城市公交专用道效益评价及仿真

苗齐壮，孙凤英

(东北林业大学交通学院，哈尔滨150040)

随着国民经济的快速发展，我国的汽车产量也在逐年增长，私家车和出租车的数量不断扩大，各城市交通拥堵现象日趋严重。如何大力发展公共交通，合理的选择公交线路路径，使公交出行方便、快捷是当前解决交通拥堵问题的关键。但是一直以来，公交线路配置比较简单，公交流量存在较大的不均衡性。因此深入分析道路交通条件和交通需求状况，分析公交线路网络存在的问题，对线网路径进行优化和改造，是改变公共交通现有地位的根本，也是短期内提高公交吸引力的关键。

1 公交专用道的合理设置及其评价

设置公交专用道是体现公交优先通行的主要措施之一，是吸引个体出行方式向公交出行方式转移的手段，是通过交通需求管理缓解城市交通压力的重要措施。公交专用道设置得是否经济合理，是公交优先的理念能否被社会认可的重要影响因素。合理的设置公交专用道的首要条件是要科学的确定道路上的交通流量和公交流量［1］。

1.1 设置公交专用道的条件

公交专用道的设置要符合一定的条件，其受道路条件的影响非常大，公交客流量和车流量也是设置公交专用道的主要影响因素。公交专用道设置的前提条件如下:

(1)道路几何条件:设置公交专用道的街道单向车道数最少要有2条车道，最好是单向3条以上，否则只能设置成公交专用街。

(2)断面公交客流量:公交优先并不代表“公交车优先”，而是乘坐公交车的乘客优先，所以要设置的公交专用道路段上的公交客流量应该很大。

(3)断面公交车流量:要设置成公交专用道的路段，在高峰小时路段上的单向公交车数要达到100辆左右。

(4)公交车行驶车速:公交车在道路上的行驶车速会影响乘客的出行选择，据统计当公交车时速低于18km/h时，应考虑设置公交专用道。

(5)社会车辆占总流量的比例:设置公交专用道后，社会车辆所能选择的通行车道减少，这样便使得社会车辆的行驶速度降低，为了避免社会车辆因车道不足而产生拥堵现象，在设置公交专用道时还应考虑社会车辆占总流量的比例［2－4］。

1.2 公交专用道效益评价

公交专用道综合效益评价方法包括实施效益评价指标体系和各效益指标的计算。

英国交通部采用乘客需求、系统运量、设施设计和运营之间的关系，评价公交专用道的实施效益评价。具体包括:每条公交专用道上观测到的最大公交车流量、公交车辆平均行驶速度、公交车辆满载率和断面客流量 (早晚高峰观测得到的单向最大断面客流量)［5］。

1.2.1 公交专用道实施效益评价体系

设置公交专用道后，道路对非公交车的供给能力会产生变化，可能引起非公交车选择其他道路行驶，引起相关道路网的交通状况发生改变。公交专用道实施的直接效益体现在公交车辆运行状况的改变和保障使用公交出行者可靠出行。公交专用道效益评价体系如图1所示。

1.2.2 公交专用道实施效益评价指标

效益评价采用的效益指标数量越多，评价的准确性就越高，但相应收集和分析数据的成本随之上升。所以必须以尽量少的指标，反映最主要、最全面的信息。所选取的指标体系应能较为完整地表达公交专用道系统实施对各方面产生的影响，意义明确，并保证指标纵向、横向可比性，消除指标间信息重复对评价结果的影响。其评价指标主要从乘客方 (节省公交出行时间和节省非公交出行时间、提高公交准点率)，运营方 (调度可靠性、车辆运营成本变化和公交营运收入变化)和建设管理者(道路客运能力、公交车行程车速、非公交车行程车速和出行结构变化)方面考虑［6］。

图1 公交专用道规划方案效益评价指标体系Fig.1 Assessment indicator system of public transportation lane program

1.2.3 公交专用道实施效益评价标准

对公交专用道实施效益进行综合评价的目的，是判断专用道实施的合理性。结合公交专用道的功能，设置目标等因素确定各项指标评价标准。公交专用道实施效益评价指标权重反映各评价指标的相对重要度用AHP法获得［6］，见表2。

表2 公交专用道实施综合效益评价指标权重Tab.1 Importance of efficiency evaluation for setting public transportation lane

公交专用道实施效益综合评价指标的作用，是对一条公交专用道的实施效益进行全面综合的评价。综合评价指标中A、B级表示公交专用道实施效益较好，专用道实施后有明显的效益体现;C级表示公交专用道实施效益一般，效益体现不明显;D、E级表示公交专用道实施效益较差，基本无效益。表3为公交专用道实施效益评价指标建议值，表4为评价指标的取值［6］。

表3 公交专用道实施效益评价指标建议值Tab.3 Suggestions of efficiency evaluation for setting public transportation lane

表4 评价指标的取值Tab.4 The value of assessment indicator

2 TransModeler在公交线网优化中的应用

TransModeler是美国Caliper公司推出的多功能交通仿真软件包。以地理信息系统 (GIS)为基础，采用最新的交通行为仿真模型，提供城市交通规划和仿真，仿真结果评价和分析等功能［7］。

