基于耗散结构理论的乌海市公交优先必要性研究

李 燕

（乌海职业技术学院，内蒙古 乌海016000）

0 引言

在我国经济快速发展，城市居民生活水平日益提高的今天，在小汽车给城市居民出行带来快速、便捷、舒适的同时，城市交通的各种问题也由于小汽车的持续快速增长而日趋严重。而且，这一问题已经不再仅是国内大城市所面临的现状和困难，在中小城市中也开始有所凸显。国内外大量的研究表明发展公共交通是解决城市交通问题的有效途径之一。本文在对乌海市海勃湾区各个层面的居民出行以调查问卷的形式进行有针对性的调研的基础上，调查出行者选择不同出行方式的比例，分析居民出行的现状并推算了未来出行状况，进而分析实施公交优先与否对未来出行的影响，对城市是否需要进行公交优先规划，促进未来城市交通的健康发展具有非常重要的意义。

乌海市是内蒙古自治区的直辖市之一，是一座新兴的资源型工业城市，资源型工业城市一方面导致了生态脆弱、环境恶劣、水资源短缺、城市绿化率低。另一方面，人均可支配收入较高，近几年私家车的保有量更是逐年飙升，这更加重了本已脆弱的生态环境的负担。如今，为谋求经济与环境保护之间的和谐发展，在大力发展循环经济的同时也进行了一系列新的规划，单就城市道路规划方面，海勃湾旧城区改造后将形成“单核心、三环路、十字轴、六节点”的空间结构[1]。在这样的硬件设施规划背景下，为更进一步改善人居环境，做好交通发展规划，了解城市居民现在及未来的出行状况是重要前提。

1 居民出行调查及出行比例分析

本次居民出行调查以问卷调查的形式共抽样调查了乌海市各个不同层面的出行者，通过在企事业单位内部、饭店、商场、街头、学校等地发放问卷700份，收回有效问卷取整使用600 份。其中女性246 人占总调查人数的41%，男性354 人占总调查人数的59%，年龄区间为6～60 岁；职业包含有学生、公务员、企事业单位职员、私营及个体老板、离退休人员等（见图1）。

图1 被调查者所从事的职业人数及所占比例

从零收入到月薪超万元的高薪收入者，其中243 人（占被调查者收入的40.33%）为2000～5000元，26 人（占被调查者总数的4.33%）月薪过万元。被调查者中有1辆及以上私家车的占总调查人数的63%，对出行交通方式的选择和出行目的的调查结果分别如图2和图3所示。从结果可见，除去步行和自行车出行，公交车与小汽车的出行比例分别占31.7%和36.3%。乌海市区公交车的主要乘客还是上班族及学生，在50%以上的以上下班（学） 为出行目的人数中私家车的出行比例（28.8%）略低于公交出行（31.7%），一个城市乘坐轿车出行的人员占总出行人数的半数，长此以往，乌海市区是否会拥挤不堪，本文将运用公交车-小汽车出行需求竞争模型进行数据分析。

图2 居民出行交通方式选择比例

图3 居民出行目的比例

2 公交车-小汽车出行需求竞争模型的建立及数据分析

2.1 模型的建立及求解

由于城市交通系统满足耗散结构理论的四个基本条件，即：开放系统、远离平衡态、涨落现象、非线性相互作用[2]，是一个典型的耗散结构系统，因此根据耗散结构理论，结合分析生物物种之间竞争的Lotka-Volterra 竞争模型的表达形式对居民外出选择公共汽车出行或是小汽车出行的方式建立计算模型并进行分析（文中所指的交通出行均是指采用机动车的出行，不包含步行和非机动车），从中得出了出行者对小汽车和公共汽车的选择对于整个交通系统的影响。公交乘客量和小汽车乘客量随时间的变化如下式[3]所示：

式中：x和y分别为选择公交和小汽车出行的乘客量；α1、α2分别为两种车乘客的增长率；k1、k2分别为乘坐公交车和小汽车的最大乘客量；k12为出行者乘坐小汽车对于公交的影响；k21为公交车对乘坐小汽车乘客量的影响，可分别取小汽车/公交车出行所占比例与总最大乘客量之比来表示。

该模型是一个二维定常非线性方程，当出行达到平衡时，式（1）、式（2）应该均为0，所以只考虑α1、α2不为零的情况，因为α1、α2为零出行选择就失去了意义。此时有如下四种解：（1）x=

2.2 模型解的数据分析

根据乌海市居民出行量数据的官方统计，2012 年10 月乌海市公交车日出行交通量的统计数据为10.5 万人次，结合上面调查结果：除去步行和自行车出行，公交车与小汽车的出行量比例分别占31.7%和36.3%，推算得乌海市小汽车日出行交通量为12.02 万人次。如果对小汽车的使用不加任何限制并任其自由发展，假设保持现有的乘客增长率（公交乘客5%，小汽车15%）不变，即模型中各自的增长率取现有的增长率。如果考虑在未来实施公交优先下乘客出行发生变化时（假设公交乘客增长率上升到15%，小汽车增长率下降到10%）的情形，基于上述模型解得计算结果如表1所示。

表1 实施公交优先与否的未来乘客日出行量计算表

由表1的计算结果得出的在两种不同情况下未来的两种出行方式的客运量差值和出行比例如图4、图5所示。

图4 不同发展情况下公交车与小汽车客运量差

图5 不同发展情况下公交车与小汽车出行之比

由图4、图5 可知，如果按照现有的速度对小汽车的出行不采取一定的限制措施，不加约束任由其发展下去，小汽车的出行量将会有很大的增长，在未来20 年内公交车和小汽车客运量将相当悬殊，公交车客运量仅为小汽车出行量的12%，如果这样发展下去必然会导致城市交通的严重拥堵和城市环境的进一步恶化。据统计，公共汽车与小汽车相比，运送同样数量的乘客，小汽车的道路负荷是公共交通的5～6 倍，每个公交乘客油耗仅为小汽车乘客的1/8。在相同客运量的情况下，小汽车产生的空气污染比公共汽车多90%[4]。按照表1计算结果中2035年公交与小汽车日乘客出行量之差，假设小汽车出行每人需要消耗一个单位的能源，按照公交车节省比例进行推算得出平衡乘客量（小汽车和公交车出行人次相等）以外多余乘客量的每日消耗为小汽车比公交车多占用土地165万平方米，燃油多消耗174.7 万升，空气污染增加178.5 万米。可见公交优先实施与否对于城市用地、能源等方面影响很大。

如果从现在起通过政府对小汽车的出行加以限制，大力提倡并实施公交优先，保证公交车出行准点率、提高运行速度、加强其舒适性和便利性，积极倡导居民出行时尽量乘坐公交车（在计算中假设公交乘客的增长率为15%，超过小汽车10%的增长率），那么在未来二十年的时间里，公交车的客运量将大幅增加并会超过小汽车的客运量。公交车将会成为居民主要的出行方式，而小汽车则作为公交车的补充而存在，城市交通会逐步朝着健康的方向发展。

3 结语

各种交通方式出行比例的不同对城市未来的交通影响很大，通过模型计算结果表明在现有的发展情况下，任由交通自由发展和实施公交优先两种不同方式的出行量差异极大。由此可见，提高公交服务质量，大力实施公交优先的必要性。此外，笔者的调查仅在乌海市海勃湾区进行，因此调查研究结果具有较强的城市属性和地区针对性。

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