中學(xué)校門前道路小汽車通學(xué)出行停車怠速排放特征分析

摘" 要：小汽車通學(xué)出行占道停車怠速是學(xué)校門前道路交通阻塞、交通秩序混亂和尾氣排放量增加的致因之一。如何有效解析小汽車通學(xué)出行占道停車怠速特征及改善其危害已成為社會(huì)高度關(guān)切的痛點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題。文章以典型的北京市八一學(xué)校（中學(xué)部）東校門口蘇州街小汽車通學(xué)出行車輛為研究對(duì)象，解析7：00—8：00時(shí)段小汽車通學(xué)出行停車怠速行為機(jī)理，建立怠速排放及怠速成本的計(jì)算模型，并基于調(diào)查數(shù)據(jù)定性和定量分析小汽車通學(xué)出行停車怠速排放特征。結(jié)果表明學(xué)校門前道路小汽車通學(xué)出行（即停即走）的停車怠速位置選擇遵循就近原則等8種規(guī)律，平均停車怠速時(shí)長(zhǎng)小于26s，累計(jì)停車怠速時(shí)長(zhǎng)決定怠速排放量及怠速成本；7：00—7：30時(shí)段，學(xué)校門前一側(cè)道路小汽車通學(xué)出行占道停車怠速導(dǎo)致交通阻塞。假設(shè)有效改善通學(xué)出行環(huán)境，以蘇州街為例，小汽車通學(xué)出行平均停車怠速時(shí)長(zhǎng)減少為15s，可減少41%以上的怠速排放量及怠速成本，從而有效地減少怠速排放量對(duì)學(xué)生們身體健康所造成的直接或間接的影響及危害。

關(guān)鍵詞：城市交通；通學(xué)出行；排放模型；停車延誤；交通阻塞

" 中圖分類號(hào)：U491" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.15.017

Abstract： The car school commute travel road-occupied stopped idling is one of the causes of traffic congestion， disorderly traffic order， and increased exhaust emissions of the road in front of the school. How to effectively analyze the characteristics and improve the hazards of car school commute travel road-occupied stopped idling has become a painful and difficult problem of great social concern. The research object of this paper is the typical car school commute travel vehicles in Suzhou Street in front of the east entrance of Beijing Bayi School（secondary section）; the car school commute travel stopped idling behavioral mechanisms were analyzed in 7：00—8：00 periods， the calculation models of idling emissions and idling costs were built， and the car school commute travel stopped idling emissions characteristics were qualitatively and quantitatively analyzed based on survey data. The results show that the stopped idling location selection of car school commute travel（stop-immediately-and-go-immediately）on roads in front of the school follows eight rules， including the principle of proximity; the average stopped idling time is less than 26s， and the cumulative stopped idling time determines the idling emissions and idling costs. During 7：00—7：30， the car school commute travel road-occupied stopped idling leads to traffic congestion on the road in front of the school side. It is assumed that effectively improve the school commute travel environment， Suzhou Street is taken as an example; the average stopped idling time of car school commute travel is reduced to 15s， which can reduce the idling emissions and idling costs by more than 41%， thus effectively reducing the direct or indirect impacts and hazards of idling emissions on the student's health.

Key words： urban traffic; school commute; emission model; stopped delay; traffic congestion

0" 引" 言

破解及改善“通學(xué)路”交通擁堵和秩序混亂等問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)家及社會(huì)高度重視的熱點(diǎn)、痛點(diǎn)及難點(diǎn)問(wèn)題，通學(xué)出行的能耗[1]、排放及污染[2]等問(wèn)題也逐漸受到關(guān)注。新加坡、西班牙、紐約、北京和珠海等國(guó)家及城市陸續(xù)出臺(tái)“停車熄火”法規(guī)來(lái)規(guī)定、要求或提倡機(jī)動(dòng)車在學(xué)校周邊道路停車熄火[3]，以減少機(jī)動(dòng)車停車怠速尾氣對(duì)兒童健康的損害，其中紐約規(guī)定在公立學(xué)校附近“不熄火停車”不能超過(guò)60s[4]。王璐婷[4]、Li Jiaxian et al[5]和姚旭等[6]通過(guò)數(shù)據(jù)分析機(jī)動(dòng)車停車怠速排放特征，其中王璐婷通過(guò)調(diào)查數(shù)據(jù)分析北京市小學(xué)社區(qū)周邊道路的機(jī)動(dòng)車怠速排放及燃油消耗特征[4]。

