北京市三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)狀調查與分析

韓鳳春， 周效顯， 韋 佼， 馬牧亭

(中國人民公安大學交通管理工程系，北京 100038)

0 引言

隨著城市化進程的加快，人民生活水平不斷提高，小客車逐漸成為人們日常出行的交通工具。然而城市中小客車空駛現(xiàn)象十分普遍，車輛使用效率低，交通出行量增加，交通擁堵加劇。因此，對城市小客車空駛現(xiàn)狀進行調查與分析，采取針對性策略，降低小客車空駛率，提高道路通行能力現(xiàn)實意義突出，作用深遠。

國外對空駛現(xiàn)狀研究集中在合乘車道方面。早在上世紀60年代，美國一些地區(qū)車輛空駛現(xiàn)象引起了管理者的重視，研究人員針對過高的車輛空駛率提出鼓勵合乘出行的對策。美國加利福尼亞歐文大學曾在 HOV專用車道基礎上提出“HOT車道”。HOV專用車道既能提高客運能力，又縮短人均出行時間，提高車輛使用效率，有效緩解了交通擁擠。

國內對車輛空駛尚無系統(tǒng)研究，有關小客車空駛率的文獻幾乎空白，僅有極少文獻研究出租車和公路貨運空駛。康留旺的《基于FCD的城市出租車空駛率及擁有量的計算》是通過對采集的FCD數據樣本進行處理分析，研究出租車擁有量與空駛率比例關系及比例系數影響因素，為出租車管理乃至城市交通管理提供了理論參考。王祖和、吳守榮、王明遠的《降低公路空駛率提高運效的有效途徑》對公路貨運空駛原因進行了分析，提出了降低空駛率，提高運輸效率的對策。

本文通過對北京市東西三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)狀進行調查，建立基于調查數據分析的小客車空駛率與流量之間關系模型，運用東三環(huán)快速路調查數據對模型進行驗證。論文成果填補了國內在小客車空駛領域研究的空白，為提高大城市小客車出行效率，鼓勵合乘，提倡公交優(yōu)先，確保交通暢通提供了重要參考。

1 數據采集

空駛小客車是指在道路上運行的小客車內只有駕駛人而無其他乘員的車輛。

空駛率是指在特定時間段內通過道路某斷面空駛小客車數量占全部車輛的比率。

調查對象為小客車，是指7座以下的小客車(含出租車)。

1.1 調查時間和地點

調查時間:2014年5月27日、2014年6月5日，早7:30～11:00及15:00～18:30。調查時天氣晴朗，交通運行正常。

調查地點:①西三環(huán)快速路六里橋往南300 m人行過街天橋所處斷面;②東三環(huán)快速路浮家橋所處斷面。調查斷面均為四幅路，主路雙向6車道，調查方向均為由南向北。

1.2 調查參數

調查參數包括所選取路段幾何參數與交通參數。幾何參數:調查地點位置、調查地點橫斷面和車道數等。交通參數:依據小客車空駛分類要求的流量(即:沒有乘員的車輛，有一名乘員的車輛，2名及2名以上乘員的車輛)、其他車型(包括中型車、大客車、大貨車及摩托車等)流量等。

1.3 調查方法

采用人工法。主路單方向需調查人員3～4人，每人負責一個車道，1人負責統(tǒng)計時段。

1.4 調查要求

調查人員仔細辨認經過觀測斷面的小客車空駛狀況，按5 min時間間隔連續(xù)統(tǒng)計，同時記錄通過觀測斷面的其他車型流量。

2 數據分析及模型建立

2.1 數據分析

數據調查分別在北京市西三環(huán)六里橋南側與東三環(huán)浮家橋兩個觀測斷面進行。西三環(huán)六里橋南側調查地點小客車空駛率及對應流量調查數據如表1。表中流量為單向所有車道每5 min流量，單位為veh/5 min，空駛率為對應觀測斷面5 min的空駛率。

(1)東、西三環(huán)快速路觀測斷面數據分析

調查時間內通過西三環(huán)六里橋南側調查斷面小客車流量占總流量的76.5%。其中無乘員小客車占51.7%，僅有1名乘員小客車占20.8%，有2名乘員(含2名)以上的小客車僅占4%。其他車輛占總流量的7.2%(其他車輛包括中型客車(2.6%)、大 型 客 車 (3.7%)、貨 車 (0.6%)、摩 托 車(0.3%))，如表2。

表1 西三環(huán)六里橋南側調查點空駛率調查數據表

表2 西三環(huán)六里橋南側調查斷面小客車空駛及非空駛比例

調查時間內通過東三環(huán)浮家橋調查斷面小客車流量占總流量的74.3%。其中無乘員小客車占53.9%，僅有1名乘員小客車占18%，有2名乘員(含2名)以上的小客車僅占2.4%。其他車輛占總流量的6.2%(其他車輛包括中型客車(4%)、大型客車(2%)、貨車(0.06%)、摩托車(0.14%))，如表3。

