北京市城区公交停靠与道路通行状态的互动研究

◎ 宗 刚 朱丽南 曾庆华

北京市城区公交停靠与道路通行状态的互动研究

◎ 宗 刚 朱丽南 曾庆华

在对公交停靠站点分类的基础上，通过对工作日平峰、高峰时段北京市典型道路通行状态和公交停靠站进行实地观测，利用调查统计数据考察公交停靠与道路通行状态的相互作用。为特大型城市公交停靠站设置模式、公交线路规划以及缓解城市交通拥堵提供新的思路和对策。结果表明，交叉口附近设置公交停靠站、公交排队至机动车道、站点占用机动车道以及连续多站点占用机动车道降低道路通行速度；道路拥堵越严重，公交进出站时间越长，且港湾式停靠站公交进出站时间普遍长于直线式停靠站。

公交停靠站 城市公共交通 交通拥堵

一、引言

随着我国城镇化、机动化进程的不断加快，城市交通拥堵成为伴随城市经济和社会发展的普遍现象。交通拥堵一方面源于交通系统的外部问题，如人口持续增加、机动车保有量不断上升[1]、职住空间的错位[2]等；另一方面是交通系统自身问题，包括交通系统容量不足、路网空间形态与城市布局不协调[3]、交通基础设施功能级配结构失衡[4]、交通出行方式结构不合理[5]。交通拥堵不仅带来时间延误、燃油消耗、污染物增排等机会成本，还包括感官和舒适度效用损失的内涵成本[6]。北京市伴随着机动车保有量的不断增加，交通拥堵日益严重，2016年6月工作日高峰时段平均交通指数高达7.5，为“中度拥堵”状态且同比上一年（5.7）上升31%①。为建设北京市“人文交通、科技交通、绿色交通”的新型交通体系，实行“公交优先”战略已成为缓解交通拥堵的主要措施，公交线路设计、换乘站点规划、公交停靠站的设置决定了公交车辆运行效能以及交通拥堵治理效果，同时道路通行状态反向影响着公交停靠行为。故有必要研究公交停靠行为如何影响道路通行状态，其影响机制具体是怎样，明确道路通行状态如何作用于公交停靠行为，北京现有公交规划方案存在何种问题，为特大型城市公交规划方案的改革、缓解城市交通拥堵提供新的思路和对策。

国外学者对于公交停靠站与道路通行能力的研究大多从站点优化设计、公交停靠影响以及公交站点通行能力等方面展开。《美国通行能力手册》具体描述了公交站点通行能力，学者在此基础上分析公交运行效率[7]、交叉口设置[8]、交叉口上下游通行状况[9]、公交停靠站出现排队现象[10]对道路通行能力的影响，并提出通行能力的改进方法或对公交停靠站的设置提出建议。Jaime Gibson等（1989）探究发展中国家大交通流背景下公交停靠站的公交以及社会车辆和行人的延误情况[11]。国内学者大多构建不同公交停靠站的道路通行能力模型，并建立仿真模型验证不同因素对通行能力的影响，在此基础上给出停靠站优化设计方案。（1）从公交进出站影响时间角度出发，比较不同公交和机动车到达率[12]，交通流量[13]以及公交进站速度[14]条件下港湾式和路边式停靠站对延误时间的影响。（2）完善通行能力模型的研究有，孙峰（2013）考察不同公交泊位数对直线型公交停靠站通行能力的影响，得出能确定不同时空通行能力测量模型[15]。杨孝宽（2008）通过对北京位于主干路与次干路上不同类型停靠站的公交影响时间和道路条件进行调查，设计不同停靠类型的通行能力模型并进行模拟[16]。（3）对站台尺寸的研究包括，曾奕林（2005）针对不同公交站形式下的站台长度、宽度影响因素进行分析，得出各类站点站台尺寸适宜模型[17]。

