我国急需完善和普及道路服务水平的技术评价概念

官阳

Highway，泛指道路，并不带有行政权限属性，包括了我们国家的公路和城市的道路概念（这也是我们国家为什么虽然有公路能力手册和城市道路能力手册，但无法有效发挥作用的原因，我们在很多需要科技能力解决的系统问题上是断裂的）。

道路能力手册的第一版，问世于1950年只有147页，一出版就被翻译成了9种文字广泛传播，此后几经更新和再版，对国际交通界影响很大，是交通工程师们估算道路能力和服务水平的工具。它的初始宗旨就要解决一个问题：到底该建多大的路？

评价道路运行管理的水平，是不能脱离道路使用强度的概念的，具体评价方式，就是道路能力和道路服务水平。这两个指标，都指向了交通流的质量和效率（有时间范围的数量）。道路基础设施建设完成以后，如何能提供流畅和高质量的交通流，是交通工程的核心任务，所以“traffic engineering”更准确的翻译，应该是交通流工程，这也是道路运行和交通管理机构的重要任务。道路使用强度，其实就是交通流的强度，如果没有这个强度概念，很多评价未必能够反映出问题本质。我国在交通事故数据上，往往只有万车事故数据，没有带行驶里程的百万车公里事故数据（也有用亿车公里事故数据），所以还不能全面反映道路运行的真实安全水平，比如经济不活跃，车辆行驶里程低，事故总数就少，但这并不是道路安全条件的真实反映。在道路能力和道路服务水平这两类数据的建立和使用上，我们的差距也是明显的，并没有建立科学有效的长期采集和评价体系。

道路服务水平的基本概念

道路服务水平（Level Of Service，LOS，服务水平），是一个权衡道路综合服务状态要素的动态体系，考虑要素包括密度、速度和流率，以及道路使用者的用路感受（城市道路），这种感受主要来自于对速度、效率和舒适性（以人均占地表述的密度评价为主）等关键指标的感受。其初始分级依据的锚定标的，是机动车驾驶人的驾驶状态如何，包括是不是必须跟随前面的车行进，是不是不得已降低车速，不得已变换轨迹等等。道路服务水平不仅仅是针对机动车的，也针对非机动车、行人和公共交通使用者。

道路能力（capacity），是LOS的一个重要组成部分和评价要素，是指在单位时间的定义路段里交通流通过的数量，这个交通流可以是机动车、非机动车、行人和公共交通。

所以无论是道路服务水平还是道路能力，都是用来为道路运行管理者提供管理政策方向的重要技术工具。建立了LOS的概念，人们才可能知道道路是不是真的“饱和”了，是需要增加道路资源，还是应该提升道路运行管理水平，亦或是改变人们的出行方式和需求。

针对不间断交通流的道路服务水平评价，最主要要素是：

密度：平均单位长度里每条车道上的车辆数量（一般用等值小汽车为单元，如果是大型车辆，会被折算成4或5辆小汽车）。密度越大，车辆间距越近，车辆变换车道或者维持稳定高车速的难度越大。在评价快速路和多车道道路时，密度是经常使用的概念。

速度：反映的是驾驶人可以用什么样的速度在道路上行驶。驾驶人在不受干扰的情况下在低流量快速路上使用的车速叫自由流速度。驾驶者感受到低于自由流车速的驾驶状态时就是延误，这种状态会出现在交通流需求接近或超过道路能力的时候。评价所有不受干扰的流动的道路时，都会使用速度的概念。

跟随时间百分比：专门测算双车道公路的指标。它反映的是自由操作和旅程的便捷与舒适度。具体内容是统计在特定行程里必须跟在前车后面行驶的时间的百分比——这时前面有车辆比自己的车速低，但自己无法超车而被迫跟随。

流率（Volume‐to‐capacity ratio，v/c）：反映流量与道路能力的比率。流率是一个早期形成的概念，后来有所演进。直接从定义看，道路上的交通流的数量是不能大于道路能力的，也就是国内常说的道路能力。但实际上，流率更准确的说法是需求与能力的比率，即demand-to-capacity（d/c）ratio。如果流率超过1.00，说明有更多的车要使用道路，而这个数量超过了道路能承受的数量。道理是这样的：我们平常在一段路能观察到的，其实只是在现有条件下可以通过该段道路的那部分交通流数量，但是这个数量可能受到了上游瓶颈的影响，有些需求无法在这个时间段进入这个路段。我们要考虑需求数量，因为需求数量反映的是没有瓶颈时，可以观察到的交通流数量。如果分析统计没有计算这种需求数量，就可能导致预测不准，导致未来道路使用发生问题。我们现在常听到的，交通需求超过道路设计能力，其实很可能是这里出了第一个问题。