应用TransModeler软件进行仿真，其仿真参数标定的目标是使仿真输出的结果能够体现出优化方案的科学性与可行性。标定的主要参数是车辆停留时间和车头时距及车辆行驶速度。

2.1 公交线路模拟仿真输入

本文以哈尔滨市第5路公交车为仿真对象。其仿真输入主要为以下几个步骤:

(1)仿真工作的检查、监控。仿真前应检查Project Settings设置是否正确，所有的输入文件是否配置正确，期望输出结果是否已被选定;仿真运行过程中的监控，检查信号配时、出行者行为和常规交通状况是否与期望值相匹配等。

(2)建立路网。在仿真工程中铺设5路公交车行驶的道路网，并添加路口信号配置、路口检测器、铺设5路公交车通行线路及各站站点。

(3)数据输入。将前期进行调查的路网数据(道路交通量、O－D数据、公交车站站距、各站上下车人数、公交车车头时距)输入到仿真工程中。

(4)运行仿真。

2.2 公交线路模拟仿真运行

对哈尔滨市第5路公交车进行了两次模拟仿真运行，第一次为模拟现状，将现实公交运行状况模拟到系统中运行。第二次为优化后的5路公交车运行方案仿真。

其优化方案主要为，将第5路公交车行驶的安升街至北安街路段设置为公交专用道，在专用道上喷涂红色路面，使专用道与其他车道形成强烈的视觉反差，公交专用道要比其他车道高出几毫米，这样使得驶入公交车道的车辆能感觉出路面的不同，并添加路段监控系统，监控公交车道是否有其他车辆驶入，在交叉口处采用两种处理方式:

(1)设置回授线。

(2)将路段上专用道延伸至进口道，在右转车流量大的交叉口设置回授线，在右转社会车流量小的交叉口使公交专用道延伸至进口道。在石头道街路段，对公交站点进行改善，对各站站距按站距标准 (400～600m)进行优化调整。

2.3 公交线路模拟仿真输出

本文在交通仿真过程中输出的主要数据包括:路段车辆行驶时间、路段车辆行驶速度、交叉口车辆行驶速度、拥堵状态时的车辆排队长度、公交车行驶时间、公交车进站出站时间长度、公交车行驶速度和车辆交叉口延误时间。表5和表6为优化前后5路公交车的运行服务时间。

表5 优化前5路公交车的运行服务时间 单位:sTab.5 The operation service time of No.5 bus before it is optimized

表6 优化后5路公交车的运行服务时间 单位:sTab.6 The operation service time of No.5 bus after it is optimized

通过表5和表6优化前后数据对比可以看出，在优化后每小时车站经过的公交车数增加，车头时距也比优化前小很多，车头时距小表明乘客在站点的候车时间减少，从而减少了乘客出行的候车等待时间。

公交专用道的设置是为了提高公交运行速度，同时也要考虑公交专用道对其他车道上车辆运行速度的影响。表7和表8为设置公交专用道前后道路的运行状况信息。

表7 设置公交专用道前道路运行状况Tab.7 Traffic state before setting public transportation lane

表8 设置公交专用道后道路运行状况Tab.8 Traffic state after setting public transportation lane

通过数据对比分析，得出设置公交专用道后公交车运行速度提高，效益评价指标为A级;非公交车的行驶速度有所降低，效益评价指标为B级;通过计算得出公交车出行时间减少25.5%，效益评价指标为A级。综合评定，设置公交专用道后第5路公交车的运行速度提升，减少了乘客的等车时间，在给乘客带来便利的同时也提高了自身运行效益。

3 结论

应用TransModeler软件对哈尔滨市第5路公交车运行状况进行模拟仿真，得出5路公交车的运行现状，与实际道路运行状况吻合。对5路公交车行驶道路设置公交专用道进行模拟仿真，得出设置公交专用道后公交车运行速度可提高3个百分点，非公交车运行速度略有下降，乘客等待时间明显减少，公交自身效益会有所增加。

应用TransModeler软件对公交线网优化进行仿真，技术优势突出，效果明显，可进行公交优化方案的对比，提高公交优化方案选择的科学性和效率，降低方案差错的风险。

［1］曾奕林.城市公交专用道系统设计方法研究［D］.长安:长安大学，2005.

［2］裴玉龙，伍拾煤.城市公交专用道设置与规划问题的探讨［J］.东北公路学报，2002，25(4):91 －94.

［3］朱 琳，张添纲，王春蕾.停靠站对公交专用道通行能力的影响分析［J］.森林工程，2010，26(6):66 －69.

［4］王 扬，赵葱丽，王丽娟.城市公交专用道设置方式解析［J］.石家庄铁道学院学报，2005，18(3):69 －72.

［5］刘 伟，别 牧，张建旭，等.设置公交专用道的流量条件研究［J］.重庆交通学院学报，2005，24(6):129 －132.

［6］陈小鸿.城市客运交通系统［M］.上海:同济大学出版社，2008.

［7］杨 慧，成 卫，肖海承，等.基于TransModeler的拥堵区域交通流量调控方法研究［J］.科学技术与工程学报，2011，11(8):1746－1750.