大城市合乘优先的规划方法研究

王维礼

(中国城市建设研究院天津分院，天津300191)

城市交通问题现已成为制约城市发展的瓶颈之一。实践证明，单纯增加交通设施供给是解决城市交通问题的治标之举，而交通需求管理是缓解交通堵塞的明智之举。合乘优先(Carpool priority)是交通需求管理的重要措施，在国外发达国家已有成功实践，但在我国尚处于理论研究阶段。因此，如何结合我国城市交通现状进行合乘优先规划已成为当前需要研究的重要课题。

1 合乘优先的定义

合乘优先的定义，可以从2个方面来理解:首先是对HOV的定义即对合乘车辆的定义;然后是对为HOV提供优先的具体设施的定义，即HOV车道的定义。

1.1 HOV定义

HOV(High Occupancy Vehicle)，顾名思义就是高承载率车辆，起源于20世纪60年代末的北美。随着时代的发展和实施环境的不同，各国对HOV的定义也不尽相同。美国在刚开始实行HOV时，把HOV界定为4人以上的合乘汽车与公交车，而现在大部分执行的是至少2人以上的合乘汽车与公交车。澳大利亚的HOV发展速度很快，它把HOV界定为至少3人以上的合乘汽车、公交车。而我国在HOV研究方面尚处于起始阶段，还没有针对城市的发展情况提出统一的标准。

1.2 HOV车道定义

HOV车道(HOV Lane)就是在理想情况下，为HOV车辆提供道路优先使用权，并保证HOV车辆行驶畅通、快捷的专用车道。HOV车道的概念诞生于1973年，此时只允许至少4人的合乘汽车或者中巴车使用。至今，仅北美就有40多个城市实施或规划了HOV车道。合乘车辆通过HOV车道到达交叉口时，借助信号控制系统实现HOV优先通行，其控制过程模型可用图1表示［1］。

图1 合乘优先信号系统Fig.1 Carpool priority signal system

2 合乘优先规划的影响因素

2.1 合乘出行的影响因素

合乘优先实现的前提之一是合乘出行行为的出现。因此，对合乘出行的影响因素进行深入分析是研究合乘优先规划方法的重要内容。这为更好的引导居民出行向合乘方式的转变提供参考，并为合乘优先的规划奠定坚实基础。

美国一些学者［2］在20世纪90年代，把合乘出行的影响因素分为主观因素与客观因素2个方面。根据加拿大安大略省干路上HOV车道的实践经验与调查［3］，合乘人员之所以选择合乘，主观上是有心理预期的，而客观上也受到一些引导因素的作用。其中主观因素主要有:节约出行时间、出行便捷性较高、个人出行成本降低。客观因素主要有:合乘人员居住地点相邻或者不是很远、合乘人员的出行距离应该足够长、合乘人员最好在同一工作单位或者相邻单位工作、合乘人员应有与合乘时间表相适应的工作时间、合乘人员应连贯性和持续性选择合乘的出行方式。

对我国居民来说，合乘优先尚属一种新鲜事物，居民了解甚少。因此，在合乘优先规划的初始阶段，在分析我国居民合乘出行的影响因素时，除了关注国外学者提出的主客观因素外，还应该关注以下一些方面:人们漠不关心或者“不愿意”接受;居民的安全忧虑;居民的生活习惯;便捷性忧虑;道路实际拥堵程度等。

2.2 合乘车道的影响因素

合乘优先主要通过合乘车道这一基本道路设施来实现。20世纪90年代中期，加拿大安大略省交通委员会提出了HOV车道规划的原则、先决条件及参考标准，包括:路网功能、公交服务水平、路网服务水平、评价时期4个方面。20世纪末，美国交通董事会高级委员会针对合乘优先的初步规划技术提出了参考标准及规划进程中的影响因素:节省时间的多少、出行的可靠性、出行长度、道路拥堵程度、出行模式、现状公交车与合乘车流量，并依据相关经验提出了HOV车道规划门槛标准，如表1［4］。

