快速公交(BRT)車輛座位需求數(shù)研究

張軍 曹莎

(深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心，廣東深圳 518021)

0 引言

近幾年我國(guó)快速公交系統(tǒng)(Bus Rapid Transit，BRT)發(fā)展迅速，已有接近20個(gè)城市開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，深圳、溫州等城市也正在積極探討和規(guī)劃適合自身城市發(fā)展的BRT系統(tǒng)。BRT車輛是BRT系統(tǒng)的基本組成要素之一，它的選擇關(guān)系到BRT服務(wù)規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)成本和效益、乘客舒適性和安全性、視認(rèn)性、環(huán)境友好等。對(duì)于BRT規(guī)劃者和運(yùn)營(yíng)者而言，BRT車輛選型應(yīng)該結(jié)合客流需求及運(yùn)營(yíng)條件慎重考慮。如何選擇合適于具體BRT走廊的車輛，為乘客更多人性化方面考慮，而不是盲目地選擇既有的車型是BRT系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和運(yùn)營(yíng)企業(yè)必須思考的問(wèn)題，但目前對(duì)于車內(nèi)座位數(shù)需求還是定性判斷。

在BRT車輛內(nèi)部空間設(shè)計(jì)和分配上，Roderick B．Diaz等提到座位緊靠車壁設(shè)置能增加軸線區(qū)域的寬度，有助于增大乘客站立和流動(dòng)的空間，而且能讓乘客感覺(jué)到車廂更加寬敞［1］;Lloyd Wright等指出BRT車輛內(nèi)部設(shè)計(jì)直接關(guān)系著乘客舒適度、載客量、保險(xiǎn)以及安全等特性，乘客站立和就座所需空間大小應(yīng)根據(jù)預(yù)計(jì)客流量尤其是高峰客流量來(lái)確定［2］;Lloyd Wright等還指出雖然客流高峰時(shí)段趨向于更多的乘客站立空間，但還需要考慮平均出行距離長(zhǎng)短和乘客的站立疲勞，若平均出行距離較長(zhǎng)，則需要更多的座位;若平均出行距離較短，則對(duì)座位數(shù)不太敏感［3］;Samuel L．Zimmerman和Herbert Levinson認(rèn)為BRT車輛內(nèi)部設(shè)計(jì)是影響乘客通行能力和舒適度更加重要的因素之一，并指出對(duì)于車內(nèi)客流周轉(zhuǎn)快、相對(duì)短出行的BRT系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)計(jì)較大的單車容量且乘客容易流動(dòng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu);對(duì)于平均出行距離較長(zhǎng)的客流市場(chǎng)，則應(yīng)增多座位數(shù)［4］;Herbert S．Levinson等指出BRT車輛座位數(shù)和乘客站立空間的組合分配與客流市場(chǎng)特征相關(guān)，車輛座位數(shù)多少與BRT走廊區(qū)位有關(guān)［5］。本文在Herbert S．Levinson等研究成果基礎(chǔ)上，分析了BRT線路客流需求、運(yùn)營(yíng)參數(shù)及乘客車內(nèi)站立可接受時(shí)間對(duì)BRT車輛座位數(shù)和單車設(shè)計(jì)容量需求的影響，建立座位數(shù)需求模型，為BRT車輛內(nèi)部空間科學(xué)與合理的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 座位數(shù)的影響因素和確定思路

1．1 影響因素分析

BRT作為一種提供公眾化服務(wù)的交通模式，必須要以乘客為本，以最大程度提高公交服務(wù)質(zhì)量、效率和人性化水平為目的和原則，吸引其他交通方式出行者向公共交通轉(zhuǎn)移，緩解城市交通擁堵。因此，在對(duì)BRT車輛內(nèi)部空間分配的設(shè)計(jì)上，要以現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)的走廊客流需求分布為引導(dǎo)，為具體BRT走廊選擇最適合的BRT車型。而B(niǎo)RT車輛座位數(shù)的確定不僅是車輛內(nèi)部設(shè)計(jì)的一部分，還是充分體現(xiàn)人性化的重要內(nèi)容，它的確定受到了以下各個(gè)因素的影響:

