基于路網容量的城市機動車管理策略

耿慶武，左忠義，曹弋

(大連交通大學 交通運輸工程學院，遼寧 大連 116028)*

0 引言

隨著社會經濟的快速發(fā)展與汽車保有量的迅猛增長，城市交通問題愈加突出.人們起初采用增大交通供給設施的方式試圖予以緩解，但由于資金、資源及土地的有限性，單純依靠修路、架橋等增大交通供給的手段是不可能從根本上緩解城市交通問題的.鑒于上述原因，如何利用政策或經濟手段合理限制機動車保有量及其增長速度，促使公眾理性使用機動車，從適當限制出行需求的角度緩解交通擁堵，是當今社會亟待解決的問題.

國內外對機動車保有量限制策略進行了大量研究.Timo[1]等采用車流量數據信息進行統計分析來評價交通需求管理策略的可行性.Todd[2]從交通安全角度考慮，以交通事故發(fā)生率為主要指標，分析了部分交通需求管理策略的效用，為決策部門提供參考.Lindhjem C[3]等建立基于個體交通選擇行為和一般均衡理論相結合的多用戶、多準則、多模式組合模型，對交通需求管理的實際效果進行評價并提出個人出行的機動車限行和限購政策.王煒[4]等提出了汽車限行、汽車限購、擁堵收費，錯峰出行等交通需求管理策略，研究了實施效果評估，并開發(fā)了相關軟件.魏新[5]針對三個遠郊區(qū)縣對車輛限行措施的分析，發(fā)現限行措施及其上位法的內容與行政法基本原則的抵觸之處，并結合現實提出了相應的對策建議，以期實現政府對社會公共事務的有效治理.甘勇華[6]從影響出行生成、出行方式選擇及出行路線和時間選擇三方面，系統分析了交通與土地利用協調發(fā)展，公共交通優(yōu)先和道路擁堵收費等措施，通過適用條件和實施效果比較，提出實施組合形式策略來應對交通需求管理.

從現有研究來看，不論國內還是國外，均側重交通需求管理的模型及方案研究，在汽車限購依據及策略應用效果評價等方面缺少相應的研究.鑒于此，本文將在交通調查的基礎上，對汽車限購依據、尾號限行方案及策略效果分析等問題進行探討.研究成果對城市機動車保有量限制策略的提出與改進具有一定的實用價值.

1 典型城市機動車限制策略

(1)北京

①北京是最早實行尾號限行的城市，限行區(qū)域為五環(huán)路以內道路(不含五環(huán))；限行時段為每天6∶00～23∶00；限行措施為按車牌尾號工作日高峰時段區(qū)域限行的機動車車牌尾號分為五組，每13周輪換一次限行日，星期一～星期五每天限制2個車牌尾號的機動車.

②2010年12月23日，北京正式公布《北京市小客車數量調控暫行規(guī)定》實施細則，2013年對該細則進行了修訂，并于2014年起開始實施，普通小汽車的“限購令”則將逐年收緊，到2017年每年非新能源車的配比量僅為9萬輛.由此可確保2017年機動車保有量不超過600萬輛.

(2)濟南

濟南市出臺了尾號限行的策略，限行區(qū)域為繞城高速(東至G2京滬高速公路濟南段、西至G3京臺高速公路濟南段、南至繞城高速公路南線、北至G35濟廣高速公路濟南段，不含以上道路)以內區(qū)域道路；限行時段為每天7∶00～21∶00；尾號限行政策是限行區(qū)域內行駛的機動車根據車輛號牌最后一位阿拉伯數字實施限行(號牌末位為英文字母的，以最后一位阿拉伯數字為準)，單日限行號碼為2、4、6、8、0，雙日限行號碼為1、3、5、7、9.