早高峰通學(xué)出行需求時(shí)空高度集聚且與通勤出行需求時(shí)空重疊，學(xué)校周邊道路交通供給無(wú)法滿足小汽車通學(xué)出行需求，出現(xiàn)學(xué)校門前道路小汽車通學(xué)出行的停車難、道路主輔路占道停車怠速和學(xué)生下車步行入校存在安全隱患等問(wèn)題[7]；研究表明工作日早高峰小汽車通學(xué)出行的變換車道和占道停車會(huì)誘導(dǎo)道路交通擁堵發(fā)生[8]。相關(guān)研究提出可通過(guò)優(yōu)化出行結(jié)構(gòu)（鼓勵(lì)綠色出行[8]及發(fā)展校車出行[9]，減少小汽車通學(xué)出行）、改善交通供給（優(yōu)化學(xué)校周邊道路交通組織及停車空間[7]，發(fā)展學(xué)校地下停車空間[10]，增加交通供給）[8-9]、調(diào)整出行時(shí)段（錯(cuò)峰上下學(xué)，緩解通學(xué)出行壓力）、加強(qiáng)多方管理（加強(qiáng)“警家?！焙献骱筒扇《喾N交通管控措施[11]，提高學(xué)校門前道路通學(xué)出行效率[9]）等策略、措施及方案，以改善學(xué)校周邊道路交通擁堵和交通秩序混亂的通學(xué)出行現(xiàn)狀，其中2022年北京市通過(guò)交警護(hù)送等措施控制早高峰小汽車通學(xué)出行停車怠速時(shí)長(zhǎng)不超15s[11]。

本文以“問(wèn)題為導(dǎo)向，需求為牽引”，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查獲取7：00—8：00（上學(xué)時(shí)段）北京市八一學(xué)校（中學(xué)部）小汽車通學(xué)出行停車怠速行為數(shù)據(jù)，解析中學(xué)校門前道路的小汽車通學(xué)出行停車怠速行為機(jī)理并量化分析其停車怠速排放特征。

1" 停車怠速行為解析

1.1" 停車怠速調(diào)查分析

" 如圖1至圖2所示，北京市八一學(xué)校（中學(xué)部）東校門口位于蘇州街北向南方向道路（學(xué)校門前一側(cè)道路）。2018年12月25日（周二）通過(guò)人工調(diào)查的方法獲取上學(xué)時(shí)段調(diào)查區(qū)域的通學(xué)出行數(shù)據(jù)及道路交通量數(shù)據(jù)（如圖3至圖6所示），上學(xué)時(shí)段東校門口進(jìn)校學(xué)生人數(shù)為1 582人，小汽車通學(xué)出行比例為25%以上；并且收集了調(diào)查區(qū)域226輛（抽樣率為55%以上）小汽車通學(xué)出行車輛的停車怠速位置選擇及停車怠速時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)。由于準(zhǔn)點(diǎn)上學(xué)及準(zhǔn)點(diǎn)上班的剛性需求，在7：00—7：30時(shí)段蘇州街北向南方向道路的小汽車通學(xué)出行交通量、學(xué)生進(jìn)校人數(shù)和斷面機(jī)動(dòng)車交通量都出現(xiàn)了明顯高峰值。