综上，目前学者在分析公交停靠站对道路通行能力的影响上取得较大成果，但道路通行能力不同于道路通行状态，不能直观反映车辆行驶通畅程度，与交通拥堵存在一定差异。且针对道路通行状态对公交停靠行为的作用方式分析较薄弱，有待进一步分析。本文依据《道路通行状态信息发布规范》，将道路通行状态用机动车行驶速度表示。本文基于站点设置模式分类，对平峰、高峰时段北京市典型道路车速和公交停靠站进行实际观测，考察公交停靠与道路通行状态的相互作用。

二、公交停靠站设置模式

不同类型的公交停靠站影响相邻车道及本车道的车辆运行速度，公交停靠行为对车道车辆产生冲突，形成临时交通瓶颈[18]，变换车道、减速进站、上下客、加速出站会对非机动车道的车辆以及位于进站公交后、出站公交前的车辆造成不同程度的影响，显著降低道路通行速度。综合《城市道路交通规划设计规范》以及北京市城区内二、三、四环道路公交站点的设置形式，总结出以下几类站点设置模式：

（一）设置在人行道上的直线式停靠站

该类站点公交在进出站变更车道以及加减速过程中影响后续机动车行驶速度，其进站变更车道以及上下客过程中对后续非机动车产生阻碍，如图1所示。但优点是在上下客时段机动车正常通过，保障其行驶速度。

（二）设置在人行道上同时占用非机动车道以及机动车道的直线式停靠站

该类站点由于非机动车道较为狭窄，如图2所示，公交停靠上下客时不仅阻挡后续非机动车流运行，对相邻机动车道车辆也造成一定程度阻碍，后续机动车可选择等待公交出站或向内变更车道继续行驶。

图1 ①类站点

图2 ②类站点

（三）设置在机动车道上的港湾式停靠站

该类站点的设置一般出现在无非机动车道的快速路上，为保障后续机动车的正常行驶，在站点处进行拓宽处理，为公交停靠预留空间，图3所示。站点受停靠公交数量影响，在一定程度上对最外侧车道造成阻碍。当进站公交较少或停车泊位充足时，最外侧车道上机动车正常行驶；当进站公交较多，停车泊位不足时，后续公交需排队等待前方公交出站，阻挡最外侧机动车的行驶，后续机动车选择等待公交进站或向内变更车道继续正常行驶。

（四）设置隔离带的直线式停靠站

该类站点将非机动车引入港湾内，原非机动车道作为机动车道，供公交停靠以及转弯车辆行驶，如图4所示，此类站点多见于站点前方为交叉口路段。在保障自行车正常通行的同时为公交进站增加车道，无需变道，不影响后续机动车正常通行，出站时临近路口，根据转弯需求变更车道。若站台距交叉口较近，车流量过大、信号灯造成等候车辆排队至站点影响范围内或邻近影响范围时，将影响公交及其余机动车转变车道，易导致车辆拥堵。

图3 ③类站点

图4 ④类站点

图5 ⑤类站点

（五）设置在机动车道上的直线式停靠站

该类站点公交停靠时占用最外侧机动车道，如图5所示，后续车辆选择停车等待或向内变更车辆。

三、公交停靠对道路通行状态的影响

公交停靠站周边环境、站点设置模式以及公交停靠的行为本身均对道路通行状态有一定影响。由于高峰时段全路网通行缓慢，无法衡量以上因素对通行状态的作用程度，因此选取平峰时段即工作日的14-17点进行调查。通过对北京市城区二、三快速路以及四环的快速路辅路全路段进行实地观测，考察以上三因素对道路通行状态的影响。全路段共223站，根据简单随机抽样样本容量确定标准，在5%的抽样误差、95%的置信范围以及成数方差的极大值条件下[19]，需选取141个样本，结合实际情况，共采集和统计平峰时段车速和142个有效站点数据。