(3)哈爾濱

哈爾濱出臺了尾號限行的策略，限行路段為霽虹橋、霽虹街(興安街至霽虹橋)、經緯街(尚志大街至霽虹橋)、紅軍街(霽虹橋至大直街)、郵政街(海關街至果戈里大街)、一曼街(果戈里大街至鞍山街)、果戈里大街(東大直街至一曼街)、兆麟街(田地街至經緯街).僅對上述路段進行尾號限行.限行時段為每天6∶30～19∶00.尾號限行政策是尾號為1、3、5、7、9的車輛只準許單數日行車；尾號為2、4、6、8、0的車輛只準許雙數日行車；車牌尾數為英文字母的以字母前一位阿拉伯數字為準.表1為2016年底國內典型城市的機動車保有量及其相對指標.

表1 2016年底國內典型城市的機動車保有量及其相對指標

2 預測車流量模型

2.1 轉移模型

隨著居民對出行交通方式便捷性和舒適度的要求不斷提高，小汽車成為居民首選的出行交通工具，此行為導致城市小汽車保有量急劇增加，小汽車向公交車轉移將成為城市降低機動車保有量的方法之一.社會車輛向公交車的轉移比例與社會車輛和小汽車的行程速度之間存在一個動態(tài)平衡的關系，這種動態(tài)平衡可以保證模型可靠成立.

由于假設斷面的客流量為固定值(即現狀交通狀態(tài)下的人數)：Qp=pb×qb+pc×qc

故可得:

(1)

式中,qc、qb表示該斷面的小汽車數、公交車輛數(輛)；Qp表示斷面客流量(人)；pc表示該斷面小汽車數轉換系數(取值為3)、pb表示公交車輛數轉換系數(車內未產生擁擠時，取值為60)[7].

2.2 預測模型

(1)增長率模型

增長率法是根據預測對象的預計增長速度進行預測的方法.預測模型的一般形式為：

Q=q(1+i)n

(2)

式中,Q表示預測年限的交通量(輛)；q表示現狀交通量(輛)；i表示增長率：n表示預測年限(年).

(2)路網容量模型

基于路網道路的服務水平，通過不同路網服務水平下各類道路的交通流密度，可以進一步推算路網容量.城市道路機動車發(fā)展不應該超過路網容量，否則就達不到要求的“路網服務水平”.

設第i類道路(i=1,2，3，4分別對應快速路、主干路、次干路以及支路)在路網服務水平指數(V/C)為λ時的車流密度為K(i)，第i類道路總車道公里數為L(i)，則路網容量計算模型為：

Cλ=∑K(i)×L(i)×u(i)

(3)

式中,Cλ為對應路網服務水平指數為λ時的路網容量；u(i)為第i類道路時空資源的綜合利用系數.

3 實例分析

3.1 交通調查及數據處理

本次交通調查針對大連市核心區(qū)中心地帶的16個路段及4個重點交叉口開展.采取人工計數法，集中一天采集交通流量與地點車速數據.調查時段為早高峰6∶30～9∶00與晚高峰16∶00～19∶00.調查地點分布如圖1所示.

對于機動車行駛速度數據的獲得，利用雷達測速儀進行測速，綜合統計高峰時期路段速度，最終算出路段行駛平均車速.本文以第一天觀測到的中心區(qū)域16條道路機動車流量、路段平均車速以及道路飽和度為例，匯總于表2中.

圖1 調查地點

路段名方向早高峰流量pcu/h平均車速km/h飽和度路段名方向早高峰流量pcu/h平均車速km/h飽和度西北路南向北487030.70.58北向南 499331.40.59長江路東向西2598 28.00.51西向東3355 19.20.66華北路南向北45189.40.90北向南366732.00.73長春路北向南3847 29.30.57南向北3310 31.50.66中山路東向西447935.90.53西向東611932.80.73松江路東向西3287 35.80.49西向東4378 33.60.65西南路南向北381631.60.57北向南384130.70.57解放路南向北3988 32.40.79北向南2257 36.30.45五一路東向西290118.90.57西向東336116.90.67東方路東向西3833 34.80.57西向東4519 33.80.67黃河路東向西269335.50.53西向東419431.40.83五惠路東向西5692 18.00.85西向東6162 14.40.92東北路 南向北38539.10.76北向南456910.50.91疏港路東向西4427 31.60.66西向東6149 14.40.92聯合路南向北415526.80.62北向南390322.90.77西部通道南向北1977 32.80.59北向南3273 17.20.98