1.2" 停車怠速位置選擇

調(diào)查結(jié)果表明，上學(xué)時(shí)段小汽車通學(xué)出行停車怠速的位置選擇遵循校門口就近原則，由于學(xué)校周邊道路現(xiàn)狀、道路交通流量、小汽車通學(xué)出行需求及路徑規(guī)劃等多重影響，小汽車通學(xué)出行停車怠速位置選擇行為具有一定的隨機(jī)性、偏好性、跟隨性、滯后性、沖突性、反向性和時(shí)變性等特征（如表1所示）。如圖7至圖9所示，由于大部分小汽車通學(xué)出行車輛需進(jìn)入蘇州街主路行駛，蘇州街北向南方向道路的停車區(qū)域主要集中在北端；而在蘇州街南向北方向道路的停車區(qū)域主要集中在人行天橋附近，便于學(xué)生通過(guò)人行天橋過(guò)街進(jìn)入學(xué)校。數(shù)據(jù)表明，小汽車通學(xué)出行車輛停車怠速位置在蘇州街北向南方向道路主要在主路（主路停放量是輔路的1.87倍），小汽車通學(xué)出行車輛停車怠速位置在蘇州街南向北方向道路主要在輔路（輔路停放量是主路的1.48倍），接近70%的小汽車通學(xué)出行車輛在學(xué)校門前一側(cè)道路停車怠速放學(xué)生下車。調(diào)查結(jié)果表明，在7：00—7：30時(shí)段小汽車通學(xué)出行車輛在學(xué)校門前一側(cè)道路的變換車道和占道停車造成的交通干擾、交通阻礙及交通沖突導(dǎo)致其它機(jī)動(dòng)車輛產(chǎn)生停車延誤，學(xué)校門前一側(cè)道路北端區(qū)域發(fā)生了交通阻塞（如圖9所示）。

1.3" 停車怠速時(shí)長(zhǎng)特征

" 調(diào)查結(jié)果表明，上學(xué)時(shí)段小汽車通學(xué)出行停車怠速時(shí)長(zhǎng)具有短時(shí)性、疊加性（被動(dòng)性）、擴(kuò)散性和隨意性等特征（如表2所示）；小汽車通學(xué)出行停車怠速時(shí)長(zhǎng)來(lái)源主要有通學(xué)出行車輛自身的停車怠速時(shí)長(zhǎng)、其它通學(xué)出行車輛的停車怠速時(shí)長(zhǎng)、其它車輛交通干擾及阻礙的停車怠速時(shí)長(zhǎng)等3部分（如圖9所示），車輛停車怠速時(shí)長(zhǎng)增加會(huì)導(dǎo)致燃油消耗和尾氣排放量增加，造成空氣污染物濃度提高，對(duì)學(xué)生身體健康造成直接或間接的影響及危害。

由于無(wú)法調(diào)查到小汽車通學(xué)出行車輛在放學(xué)生下車前的停車怠速時(shí)間，本文對(duì)車輛停車怠速放學(xué)生下車時(shí)刻與車輛離開停車怠速位置時(shí)刻之差（車輛停車怠速時(shí)長(zhǎng)）開展研究。通過(guò)分析調(diào)查時(shí)段內(nèi)的小汽車通勤出行車輛在學(xué)校門前道路的停車怠速時(shí)長(zhǎng)的累計(jì)值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值及停車怠速時(shí)長(zhǎng)小于等于某一閾值的概率等指標(biāo)分析小汽車通學(xué)出行的停車怠速時(shí)長(zhǎng)特征，計(jì)算如公式（1）至公式（7）所示。

" 數(shù)據(jù)表明，剔除異常值前92%的停車怠速時(shí)長(zhǎng)小于等于60s；為避免異常值對(duì)研究的影響，以小于等于60s為閾值剔除異常值，獲得209輛小汽車通學(xué)出行車輛的停車怠速時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)。刪除異常值后數(shù)據(jù)表明，小汽車通學(xué)出行停車怠速時(shí)長(zhǎng)均值為25.57s。如圖10至圖12所示，大部分調(diào)查時(shí)段的停車怠速時(shí)長(zhǎng)均值小于30s，停車怠速時(shí)長(zhǎng)的最大值和最小值分別為60s和8s，大部分調(diào)查時(shí)段的停車怠速時(shí)長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)差大于10s，停車怠速時(shí)長(zhǎng)小于等于15s的概率都小于或等于0.5；說(shuō)明小汽車通學(xué)出行車輛受到其它通學(xué)出行車輛和其它正常行駛車輛的干擾和阻礙所產(chǎn)生的停車延誤值較大。