表1 HOV车道规划门槛标准(经验数据)Tab.1 The threshold of HOV lanes planning(empirical data)

在我国，虽然有与发达国家相似的交通问题，但是规划HOV车道的环境与国外城市是不同的，我国大城市及中心区有自己的特点:合乘车道在我国属于新生事物，在HOV车道规划前，应进行详细周密的调查研究，充分考虑交通需求、道路的供给能力及对出行者的影响;在我国大城市尤其是中心区规划HOV车道时，与国外集中在城郊结合部、郊区规划HOV车道的方法不尽相同;我国大城市普遍人口总量较大，人口密度较高;与发达国家相比，我国大城市的道路网密度要低得多，这就限制了HOV车道的适用范围;公交车与小汽车流量都很大;公交运营发展迅速，但是道路上小汽车流量仍然居高不下;道路实际拥堵程度普遍要比国外大城市严重，这与前面我国大城市道路网密度较低及机动车流量很大是呈因果关系的。

基于以上我国大城市及中心区自身的特点，在规划HOV车道时，考虑的影响因素应与国外不尽相同。笔者把影响HOV车道规划的因素分为3类:道路因素、交通因素、城市用地功能因素。

2.2.1 道路因素

1)现状道路功能。HOV车道最先是利用在城市范围内的高速公路上的。随着城市的发展，城市中心区域的不断扩大，城市交通问题日益显现，特别是通往城市中心区干道上的交通压力不断加大。在此背景下，HOV车道开始适用在承担大部分城市中心区交通负荷的快速路、主干道上，如表 2［2－5］。

表2 各国HOV车道的道路分类(截至2008年5月)Tab.2 The classification of HOV lanes in different cities

可以看出，HOV车道发展趋势由城市外围的高速路，逐渐向城市的快速路、主干道，进而向城市中心地带的重要通道发展。因此，HOV车道应优先选择在高速路、快速路、主干道上进行规划，这样才会发挥其最大功效。

2)道路长度、车道数因素分析。随着合乘出行距离的不断加长，合乘人员的舒适度开始降低;如果合乘过程中途有人上下车，则HOV出行的效率也会降低。国外的经验表明，一条连续的HOV车道长度从1～20 km不等，但是基本上控制在1 km以上。

国外发达国家的HOV车道类型参差不齐，但是车道数一般在4车道以上(双向)，设置HOV车道的一侧车道数不少于2条，甚至有些车道数达到了9条(墨尔本)。

但是对我国来说，4车道并不太适合。一方面，初期由于人们对HOV车道不甚熟悉，如果在单向2车道的道路上把现有的一条普通车道转化为HOV车道，则有可能造成HOV车道空闲而普通车道更加拥堵;另一方面，我国非机动车数量较大，对外侧机动车道有较大干扰，如在内侧车道规划HOV车道，则外侧普通车道的拥堵可能会比较严重，即使此时内侧HOV车道运行良好，也可能会招致很多民众的反对。因此，早期在规划HOV车道时，应优先选择在双向6车道及以上(HOV车道双向)、单向车道数3条及以上的路段设置。

2.2.2 交通因素

一般而言，城市干道网的运行服务水平实质上决定了整个路网的服务能力。

1)高峰时期平均车速因素分析。在规划HOV车道时，由于每个城市交通拥堵程度及道路状况不同，不可能制定一个统一的车速标准。美国的经验表明，当干道高峰时期平均速度低于30 m/h(48 km/h)时，可考虑规划HOV车道。根据美国道路设计《规范》［6］，城市干道的设计车速为30～60 m/h。可以看出，当现状道路的车速低于设计车速高值的一半时，可考虑规划HOV车道。因此，我国的快速路、干道平均车速可以取相应高值的一半作为是否规划HOV车道的参考标准。根据道路通行能力手册，快速路、主干路的平均车速分别低于40，30(Ⅰ)，25(Ⅱ)，20(Ⅲ)km/h时，可考虑规划HOV 车道。

