公交专用道路段长度与运行效果关系研究

1、公交专用道路段长度与运行效果关系研究雷莲桂摘要：为了推行公交优先政策，国内一些城市采取了各种各样的策略和措施，其中公交专用道因其设置方便易行、成本低而被广泛采用。但是公交专用道的实际运用效果与其所在路段的条件有着密切关系。基于实际交通调查数据，利用仿真（(VISSIM交通仿真软件）分析方法，研究了设置公交专用道的路段，其路段长度与设置公交专用道运行效果之间的关系。本文选取了路段的行程时间、公交车延误、社会车辆延误和人均延误作为评价指标，对比分析了路段设置公交专用道前后这几项评价指标的变化，仿真分析的结果表明，在路段长度小于500米时，设置公交专用道往往会对路段交通运行产生负面影响。 关键词：公

2、交专用道；路段长度；交通仿真；分析 1引言在城市道路设置公交专用道，为公交优先提供了一定的保障，是在受经济实力限制下提高常规公共交通速度的有效方法1。但是在现实中，不同路段上公交专用道的运用效果却存在很大差异。调查发现，路段长度对公交专用道的实际应用效果具有不可忽视的影响，若在距离较近的路口之间的路段上设置公交专用道，很容易导致公交车辆与社会车辆以及社会车辆与社会车辆之间的冲突。例如，公交专用道一般设置在路段最外侧的车道上，上游路口相交路段的右转车辆在上游路口右转后一般会先驶入最外侧车道，再在路段中央换向里侧车道（非公交专用道）；另外需要在下游路口右转的车辆也会提前驶入最外侧车道，这就意味着最

3、外侧车道的社会车辆在较短的距离中将会出现大量的相向换道行为，从而造成社会车辆在公交专用道周围的交织运行，有时也会引起社会车辆与公交车辆的交织运行。交织运行的结果必然影响公交车辆的行驶，制约公交专用道应有功能的有效发挥，并降低路段的整体交通运行效率。国内外对公交专用道的设置以及其所产生的影响做了不少的研究。澳大利亚的D.Jeason和F.Ferreira对采取公交优先通行措施对道路交通所产生的影响进行了研究，通过对比设置公交专用道、专用信号前后道路上车辆的延误时间，给出了不同道路交通量条件下，设置公交专用道的最佳公交比例和最佳公交客流量2。Shalaby等用TRANSYT7F软件对公交专用车道及

4、其相关的辅助措施的效益进行了模拟分析评价，可以较为准确的模拟出公交车辆的车速和延误3。Venkatachalam Thamizh Arasan用计算机微观仿真技术研究了城市道路设置公交专用道对混合交通流所产生的影响，用实测数据对混合交通流模型进行了修正，并用这个修正后的模型研究了不同流量条件下设置公交专用道对混合交通流所产生的影响，得出结论：在多种交通方式并存的条件下设置公交专用道，能够保证C级服务水平的社会车辆（公交车除外）最大V/C值为0.53 4。 国内东南大学的黄艳君建立了路段上无公交专用道及设置不同形式的公交专用道后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

5、5。西南交通大学的胡兴华将环境科学中的脆弱性概念引入到交通领域，建立了交通脆弱性评估模型，并把这一模型应用于城市公交专用道评价中，对设置公交专用道后的道路的交通脆弱性进行分析6。综上，国内外对公交专用道的设置以及其所产生的影响方面的研究主要集中在流量与设置效益的关系上，对于公交专用道对交通影响的大小与路段长度之间关系，几乎没有涉及。从现有的公交专用道的设置和运行情况来看，短距离路段设置公交专用道后恶化路段交通的现象普遍存在，所以本文拟用仿真方法对不同长度路段设置公交专用道前后的运行状况进行对比分析，定量评价路段长度对公交专用道运行效果的影响，进而定量分析公交专用道与路段长度的关系，为讨论和制定