1.4" 停車怠速行為機(jī)理

調(diào)查結(jié)果表明，上學(xué)時(shí)段北京市八一學(xué)校（中學(xué)部）東校門口蘇州街道路的小汽車通學(xué)出行停車怠速行為機(jī)理如圖13所示。停車怠速位置選擇遵循就近原則，蘇州街不同道路方向的主輔路交通出入口區(qū)域、主路交通沖突區(qū)、校門口交通禁停區(qū)是小汽車通學(xué)出行停車怠速位置選擇最高頻區(qū)域，停車怠速位置選擇也具有隨機(jī)性、偏好性、跟隨性、滯后性、沖突性、反向性和時(shí)變性等特征。停車怠速時(shí)長(zhǎng)具有短時(shí)性，但受到車輛停車怠速位置選擇及道路交通條件等多方因素的影響，導(dǎo)致小汽車通學(xué)出行停車怠速時(shí)長(zhǎng)也具有疊加性（被動(dòng)性）、擴(kuò)散性和隨意性等特征。

2" 停車怠速排放模型

機(jī)動(dòng)車在停車怠速工況下會(huì)產(chǎn)生燃油消耗、尾氣排放量、污染物排放量與CO2排放量的增加，同時(shí)會(huì)造成時(shí)間成本、燃油花費(fèi)以及人力成本的浪費(fèi)。機(jī)動(dòng)車停車怠速排放可通過(guò)停車怠速時(shí)長(zhǎng)來(lái)計(jì)算，一種是通過(guò)污染物排放因子估算來(lái)計(jì)算機(jī)動(dòng)車停車怠速污染物排放量[5-6]；另外一種是通過(guò)燃油消耗量計(jì)算機(jī)動(dòng)車停車怠速污染物排放量[4-5]，或直接通過(guò)燃油消耗量的污染物排放因子計(jì)算污染物排放量[12]。本文忽略車輛類型、風(fēng)速、溫度、濕度等因素對(duì)機(jī)動(dòng)車停車怠速排放的影響，基于機(jī)動(dòng)車停車怠速排放[4-5]及怠速成本的計(jì)算公式（如公式（8）至公式（14）所示）進(jìn)行小汽車通學(xué)出行停車怠速的燃油消耗量、尾氣排放量、污染物排放量、CO2排放量、燃油花費(fèi)、CO2排放交易價(jià)格和人力成本等指標(biāo)的計(jì)算。

" 基于機(jī)動(dòng)車的燃油密度及價(jià)格[13]（如表3所示），計(jì)算燃油的平均密度和平均價(jià)格分別為0.758kg/L和6.947 5元/L；小汽車通學(xué)出行停車怠速工況下的燃油消耗量為3L/h或0.037 9kg/min[4-5]，消耗每升燃油產(chǎn)生的CO2排放量為2.361kg[14]，全國(guó)碳交易價(jià)格取57元/噸[15]，小汽車通學(xué)出行停車怠速工況下的空燃比取值為12[4-5]。不同尾氣污染物排放參數(shù)的取值[4-5]如表4所示。以北京市2018年平均工資94 258元[16]計(jì)算（每月22日工作日，每日工作8h），2018年北京市每小時(shí)人力成本為44.63元/h。

3" 停車怠速排放分析

" 通過(guò)減少停車怠速時(shí)長(zhǎng)，可有效減少停車怠速排放量及怠速成本。假設(shè)每個(gè)調(diào)查時(shí)段的車輛停車怠速時(shí)長(zhǎng)均值與抽樣調(diào)查車輛的停車怠速時(shí)長(zhǎng)均值保持一致，計(jì)算每個(gè)時(shí)段的車輛累計(jì)停車怠速時(shí)長(zhǎng)、怠速排放量及怠速成本。如圖14所示，隨著出發(fā)時(shí)段的推遲小汽車通學(xué)出行累計(jì)停車怠速時(shí)長(zhǎng)及尾氣排放量在降低；如表5所示，為上學(xué)時(shí)段408輛小汽車通學(xué)出行車輛停車怠速排放量及停車怠速成本。停車怠速排放量及怠速成本由車輛累計(jì)停車怠速時(shí)長(zhǎng)決定，相同時(shí)段靠近學(xué)校門前一側(cè)道路的停車怠速排放量及停車怠速成本相對(duì)較高。