（一）交叉口处公交停靠对道路通行状态的影响

公交停靠站设置在交叉口可兼顾换乘的便利性和公共交通的通达性，距交叉口较近便于乘客下车后步行至另一方向道路上换乘其他公交通行，但易造成公交无法顺利变道出站的现象。

通过对收集数据进行处理，将公交停靠站距交叉口50m计为站点设置在交叉口附近，142个站点设置地点及站点断面速度以及15分钟区间速度的统计如表1所示。

由表1可知，在交叉口附近设置公交停靠站对道路车速降幅超过5%。在公交停靠站较近距离出现交叉口对路段通行状态的影响机制为：（1）机动车为等待路口出车以及信号灯变灯需提前减速，在通过路口后又需加速至路段平均通行速度，减速加速过程无形中降低路段通畅程度；（2）造成多辆公交共同等待信号灯，由于公交车辆车身较长，减少通过交叉口的机动车车辆数，延长机动车等候时间，降低路段通行速度；（3）当停车等待车辆较多且排队至公交停靠站附近时，为使公交车辆汇入机动车流，后续机动车需等待车间间隙扩大至足以使公交进入的距离才可启动车辆，对道路正常通行造成影响。

（二）公交排队溢出对道路通行状态的影响

当发生大量公交集中进站且车流量大时，后续进站公交需从第一台公交后排队依次上下客，当车辆排队溢出港湾或排至机动车道且无空间变更车道时，后续机动车仅能排长队等候公交出站，对非机动车及最外侧机动车道车辆通行造成一定程度阻碍，路段车速出现明显下降。

当公交停靠溢出港湾或由非机动车道排队溢出至机动车道时，对相邻机动车道的影响分为如下三种情况：（1）若公交占用机动车道时间小于最外侧机动车道车流的平均车头时距时，在后续机动车到达站点时公交已出站，对道路通行速度无影响；（2）若公交占用时间大于最外侧机动车道车流平均车头时距，后续机动车有足够空间向左变更车道躲避公交站点，由于机动车需减速变道，对道路通行速度有较小程度影响；（3）若相邻车道无足够车头间距，则后续机动车需减速等待公交进站，由于公交排队时一直占用机动车道，因此排队等待时间决定对路段通行状态的影响程度。根据排队论，公交排队进站情况可用排队论中的M/M/S模型表示，排队等待时间与每线路公交发车率、停靠公交线路数量、站台泊位数以及公交服务率有关。公交发车率以及停靠公交线路数量与排队时间正相关，公交到达越频繁，同时进站的公交数量越多，发生拥堵的概率越大；站台泊位数则与排队时间负相关，站台泊位数越多，可同时停靠的公交越多，缩短公交排队等待时间；公交服务率则由公交车门数量、上下客数量以及上下客人口结构共同决定，前后门下车、中门上车的公交服务时间短，有老、弱、病、残、孕上下车时，公交服务时间相应增加。 因此，最外侧及次外侧机动车道车流量、站点处停靠公交线路数量、公交到达率、公交服务率、站台泊位数均对道路通行状态发生作用。

通过调研，对公交车辆排队溢出至机动车道从而降低道路通行状态的情况进行统计分析，结果如表2所示，

由表2可知，公交排队溢出现象对道路通行速度的影响较小，一方面由于调查时间为平峰时段，道路车流密度较小，公交与后续机动车车头时距较大或后续机动车可变更车道躲避公交停靠站；另一方面，公交排队车辆较少且上下客乘客较少、进出站速度较快，占用机动车道时间较短。因此，本次调查中，排队溢出现象降低道路通行速度，但影响程度较小。

表1 交叉口对道路通行速度的影响程度

表2 公交车辆排队至机动车道对道路通行速度的影响程度

（三）站点类型对道路通行状态的影响

根据公交停靠时是否占用机动车道将所有站点划分为两大类。②⑤类站点占用机动车道，无论进站公交数量多少均对路段通行有影响，若车头时距小于公交停靠时间则产生影响，且影响时间分为以下两部分：（1）公交加减速时间，是公交即将进站时由道路行驶速度v减速为0以及由0加速至v的时间；（2）公交服务时间即上下客时间，与上下客人数、人口结构以及车门数量有关，上下车人数多、行动不便者较多以及仅有前后2个门时公交停靠时间较长。①③④类由于设置港湾或处在非机动车道上，为机动车通行预留空间，减少公交车辆对旁侧以及后续交通的干扰，路段通行较为顺畅。当无公交排队溢出情况时，对道路通行状态的影响时间由公交加减速时间与车头时距共同决定。