表3 東三環(huán)六里橋南側調查斷面小客車空駛及非空駛比例

(2)東、西三環(huán)快速路調查斷面空駛流量與空駛率分析

調查發(fā)現(xiàn)，西三環(huán)六里橋南側調查斷面(觀測時段5 min)小客車空駛現(xiàn)象嚴重，空駛率主要集中在40%至65%之間，如圖1。

圖2為西三環(huán)六里橋南側觀測斷面空駛流量、流量及空駛率隨時間變化分布圖。從圖2看出，西三環(huán)六里橋南側調查斷面流量集中在250～350 veh/5 min之間。早高峰期間小客車空駛率在60%～65%之間，個別時間段空駛率高于65%(如上午7:55～8:05時間段空駛率為67.9%)。相比早高峰，晚高峰期間小客車空駛率有所降低，主要分布在55%～60%之間。平峰期間空駛率明顯低于早晚高峰期間空駛率，主要分布在40%至50%之間。

圖1 西三環(huán)六里橋南側調查斷面小客車空駛率與流量關系散點圖

圖2 西三環(huán)六里橋南側調查斷面空駛流量、流量及空駛率隨時間變化圖

圖3 為東三環(huán)浮家橋觀測斷面空駛流量、流量及空駛率隨時間變化分布圖。從如圖3看出，東三環(huán)浮家橋調查斷面流量在250～350 veh/5 min之間。早高峰期間空駛率在55% ～60%之間，個別時間段空駛率高于65%。相比早高峰期間，晚高峰期間空駛率有所降低，在50% ～55%之間。平峰期間空駛率整體低于早晚高峰期間空駛率，主要集中在45% ～55%之間。

圖3 東三環(huán)浮家橋調查斷面空駛流量、流量及空駛率隨時間變化圖

上述對比分析表明:調查時段內東西三環(huán)小客車平均空駛率均在50%以上，東三環(huán)略高于西三環(huán);早高峰期間小客車空駛率在60%左右，西三環(huán)高于東三環(huán)，早高峰高于晚高峰;小客車內有2名乘員的不足5%(不含出租車)。可見，小客車空駛現(xiàn)象較為嚴重，造成資源浪費，應引起高度重視。

2.2 模型建立

2.2.1 模型函數選擇

選取每5 min時間段內的流量為自變量，每5 min時間段內小客車空駛率為因變量，以西三環(huán)六里橋南側觀測斷面數據作為樣本，建立方程如下:

式中:rk(q)為選定的一組關于q的線性無關函數(k=1，2，…，m，m ＜n);f(q)為預測小客車空駛率;q為調查時段5 min內的流量;ak為待定系數(k=1，2…m，m＜n);為使得到的模型更準確，則wi與 f(qi)的距離 δi的平方和最小，i=1，2，…，n。

式中:wi為實際小客車空駛率;(qi，wi)為每5 min內的流量與空駛率;

進而確定ak值。

2.2.2 模型參數估計

依據表1數據建立小客車流量與空駛率關系模型并對空駛率與流量關系模型參數進行估計。方程式為:

通過對不同流量分析及方程(2)、(3)、(4)，確定ak(k=1，2，3)及空駛率與流量關系方程:

其中:a3為常數;且令ε=|f(qi)-wi|，ε為絕對誤差。

由于調查地點每5 min內流量是離散型變量，取值范圍為0～400輛。根據方程(2)、(3)、(5)、(8)及表1數據可知，不同范圍的流量值對應a3值不同。如表4。

表4 對應不同流量范圍的a3取值表

2.3 模型驗證

為驗證模型(7)的準確性，采用東三環(huán)浮家橋觀測斷面調查數據對模型進行驗證。

模型預測空駛率與實際空駛率之間絕對誤差主要在5%以內，個別觀測時間段誤差高于5%，但數量極少，對模型準確性及結論分析幾乎沒有影響。由于個別車輛車速過快或車窗顏色較深觀察不準確或被其他車道的車輛遮擋，存在微小誤差，但不影響模型預測及結論。從調查時段總體分布看，實際觀測小客車空駛率值與模型預測空駛率值誤差平均在5%以內，誤差范圍較小，模型可用于北京市三環(huán)快速路小客車空駛狀況研究。

通過對東、西三環(huán)快速路觀測斷面小客車空駛現(xiàn)狀調查，研究了小客車空駛特性，建立了小客車空駛率預測模型，結果表明:

