城市道路交叉口公交優(yōu)先方案研究

羅 斌，李錦霞，胡建榮，周小健

臺州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司

0 前 言

目前國內(nèi)許多城市非常重視公共交通的發(fā)展，并深入貫徹《國務(wù)院關(guān)于城市優(yōu)先發(fā)展公共交通的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2012〕64號）等有關(guān)文件的精神，通過加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高公交運營水平，加強公交智能化建設(shè)等軟硬件措施來提升公交服務(wù)水平。近年來城市公交確實取得了長足的發(fā)展，但并未扭轉(zhuǎn)小汽車高比重出行的發(fā)展態(tài)勢，公交分擔率依然處于較低水平。許多城市施劃了大量的公交專用道，但因公交路段優(yōu)先、交叉口不優(yōu)先，導(dǎo)致公交專用道未發(fā)揮實質(zhì)性作用。此外，相關(guān)研究表明，若道路交叉口不能做到公交優(yōu)先，即使有公交專用道，公交車運營節(jié)省的時間也十分有限。如果城市公交優(yōu)先成網(wǎng)，并采用交叉口優(yōu)先策略，常規(guī)公交在交叉口的停車時間會減少一半，其速度可提高到更高水平?；诖?，本文結(jié)合交叉口公交出行的特點，綜合考慮交叉口空間優(yōu)先和時間優(yōu)先策略，研究符合道路交叉口特點的公交優(yōu)先方案。

1 基本概述

交叉口往往是路網(wǎng)交通運行的瓶頸，實現(xiàn)交叉口公交優(yōu)先，可以大大降低交叉口處公交車的延誤時間，有效提高整個公交網(wǎng)絡(luò)的運營效率和服務(wù)質(zhì)量，從而吸引更多人選擇公交出行，優(yōu)化城市出行結(jié)構(gòu)。交叉口公交優(yōu)先，在實施策略方面，總體可以劃分為時間優(yōu)先和空間優(yōu)先兩種策略[1]。

1.1 空間優(yōu)先策略

空間優(yōu)先是指在城市道路上設(shè)置公交車輛專用路權(quán)，即公交專用道。根據(jù)公交專用道施劃位置的不同，可概括出以下幾種方式[2]。

（1）路段、交叉口均施劃公交專用道。延續(xù)路段公交專用道，在交叉口設(shè)置一條公交專用車道，根據(jù)車流大小和交織條件，可選擇在右轉(zhuǎn)車道外側(cè)設(shè)置公交專用道，也可選擇在右轉(zhuǎn)車道內(nèi)側(cè)設(shè)置公交專用道。

（2）路段有公交專用道，交叉口無公交專用道，即公交專用道至路口展寬漸變段前停止，交叉口處公交車輛與其他車輛混行通過。該種方式適用于路口拓寬難，機動車交通量大的交叉口。

（3）交叉口有公交專用道，路段無公交專用道。路段通行條件不足，無法設(shè)置公交專用道，路口空間充足可設(shè)置公交專用道。該種方式適用于路段道路通行能力不足，交叉口展寬渠化空間充足的路口。

1.2 時間優(yōu)先策略

時間優(yōu)先即公交信號優(yōu)先控制，按目前信號控制策略，可將公交優(yōu)先方案分為三類：被動優(yōu)先策略、主動優(yōu)先策略和實時優(yōu)先策略[3]。被動優(yōu)先包括車道預(yù)信號和公交綠波，適用于公交發(fā)車頻率高，交通量小，乘客出行需求穩(wěn)定的線路。主動優(yōu)先包括綠燈延長、綠燈提前、相位插入、相位倒轉(zhuǎn)和專用相位多種方式。實時優(yōu)先控制機理最為復(fù)雜，對技術(shù)要求較高，系統(tǒng)所需軟硬件設(shè)施設(shè)備也很苛刻，目前大多局限于理論研究。

2 交叉口公交優(yōu)先方案研究

結(jié)合交叉口的道路交通條件、交叉口交通流量、公交線路走向等多方面的因素，綜合考慮時間優(yōu)先和空間優(yōu)先的應(yīng)用情況，研究確定交叉口公交優(yōu)先方案如下。

