城市快速路公交專用道設(shè)置方案的交通運(yùn)行影響研究

城市快速路公交專用道設(shè)置方案的交通運(yùn)行影響研究

1城市公交專用道設(shè)置現(xiàn)狀及問題作為道路和道路網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)脈，北京快速路承擔(dān)著50%以上的日常交通，但道路上的交通流量大，公共交通密集，公共交通站聚集，出入口曲線靠近。此外，社會(huì)車輛和公共交通車輛之間的“道路權(quán)利糾紛”給快速路的交通環(huán)境帶來了非常惡劣的交通規(guī)則。因此，北京市提出在高速公路上修建專門的公交車專用路線，以緩解社會(huì)車輛和公共交通車輛之間的交通沖突，提高交通運(yùn)營效率。公交專用道的根本作用就是實(shí)現(xiàn)空間資源和時(shí)間資源在公交車輛和社會(huì)車輛之間的合理分配,從而滿足較大運(yùn)量的客運(yùn)需求,并提高城市道路運(yùn)送效率.不少城市通過發(fā)展適應(yīng)各自交通特點(diǎn)的公交專用道解決交通問題.例如:2004年首爾地面公交系統(tǒng)“一體化重組戰(zhàn)略”中將沿路側(cè)設(shè)立的公交專用車道移向道路中央,輔助布設(shè)中央島式公交車站、路口配設(shè)公交優(yōu)先信號(hào)、提供乘客和運(yùn)營的實(shí)時(shí)信息等相互協(xié)調(diào)的功能設(shè)施,很好地解決了公交停車空間不足、公交汽車插隊(duì)和雙重停車等問題.然而,目前公交專用道多建于城市主干道,而將公交專用道引入快速路在國內(nèi)外并不多見,在北京,僅二環(huán)部分臨近公交站點(diǎn)的道路區(qū)段標(biāo)識(shí)了專用道標(biāo)線.2008年奧運(yùn)期間,奧運(yùn)專用車道在北京環(huán)路得到了成功應(yīng)用,但在奧運(yùn)結(jié)束后也隨即被取消.對(duì)于繁忙的城市快速路而言,設(shè)置公交專用道是一項(xiàng)涉及交通、環(huán)境、安全等多方面的系統(tǒng)工程,開展規(guī)劃方案的前期研究探討十分重要.中觀交通仿真模型INTEGRATION混合使用了微觀和宏觀的交通流理論,能夠直觀描述不同車道的功能劃分、構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)公交站點(diǎn)(港灣式、非港灣式),并描述站點(diǎn)附近車輛的停靠及換道行為,同時(shí)能夠反映公交專用道設(shè)置后車輛路徑選擇的動(dòng)態(tài)變化因此本文選取北京市西三環(huán)快速路為研究對(duì)象,利用INTEGRATION針對(duì)公交專用道方案設(shè)計(jì)、公交專用道運(yùn)行評(píng)價(jià)開展仿真分析與研究探討,找出關(guān)鍵問題,為后續(xù)開展更加細(xì)致、全面的研究做鋪墊.2藍(lán)藍(lán)樹路-萬壽路本文所選取的北京市西三環(huán)區(qū)域交通路網(wǎng)以蘇州橋至豐益橋之間的西三環(huán)快速通道為中心軸,西起藍(lán)靛廠南路-萬壽路,東至三里河?xùn)|路;覆蓋了北京市多條重要的交通通道(如西三環(huán)快速路、紫竹院路、蓮花池東西路、京石高速、復(fù)興路、阜成路等)及交通流集散點(diǎn)(如北京西客站、六里橋長途客運(yùn)站、麗澤橋長途客運(yùn)站等),是北京市區(qū)公共交通需求最大的區(qū)域之一.2.1西三環(huán)主路至西三環(huán)主路目前尚沒有針對(duì)公交專用道設(shè)置條件的嚴(yán)格規(guī)范,本文結(jié)合以往相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn),在實(shí)際調(diào)研的基礎(chǔ)上,對(duì)西三環(huán)主路是否適合公交專用道進(jìn)行分析.(1)道路幾何條件.實(shí)施公交專用道的道路單向至少應(yīng)具備兩條機(jī)動(dòng)車道,若單向具備3～4條車道更佳.在道路條件允許的情況下,考慮公交車輛的運(yùn)行空間,專用道車道寬一般取3.5m;在道路寬度受限的情況下,專用道的寬度可適當(dāng)縮小,但原則上不應(yīng)小于3.0m.西三環(huán)主路單向提供三條機(jī)動(dòng)車道,由內(nèi)側(cè)到外側(cè)車道寬度分別是3.5m、3.25m和3.5m,最外側(cè)還設(shè)有一條4.75m的應(yīng)急車道,其車道數(shù)及寬度符合設(shè)置公交專用道的物理?xiàng)l件.