城市公交專用道效益評價及仿真

苗齊壯，孫鳳英

(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院，哈爾濱150040)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的汽車產(chǎn)量也在逐年增長，私家車和出租車的數(shù)量不斷擴(kuò)大，各城市交通擁堵現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。如何大力發(fā)展公共交通，合理的選擇公交線路路徑，使公交出行方便、快捷是當(dāng)前解決交通擁堵問題的關(guān)鍵。但是一直以來，公交線路配置比較簡單，公交流量存在較大的不均衡性。因此深入分析道路交通條件和交通需求狀況，分析公交線路網(wǎng)絡(luò)存在的問題，對線網(wǎng)路徑進(jìn)行優(yōu)化和改造，是改變公共交通現(xiàn)有地位的根本，也是短期內(nèi)提高公交吸引力的關(guān)鍵。

1 公交專用道的合理設(shè)置及其評價

設(shè)置公交專用道是體現(xiàn)公交優(yōu)先通行的主要措施之一，是吸引個體出行方式向公交出行方式轉(zhuǎn)移的手段，是通過交通需求管理緩解城市交通壓力的重要措施。公交專用道設(shè)置得是否經(jīng)濟(jì)合理，是公交優(yōu)先的理念能否被社會認(rèn)可的重要影響因素。合理的設(shè)置公交專用道的首要條件是要科學(xué)的確定道路上的交通流量和公交流量［1］。

1.1 設(shè)置公交專用道的條件

公交專用道的設(shè)置要符合一定的條件，其受道路條件的影響非常大，公交客流量和車流量也是設(shè)置公交專用道的主要影響因素。公交專用道設(shè)置的前提條件如下:

(1)道路幾何條件:設(shè)置公交專用道的街道單向車道數(shù)最少要有2條車道，最好是單向3條以上，否則只能設(shè)置成公交專用街。

(2)斷面公交客流量:公交優(yōu)先并不代表“公交車優(yōu)先”，而是乘坐公交車的乘客優(yōu)先，所以要設(shè)置的公交專用道路段上的公交客流量應(yīng)該很大。

(3)斷面公交車流量:要設(shè)置成公交專用道的路段，在高峰小時路段上的單向公交車數(shù)要達(dá)到100輛左右。

(4)公交車行駛車速:公交車在道路上的行駛車速會影響乘客的出行選擇，據(jù)統(tǒng)計當(dāng)公交車時速低于18km/h時，應(yīng)考慮設(shè)置公交專用道。

(5)社會車輛占總流量的比例:設(shè)置公交專用道后，社會車輛所能選擇的通行車道減少，這樣便使得社會車輛的行駛速度降低，為了避免社會車輛因車道不足而產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象，在設(shè)置公交專用道時還應(yīng)考慮社會車輛占總流量的比例［2－4］。

1.2 公交專用道效益評價

公交專用道綜合效益評價方法包括實施效益評價指標(biāo)體系和各效益指標(biāo)的計算。

英國交通部采用乘客需求、系統(tǒng)運量、設(shè)施設(shè)計和運營之間的關(guān)系，評價公交專用道的實施效益評價。具體包括:每條公交專用道上觀測到的最大公交車流量、公交車輛平均行駛速度、公交車輛滿載率和斷面客流量 (早晚高峰觀測得到的單向最大斷面客流量)［5］。

1.2.1 公交專用道實施效益評價體系

設(shè)置公交專用道后，道路對非公交車的供給能力會產(chǎn)生變化，可能引起非公交車選擇其他道路行駛，引起相關(guān)道路網(wǎng)的交通狀況發(fā)生改變。公交專用道實施的直接效益體現(xiàn)在公交車輛運行狀況的改變和保障使用公交出行者可靠出行。公交專用道效益評價體系如圖1所示。

1.2.2 公交專用道實施效益評價指標(biāo)