1)BRT車輛車廂內(nèi)的乘客組成。根據(jù)在車時(shí)間不同，按照乘客車內(nèi)站立可接受時(shí)間限值將乘客劃分為長(zhǎng)距離出行和短距離出行兩種，而座位數(shù)的確定應(yīng)該盡可能提供給遠(yuǎn)距離出行的乘客，這也是本文的基本設(shè)想。其中，乘客車內(nèi)站立可接受時(shí)間限值是指乘客站立乘車可以接受的平均最大在車時(shí)間，具體BRT系統(tǒng)可以通過(guò)詢問(wèn)調(diào)查法獲得。

2)BRT運(yùn)營(yíng)車速。當(dāng)在車時(shí)間可接受的范圍確定下來(lái)后，可通過(guò)BRT運(yùn)營(yíng)車速估算出乘客可接受的在車距離范圍。

3)高峰小時(shí)BRT乘客的出行分布。乘客的出行分布特點(diǎn)可以體現(xiàn)BRT的客流市場(chǎng)，是確定座位數(shù)的關(guān)鍵。若BRT乘客出行多為短距離出行，則站立乘車更容易被大多數(shù)乘客接受;但若BRT乘客多為長(zhǎng)距離出行，則站立乘車不容易被接受，此時(shí)應(yīng)增加座位數(shù)。

4)BRT單車容量。BRT單車容量和車內(nèi)空間分配密切相關(guān)，不同的座位數(shù)和站立區(qū)空間組合，具有不同的BRT單車容量。

5)高峰小時(shí)BRT走廊單向最大斷面客流量。該值體現(xiàn)了單位時(shí)間內(nèi)斷面單向客流最大需求量，結(jié)合BRT單車容量即可求得BRT的發(fā)車頻率，而發(fā)車頻率是確定座位數(shù)的重要因素。

1．2 確定思路

根據(jù)以上BRT車輛座位數(shù)的影響因素及其關(guān)系的分析，可得BRT車輛座位數(shù)的確定思路，如圖1所示。

圖1 BRT車輛座位數(shù)的確定思路

2 基于站立可接受時(shí)間的座位數(shù)需求模型

2．1 單向最大斷面不可接受乘客流量Q

一般來(lái)說(shuō)，公交乘客對(duì)于行車時(shí)間都具有可接受的時(shí)間限值，當(dāng)乘客站立超過(guò)該值后，乘客會(huì)有疲勞不安等不舒適反應(yīng)。公交乘客站立可接受在車時(shí)間限值一般為20 min～30 min［4，5］，具體取值可根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況而定。當(dāng)BRT作為城市中心區(qū)與外圍組團(tuán)的連接線等乘客較長(zhǎng)距離出行的情形時(shí)，多數(shù)乘客的出行時(shí)間超過(guò)了可接受的時(shí)間限值，應(yīng)該考慮增加車輛的座位數(shù);而當(dāng)BRT走廊服務(wù)于繁華的CBD區(qū)域時(shí)，由于乘客出行距離相對(duì)較短，而且車內(nèi)乘客更新率也較高，此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)降低車內(nèi)座位數(shù)，提供更大的站立面積，從而保證車內(nèi)空間得到更加有效的使用。因此，對(duì)于設(shè)定的公交車型，單向斷面最大不可接受客流量決定了座位數(shù)和站立空間分配。

本文提出了以下確定單向最大斷面不可接受乘客流量的方法和步驟。

STEP1:根據(jù)預(yù)測(cè)得到的BRT線路高峰小時(shí)OD，記錄各客流斷面的客流OD組成，如表1所示。

表1 斷面k客流OD組成

STEP2:建立站距矩陣表(見(jiàn)表2)，并且根據(jù)調(diào)查或設(shè)定的乘客接受時(shí)間和BRT估算運(yùn)營(yíng)車速，求得乘客出行站立的可接受距離限值。然后，在站距表中，以乘客出行站立可接受距離限值為依據(jù)，劃出可接受區(qū)域和不可接受區(qū)域，其中不可接受區(qū)域如表2中的陰影部分所示。