（1）方式一：時間優(yōu)先（交叉口無公交專用道+公交信號優(yōu)先）

該類交叉口的信號控制方案只采用“公交信號優(yōu)先”的方式，通過在路段上布設(shè)路側(cè)基站檢測公交車到達情況，并在路口設(shè)置車輛檢測器檢測車輛排隊情況[4]。當路側(cè)基站檢測到公交車即將到達的信號，并傳送給主機，結(jié)合該方向路口車輛的排隊長度，適當提前或延遲該方向相位。該種方式適用于公交智能化建設(shè)較為完備的城市，且機動車流量大，小汽車與公交車沖突較多，無展寬條件的交叉口。

（2）方式二：時間優(yōu)先+空間優(yōu)先（交叉口有公交專用道+公交信號優(yōu)先）

該類交叉口的信號控制方案主要采用“信號優(yōu)先+路權(quán)控制”的方式。除了通過在路段上布設(shè)路側(cè)基站檢測公交車到達情況，還需根據(jù)公交車運行速度的快慢、載客量的多少、在優(yōu)先道路上的運行距離長短等標準，并結(jié)合路口各個方向的車輛排隊情況確定權(quán)重[5]。若權(quán)重高于某一設(shè)定值，則優(yōu)先放行公交車輛。適用于公交智能化建設(shè)較為完備，應(yīng)用較為普遍的城市，且機動車流量大，有一定展寬條件的交叉口。

（3）方式三：空間優(yōu)先（交叉口有公交專用道+無公交信號優(yōu)先）

該類交叉口的信號控制方案主要采用“路權(quán)控制”的方式。利用路口公交專用道保障公交的行駛速度，通過調(diào)整公交車經(jīng)過交叉口的信號配時方案及公交系統(tǒng)的發(fā)車時間，在保證交叉口社會車輛正常行駛的同時，讓公交車輛能充分利用交叉口的綠燈信號，以提高公交系統(tǒng)的運行效率。適用于客流量相對較小，公交線路走向比較單一的交叉口。

3 案例分析——以臺州市S82省道—沚京街交叉口為例

3.1 交叉口公交優(yōu)先方案的確定

（1）交叉口車道分布和流量情況

S82省道為城市主干路，沚京街為城市次干路。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，該交叉口東向為4進3出，西向為4進4出，北向為1進1出，南向為2進1出，見圖1。該交叉口信號周期為135 s，采用三相位控制，第一相位為東西向直行65 s，第二相位為東西左轉(zhuǎn)25 s，第三相位為南北向36 s，同時各相位轉(zhuǎn)換各有3 s的黃閃，見圖2。從交叉口車道數(shù)和信號配時分布來看，該通道以東西向S82省道通行為主。

圖1 S82省道—沚京街交叉口現(xiàn)狀

圖2 現(xiàn)狀S82省道—沚京街交叉口信號配時方案

結(jié)合晚高峰（17:00—18:00）交通流量調(diào)查，沚京街—S82省道交叉口以東西向直行車流為主，轉(zhuǎn)向交通流較小，而沚京街總體交通流量相對較小。交叉口流量分布具體見圖3所示。

圖3 S82省道—沚京街交叉口交通流量分布示意圖（單位：pcu/h）

該交叉口東進口直行車流為2 250 pcu/h，西進口直行車流為1 500 pcu/h，高峰時段，車輛排隊較長，車流溢出交叉口，直行車流甚至?xí)嬖?～3次等待周期的情況。相應(yīng)地，該交叉口轉(zhuǎn)向交通流較小，尤其東向北、西向南右轉(zhuǎn)車流數(shù)量較小，分別為53 pcu/h和165 pcu/h，遠未達到一個右轉(zhuǎn)車道的實際通行能力，在不拓寬車道數(shù)的情況下，可以考慮將右轉(zhuǎn)車道作為交叉口公交專用道，該車道僅允許右轉(zhuǎn)車輛和直行的公交車輛通行。

（2）交叉口公交線路分布

現(xiàn)狀S82省道—沚京街交叉口東西出口均為港灣式公交站臺，南出口為路拋式公交站臺，東—西走向的公交線路有16條，西—南走向公交線路2條，公交線路分布見圖4所示。從交叉口公交線路分布來看，該交叉口公交線路走向以東西向為主，總體較為單一，因此該交叉口公交優(yōu)先主要考慮S82省道。