2)道路高峰期饱和度因素分析。根据《城市静态交通管理理论与应用》［7］中提供的道路服务水平标准，当道路饱和度大于0.9时，服务水平急剧降低达到不稳定状态，道路也开始拥挤。另外，根据20世纪末美国交通董事会高级委员会提出的“当道路服务水平(LOS)达到D或E时，为规划HOV车道的较好时机”，其中LOS的E标准即相当于我国道路饱和度0.9的标准。因此，笔者建议规划HOV车道时，优先考虑饱和度在0.9以上的道路或者路段。

3)其它因素。当前，我国许多城市都已拥有公交专用道，根据含有公交专用道的道路利用情况，HOV车道的规划方式可以分为两种:①公交专用道拥挤:只能是新增一条HOV车道;②公交专用道较为空闲:高峰期普通车道拥堵，而平峰时运行情况较好，则可以分时段把公交专用道转变为HOV车道。不论是高峰期还是平峰期普通车道都比较拥堵，则可以把公交专用道完全转变为HOV车道，24 h允许HOV通行。

2.2.3 城市用地功能因素

用地功能布局直接影响到交通流向，关系到交通量的分布，这正是居民出行行为的重要外在表现。合乘优先实现的前提是必须有合乘行为出现，而合乘人员之所以选择合乘，首先具备了客观的交通条件。因此，HOV车道的路段选择应该有利于实现人们合乘意愿的。对城市中心区的用地功能布局进行分析，有助于找出出行产生集中地;通过路网格局与交通特征判断交通流向，进而找出出行终点集中区域，并在此过程中设计最佳的合乘路段与时机，为HOV车道的规划提供参考。

3 合乘优先的规划内容

3.1 合乘车辆的界定

合乘优先中合乘车辆的界定从内容上主要分为2个部分:合乘车辆车种的界定;合乘小汽车乘客数的界定。

3.1.1 合乘车辆车种的界定

早在20世纪90年代初，美国交通部就针对合乘车辆的车种进行了界定。合法的机动车种包括:公交车、出租车、合乘小汽车、中型合乘客车(中巴)、摩托车、货车、自行车。随着合乘优先的不断发展，各国对于HOV的界定标准也不尽相同。

1)对我国(大城市中心区)来说，摩托车已属禁止车辆，部分城市已停止颁发摩托车牌照。这与国外发达城市摩托车拥有量较低，而重点关注其占有道路资源较低、通行效率较高的状况是不同的。

2)我国对自行车通行的做法是开辟非机动车专用车道，与机动车道进行分离。因此，作为解决城市机动车拥堵问题的合乘优先，目前我国没有自行车通行合乘车道的条件。

3)随着公交出行比例的日益提高，有些大城市如上海公交出行已成为人们主要的出行方式，在中心区的公交出行比例更高。不论从“合乘率”还是“人员通行能力”上来说，公交车都属于合乘车辆的范畴。

本文以Dyck路中特殊的点(如峰点或谷点)的坐标，运用数论知识，通过建立两个集合之间的双射，给出了与Narayana数有关的恒等式的组合证明及推广。同时还得到了一些与 Narayana数有关的发生函数。

4)小汽车究竟是否为合法的合乘车辆，关键在于界定合乘人数。“合乘车道”的主力军就是合乘小汽车;出租车从外形上看，应该属于小汽车，只是出行目的不太相同。

5)紧急车辆，顾名思义，处理紧急事件的车辆。因此，建议各城市在制定标准时，把紧急车辆包括在内。

6)由于货车自身机动性限制、车型不定等特点，建议货车不列为合乘车辆。

综上，适合我国的合乘车辆车种有:公交车，合乘小汽车，出租车，紧急车辆。至于走不走HOV车道(合法车辆)，将在3.2.3中讨论。

3.1.2 合乘小汽车乘客数的界定

对于合乘小汽车人数的界定，当前，国际上界定的标准主要有至少2人以上(2+)，及至少3人以上(3+)两种。HOV 2+与 HOV3+在实际运行管理及后续影响方面存在较大区别，因此必须慎重决定使用哪种标准。