STEP3:對(duì)照表1和表2，可以得到在表1中對(duì)應(yīng)于表2陰影部分的區(qū)域的數(shù)據(jù)之和，即為斷面不可接受的乘客流量，而表格右上角區(qū)域數(shù)據(jù)之和與左下角區(qū)域數(shù)據(jù)之和分別為該斷面兩個(gè)單向的不可接受的乘客流量。

STEP4:比較每個(gè)斷面兩個(gè)單向的不可接受的乘客流量，即可找出單向最大斷面不可接受的乘客流量Q。

所以，Q可以按式(1)表示。

其中，k為站點(diǎn)(n－1)和站點(diǎn)n之間的斷面，n為站點(diǎn)序號(hào);qijk為斷面k上從站點(diǎn)i到站點(diǎn)j的乘客數(shù)qijk為斷面k上的客流OD組成表中右上角陰影部分客流數(shù)據(jù)之和;qijk為斷面k上的客流OD組成表中左下角陰影部分客流數(shù)據(jù)之和。

表2 乘客出行站立不可接受距離分布

2．2 BRT發(fā)車頻率求解

求得高峰小時(shí)單向最大斷面不可接受的乘客流量后，再求BRT發(fā)車頻率，就可得到平均每車次高峰小時(shí)單向最大斷面不可接受的乘客數(shù)。

BRT的發(fā)車頻率與高峰小時(shí)斷面單向最大的乘客流量、BRT車輛設(shè)計(jì)容量有關(guān)，可以用式(2)估算。

其中，F(xiàn)為高峰小時(shí)BRT發(fā)車頻率，veh/h;P為高峰小時(shí)最大單向客流量，pass/h;C為BRT車輛設(shè)計(jì)容量，其與車內(nèi)站立空間的設(shè)計(jì)服務(wù)水平有關(guān)，可用式(3)表示。

其中，N為BRT車輛的座位數(shù);A為BRT車輛內(nèi)部有效站立面積，m2;f為每平方米允許站立乘客數(shù)，pass/m2。f值為車內(nèi)站立區(qū)平均乘客密度，反映了車內(nèi)站立空間的設(shè)計(jì)服務(wù)水平。

2．3 座位數(shù)的需求模型建立

根據(jù)以上分析思路，BRT車輛座位數(shù)應(yīng)不小于高峰小時(shí)平均每車次的最大斷面不可接受的乘客數(shù)量，即有以下的關(guān)系模型:

將式(2)代入式(4)得到BRT車輛座位數(shù)的需求為:

設(shè)BRT車輛單個(gè)座位占用面積為a，m2，車內(nèi)包括駕駛員位置、發(fā)動(dòng)機(jī)以及車門附近等乘客用不上的空間占用面積為A0，m2，則可以認(rèn)為站立乘客可用有效空間A等于車輛地板總面積減去座位占用面積和不可用面積，如式(6)所示。

其中，L為BRT車長(zhǎng)，m;W為BRT車寬，m。

城市公交車輛單個(gè)座位的典型占用面積約為0．5 m2［5］，乘客不可用面積A0則根據(jù)車型、車門數(shù)不同而有所不同。

聯(lián)立式(3)，式(5)和式(6)，可得到BRT車輛座位數(shù)的需求模型:

根據(jù)上式，只要給定車內(nèi)站立區(qū)平均乘客密度f(wàn)的值即可求得BRT車輛座位數(shù)的需求。

3 實(shí)例

本文以西安市東西五路BRT示范線的車輛內(nèi)部設(shè)計(jì)為例［6］。

東西五路BRT示范線走廊從城西客運(yùn)站至紡織城，全長(zhǎng)19．2 km，共規(guī)劃了23個(gè)車站，估算BRT運(yùn)營(yíng)車速為23 km/h。