公路的道路服务水平

美国《道路能力手册》1965年版后一直使用的服务水平（LOS）分级来表达道路交通条件，分A、B、C、D、E、F六级，而且针对不同的道路（公路、快速路、城市道路）有不同的考虑因素和依据。针对公路的LOS，主要是不间断交通流的评价，其数据来源是依据车道数量、车辆密度、车辆类型、行驶速度、流量和流率、道路地形、接口数量等。总体上的评价角度如下：

A级，车速最高，驾驶人可以不受干扰地使用自由流速度行进；这是优于一般水平的道路条件，设置之初考虑的就是收费高速公路；

B级，接近于自由驾驶，但是会偶受干扰；

C级，一般是接近自由流车速的极限（快速路上是70英里时，约110公里时速，公路上一般会高于50英里时，约80公里时），此时车辆密度已经需要引起注意；

D级，驾驶人操作已经受到路上的车辆干扰，车速开始下降；

E级，车辆密度已经很不稳定，接近道路的饱和能力，这时明显达不到自由流车速，但车速仍然处在可接受的相对高速度（快速路上不低于49英里時，约80公里时速；普通公路上，如果自由流车速是45～60英里时，这时会是在42～55英里时，也就是下降不到10%），流速干扰已随时可能出现，但这时的交通流密度明显会高；

F级，会出现车流中断，比较典型的原因是事故和车道减少导致的交织流干扰。

上述这些围绕速度的观察，并不是独立考虑的，还要结合一系列对速度会产生影响的路况元素来梳理。表1是美国道路能力手册例举的多车道公路上的服务水平数据，反映出车速与道路能力的辩证关系（E级车速明显降低，但是通过车辆的数量是自由流车速A级的3倍多）。

从上表的注释中，就可以看到除了车速、车道数和流量外，还要考虑道路沿途接入路口数量，车道宽度，车流方向，高峰特征，车型，通行特点等。如果没有这些元素的参与，计算出来的流量和速度，都会太不实用了，而不实用的数据，慢慢就会被遗弃，这就是为什么我国虽然形式上存在道路服务水平的概念，其在实际操作中基本不用的原因。

公路的服务水平评价，也有很多种，特别是针对交织流路段的专门评价，针对沿途接入和交叉口的能力评价等等，其围绕的核心是交通流的变化和运行状态。这也是交通工程对策实施的主要对象。出于经济性的考虑，一般情况下，道路的设计参数，是围绕C级与D级的临界指标进行的。

城市道路的服务水平评价体系

城市道路的服务水平评价，要比公路复杂很多，主要包括了对机动车模式服务水平（速度与通过数量），行人模式服务水平（感受与步行空间密度），自行车模式服务水平（交叉口聚集数量），公共交通出行模式服务水平（间距、时间与感受）四大类。

在城市道路上，交叉口多是与公路最大的不同。所以在评价LOS的时候，更需要先建立“点”和“线”的概念。点，就是指的交通节点，交叉口就是典型的节点，所以交叉口的区域是需要做单独的评价。线，则是两个交叉口边界之间的路段。道路服务水平这时需要分方向、分节点、分段的评价。

围绕节点的评价需求，就产生了延误时间和交通流数量的统计逻辑。延误的时间和被延误的数量，也就成了评价的关键。就交叉口而言，延误不同的时间，人们对用路的感受是不一样的，而延误不同的时间，车辆、自行车和行人的聚集数量也是不一样的，再进一步，能在延误的时间里聚集多少车、多少自行车、多少人，就和这些交通流在上游的行进速度有关，和这些交通流在运动中的间距有关，和这些交通流在上游遇到的干扰因素有关。

所以，与公路能力主要关注路段的速度、密度和流率不同，城市道路里，多了很多对节点延误状态的评价逻辑。表2是美国一般使用的交叉口机动车LOS的评价表。可以看到，大于80秒的延误，是F级，这是超级延误，需要解决。我国不少大城市，信号灯红灯等候时间，超过80秒的比比皆是，这种长时间停顿，是导致路口积压大量电动车和机动车的主要原因，这种超级延误需要解决。

计算道路能力，评价道路服务水平，就是把这些要素，一一梳理出来，有针对性地进行验算，并在日常的道路运行管理中，不断观察和采集相关数据，不断完善数据，最终建立一套实时跟踪交通流状态的评价体系。当LOS里的指标出现负面趋势，比如车辆的交通流出现减速，密度加大，从C级到D级了，就需要分析交通流增加和导致车速下降的原因，如何才能恢复到C，或者让D状态的感受更稳定和可接受。从表2这个交叉口延误评级看，如果道路按照C级服务水平设计的，那么稳定、均匀、有周期性的延误的低速交通流，是正常的，并不是所谓的“城市病”。