6、公交专用道的设置条件提供一定的参考。2仿真案例设计仿真分析的整体思路是：通过仿真，评价在不同长度的路段上设置公交专用道前后交通流的运行效果，并通过对比分析研究公交专用道设置效果与路段长度之间的关系。本文仿真案例的设计基于北京市西起三里河路、东至西二环、北自车公庄大街、南达莲花池东路的实际交通区域，该区域既有西二环、复兴门外大街等起到城市交通大动脉作用的快速路、主干道，也有起到连接区域内部和各个交通小区的次干道与支路，各种交通设施比较齐全，但混合交通问题、公交车辆运营问题以及静态交通问题也比较突出，其交通行为在城市道路交通中具有较强的代表性。此外该区域的路段长度都在1000米以下，路段的平均长度

7、为611米，其中最长的为998米，最短的为208米7。为了使仿真更具有普遍性，本论文在对该区域信号交叉口和各等级道路基本数据进行调查的基础上设计了具有普遍意义的仿真案例。在这些仿真案例中，交叉口的信号配时、路段的断面形式（包括公交专用道的位置）以及交通流量（包括公交车流量和社会车辆流量）等基本信息都相同，唯一不同的是路段长度，路段长度在200700米之间变化。仿真案例的基本参数设定如下8：（1）道路环境设计仿真模型由两个十字交叉口组成，自西向东分别记为交叉口1和交叉口2。路段长度为L，由于公交专用道一般都是离上一交叉口出口道有一段距离，在下一个交叉口进口道前中止，在仿真中统一设定公交专用道的长

8、度为（L-70）米，如图1所示。图1 两个交叉口间路段仿真设置Fig. 1 Selected road section for simulation (between two intersections)（2）交通流量设计基于实际交通调查数据，同时为了使问题简化，路段断面流量（社会车辆）统一采用1000辆/小时，交叉口每一进口的左直右的转向比例为2:3:2。公交车的流量为100辆/小时。为简化起见，在每个仿真案例中均设计5条公交线路，发车间隔都为3分钟。 （3）交通信号设计基于实际交通调查数据，同时为了使问题简化，两交叉口均采用两相位信号控制。交叉口1的信号周期时长为142秒，东西方向绿灯时间

9、69秒，南北方向绿灯时间63秒。交叉口2的信号周期时长120秒，东西绿灯时长68秒，南北绿灯时长42秒。（4）车辆载客人数公交车的载客人数为50人/车，小汽车的载客人数为1人/车。3仿真结果分析仿真主要目的是评价两交叉口间路段上设置的公交专用道对路段交通所产生的影响，因此选取路段东向西方向行程时间9、公交车延误、社会车辆延误和人均延误作为评价指标10。3.1行程时间从仿真结果来看，在路段长度为200米到400米之间的路段上设置公交专用道后，路段车辆的行程时间大于未设置专用道之前，而从500米的路段开始，设置公交专用道后车辆行程时间比设置前有所缩短。从整体趋势来看，设置公交专用道前后车辆行程时间

10、的差值随着路段长度的增加而呈下降的趋势。具体如表1所示。表1车辆行程时间对比表 （单位：秒）Table 1 Comparation of vehicle travel time (unit: sec)路段长度未设置公交专用道设置公交专用道设置-未设置变化率200米34.0941.107.0020.55%300米46.8249.712.906.19%400米57.7859.351.562.70%500米61.1659.61-1.55-2.54%600米64.4162.08-2.34-3.63%700米74.9370.61-4.32-5.77%一般路段公交专用道开始于上一个交叉口出口道一段距离之后

11、，中止于下一交叉口进口道前，因而公交专用道的长度一般小于实际路段长度，在较短路段上公交专用道的长度更加有限，这往往对交通运行带来不利影响。仿真的过程中观察到，公交专用道设置在较短的路段上时，车辆在较短的路段内频繁换道，车辆之间的干扰增大，车辆在公交专用道上运行缩短的行程时间不足以抵消换道干扰延长的行程时间，导致整个路段车辆行程时间增大。路段越短，公交专用道的优点越是无法体现出来，交通量较大时反而会加剧交通拥堵。车辆行程时间的变化率能够更加直观的看出行程时间的变化情况（如图2所示）。图2设置公交专用道后行程时间变化率图Fig.2 The rate of the travel time with