根據(jù)預(yù)測(cè)得到的BRT客流OD及BRT線路斷面客流OD組成，可以求得乘客站立接受時(shí)間與單向最大斷面不可接受乘客流量之間的函數(shù)關(guān)系，如圖2所示。根據(jù)客流預(yù)測(cè)結(jié)果，基年高峰小時(shí)單向最大客流斷面為“朝陽(yáng)門—五路口”斷面，客流量為1 803 pass/h/dir，且通過(guò)現(xiàn)狀在普通公交站對(duì)乘客隨機(jī)詢問(wèn)調(diào)查的分析結(jié)果，西安市居民對(duì)公交站立的平均可接受時(shí)間約為22 min，則求得單向最大斷面不可接受乘客流量為592 pass/h/dir。

圖2 乘客站立接受時(shí)間與單向最大斷面不可接受乘客流量關(guān)系圖

根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)一般BRT車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，乘客不可用面積A0可估為3倍的車寬［7］，但還需考慮BRT車輛地板高低對(duì)車內(nèi)空間的影響，對(duì)于高地板BRT車輛認(rèn)為內(nèi)部空間可全部用于分配，而低地板BRT車輛被輪罩占用的空間不能使用。同時(shí)，參考波哥大TransMilenio系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定高峰小時(shí)最大客流斷面BRT車內(nèi)乘客站立密度為7 pass/m2［3］，則根據(jù)對(duì)于不同長(zhǎng)度的車輛，可以求得設(shè)計(jì)單車容量及發(fā)車頻率。最后根據(jù)發(fā)車頻率和單向最大斷面不可接受乘客流量求得BRT車輛座位數(shù)需求。求得數(shù)值如表3所示。

表3 車輛長(zhǎng)度、單車容量、發(fā)車頻率與座位需求數(shù)表

在合理考慮車頭時(shí)距和選用不同車型車輛的經(jīng)濟(jì)性等因素基礎(chǔ)上，長(zhǎng)安大學(xué)BRT研究中心推薦西安市BRT示范線選用18 m長(zhǎng)、高底板(80 cm)的BRT車輛。因此，結(jié)合表3，應(yīng)在車內(nèi)設(shè)置座位48個(gè)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)BRT線路斷面客流OD組成分析，建立了不同單車容量條件下，車內(nèi)乘客可接受站立時(shí)間、單向斷面最大不可接受乘客量、發(fā)車頻率、單車容量及車內(nèi)座位數(shù)間的關(guān)系模型，并通過(guò)西安市BRT示范線流量分析和配車對(duì)模型進(jìn)行了例證。本文將公交出行距離大于可接受限值的乘客人數(shù)作為座位需求數(shù)來(lái)考慮，建立的模型為BRT車輛的車內(nèi)空間布設(shè)提供了人性化方面的設(shè)計(jì)依據(jù)。

但是，本文研究中仍存在一些不足，如在乘客不可接受時(shí)間的調(diào)查和分析中，采用了平均數(shù)據(jù)，沒(méi)有詳細(xì)考慮年齡、性別和負(fù)重差異對(duì)不可接受時(shí)間的影響;乘客流動(dòng)性的考慮還不足，長(zhǎng)距離的乘客不一定能坐上座位。在以后的研究工作中有待進(jìn)一步深化。

［1］ Roderick B．Diaz．Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making［R］．Washington，DC．，USA:Federal Transit Administration U．S．Department of Transportation，2004．

［2］ Lloyd Wright．Bus Rapid Transit Planning Guide［R］．Eschborn，Germany:Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit(GTZ)，2004:163-164．

［3］ Lloyd Wright．Bus Rapid Transit Planning Guide［R］．New York，USA:Institute for Transportation ＆ Development Policy，2007:415-417．

［4］ Samuel L．Zimmerman，Herbert Levinson．Vehicle Selection for BRT:Issues and Options［J］．Journal of Public Transportation，2004，7(1):83-88．

［5］ Herbert S．Levinson．TCRP Report 90:Bus Rapid Transit，Volume 2:Implementation Guidelines［R］．Washington，D．C．，USA:Transportation Research Board(TRB)，2003．

［6］ 長(zhǎng)安大學(xué)BRT研究中心．西安城市綜合交通改善工程公交子項(xiàng)目可行性研究報(bào)告［R］．2007．

［7］ Lloyd Wright．Bus Rapid Transit Planning Guide［R］．New York，USA:Institute for Transportation ＆ Development Policy，2006:590-591．