(注：根據道路通行能力手冊可知，城市單車道道路通行能力設置為1 670 pcu/h)

3.2 預測分析

本文基于調查數據，通過轉移模型、增長率模型，路網容量方法以及考慮到居民出行交通供給的增長，對道路車流量進行綜合交通預測.增長率模型中增長率是通過對大連市近五年的人均GDP、機動車保有量以及常住人口總數進行數據查找，計算出近五年三個指標的變化率，最后經過綜合考慮設定增長率為7%.最終將預測的數據輸入到Transcad軟件中對2025年16條主要路段交通量進行交通負荷情況分析.如圖2所示.

圖2 預測2025年不采取任何限制措施主要道路交通負荷

通過上圖已知，預測年限主要道路機動車數量迅猛增長，道路交通飽和度也隨之增加，2017年和2025年不實施策略大連市主要道路服務水平分布對比情況如表3.

表3 大連市主要道路服務水平分布對比

4 限制策略

4.1 鼓勵公交出行

為了緩解大連市近期機動車保有量快速增長的情況，2017～2020年間應大力發(fā)展公交，在交通政策上鼓勵公交出行，用公交替代小汽車，確定公共交通優(yōu)先的地位；在規(guī)劃上建立公交優(yōu)先安排的順序；在資金投入、財政稅收上確立公共交通傾斜的做法；在道路通行權上確立公共交通優(yōu)先的權利(包括專用道、通行信號等).目前大連市公交線網總長達1 324 km，線路總長度為8 102 km，共有包括有軌道電車和常規(guī)公交5 996臺，共有186條公交線路，公交站點300 m覆蓋率位為84.6%，500 m覆蓋率為98%.公交改進具體措施如下：

(1)設置公交專用道

專用道的設置是為了吸引更多的居民乘坐公交車出行，優(yōu)化道路上各出行方式的分擔率.使居民出行結構促進交通的良性發(fā)展，從而解決大連市機動車保有量快速增長的問題.目前大連市共有49條道路，66個路段設置了單向或雙向公交專用道.經測算，未來預測交通負荷條件下，公交專用道將提升公交車運行速度40%以上；但會降低小汽車行駛速度5%～10%.因此，公交專用道的設置將明顯改善公交車的運行質量.大連市仍然應該按照規(guī)劃要求鼓勵設置公交專用道.

(2)設置優(yōu)先通行信號

公交車不準時性成為乘客不選擇公交出行的一個很重要的原因.參考國內外典型城市設置優(yōu)先通行信號的措施，根據大連市實際道路情況，本文提出公交信號優(yōu)先策略.在交通擁擠嚴重路段，如中山路、黃河路、西南路等，推行公交綠燈延時紅燈提前結束的方法，使公交車能優(yōu)先通行，保持道路通行順暢，增加了公交準點率.

(3)公交樞紐站規(guī)劃

公共交通樞紐是城市公共交通客運的重要組成部分，是交通樞紐系統的核心，對于提高城市客運系統的服務效率、引導城市客運發(fā)展方向和優(yōu)化城市交通出行結構等，有著十分重要的作用.綜合考慮大連市公交樞紐建設，繼續(xù)完善已有的公交樞紐和建設新的公交樞紐站對于大連市公交發(fā)展有至關重要的作用.

4.2 尾號限行

未來緩解近期道路交通擁擠狀況，鼓勵公交出行的同時，依據大連市現狀交通擁堵狀況，吸收現有國內各大城市實施尾號限行政策的經驗，系統的提出未來大連市機動車尾號限行政策.

(1)主要道路實施限行策略

首先對部分擁擠路段實施限行策略.通過預測道路交通流量，計算飽和度，利用Transcad軟件出圖可知，目前已經有部分道路變?yōu)閾頂D狀態(tài)，如東北快速路、華北路以及疏港路，進行尾號限行策略.近期具體限行策略為每天限行1個尾號，限行尾號為當日日期個位數的車輛.車牌尾數為英文字母的，以字母前最后一位阿拉伯數字為準.周六周日及國家法定節(jié)假日不限行.