在决定选择2+还是3+时，最重要的因素为现状合乘率。所谓合乘率，即单位时间内，机动车运送乘客数量与机动车流量之比值。经验表明，在2+车辆所占比例达到15% ～20%时，便可以采用2+的标准［4］。除此另外，还需要考虑:

2)在大型办公区域，由于私家车拥有量较高，所以很难实现高承载率的目标，建议可制定2+的标准。

3)未来规划的HOV车道如果是由公交专用道转变过来时，最好采用3+的标准，以便实现良好的过渡，防止HOV车道过于拥堵。

4)出租车的特殊性在于，它时刻是行驶在马路上的，即使是没有乘客，也存在交通行为。但是考虑到我国还没有实施合乘优先的经验，特别是在规划初期，应以提高吸引力、力求长远发展为主，因此建议暂把出租车限制标准与普通小汽车一样。

综上，在界定合乘小汽车乘客数时，应以易实现、易操作为原则。合乘车辆的界定标准并不是一成不变的，随着合乘优先的发展，可依据最新的环境进行合理的改变，以期不断提高合乘优先的运行效率。

3.2 合乘优先道路规划

3.2.1 路网规划

合乘优先路网应选择在整个道路网层次而不是个别道路层次上去规划，主要是因为任何单独的HOV车道规划都不可能实现整个合乘优先规划所要达到的目标，诸如节省时间长度，转变人们的出行方式，改善整个交通系统的运行效率等，其中最关键的因素为决定合乘优先路网的规模和类型。合乘优先路网规划主要考虑3个方面的内容:

1)现状路网情况。就现状道路情况而言，道路的位置与拥堵程度是对合乘优先路网规划最关键的因素，因为这直接决定着未来HOV车道的服务水平。

2)规划路网情况。未来交通需求的分布对于合乘优先路网规划来说是比较重要的因素，因为“新产生”的出行者与当前需要改变自己的出行方式来选择合乘的出行者相比，更容易肯定合乘优先的作用，也更容易使用HOV车道。

3)应用合乘优先的规划标准，制定可行方案，建立现状与规划路网的过渡与衔接。立足于现状道路网与规划道路网，以提出的合乘优先的初步路网为基础，再参考前文合乘优先规划的相关标准，深入完善，反复考究，规划出合乘优先的最终路网。

3.2.2 车道规划

根据欧洲的HOV车道实践经验［8］，HOV车道的来源主要有2种方法:①新增车道;②由当前车道转化而来。而对大城市中心区而言，把现有的车道转化为HOV车道则显得更加可行。那么选择具体哪条车道转化为HOV车道就成为规划的关键内容。

1)选择靠外侧的车道转化为HOV车道。当HOV车道位于道路外侧时，应充分保证HOV车道与路边非机动车道或者人行道的隔离，以减少相互干扰，保证安全。因此，所要考虑因素较多，而且受到车辆转弯、人行过街等其他因素的影响，外侧车道通常受到的干扰较多。

2)选择靠中间的车道转化为HOV车道。把靠中间的普通车道转化为HOV车道，这是国外城市在规划HOV车道时最常用的做法。因为靠中间的HOV车道受到的干扰最少，运行效率更高，且安全系数最高。在决定了HOV车道的位置后，关键就是对HOV车道起讫点、出入口进行规划。笔者将针对靠中间的HOV车道，依据HOV车道与普通车道有无分隔带的情况，提出适合我国的HOV车道规划建议。

HOV车道与普通车道无分隔带，处理形式如图2。由图2(a)可见，HOV车道在外观上除了车道的标志为钻石外，其它与普通车道相同，采用的都是虚线。而图2(b)的不同点为HOV车道与普通车道分割线为单实线，只在出入口处理上采用的单虚线。