城市道路机动车模式LOS

美国的城市机动车出行服务水平评价，主要针对的是信号灯控路口、双向主动停车路口、四向主动停车路口、还有环岛型交叉口展开的。灯控交叉口还可以被理解为一个立交桥的匝道终端。在这些点之间的路段，机动车的通行能力如何评价，速度、密度、流率都有了，就是第一步的LOS，如果是要评价的路程里有多个点，评价逻辑是一样的，就是多了一个节点位置的延误时间，停顿和再启动的时间测算。

表3，就是基本的针对机动车的服务水平评价的工作方式。

有了实际速度和自由流速基数，就有了比较的条件，表4就是用实际速度与自由流基数比，根据百分数，得出的机动车服务水平的分级。

如表4所示，当车速小于或等于自由流车速基数的30%时间，就意味着交通流已经中断，是F级。如果一条道路的自由流车速是70公里时，或者限速本身就是70公里时，而平均车速只有21公里，已经是F级了。也说明，尽量减少这条道路的各种延误，特别是信号灯延误，能够让这条路的平均车速达到35公里，就是比较理想的设计能力，达到C级了。表4的注释里反映的服务水平是用流率表示的，是用统计路段的直行交通流数量与路段下游交叉口的到达交通流数量相比较（也就是有多少要通过的车在单位时间里能到达下一个交叉口），当这里的交通流超过到达下游路口的车流数量了，就是流率大于1，这段路就是F级。这个逻辑也说明，要在一条走廊的上游扩大道路资源来解决拥堵，可能会因为下游的瓶颈或交叉口延误导致F级的设计，是完全错误的做法。

表5和表6，反映的都是四车道、六车道、八车道的城市快速路日道路能力（单位是1000辆车/日），分平坦和起伏两种路况。其针对的范围是关键路段的服务水平。所以对一条交通走廊的评价，都要按照关键路段的统计原则做一致性调整。其中，K值是指每天发生在高峰的交通流占比，D值是指高峰方向的交通流的占比。表5中，双向双车道（四车道快速路），道路能力在C级的平坦道路上，即使全天有11%交通需求是集中在高峰出行，也可以达到42300辆标准小汽车的数量，到E级，可以高达 60900辆。这个数据还需要考虑的要素有，5%的大货车通行，0公交车，高峰小时因子0.95，平均每英里有0.2个匝道接口，3.6米的车道宽度，1.8米的路肩净区。数据不代表特殊路段情况，其中的大货车和公交车，都可以转换为标准小汽车当量来测算出来具体数量。另外一个要素是驾驶人的组成，城市快速路一般会考虑为1.0，假设驾驶人都熟悉道路，如果有不熟悉道路的驾驶人成份，会依据具体驾驶人的知识等情况，在0.85到1.0之间取舍。这些考虑因子，都是计算流量公式时使用的，这里只做概念介绍，以了解道路能力要考虑的因素。

在道路之上，不可能不出现事故或车辆故障阻塞车道等情况。这时道路能力会严重下降。计算和统计事故对道路能力的影响，也是一个重要内容。在这方面，首先要考虑阻塞车道时间，美国的一份研究报告显示，事故的平均延误时间在37分左右，有一半的交通事故会在30分钟内撤离现场，有82%的事故会在1个小时里撤离。表6反映的是当某种突发事件情况导致一条或多条车道被阻滞时，对道路能力的影响率。

表6里可以看到，如果是单向三车道，两条车道被阻滞，道路能力就只剩下17%了。如果是单向两条车道，一条车道被阻滞，道路能力会下降65%，只剩下了35%。据此可以想象一下我国城市道路里的频繁换道和其导致的减速问题，也可以想象在上游增加一条车道，在下游又没有对应的车道数量（等于阻滞了一条车道）所导致的道路能力下降，有的时候，我们的路其实是被错误的治堵措施堵住的！特别是在不考虑路段流率变化的延续性时，盲目增加路口宽度，越加越堵……在多车道时，要尽量减少转弯车辆对直行车的干扰，要尽量减少变换车道的行为，这些做法比增加车道数量更能治堵。

在城市道路上，不仅仅是机动车的服务水平问题，还有行人和自行车的服务水平问题，在这方面，要考虑的因素就更多了，比如行人的人均步行空间、行人的行走条件满意度，自行车的平均空间、速度、满意度等等，也都是密度、速度和流率的问题，因为篇幅原因，这里就不一一介绍了。

总之，“达到道路设计能力”“超过设计能力”“機动车饱和” “密路网窄马路”“城市病”“密度太大”等等这些说法，都不宜成为交通专业人员和运输规划人员分析和解决拥堵问题的习惯用语，因为这些说法都太笼统了，无助于找到问题的关键所在，甚至可能会误导我们治理措施的方向。整个行业，都需要用更准确的数据，更专业的角度，来分析问题和寻找答案。