公交专用道评估方法及服务水平

1.2.2.1　普通公交专用道国内外建设及研究概况

1）普通公交专用道国外建设及研究概况

法国于20世纪60年代建设了普通公交专用道，并于60年代末提出了公交优先的思想，目前法国已经具备较为完善的公交专用道系统。在欧洲，如果把拥有少数普通公交专用道的城市也计算在内，目前拥有普通公交专用道的城市达到89%［37］。美国在20世纪30年代提出了发展公交的建议，相继建设了普通公交专用道和公交专用路。之后受巴西库里提巴快速公交的影响及相关研究机构的推动，公共交通在90年代得到了大力发展［13］。普通公交专用道除了被欧美国家认可外，在世界其他国家的城市也得到了迅速的发展，如库里提巴、圣保罗、波哥大、基多、布里斯班、悉尼以及泰国和日本的一些城市。

美国学者对于普通公交专用道的研究主要集中在通行能力方面，包括公交停靠站位置、类型对通行能力的影响，能否利用相邻车道超车对通行能力的影响，信号交叉口配时以及公交优先信号对通行能力的影响等，研究成果主要包含在HCM、TCQSM以及TCRP（Transit Cooperative Research Program）报告26中［38-39］。英国的研究主要集中在比较普通公交专用道与轨道交通的费用效益比和通行能力。英国南安普顿大学（University of Southampton）从20世纪60年代起每5年为伦敦进行一次彻底的公交优先规划，规划主要从设有普通公交专用道交叉口的信号配时方面进行［40］。日本学者Koga和Noritaka研究了如何利用普通公交专用道上的光学监控设施来保证专用道的专有路权［41］。澳大利亚学者Jepson和Ferreira研究了公交优先通行措施对道路交通产生的影响，通过对比设置普通公交专用道、专用信号前后车辆的延误，给出了不同交通量条件下，设置普通公交专用道的最佳公交车比例和最佳公交客流量［42］。

普通公交专用道的设置保证了公交车的通行权而减少了社会车辆的可用车道，当专用道上公交车流量较小时，会造成对道路资源的浪费。针对这种现象，Viegas于1997年提出了间歇式公交专用道（Intermittent Bus Lane，简称IBL）的概念［43］。目前IBL是国外在专用道研究方面的热点。Viegas对IBL的描述为：在公交车行驶过程中，通过信号提醒社会车辆让道，使公交车所在车道变为临时专用道，当公交车通过后则恢复为正常车道，从而使公交车获得局部优先路权。IBL不需要设立专门的专用道，可在对社会车流不产生严重干扰的同时使公交车获得优先路权。Viegas和Lu进一步研究了IBL上公交车辆与社会车辆的运行规则、IBL系统与现有城市交通控制系统的结合、IBL路面标志灯对社会车流的影响、IBL单点信号交叉口设置及其优缺点、IBL区域信号设置等［44-45］。随后，Eichler和Daganzo提出了间歇优先公交专用道（Bus Lane with Intermittent Priority，简称BLIP），即在公交专用道上，通过可变信息板引导控制社会车辆进出专用道，从而在不影响公交车行驶的前提下，提高专用道的利用率［46］。BLIP与IBL的主要区别在于BLIP不需要改变交叉口信号参数，不会对区域交通流造成大的扰动，因此更加便于实施。

2）普通公交专用道国内建设及研究概况

1997年6月，北京在长安街复兴门到建国门段开通了我国首条普通公交专用道，随后，深圳、昆明、沈阳、上海、南京、广州、成都、重庆、青岛、合肥、武汉、呼和浩特等城市相继在有条件的道路上开辟了普通公交专用道。我国公交专用道的建设里程逐年增加，截止到2009年，建设里程已达7 452km。根据《城市公共交通“十二五”发展规划》，到“十二五”末，公交专用道总里程将达到10 000km［9］。