图2 HOV车道(中途)出入口处理方式Fig.2 The access and egress approach of HOV lanes

HOV车道与普通车道有分隔带，如图3。

图3 有分隔带的HOV车道出入口处理方式Fig.3 The access and egress approach of HOV lanes with separated barrier

就我国大城市中心区的合乘车道规划形式而言，车道宽度难以拓宽，因此HOV车道与普通车道之间设置较窄的分隔带，或者尽量不设分隔带更加可行(图4)。

图4 适合我国的HOV车道出入口处理方式Fig.4 The access and egress approach matching our country

3.2.3 选择合法车辆

在界定合乘车辆的标准及合乘车道的规划之后，必须明确具体每条合乘车道的合法车辆，主要考虑以下几个方面:

1)HOV车道的通行能力。一般而言，HOV车道的通行能力与相邻普通车道的通行能力相同。但是在规划HOV车道时，建议提出最佳的通行交通量，即达到HOV车道最佳通行效果，使HOV车道既不会拥堵也不会空闲。美国伯克利大学的研究员Joy Dahlgen的一项研究结果显示:如果在一条8车道的公路上建一对HOV专用车道，HOV交通量应占总交通量的10%～15%。这项研究成果仅供参考，不同的城市在规划HOV车道时，应以各自的交通条件及实验数据为准。

2)合乘小汽车。在界定小汽车合乘标准(2+或者3+)的前提下，所有开放的HOV车道都应该允许合法的合乘小汽车通行。这不仅是合乘优先规划的重要内容，也是合乘优先规划的初衷——改善小汽车通行状况，减少小汽车出行量。

3)合乘小汽车与公交车的关系。国外经验表明，单向公交车流量在40 v/h以下的路段，可允许合乘小汽车、公交车、紧急车辆同时使用HOV车道。而在我国大城市的中心区，快速路、主干道上的公交流量通常较大，而此时就需要考虑是否设置公交专用道(现状道路无公交专用道)。根据公交专用道的临界流量模型，当路段单向公交车流量大于144 v/h时，就应该设置公交专用道［8］。那么此时的HOV车道就成为了RBL(Reserved Bus Lane)，只能允许公交车通行，公交车就成为了唯一合法的机动车。因此，根据公交车流量的不同，提出HOV车道合法机动车的标准(表3)。

表3 HOV车道依据公交车流量的合法车辆标准建议Tab.3 The proposed standard of eligibility vehicle based on buses flow

4 试点案例

笔者以上海市中心区为试点，依据提出的方法，提出了合乘优先规划的建议。在试点规划前，笔者对上海市进行了合乘优先规划所需的交通调查:对道路已有设施的调查;对道路交通量的调查;对公众意愿的调查。调查的成果保证了本次规划的可行性、可靠性与实用性。

4.1 合乘车辆界定

依据笔者提出的合乘车辆界定方法及合乘优先的交通调查，对上海市HOV界定建议如下，如图5。

图5 上海市HOV建议标准Fig.5 The proposed standards of HOV in Shanghai

4.2 路网规划布局

笔者通过数据资料对上海市及中心区的交通供需状况进行了深入分析，参考提出的合乘优先规划的影响因素，初步筛选出HOV车道路网(图6)。

图6 中心区快速路(左)与主干路(右)HOV车道分布Fig.6 The distribution of proposed freeways’and arteries’HOV lanes in the central area of Shanghai

5 结论

1)笔者提出的合乘优先规划的影响因素与主要内容，涵盖了规划所需的诸多方面，紧密结合了我国大城市及中心区的特点，因此，具有较高的参考价值。

2)试点案例表明，该合乘优先规划方法是可行的，具有较强的指导性作用。但实际运用中，还需对相关的保障措施进行研究。

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［7］郭贞元.城市静态交通管理理论与应用［M］.广州:广州出版社，2000.

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