根据调研实际情况，是否占用机动车道对道路通行状态的影响结果如表3所示。

由表3可知，无溢出条件下公交停靠占用机动车道对道路通行状态影响较大，因此设置成港湾式公交停靠站对道路通行状态提升较大。

表3 站点类型对道路通行速度的影响程度

（四）连续多站点占用机动车道对道路通行状态的影响分析

以上均是对单一站点的分析，现考察连续多站点占道对道路通行状态的影响。由于发生排队溢出以及站点自身占道站点的最终结果均为占用机动车道，因此将这两种情况中任意一种发生算作占用机动车道。从142个有效站点中筛选出11个连续两个及以上站点发生占用机动车道的情况，测算发生占道站点路段、占道站点前后段相同数量站点路段以及总体路段平均速度，整理得出8个占道路段通行速度变化程度，如表4所示。

由表4可知：（1）在11个路段中，6个路段的占道站点路段平均速度低于前后路段总速度，至少可降低全路段速度的5%，最大降幅达21%；两个路段低于后一路段平均速度，影响程度超过12%。连续多站点占用机动车道，机动车需不断变道以保障正常通行速度，由于两站间路程平均在0.8公里左右，多次变道需多次减速且找准时机汇入相邻车道车流中，在一定程度上对后续机动车通行造成阻碍。（2）连续两个或三个站点发生占道情况对道路通行速度影响较大，平均影响程度达11%。由于平峰时段车流量有限，因此两三站连续拥堵较为常见，若在高峰时段则拥堵站点大大增多。由此可见，连续多站点发生占用机动车道的现象对道路通行速度影响程度较大，影响程度平均约为10.3%。

四、道路通行状态对公交停靠的影响

（一）对于港湾式站点（③④类）以及设置在非机动车道的直线式站点（①类），道路通行状态对公交停靠行为的影响仅发生在进出站变更车道阶段。公交进站时需向右进入港湾或变更车道，受站点处道路通行状态的影响，当道路为拥堵状态，车头时距较小，无法改变车头方向，需停车等待，进站时间较长；当道路为通畅状态，车间间距较大时，顺利进入港湾或变更车道，进站时间较短。在公交出站时需插入相邻机动车道车流中，依据可接受间隙理论，假设驾驶员具有一致性和相似性，当机动车道车流的车头时距小于公交临界间隙时，公交无法插入机动车道车流中，需停车等待，出站时间较长；当车头时距至少等于公交临界间隙时，公交可插入机动车道中，当车头时距大于首辆公交的临界间隙以及后续公交的跟随时间时，多辆公交可连续汇入机动车道中，出站时间较短。

（二）对于直接停靠在机动车道上的⑤类站点，道路通行状态对其的影响表现在沿原道路行驶，从道路通行速度减至为0的过程。道路通畅时，减速较快，进站时间短；道路拥堵时，车辆移动缓慢，进站时间延长。

表4 多站点占用机动车道对静态拥堵的影响程度

（三）同时进出站公交数量对公交停靠时间存在影响。公交在发车处按一定发车间隔发车，由于在行驶过程中遇到信号交叉口、拥堵等原因，在进入某一车站时易出现多辆公交集中进站的情况。当多辆公交同时进站时，后进站公交在前一公交后停下下客，当前面公交出站后，向前移动到站牌处再次停车上客，进站时间相应延长。

通过选取北京市二、三、四环公交停靠站上10个港湾式和8个非港湾式公交停靠站，调查工作日每个停靠站高峰时段和平峰时段各四小时，考察不同道路通行状态下每辆公交进出站时间，不包括上下客时间。具体结果如表5所示。