(1)早晚高峰期間，小客車流量占總流量比例較高，主要集中在75% ～80%之間，個別時間段小客車流量占總流量80%以上。三環(huán)路經常發(fā)生交通擁堵，與三環(huán)路小客車高出行率密切相關。

(2)平峰時段，小客車流量占總流量比例集中在67%～75%之間，與高峰時段相比只減少了不足10%，說明不論高峰時段還是平峰時段，小客車出行比例均在70%以上，是形成交通流的主要車型。

(3)小客車空駛流量主要集中在100～200 veh/5 min，上午小客車空駛流量值主要在150～200 veh/5 min之間波動，下午小客車空駛流量值略低于上午，主要在100～150 veh/5 min之間波動。

(4)5 min流量基本在250～350輛之間變化。早晚高峰期間小客車空駛率變化范圍為55%～65%;平峰時段小客車空駛率整體低于早晚高峰時段小客車空駛率，變化范圍為40% ～55%。觀測期間內，觀測斷面處小客車空駛率均在50%以上。較高的空駛嚴重影響著道路交通暢通。

3 降低小客車空駛率對策

三環(huán)快速路小客車出行比例高、空駛率高、使用效率低是造成三環(huán)快速路交通擁堵的重要原因之一。因此，應加強對北京市快速路小客車空駛現(xiàn)狀調查與研究，采取科學應對策略，降低小客車空駛率，減少交通擁堵，提高道路通行能力。

(1)大力發(fā)展公共交通

軌道交通不受道路條件影響，能夠保證出行時間的穩(wěn)定性和準確性，運行效率高。軌道交通、快速公交和常規(guī)公交的優(yōu)化設置與換乘，能吸引交通參與者更多地選用公共交通出行，進而減少小客車出行比例和空駛，有效緩解交通擁堵。

(2)設置合乘車道鼓勵合乘

設置合乘車道是在時間和空間上保證合乘車輛優(yōu)先通行的重要舉措，在運行速度、行程時間和運行可靠性等方面具有獨特優(yōu)勢，從而吸引更多出行者合乘并使用合乘車道。國外實踐證明合乘及合乘車道可大大提高小客車使用效率。北京城區(qū)的交通問題異常突出，需要結合道路交通狀況認真研究在三環(huán)及其他快速路上設置合乘車道的可行性和必要性，對于控制空駛小客車數量，提高載客人數，降低空駛率，有效緩解由于低效率小客車出行帶來的道路流量增加而引起的交通擁堵問題，是一個值得認真商榷的解決方案。

(3)提高小客車用車成本

小客車空駛的一個重要原因是用車成本低，不足以使出行者放棄小客車出行，轉而采取低成本的公共交通或自行車交通出行，因此在道路擁擠收費、停車收費、燃油費等方面加強針對性研究，制定符合北京市交通可持續(xù)發(fā)展的經濟杠桿政策，對提高小客車使用效率，確保道路交通暢通非常必要。

4 結語

通過對北京市三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)狀數據調查與分析，得到結論如下:

(1)北京市三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)象嚴重，大量空駛流量占用有限的道路空間，加劇了交通擁堵，惡化了交通環(huán)境。

(2)基于調查數據建立了符合三環(huán)快速路小客車空駛率與流量關系模型，驗證了模型有效性，模型可用于三環(huán)快速路小客車空駛特性分析與相關問題研究。

(3)設置合乘車道，鼓勵合乘，協(xié)調發(fā)展軌道交通、快速公交和普通公交，提高小客車用車成本等應對策略，降低小客車空駛率，提高道路通行能力。

本文對北京三環(huán)快速路小客車空駛特性進行了初步分析，得出了小客車空駛率與流量參數關系模型，在國內尚屬首次。結合我國城市交通可持續(xù)發(fā)展的需要，未來應在小客車空駛對車道占有率、通行能力和環(huán)境污染的影響及經濟效益分析等方面進行更深入的研究與探討。

［1］ MALLINCKRODT A J.The best evidence on HOV lane effectiveness［J］.AJM Engineering，1998.

［2］ Federal Highway Administrator.Highway performance monitoring system［R］.Washington，D.C.:U.S.Department of Transportation，2013.

［3］ 桑茹，王惠書.空駛現(xiàn)象分析及物流解決方案［J］.山西廣播電視大學學報:經濟與管理科學版，2006:24-25.

［4］ 康乃旺.基于FCD的城市出租車空駛率及擁有量的計算［J］.數字技術與應用，2010:81-82.

［5］ 張舉.混合交通條件下HOV車道設置方法研究［D］.北京:中國人民公安大學，2013.

［6］ 傅常倫，董德存，謝峰.基于GPS的出租車空駛現(xiàn)象研究［C］∥2007第三屆中國智能交通年會論文集，2007.