在7：00—7：30時(shí)段由于小汽車通學(xué)出行停車怠速導(dǎo)致蘇州街北向南方向道路機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生停車怠速延誤，忽略機(jī)動(dòng)車類型的影響，假設(shè)調(diào)查的道路機(jī)動(dòng)車的油耗及尾氣排放量等計(jì)算參數(shù)都是一樣的，以7：00—7：10、7：10—7：20和7：20—7：30時(shí)段蘇州街北向南方向道路的機(jī)動(dòng)車交通量（分別為210輛、250輛、250輛）及停車怠速延誤均值（分別為27.13s、18.39s、22.85s）計(jì)算蘇州街北向南方向道路機(jī)動(dòng)車的怠速排放量及怠速成本等指標(biāo)（如表 6所示）。

隨著小汽車通學(xué)出行車輛停車怠速尾氣排放量不斷增加，空氣中污染物濃度也隨之增加，上學(xué)時(shí)段累計(jì)1 582名學(xué)生直接或間接受到小汽車通學(xué)出行停車怠速尾氣排放對(duì)身體健康造成的影響及危害。假設(shè)有效改善蘇州街道路通學(xué)出行環(huán)境，小汽車通學(xué)出行平均停車怠速時(shí)長(zhǎng)由25.57s減少為15s[11]；上學(xué)時(shí)段將減少41%以上的小汽車通學(xué)出行停車怠速排放量及怠速成本，7：00—7：30時(shí)段學(xué)校門前一側(cè)道路機(jī)動(dòng)車將可減少33%以上的怠速排放量及怠速成本；可減少尾氣排放量對(duì)學(xué)生們身體健康的直接或間接的影響及危害，將可產(chǎn)生較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排效益。

4" 結(jié)束語(yǔ)

" 本文研究了7：00—8：00時(shí)段的北京市八一學(xué)校（中學(xué)部）的小汽車通學(xué)出行停車怠速行為機(jī)理和停車怠速排放特征，通過(guò)指標(biāo)量化分析了小汽車通學(xué)出行停車怠速排放量和怠速成本。結(jié)果表明，小汽車通學(xué)出行（即停即走）停車怠速位置選擇行為具有就近原則、隨機(jī)性、偏好性、跟隨性、滯后性、沖突性、反向性、時(shí)變性等特征，停車怠速時(shí)長(zhǎng)具有短時(shí)性、疊加性（被動(dòng)性）、擴(kuò)散性和隨意性等特征，平均停車怠速時(shí)長(zhǎng)為25.57s，累計(jì)停車怠速時(shí)長(zhǎng)決定怠速排放量及怠速成本；在7：00—7：30時(shí)段，小汽車通學(xué)出行占道停車怠速導(dǎo)致學(xué)校門前一側(cè)道路交通阻塞和機(jī)動(dòng)車停車怠速尾氣排放量及怠速成本增加。假設(shè)有效改善學(xué)校周邊道路通學(xué)出行環(huán)境，以蘇州街為例，小汽車通學(xué)出行平均停車怠速時(shí)長(zhǎng)減少為15s，可減少41%以上的怠速排放量及怠速成本，7：00—7：30時(shí)段學(xué)校門前一側(cè)道路機(jī)動(dòng)車將可減少33%以上的怠速排放量及怠速成本，從而有效地減少怠速排放量對(duì)學(xué)生身體健康所造成的直接或間接的影響及危害，將可產(chǎn)生較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排效益。

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收稿日期：2023-07-25

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52072264）

作者簡(jiǎn)介：李佳賢（1993—），男，廣西賓陽(yáng)人，同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生，研究方向：城市交通；楊曉光（1959—），本文通信作者，男，江蘇宿遷人，同濟(jì)大學(xué)道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向：智能交通。

引文格式：李佳賢，陳艷艷，楊曉光，等. 中學(xué)校門前道路小汽車通學(xué)出行停車怠速排放特征分析[J]. 物流科技，2024，47（15）：63-69.