国内对普通公交专用道的设计包括布设位置、隔离方式、交叉口的处理方式等进行了深入的研究，对普通公交专用道的交通影响进行了较为深入的研究，还对其规划、通行能力、交通组织管理等进行了研究。

普通公交专用道设计方面。杨晓光和阴炳成建立了公交车车均延误模型，并通过交通仿真分析论证了普通公交专用道的最佳布设位置和停靠站的最佳布置位置［47］。王扬、赵葱丽和王丽娟分析了不同普通公交专用道的设置形式与交通运行状况的关系，并对不同停靠站形式进行了对比分析［48］。曾奕林对普通公交专用道的布设条件、布设位置、车道宽度、隔离设计、车道视认性设计以及设置效益进行了探讨［49］。黄晓强对普通公交专用道建设过程中的一些问题进行了重点分析，特别是对专用道形式的选择（路中式和路侧式专用道的比较），停靠站位置的选取（设置在进口道和出口道的比较），以及公交优先信号设计方面做了深入的研究［50］。王凌琳对在路外侧、路内侧、路中机动车道设置普通公交专用道的3种设置形式进行了对比分析和适应性分析［51］。

普通公交专用道交通影响方面。黄艳君、陈学武和张卫华研究了路段上无专用道与设置不同形式专用道条件下，公交车与社会车辆的速度模型，并对比分析了车辆的运行状态和车速变化特征［52］。胡兴华和刘咏将脆弱性概念引入交通系统，构建了普通公交专用道的交通脆弱性评价指标体系，建立了交通脆弱性评估模型［53］。雷莲桂根据已有的道路交通流模型，分析了普通公交专用道的设置对路段车辆速度的影响［11］。郭芸研究了普通公交专用道的不同设置方案对尾气排放的影响，从交通和环境两个角度全面地分析了不同专用道设置方案的实施效果［10］。

普通公交专用道规划、通行能力和组织管理方面。刘伟对普通公交专用道的规划系统框架进行了深入的研究，阐明了专用道规划的指导思想、原则、目标和规划年限，探讨了专用道规划的评价与交通调查内容，分析了专用道规划与公交规划、轨道交通规划和道路规划的关系，提出了专用道规划的交通需求预测流程、专用道布局和循环反馈的交通流量预测思路与方法［54］。周智勇、陈峻和陈学武等提出了普通公交专用道的规划、建设、运营管理“三位一体”的理念，并鼓励积极应用新型技术［55］。吴娇蓉和郑宇基于通行能力理论，按照普通公交专用道和高等级公交专用道的设置目的，以平均行程车速作为关键指标设定相应的服务水平。然后采用理论模型和仿真模型相结合的方法，研究了两类专用道的通行能力［56］。莫一魁、柳伍生和晏克非对普通公交专用道系统化、网络化、规模化的整体优化方法进行了研究，建立了专用道的网络优化模型，提出了专用道优化方案的客流预测及评价方法［57］。钱人杰、邓卫和王炜提出了收费公交专用道的概念，即可以让非公交车辆使用专用道，但需要征收一定的费用，从而实现道路资源的优化配置［58］。