效益評價采用的效益指標(biāo)數(shù)量越多，評價的準(zhǔn)確性就越高，但相應(yīng)收集和分析數(shù)據(jù)的成本隨之上升。所以必須以盡量少的指標(biāo)，反映最主要、最全面的信息。所選取的指標(biāo)體系應(yīng)能較為完整地表達(dá)公交專用道系統(tǒng)實施對各方面產(chǎn)生的影響，意義明確，并保證指標(biāo)縱向、橫向可比性，消除指標(biāo)間信息重復(fù)對評價結(jié)果的影響。其評價指標(biāo)主要從乘客方 (節(jié)省公交出行時間和節(jié)省非公交出行時間、提高公交準(zhǔn)點率)，運營方 (調(diào)度可靠性、車輛運營成本變化和公交營運收入變化)和建設(shè)管理者(道路客運能力、公交車行程車速、非公交車行程車速和出行結(jié)構(gòu)變化)方面考慮［6］。

圖1 公交專用道規(guī)劃方案效益評價指標(biāo)體系Fig.1 Assessment indicator system of public transportation lane program

1.2.3 公交專用道實施效益評價標(biāo)準(zhǔn)

對公交專用道實施效益進(jìn)行綜合評價的目的，是判斷專用道實施的合理性。結(jié)合公交專用道的功能，設(shè)置目標(biāo)等因素確定各項指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)。公交專用道實施效益評價指標(biāo)權(quán)重反映各評價指標(biāo)的相對重要度用AHP法獲得［6］，見表2。

表2 公交專用道實施綜合效益評價指標(biāo)權(quán)重Tab.1 Importance of efficiency evaluation for setting public transportation lane

公交專用道實施效益綜合評價指標(biāo)的作用，是對一條公交專用道的實施效益進(jìn)行全面綜合的評價。綜合評價指標(biāo)中A、B級表示公交專用道實施效益較好，專用道實施后有明顯的效益體現(xiàn);C級表示公交專用道實施效益一般，效益體現(xiàn)不明顯;D、E級表示公交專用道實施效益較差，基本無效益。表3為公交專用道實施效益評價指標(biāo)建議值，表4為評價指標(biāo)的取值［6］。

表3 公交專用道實施效益評價指標(biāo)建議值Tab.3 Suggestions of efficiency evaluation for setting public transportation lane

表4 評價指標(biāo)的取值Tab.4 The value of assessment indicator

2 TransModeler在公交線網(wǎng)優(yōu)化中的應(yīng)用

TransModeler是美國Caliper公司推出的多功能交通仿真軟件包。以地理信息系統(tǒng) (GIS)為基礎(chǔ)，采用最新的交通行為仿真模型，提供城市交通規(guī)劃和仿真，仿真結(jié)果評價和分析等功能［7］。

應(yīng)用TransModeler軟件進(jìn)行仿真，其仿真參數(shù)標(biāo)定的目標(biāo)是使仿真輸出的結(jié)果能夠體現(xiàn)出優(yōu)化方案的科學(xué)性與可行性。標(biāo)定的主要參數(shù)是車輛停留時間和車頭時距及車輛行駛速度。

2.1 公交線路模擬仿真輸入

本文以哈爾濱市第5路公交車為仿真對象。其仿真輸入主要為以下幾個步驟:

(1)仿真工作的檢查、監(jiān)控。仿真前應(yīng)檢查Project Settings設(shè)置是否正確，所有的輸入文件是否配置正確，期望輸出結(jié)果是否已被選定;仿真運行過程中的監(jiān)控，檢查信號配時、出行者行為和常規(guī)交通狀況是否與期望值相匹配等。

(2)建立路網(wǎng)。在仿真工程中鋪設(shè)5路公交車行駛的道路網(wǎng)，并添加路口信號配置、路口檢測器、鋪設(shè)5路公交車通行線路及各站站點。

(3)數(shù)據(jù)輸入。將前期進(jìn)行調(diào)查的路網(wǎng)數(shù)據(jù)(道路交通量、O－D數(shù)據(jù)、公交車站站距、各站上下車人數(shù)、公交車車頭時距)輸入到仿真工程中。