12、bus lane从图2中可以看出，从200米的路段到700米的路段，行程时间的变化率基本上呈下降的趋势；500米路段是个转折点，从500米开始，设置公交专用道后路段上车辆的行程时间比设置前要短，即在该条件下设置公交专用道起到明显的改善交通的作用。3.2 延误延误是用来评价交通运行状况的常用指标之一，为了分别考察公交车辆本身的运行状况、社会车辆的运行状况，这里引入公交车延误、社会车辆延误和人均延误三种评价指标。公交车延误可直接反映公交专用道的运用效果，通过对社会车辆延误和人均延误进行对比分析也可以间接考察公交专用道对社会车辆乃至路段整体交通运行的影响。（1）公交车延误设置公交专用道的主要目的是改

13、善公交车运行环境，减少社会车辆对公交车的影响，降低公交车的延误。仿真结果表明，路段长度在200米到400米之间时，设置公交专用道后公交车的延误并没有减少，反而有一定幅度的增加，但增加的幅度随着路段长度的增大而逐渐下降。路段长度超过500米后，设置公交专用道后公交车延误比未设置前要小，即路段长度大于500米时，在路段上设置公交专用道可以起到改善公交车辆运行的效果。不同路段长度下公交车延误如表2所示。表2 公交车延误对比表（单位：秒/辆）Tab2 The comparative table of bus delay (unit: s/vel)路段长度未设置公交专用道设置公交专用道设置-未设置变化率

14、200米54.68 57.81 3.13 5.73%300米58.70 60.70 2.00 3.41%400米56.00 57.35 1.35 2.41%500米56.54 52.38 -4.16 -7.36%600米44.29 41.30 -3.00 -6.76%700米54.45 50.04 -4.41 -8.10%公交车延误的变化率是直观反映公交车延误变化幅度的物理量。从整体上看，针对仿真所设置的几个不同长度的路段（即针对不同的仿真案例），公交车延误的变化率都不是很大（都没有超过10%，如表2所示）。若在长度为200米400米的路段上设置公交专用道，公交车延误的变化率都为正数，即设置公

15、交专用道后对公交车辆的运行起负面作用。此外500米同样是公交车延误的一个转折点，从500米开始，在路段上设置公交专用道起到了提高公交车运行效率的作用。在500米到700米之间，公交车的延误变化率浮动不大（如图3所示），这说明当路段长度为500米700米时，公交专用道在改善公交车辆运行效率方面所起的作用基本相同。图3设置公交专用道后公交车延误变化率图Fig.3 The rate of bus delay with bus lane（2）社会车辆延误路段设置公交专用道后，一方面由于公交车辆与社会车辆之间的干扰减少，可使交通运行更加顺畅，从而降低社会车辆的延误；另一方面由于路权的重新划分，社会车辆可

16、使用的车道数减少，导致非公交专用道上的负荷增大，这又可能引起社会车辆延误增大；除此之外，如前所述，在路段长度较小的情况下公交专用道并不能在减少车辆相互干扰方面做多大贡献，不但如此，有时还会带来更多的交织运行，这样也会增加社会车辆的延误。通过比较不同长度路段公交专用道设置前后社会车辆延误的变化值，可以考察公交专用道对社会车辆的实际影响。仿真结果表明，在所有仿真案例中，设置公交专用道后小汽车的延误都比未设置之前增大，也就是说当路段长度在200米700米之间时，公交专用道会对社会车辆产生负面影响，公交车辆运行效率的提高是以牺牲社会车辆的效率为代价的。另外从影响大小来看，在长度为200米700米的路段

17、上，设置公交专用道后社会车辆延误变化的幅度随着路段长度的增加而逐渐减小，路段越长，公交专用道对社会车辆产生的负面影响越小（如表3所示）。表3 社会车辆延误对比表 （单位：秒/辆）Tab 3 The comparative table of car delay (unit: s/pcu)路段长度未设置公交专用道设置公交专用道设置-未设置变化率200米14.64 22.06 7.43 50.75%300米21.56 25.29 3.73 17.31%400米25.76 27.50 1.74 6.75%500米22.06 24.02 1.96 8.90%600米20.70 22.70 2.00 9.