(2)路段交通飽和度.相關(guān)研究認(rèn)為當(dāng)路段飽和度達(dá)到并超過0.8時(shí),則有必要設(shè)置公交專用道.根據(jù)西三環(huán)交通流量調(diào)研結(jié)果顯示,西三環(huán)主路高峰時(shí)段路段平均飽和度可達(dá)到部分路段甚至出現(xiàn)飽和現(xiàn)象(3)斷面的公交車流量.有資料表明,若高峰小時(shí)斷面單向公交車流量大于150輛/小時(shí),可以設(shè)置公交專用道.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果表明,西三環(huán)主路斷面公交流量高峰時(shí)段超過225輛/小時(shí).(4)斷面的公交客流量:美國交通工程手冊(cè)中要求,高峰時(shí)段公交專用道上載客量至少比該道路所有其它車輛多出50%;上海市要求高峰小時(shí)公交車載客量達(dá)到3000人次/小時(shí)以上方可設(shè)置公交專用道.調(diào)研數(shù)據(jù)表明,高峰時(shí)段西三環(huán)主路斷面公交載客量達(dá)到17550人次/小時(shí),接近總客流量的70%.綜合以上分析,本文認(rèn)為西三環(huán)主路滿足設(shè)置公交專用道的基礎(chǔ)道路及交通條件.2.2西三環(huán)公交專用道的配置方案2.2.1專用道區(qū)間方案通常,在公交專用道規(guī)劃建設(shè)中,并不提倡“一步到位”,而建議先在區(qū)域的部分道路或道路的部分區(qū)段進(jìn)行試驗(yàn).因此,本文設(shè)計(jì)兩個(gè)專用道的區(qū)間方案,即路網(wǎng)內(nèi)的西三環(huán)部分區(qū)間和西三環(huán)主路全程.路網(wǎng)內(nèi)的三環(huán)主路全長約16km(見圖1),沿線基本路段單向3車道,出口匝道上游及入口匝道下游路段拓展為單向4車道;匝道南向北39個(gè),北向南37個(gè).所選取的區(qū)間路段是西三環(huán)新興橋—紫竹橋間三環(huán)主路,該區(qū)段全長約3.1km,北向南上分布4個(gè)匝道,南向北分布5個(gè)匝道.2.2.2路側(cè)式公交專用道根據(jù)公交專用道所處道路斷面位置的不同,公交專用道可簡(jiǎn)單劃分為中央式和路側(cè)式兩種結(jié)構(gòu)形式:中央式公交專用道占用道路最內(nèi)側(cè)車道,公交車輛直行時(shí)所受干擾小,但進(jìn)出專用道往往需要跨越多條社會(huì)車輛車道.路側(cè)式公交專用道占用道路最外側(cè)車道,公交車輛右轉(zhuǎn)離開專用道便利,但其運(yùn)行受進(jìn)出道路的社會(huì)車輛影響較大.兩種結(jié)構(gòu)形式的專用道各有利弊,無法直觀判斷和篩選,因此,在西三環(huán)主路分別設(shè)計(jì)上述兩種結(jié)構(gòu)形式的公交專用道.2.2.3非港式專用道對(duì)應(yīng)不同專用道結(jié)構(gòu)形式,公交站點(diǎn)設(shè)計(jì)如下:與中央式專用道相對(duì)應(yīng),公交站點(diǎn)位于道路中間,采用非港灣式,公交車輛直接在專用道上停車,將中央綠化帶改造為乘客候車、登降區(qū);與路側(cè)式專用道相對(duì)應(yīng),公交站點(diǎn)位于道路邊側(cè),采用港灣式,將緊急車道作為臨時(shí)停車區(qū),將主輔路間隔離帶改造為乘客候車、登降區(qū).公交站點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖2所示.2.2.4特殊處理—公交專用道在匝道處的設(shè)置快速路出入口匝道附近是車輛運(yùn)行的瓶頸點(diǎn),進(jìn)出主路的車輛在此需要進(jìn)行換道、交織,因此,有必要對(duì)公交專用道在臨近匝道處進(jìn)行特殊處理.結(jié)合一般道路上公交專用道在交叉口處的處理方法,在匝道附近設(shè)置“回授區(qū)間”(如圖3),供車輛換道離開或進(jìn)入西三環(huán)主路.2.2.5公交專用道設(shè)置問題公交專用道的設(shè)置會(huì)對(duì)公交客流、交通運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響,而原來的公交線路走行的路段較為分散.為了提高公交專用道的利用率,通常要在公交專用道設(shè)置后相應(yīng)地調(diào)整沿途公交線路的走行方案.