(4)運行仿真。

2.2 公交線路模擬仿真運行

對哈爾濱市第5路公交車進(jìn)行了兩次模擬仿真運行，第一次為模擬現(xiàn)狀，將現(xiàn)實公交運行狀況模擬到系統(tǒng)中運行。第二次為優(yōu)化后的5路公交車運行方案仿真。

其優(yōu)化方案主要為，將第5路公交車行駛的安升街至北安街路段設(shè)置為公交專用道，在專用道上噴涂紅色路面，使專用道與其他車道形成強(qiáng)烈的視覺反差，公交專用道要比其他車道高出幾毫米，這樣使得駛?cè)牍卉嚨赖能囕v能感覺出路面的不同，并添加路段監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控公交車道是否有其他車輛駛?cè)?，在交叉口處采用兩種處理方式:

(1)設(shè)置回授線。

(2)將路段上專用道延伸至進(jìn)口道，在右轉(zhuǎn)車流量大的交叉口設(shè)置回授線，在右轉(zhuǎn)社會車流量小的交叉口使公交專用道延伸至進(jìn)口道。在石頭道街路段，對公交站點進(jìn)行改善，對各站站距按站距標(biāo)準(zhǔn) (400～600m)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

2.3 公交線路模擬仿真輸出

本文在交通仿真過程中輸出的主要數(shù)據(jù)包括:路段車輛行駛時間、路段車輛行駛速度、交叉口車輛行駛速度、擁堵狀態(tài)時的車輛排隊長度、公交車行駛時間、公交車進(jìn)站出站時間長度、公交車行駛速度和車輛交叉口延誤時間。表5和表6為優(yōu)化前后5路公交車的運行服務(wù)時間。

表5 優(yōu)化前5路公交車的運行服務(wù)時間 單位:sTab.5 The operation service time of No.5 bus before it is optimized

表6 優(yōu)化后5路公交車的運行服務(wù)時間 單位:sTab.6 The operation service time of No.5 bus after it is optimized

通過表5和表6優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對比可以看出，在優(yōu)化后每小時車站經(jīng)過的公交車數(shù)增加，車頭時距也比優(yōu)化前小很多，車頭時距小表明乘客在站點的候車時間減少，從而減少了乘客出行的候車等待時間。

公交專用道的設(shè)置是為了提高公交運行速度，同時也要考慮公交專用道對其他車道上車輛運行速度的影響。表7和表8為設(shè)置公交專用道前后道路的運行狀況信息。

表7 設(shè)置公交專用道前道路運行狀況Tab.7 Traffic state before setting public transportation lane

表8 設(shè)置公交專用道后道路運行狀況Tab.8 Traffic state after setting public transportation lane

通過數(shù)據(jù)對比分析，得出設(shè)置公交專用道后公交車運行速度提高，效益評價指標(biāo)為A級;非公交車的行駛速度有所降低，效益評價指標(biāo)為B級;通過計算得出公交車出行時間減少25.5%，效益評價指標(biāo)為A級。綜合評定，設(shè)置公交專用道后第5路公交車的運行速度提升，減少了乘客的等車時間，在給乘客帶來便利的同時也提高了自身運行效益。

3 結(jié)論

應(yīng)用TransModeler軟件對哈爾濱市第5路公交車運行狀況進(jìn)行模擬仿真，得出5路公交車的運行現(xiàn)狀，與實際道路運行狀況吻合。對5路公交車行駛道路設(shè)置公交專用道進(jìn)行模擬仿真，得出設(shè)置公交專用道后公交車運行速度可提高3個百分點，非公交車運行速度略有下降，乘客等待時間明顯減少，公交自身效益會有所增加。

應(yīng)用TransModeler軟件對公交線網(wǎng)優(yōu)化進(jìn)行仿真，技術(shù)優(yōu)勢突出，效果明顯，可進(jìn)行公交優(yōu)化方案的對比，提高公交優(yōu)化方案選擇的科學(xué)性和效率，降低方案差錯的風(fēng)險。

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