圖4 S82省道—沚京街交叉口公交線路分布圖

結(jié)合現(xiàn)狀交通運行情況，考慮到現(xiàn)狀公交線路多以東西走向為主，高峰時段交叉口東西向右轉(zhuǎn)車流相對較小，在臺州市信號優(yōu)先尚未全面普及的情況下，該交叉口適宜采用空間優(yōu)先方案，即在交叉口設(shè)置公交專用道，不設(shè)置公交信號優(yōu)先。另外，考慮到交叉口東西向右轉(zhuǎn)車流較小，建議將公交專用道設(shè)置于右轉(zhuǎn)專用道上，該車道僅允許右轉(zhuǎn)車輛和直行的公交車輛通行。

3.2 交叉口延誤對比分析

（1）公交優(yōu)先前交叉口延誤分析

根據(jù)對S82省道—沚京街交叉口車道分布、公交車運行情況、交通流量調(diào)查分析，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Vissim仿真軟件。為做到數(shù)據(jù)客觀有效，本次研究對該交叉口現(xiàn)狀運行情況進行了5次仿真實驗，運行結(jié)果見表1。

表1 現(xiàn)狀晚高峰小時S82省道交通運行狀態(tài)仿真結(jié)果一覽表

根據(jù)上述仿真結(jié)果，做出以下分析：

①公交車停車次數(shù)平均為35次，車輛平均延誤為22.2 s。

②該交叉口社會車輛平均排隊長度為54.3 m，最大排隊長度平均為139.1 m，停車次數(shù)平均為1 683次，車輛平均延誤為43.2 s。公交車輛受其他車輛的影響，延誤較嚴重。

（2）公交優(yōu)先后交叉口延誤分析

結(jié)合交叉口優(yōu)化方案，將現(xiàn)狀數(shù)據(jù)導(dǎo)入Vissim仿真軟件，為做到數(shù)據(jù)客觀有效，對該交叉口交通優(yōu)化及信號優(yōu)化后的運行情況進行了5次仿真實驗，運行結(jié)果見表2所示。

表2 優(yōu)化后晚高峰小時S82省道交通運行狀態(tài)仿真結(jié)果一覽表

根據(jù)上述優(yōu)化后仿真結(jié)果對該交叉口運行情況做出以下分析：

①公交車最大排隊長度平均為21.3 m，約2輛公交車排隊；停車次數(shù)平均為17.4次，車輛平均延誤為14.8 s。

②該交叉口社會車輛平均排隊長度為63.8 m，最大排隊長度平均為163.6 m，停車次數(shù)平均為1 980次，車輛平均延誤為50.9 s。

（3）公交優(yōu)先實施前后平均延誤對比分析

根據(jù)仿真結(jié)果，該交叉口施劃公交專用道后，公交車輛停車次數(shù)減少50%，延誤降低了33%，同時由于供社會車輛行駛車道的減少，社會車輛的停車次數(shù)增加了17.6%，平均延誤增加了17.8%。顯然，該交叉口施劃公交專用道后，很大程度上降低了公交車的停車次數(shù)和延誤，但會相應(yīng)地增加社會車輛的停車次數(shù)及延誤，具體見表3所示。

表3 現(xiàn)狀及優(yōu)化仿真結(jié)果對比分析表

4 結(jié) 語

本文針對交叉口公交優(yōu)先方式進行深入分析，并充分考慮各個交叉口影響因素，以及城市公交智能化發(fā)展水平等，研究了交叉口公交優(yōu)先的幾種方案，分別為時間優(yōu)先、時間優(yōu)先+空間優(yōu)先、空間優(yōu)先，并以臺州市S82省道—沚京街交叉口為例，結(jié)合該交叉口條件和公交走向特征等，選取了空間優(yōu)先作為該交叉口公交優(yōu)先的實施方案。通過交通仿真論證，在實施交叉口公交優(yōu)先后，該交叉口公交車輛停車次數(shù)減少了50%，公交車輛延誤降低了33%，取得了較為顯著的效果。