然而,公交線路調(diào)整涉及到客流需求預(yù)測(cè)、線網(wǎng)總體規(guī)劃、公交運(yùn)營等多個(gè)問題,因此,本文暫不考慮公交線路運(yùn)行路徑的方案調(diào)整,通過對(duì)現(xiàn)有公交線路不變條件下的公交專用道設(shè)置影響評(píng)價(jià),找出可能存在的問題和交通瓶頸點(diǎn),為后期線路調(diào)整做準(zhǔn)備3西三環(huán)公交專用道路方案的模擬評(píng)估3.1西三環(huán)交通走廊多元仿真及仿真平臺(tái)搭建利用INTEGRATION模型構(gòu)建西三環(huán)公交專用道測(cè)試評(píng)價(jià)模型主要包括兩個(gè)工作環(huán)節(jié):基礎(chǔ)交通仿真平臺(tái)構(gòu)建,即搭建西三環(huán)交通走廊中觀仿真路網(wǎng)平臺(tái);情景方案模型構(gòu)建,即輸入不同公交專用道方案的設(shè)置參數(shù),包括專用道斷面位置、公交站點(diǎn)結(jié)構(gòu)、公交線路及流量信息等.根據(jù)所選取的不同設(shè)置區(qū)段、不同專用道形式,最終構(gòu)建四個(gè)專用道測(cè)評(píng)方案,依次是:全程路側(cè)式公交專用道、全程中央式公交專用道、區(qū)間路側(cè)式公交專用道、區(qū)間中央式公交專用道.3.2不同專用道形式下,各功能未得到發(fā)揮利用INTEGRATION西三環(huán)仿真模型對(duì)上述四個(gè)公交專用道設(shè)置方案以及現(xiàn)狀情況測(cè)試模擬,選取不同類型車輛的平均行程速度作為基礎(chǔ)指標(biāo),考察西三環(huán)主路交通運(yùn)行狀況的變化.不同方案下,公交車輛、社會(huì)車輛在西三環(huán)主路的平均行程速度結(jié)果分別如圖4所示.路段整體運(yùn)行狀態(tài)空間分布比例如圖5所示,其運(yùn)行狀態(tài)判別依據(jù)不同路段形成速度劃分區(qū)間,即嚴(yán)重?fù)矶隆?0,中度擁堵(20,35],輕度擁堵(35,50],暢通(50,65],單位均為km/h.在圖4中,對(duì)于專用道范圍相同條件下,路側(cè)式專用道的公交速度降低幅度更大,而內(nèi)環(huán)中央式的速度值有所提高;對(duì)于專用道形式相同條件下,西三環(huán)主路全程設(shè)置專用道的測(cè)試速度結(jié)果更低;由于公交車輛擠占了社會(huì)車輛在西三環(huán)主路的路權(quán),社會(huì)車輛速度均有明顯降低.在圖5中,四個(gè)公交專用道方案中,主路擁堵里程明顯增加;相同專用道形式下,西三環(huán)全程設(shè)置的模擬結(jié)果更差;而相同專用道范圍下,路側(cè)式專用道的模擬結(jié)果更差.模擬結(jié)果顯示公交專用道的功能未能得到發(fā)揮,對(duì)其原因進(jìn)行分析:(1)仿真發(fā)現(xiàn)出入口交織區(qū)是整個(gè)快速路交通運(yùn)行的瓶頸,且在專用道設(shè)置后更加明顯,對(duì)此,以往研究也有相似結(jié)論.據(jù)統(tǒng)計(jì),西三環(huán)主路匝道平均間距約400m,遠(yuǎn)小于HCM所提出的750m無影響的匝道間距.且結(jié)合仿真運(yùn)行過程,可以認(rèn)為出入口交織區(qū)是嚴(yán)重制約西三環(huán)公交專用道功能發(fā)揮的關(guān)鍵因素之一.(2)在西三環(huán)設(shè)置中央式專用道,公交車輛進(jìn)出主路專用道與社會(huì)車輛發(fā)生交織;設(shè)置路側(cè)式專用道,社會(huì)車輛進(jìn)出將打斷外側(cè)公交車輛通行.仿真發(fā)現(xiàn),由于公交進(jìn)出次數(shù)和流量遠(yuǎn)小于社會(huì)車輛,對(duì)于社會(huì)車輛出入流量很大的西三環(huán)而言,路側(cè)式公交專用道的功能被更大削弱.4仿真結(jié)果與分析公交車輛的不規(guī)則行駛是影響快速路交通運(yùn)行效率的重要因素之一.通過開設(shè)公交專用道以期合理配置道路資源繼而緩解交通問題是得到較廣泛認(rèn)可的有效措施之一.在本文研究中,基于中觀模型INTEGRATION所構(gòu)建的西三環(huán)交通走廊動(dòng)態(tài)仿真模型,對(duì)所設(shè)計(jì)的四個(gè)公交專用道方案進(jìn)行仿真評(píng)價(jià),所得結(jié)果表明:在現(xiàn)有的西三環(huán)快