1.2.2.2　快速公交专用道国内外建设及研究概况

快速公交专用道是指快速公交的道路基础设施，它的建设及研究概况与快速公交的建设及研究概况不可分割，因此，本节从快速公交的角度阐述国内外建设及研究概况。

1）快速公交国外建设及研究概况

快速公交的理念可以追溯到1937年，当时芝加哥建设了世界上第一条公交专用道（exclusive bus lane）。自此，公交专用路（bus way）的概念在美国盛行开来。为了缓解交通拥堵和提供可靠的服务，许多城市相继建设了公交专用路。但现代意义的快速公交是由拉丁美洲的规划师们于19世纪70年代提出的。当时为了改善日益恶化的交通状况，规划师们试图寻找一种可快速廉价提高公交运行速度的方法，由此他们设想了快速公交。目前，快速公交已在北美地区、拉丁美洲、东南亚、澳大利亚广泛盛行，在非洲和印度处于蓬勃发展之中。在欧洲，快速公交的数量稳中上升，尤其是在法国和英国［13］。快速公交在全球的发展状况如图1-1所示。世界上较为成功的快速公交系统有巴西库里提巴的快速公交系统、波哥大的TransMilenio、渥太华的Transitway。库里提巴基于“土地利用和交通规划相结合以实现环境友好型的城市发展”理念，建设了快速公交系统［13，59］。目前库里提巴的公交出行比例高达75%，日客运量高达190万人［60］。波哥大把发展快速公交作为鼓励公共交通、自行车、步行等绿色交通方式的长期可持续发展的交通策略，于2000年开始运营Trans-Milenio［13，61］。运营后，主干线的平均速度由原来的12～18km／h提高到26.7km／h，出行时间平均缩短32%［62］。Transitway于1983年开始运营，它为往返于郊区与市中心的居民提供了便利的交通，平均每天运送20万乘客。渥太华的公交分担率达25%，高峰时段到达市中心方向的公交分担率达70%［60，63］。

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图1-1　快速公交的全球发展状况

来源：摘自文献［13］

快速公交建成后，必然会对沿线的土地利用和土地价格、居民出行行为、污染物排放、能源消耗等产生一定影响。目前国外非常关注快速公交对于这些方面的影响。此外，国外还对快速公交的建设运营成本进行了大量研究。

Cervero和Kang研究了首尔将常规公交转变为快速公交这一举措，对沿线土地市场产生的影响。研究表明，快速公交的建设促使房产拥有者将别墅转变为高密度的公寓，快速公交停靠站300m范围内的居住用地价格升高了10%，150m范围内的零售和其他非居住用地价格升高了25%［64］。Perk，Mugharbel和Catalá以匹兹堡的快速公交系统为例，定量地研究了快速公交停靠站对周围别墅价值的影响。研究发现，距停靠站的距离从101ft（1ft＝0.304 8m）变为100ft会使房产价值升高18.9美元，从1 001ft变为1 000ft会使房产价值升高2.75美元。即距停靠站越近，房产价值越高，并且价格增加率随着距离的增加而降低［65］。快速公交可显著降低公交出行时间，因此必然会吸引一些出行者放弃小汽车出行，而使用公交出行。在这种情况下，二次影响可能出现，即小汽车流量减少后，小汽车出行条件得以改善，可能会再次吸引公交出行者回归到小汽车出行。Mcdonnell和Zellner使用prototype agent-based模型对快速公交的二次影响进行研究，证实了该现象的存在，并提出避免其发生的措施［66］。Mcdonnell，Ferreira和Convery研究了快速公交对于缓解交通碳排放的作用，对于所选样本来说，快速公交的实施使得高峰期的碳排放量降低了50%［67］。Mishra，Parida和Rangnekar建立了快速公交沿线交通噪声排放量的估算模型，以德里快速公交为实例，研究发现快速公交沿线的噪声超过了国家标准，为此，提出了相应的缓解措施［68］。Zargari和Khan应用已有的重型汽车燃油消耗模型，考虑快速专用道的设计特点和公交车的运行特点，建立了快速公交的燃油消耗模型［69］。Wright和Hook研究发现建设快速公交所需成本少于轻轨的4～20倍，少于地铁的10～100倍［70］。Hidalgo和Graftieaux总结了拉丁美洲和亚洲11个快速公交系统的投资费用，发现快速公交每公里的投资费用介于135万美元（雅格达）与800万美元（波哥大）之间［71］。

2）快速公交国内建设及研究概况

我国是世界上近5年来快速公交发展最快的国家，快速公交在我国的发展状况与设计运营特征如表1-7所示［16］。截止到2013年，我国已有18个城市建设运营了快速公交，运营里程达到480km。我国的快速公交专用道主要位于道路中央，停靠站形式均为直线式，售票方式以车外售票为主，通常各车门均可上下客，且大多数城市的快速公交实现了乘客水平登车。