18、68%700米21.76 22.16 0.40 1.82%路段很短的时候设置公交专用道，社会车辆受到的干扰非常大，延误增大幅度超过50%，在500米的路段上，社会车辆延误的变化率已经低于10%，而700米的路段上设置公交专用道，延误的变化率降到了2%以下，也就是说此时路段上的公交专用道对非公交车道的影响非常小。路段设置公交专用道前后社会车辆延误的变化率如图4所示。从图上能够更加直观的观察到社会车辆延误变化率与路段长度之间的关系。图4 设置公交专用道后社会车辆延误变化率图Fig 4 The rate of car delay with bus lane（3）人均延误设置公交专用道的最终目的是在现

19、有道路资源下减少人均出行时间。人均出行时间的减少一方面可以通过提高运行速度实现，另一方面减少人均延误也减少出行时间。因此通过比较分析设置公交专用道前后人均延误的变化，可以评价公交专用道对路段交通的影响。仿真结果表明，不同长度的路段设置公交专用道后，人均延误变化都不是很大，但是整体来说，在短于500米的路段上设置公交专用道，路段的人均延误都增大，没有起到减少人均延误的作用。从500米开始，人均延误在设置公交专用道后减小，此时在路段上设置公交专用道起到了改善路段交通，减少人均出行时间的作用（如表4所示）。表4人均延误对比表 （单位：秒/人）Tab4 The comparative table of

20、 average delay per person (unit: s/per)路段长度未设置公交专用道设置公交专用道设置-未设置变化率200米47.91 51.69 3.78 7.89%300米52.55 56.26 3.71 7.06%400米50.91 52.14 1.23 2.41%500米50.62 48.85 -1.77 -3.50%600米43.66 42.43 -1.23 -2.81%700米48.52 46.75 -1.78 -3.66%不同长度的路段上设置公交专用道后，如果只是从人均延误的变化差值来说明影响程度的大小，不尽合理。而人均延误的变化率能够把设置公交专用道前后人均延

21、误的变化幅度体现出来。从整体来看，设置公交专用道前后人均延误的变化率随着路段长度的增大而逐渐减小，从500米开始路段的人均延误开始减小（如图4所示）。图5 设置公交专用道后路段人均延误变化率图Fig. 5 The rate of average delay per person with bus lane4 研究结论通过对设置公交专用道前后路段车辆的行程时间、公交车的延误、小汽车的延误、路段人均延误这几个指标进行对比分析，可以得到以下的结论：（1）在路段饱和度不是很大的情况下，在过短的路段上（小于500米）设置公交专用道会对交通起到负面的影响，路段长度大于500米的路段上设置公交专用道，对交通

22、产生正面的影响。因此，太短的路段不宜设置公交专用道的，设置公交专用道的路段最好在500米以上。（2）在路段饱和度不是很大的情况下，在路段长度大于500米的路段设置公交专用道会减少公交车的延误，同时也会增加社会车辆的延误，但由于社会车辆大部分为小汽车，换道行为灵活，因此在交通流量不太大的情况下，社会的延误并未显著增加（一般在10以下）。（3）设置公交专用道的目的是为了减少人均出行时间，在路段长度大于500米的路段设置公交专用道会减少人均延误，从而减少人均出行时间。以上的结论只能是作为仿真结果的一种初步结论，公交专用道与路段长度之间的关系，还有待进一步的研究。参考文献：1周玉民。公交专用道的应用和发展前景J。城市交通，2000，6：45-472 D Jeason and L Ferreira. Assessing Travel Time Impacts of Measure to Enhance Bus Ope