(shù)均對道路通行狀態(tài)存在影響，在條件允許情況下延長站臺長度可縮短進站排隊等候時間，提高站臺利用率；采用錯站換乘的方式，即當(dāng)多輛公交行駛線路存在重復(fù)時，在重復(fù)路段處錯開停靠站點，并非每輛公交站站停靠，可間隔幾站停靠以減少站點處?？抗痪€路和進站公交數(shù)量，降低擁堵概率；在早晚高峰時段設(shè)置交通疏導(dǎo)員，引導(dǎo)乘客在指定地點排隊上車，加快上車速度，提高上車效率。站點處機動車道緊鄰非機動車道易造成對機動車道造成干擾，需要從物理上改變這種設(shè)置模式，采用非機動車道外繞的方式，在機動車和非機動車道間設(shè)置隔離帶、護欄等設(shè)施，保障車、人的通暢行駛。

注釋：

①數(shù)據(jù)來源于北京交通發(fā)展研究中心。

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（責(zé)任編輯：盧小文）

Interaction of Bus Stop and Road Traffic State in Urban Areas of Beijing

Zong Gang,Zhu Linan,Zeng Qinghua

Based on the classification of bus stop,this paper analyzes the interaction of bus stops and road traffic state by means of statistic observation on typical road traffic status and bus stops in Beijing during peak and off-peak periods to provide new ideas and suggestions for bus stop modes,public transportation route planning and solving transportation congestions.Results show that road speed is decreased by bus stops near intersections,lining the roadway,occupying the roadway and continuously occupying roadways.The more serious the road congestion,the more time bus stops occupy,and harbor-style bus stops are generally more time-consuming than ordinary bus stops.

bus stop; urban public transit; traffic jam

F294

10.3969/j.issn.1674-7178.2017.05.007

國家社會科學(xué)基金一般項目（15BJY048）“軸輻式網(wǎng)絡(luò)設(shè)計下特大城市交通擁堵治理機制研究”成果。

宗剛，北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局等。朱麗南、曾慶華，北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院碩士研究生。