由表5可知，港湾式公交进出站时间普遍长于非港湾式，车辆通行速度对公交进出站时间存在较大影响。对于港湾式公交停靠站，依据排队论和间隙接受理论，停车等待时间可看做M/M/1排队系统中的延误时间，该系统中公交到达率和公交服务率均服从负指数分布，机动车流量，公交汇入机动车道所需临界间隔共同决定停车等待时间[20]。

表5 不同道路通行状态下公交进出站平均时间

五、结论与建议

公交停靠行为和道路通行状态是相互作用的互动关系，本文通过考察工作日平峰时段北京市二、三环快速路以及四环快速路辅路上142个站点的设置模式及道路通行状态，分析道路通行状态对公交停靠行为的影响。通过对10个港湾式和8个非港湾式公交停靠站的定点观测，考察不同道路通行状态下公交进出站时间差异，得到以下结论：

（一）交叉口附近设置公交停靠站造成道路通行速度较大幅度降幅。公交停靠溢出港湾或由非机动车道排队至机动车道时对道路通行状态造成一定程度影响，影响程度由车流量、公交线路数量、公交到达率、公交服务率、站台泊位数共同决定。公交停靠无溢出条件下，站点占用机动车道对道路通行状态影响较大。连续多站点占用机动车道时大幅降低路段通行速度，且连续两三站均为设置在快速路辅路上占用非机动车道的直线型停靠站为高频站点。

（二）道路拥堵越严重，公交进出站时间越长，且港湾式停靠站公交进出站时间普遍长于直线式停靠站。公交在港湾式停靠站的进出站时间受车头时距以及机动车道车流量的影响较明显；直线式停靠站处公交无需变更车道，公交加减速过程是道路通行状态对其影响的全过程。

公交停靠站设置模式影响道路通行速度，因此为兼顾通达性与便捷性，应在距交叉口合理距离处设置公交停靠站。公交站点的公交线路数量、公交发车频率、公交服务时间、站台泊位数均对道路通行状态存在影响，在条件允许情况下延长站台长度可缩短进站排队等候时间，提高站台利用率；采用错站换乘的方式，即当多辆公交行驶线路存在重复时，在重复路段处错开停靠站点，并非每辆公交站站停靠，可间隔几站停靠以减少站点处停靠公交线路和进站公交数量，降低拥堵概率；在早晚高峰时段设置交通疏导员，引导乘客在指定地点排队上车，加快上车速度，提高上车效率。站点处机动车道紧邻非机动车道易造成对机动车道造成干扰，需要从物理上改变这种设置模式，采用非机动车道外绕的方式，在机动车和非机动车道间设置隔离带、护栏等设施，保障车、人的通畅行驶。

注释：

①数据来源于北京交通发展研究中心。

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（责任编辑：卢小文）

Interaction of Bus Stop and Road Traffic State in Urban Areas of Beijing

Zong Gang,Zhu Linan,Zeng Qinghua

Based on the classification of bus stop,this paper analyzes the interaction of bus stops and road traffic state by means of statistic observation on typical road traffic status and bus stops in Beijing during peak and off-peak periods to provide new ideas and suggestions for bus stop modes,public transportation route planning and solving transportation congestions.Results show that road speed is decreased by bus stops near intersections,lining the roadway,occupying the roadway and continuously occupying roadways.The more serious the road congestion,the more time bus stops occupy,and harbor-style bus stops are generally more time-consuming than ordinary bus stops.

bus stop; urban public transit; traffic jam

F294

10.3969/j.issn.1674-7178.2017.05.007

国家社会科学基金一般项目（15BJY048）“轴辐式网络设计下特大城市交通拥堵治理机制研究”成果。

宗刚，北京工业大学经济与管理学院教授，博士生导师，研究方向为产业结构、产业布局等。朱丽南、曾庆华，北京工业大学经济与管理学院硕士研究生。