(2)區(qū)域限行策略

隨著預測流量的快速增加，只對擁擠路段進行限行已經不能有效的緩解道路擁擠狀況了，需要對大連市進行區(qū)域限行，具體限行措施如下：

限行區(qū)域為：北至東方路-松江路，西至西北路-西南路-五一路-凌水路，南至南部沿海，東至黃海所圍區(qū)域(含上述道路).具體如圖3所示.

圖3 大連市機動車尾號限行區(qū)域

2018～2020年限行方案：每天限行1個尾號.

限行尾號為當日日期個位數的車輛.車牌尾數為英文字母的，以字母前最后一位阿拉伯數字為準.周六周日及國家法定節(jié)假日不限行，每月31日不限行.

2021～2025年限行方案：每天限行2個尾號.

每周一限行尾號為：1、6；每周二限行尾號為：2、7；每周三限行尾號為：3、8；每周四限行尾號為：4、9；每周五限行尾號為：5、0.車牌尾數為英文字母的，以字母前最后一位阿拉伯數字為準.周六周日及國家法定節(jié)假日不限行.

本次限行只針對小汽車，而大型客車、公共汽(電)車、省際長途客運車輛以及客運出租汽車、城市快運車輛、上下學期間承載學生的專業(yè)校車、軍(武警)車、警車、消防車、救護車、工程搶險車以及其他涉及國計民生、應急救援的車輛不受此限行政策約束.

4.3 汽車限購

通過預測2020年16條主要道路的交通流量，進行飽和度分析可得，到了2020年，處于擁擠狀態(tài)的道路占32條單方向道路的46.8%，意味著將近有一半的道路已經處在擁擠或是堵塞狀態(tài).為了提前應對城市機動車保有量迅猛增長之態(tài)勢并緩解城市交通擁堵問題，在確定未來大連市購車年度總量控制指標時，主要本著機動車增長速度與城市道路建設速度基本持平的原則進行控制.吸取現有城市汽車限購政策的實施經驗，計算將在2020年對大連市實施限購策略，總結提出大連市未來汽車限購策略：

(1)針對大連市市域范圍內的中小型客車實施限購政策;

(2)每月末實行無償搖號方式分配車輛指標;

(3)擬對中簽不購車者采取相應處罰措施，如“五年內不得再次申請搖號”等.

5 控制策略實施效果分析

假定大連市于2020年開始實施汽車限購策略，初始購車年度總量控制指標為8萬個，可以預測實施汽車限購策略以后的未來大連市機動車保有量數據，如表4所示.

表4目標年大連市機動車保有量預測對比

年份不限制/萬輛限購/萬量降幅/%2016151——202532726518.9

在同時實施大力發(fā)展公交和尾號限行的策略的基礎上，進一步實施汽車限購策略，將有效限制未來大連市限行時段與限行區(qū)域內的機動車使用狀況.預測2025年采用措施后，大連市核心區(qū)內主要16條路段的交通負荷情況分別如圖4所示.

圖4 2025年采取措施后道路交通負荷

針對調查的16條城市快速路與主要主干路，共計32個交通流向進行分析，道路飽和度對比如表5所示.

表5 2025年大連市主要道路服務水平分布情況對比

6 結論

(1)近期大力發(fā)展公交策略與尾號限行同時實施，可以使道路擁擠狀況得到緩解；

(2)在同時實施大力發(fā)展公交和尾號限行的策略的基礎上，實施汽車限購策略，可以使城市未來道路上的機動車數量顯著減少，從而緩解城市未來交通擁堵問題.以本例計，上述策略的實施，可使預測年限的機動車數量降低18.9%，道路服務水平明顯改善.

本研究是以大連市為例，對機動車限制策略及方案進行的研究.政府尚未對上述策略的實施予以政策上的支持.因此，實施效果分析是在假定策略實施的前提下進行的測算.上述問題可在真正實施該類策略后，通過跟蹤調查研究予以解決.