我国各城市的快速公交载客量差异较大，广州的高峰载客量达到每小时29 900人，而枣庄的高峰载客量只有每小时700人，重庆只有600人。平均运营速度的差异也较大，枣庄、重庆、常德的高峰时段平均运营速度可达到30km／h，而乌鲁木齐的平均运营速度为10～13km／h。

表1-7　我国快速公交发展状况与设计运营特征

续表1-7

国内对快速公交的研究视角与国外不同，国内的研究尚处于前期阶段，即国内更关注快速公交停靠站设计、线路设计、快速公交的规划和通行能力问题。

快速公交停靠站与线路设计方面。戴炳奎研究了快速公交站间距优化、站点选址优化以及站点设计优化问题。站间距优化方面，考虑乘客、公交运营公司、社会三者利益，以社会经济效益最大化为目标，建立了站间距优化模型，并以广州快速公交试验线为实例验证了模型的可行性和科学性。站点选址优化方面，在定性比较站点设置在路段、交叉口上游和交叉口下游优缺点的基础上，提出了选址建议。站点设计优化方面，探讨了岛式站台和侧式站台的优缺点，为站点选型提供参考意见。最后，给出了港湾式和非港湾式站台的站长和站宽的计算方法［72］。吴祥国、姜洋和张汝华等研究了快速公交各类型站点的步行吸引范围及其影响因素。研究表明站点步行吸引范围应主要以乘客步行吸引距离为标准，乘客步行吸引距离与其月收入相关性最大，快速公交的首末站步行吸引半径为普通站点的2～3倍［73］。莫一魁提出了以直达客流运输密度最大和直达客流绕行系数最小为目标的快速公交线网布局双层非线性优化模型，并给出了以逐条布设法为基础的实用求解算法［74］。李春燕等分析了快速公交线路布设的内部条件和外部条件，在此基础上，以乘客总出行时耗最小和车公里成本投入最小为目标，建立了线路布局优化模型［75］。

快速公交规划方面。吴永鑫首先分析了快速公交系统规划的目标、层次和流程，快速公交系统与城市布局和土地利用的关系；然后研究了线网和具体走廊的规划方法，并对专用道、停靠站、车辆等要素的规划设计进行了探讨；最后建立了我国城市快速公交规划方案的适应性评价指标体系，并选择AHP／有效性排序DEA方法对适应性评价指标体系进行评价［76］。鲁洪强探讨了规划工作的流程及主要内容的规划方法，并提出了评价指标体系，分析了快速公交专用道和停靠站的设置原则及站点优化方法［77］。朱晓冬在研究快速公交系统规划设计理论和运营组织理论的基础上，对广州市快速公交系统进行分析设计，包括专用道、优先信号、停靠站及车辆，提出了专用道组织形式和线路规划思路框架；然后结合站点布设优化方法对中山大道的停靠站布设方案进行设计；还阐述了交叉口空间优先设置方法和时间优先控制技术，建立了基于灰色聚类分析的设计方案评价方法，并对关键交叉口展开了基于仿真的交通组织方案效果评价［78］。

快速公交通行能力方面。胡非与分别从交叉口和停靠站两方面分析了快速公交的通行能力，分析表明停靠站是限制通行能力的瓶颈，因此把停靠站通行能力作为快速公交系统的通行能力。停靠站通行能力受停靠站几何设计、停靠时间、停靠时间变异系数、运营组织、车辆自身条件等多方面的限制。通过考虑停靠站和交叉口之间的距离、停靠时间对通行能力的影响，对现有停靠站通行能力计算模型进行了修正［79］。税文兵则从专用道、停靠站、信号交叉口公交专用进口道三方面对快速公交通行能力进行了研究。在对现有城市道路、交叉口、停靠站通行能力计算模型进行对比分析的基础上，提出了中央公交专用道路段通行能力和信号交叉口中央公交专用进口道通行能力的计算模型，并改进了现有停靠站通行能力的计算模型［80］。