重慶市主城區(qū)公交專用道交叉口交通組織管理研究

張衛(wèi)紅 左 璇 曾祥慶 萬(wàn) 強(qiáng) 周 純 王少飛

（1.重慶市公共交通控股（集團(tuán)）有限公司，重慶 400015；2.重慶城市交通開(kāi)發(fā)投資（集團(tuán)）有限公司，重慶 401121；3.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司 智慧城市與數(shù)字交通工程院，重慶 400067）

優(yōu)先發(fā)展公共交通是緩解交通擁堵、轉(zhuǎn)變城市交通發(fā)展方式、提升人民群眾生活品質(zhì)、提高政府基本公共服務(wù)水平的必然要求，是構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的戰(zhàn)略選擇[1-2]。為貫徹中央文件精神，結(jié)合重慶“公交都市”示范城市建設(shè)要求及主城區(qū)公共交通發(fā)展實(shí)際，重慶市于2017年4月開(kāi)始實(shí)施主城區(qū)緩解交通擁堵三年行動(dòng)計(jì)劃，其中“保障公交路權(quán)優(yōu)先”被列為行動(dòng)方案的10項(xiàng)舉措之一。

公交專用道建設(shè)首先需要有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為支撐。公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公交專用車道設(shè)置》（GA/T 507-2004）[3]于2004年10月1日起開(kāi)始實(shí)施，至今尚未進(jìn)行過(guò)修訂。該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要是在總結(jié)平原城市公交專用車道工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂的，對(duì)類似重慶這樣的山地組團(tuán)適用性有限，特別是交叉口交通組織管理技術(shù)要求的可操作性不強(qiáng)。由于道路資源有限、地形條件受限[4-5]，山地城市公交專用道交叉口交通組織管理是需要解決的難點(diǎn)問(wèn)題之一[6]。

1 公交專用道借道區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算

1.1 進(jìn)口道借道區(qū)長(zhǎng)度

交叉口進(jìn)口道借道區(qū)長(zhǎng)度需要保證右轉(zhuǎn)車輛在借道區(qū)實(shí)現(xiàn)變道轉(zhuǎn)向。當(dāng)借道區(qū)所能提供的車頭間隙大于右轉(zhuǎn)車輛可穿行的臨界間隙時(shí)，右轉(zhuǎn)車輛可以利用該間隙實(shí)現(xiàn)變道轉(zhuǎn)向。因此，可以利用專用道上公交車輛的車頭時(shí)距分布、右轉(zhuǎn)車輛穿過(guò)借道區(qū)的臨界間隙研究借道區(qū)長(zhǎng)度。

將緊臨公交專用道的社會(huì)車道命名為車道1，設(shè)借道區(qū)長(zhǎng)度為L(zhǎng)。車道1上的社會(huì)車輛從借道區(qū)鼻端開(kāi)始直到l（0≤l≤L）處成功穿過(guò)借道區(qū)的概率為，即車道1上的右轉(zhuǎn)社會(huì)車輛在行駛過(guò)程中，借道區(qū)一直未出現(xiàn)可穿行間隙，直到行駛至l處時(shí)出現(xiàn)可穿行間隙的概率。

由于公交專用道在借道區(qū)l處出現(xiàn)可穿行間隙的機(jī)會(huì)具有隨機(jī)性，符合一定的概率分布。設(shè)專用道上公交車流的車頭時(shí)距符合概率分布函數(shù)如式（1）所示：

式中，h為專用道上公交車流的車頭時(shí)距（s）。

當(dāng)專用道上的公交車流未達(dá)到設(shè)計(jì)交通量時(shí)，若車道1上的社會(huì)車輛無(wú)限期在此等候，理論上總能等到借道區(qū)上的可穿行間隙。車道1上的社會(huì)車輛在l處遇到可穿行間隙的概率分布函數(shù)為其在此等候時(shí)間的幾何分布。

對(duì)式（2）進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，得到式（3）。

微分方程有通解，如式（6）所示：

由該方程的連續(xù)性以及l(fā) = 0位置點(diǎn)處的定義可知，當(dāng)l < 0時(shí)= 0。對(duì)方程兩端取l = 0處的左極限，可得C = -1。代入并對(duì)式（6）進(jìn)一步化簡(jiǎn)，得到式（7）。

根據(jù)式（7）可知，右轉(zhuǎn)車輛在車道l上行駛的距離越長(zhǎng)，則其遇到可穿行間隙完成變道轉(zhuǎn)向的概率越大。令，則可逆推得出進(jìn)口道借道區(qū)的長(zhǎng)度L，如式（8）所示：

式中，t0為社會(huì)車輛穿行臨界間隙，參考相關(guān)研究成果，取值為8s[7]；P為右轉(zhuǎn)車輛成功穿過(guò)借道區(qū)的概率，參考相關(guān)研究成果，取值為98%[7]。

由于時(shí)間可連續(xù)地取任何實(shí)數(shù)，車頭時(shí)距分布屬于連續(xù)型分布，負(fù)指數(shù)分布經(jīng)常用于描述城市交通流車頭時(shí)距分布特征，對(duì)城市交通情況有較好的匹配性。即，其中λ為公交車到達(dá)率（輛/s）。以專用道上的公交車輛車頭時(shí)距服從負(fù)指數(shù)分布為例，根據(jù)《2018年重慶市主城區(qū)交通發(fā)展年度報(bào)告》，高峰時(shí)期，右轉(zhuǎn)車輛在車道1上的平均行駛速度為20-45km/h，專用道上的公交車流量為100-200輛/h，代入式（8）求解，結(jié)果如圖1所示。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 507-2004《公交專用車道設(shè)置》并未給出公交專用道進(jìn)口道借道區(qū)長(zhǎng)度參考值。根據(jù)圖1可知，針對(duì)重慶市主城區(qū)道路交通情況，公交專用道進(jìn)口道借道區(qū)的理論計(jì)算值為20-45m。

1.2 出口道借道區(qū)長(zhǎng)度

交叉口出口道借道區(qū)的標(biāo)線設(shè)置現(xiàn)階段尚未得到足夠的重視，目前采用的措施主要是在交叉口出口道將公交專用道斷開(kāi)一段，用于給交叉口右轉(zhuǎn)社會(huì)車輛匯入社會(huì)車道提供待行區(qū)。出口道借道區(qū)長(zhǎng)度的研究方法與進(jìn)口道借道區(qū)相同，但情景存在差異，進(jìn)口道借道區(qū)是右轉(zhuǎn)車輛利用公交專用道上的可插入間隙進(jìn)行變道轉(zhuǎn)向，而出口道借道區(qū)是轉(zhuǎn)向車輛利用社會(huì)車道上的可插入間隙進(jìn)行變道匯入車道2（設(shè)與公交專用道出口道緊鄰的社會(huì)車道為車道2），故在計(jì)算上存在差別。

圖1 公交專用道進(jìn)口道借道區(qū)長(zhǎng)度

圖2 公交專用道出口道借道區(qū)長(zhǎng)度

當(dāng)車道2上所能提供的間隙大于右轉(zhuǎn)車輛可匯入的臨界間隙時(shí)，交叉口右轉(zhuǎn)車輛可以利用該間隙實(shí)現(xiàn)變道匯入車道2。因此，可以利用車道2上社會(huì)車輛的車頭時(shí)距分布、右轉(zhuǎn)車輛平均運(yùn)行速度和右轉(zhuǎn)車輛穿過(guò)借道區(qū)的臨界間隙研究出口道借道區(qū)長(zhǎng)度。計(jì)算分析方法與進(jìn)口道借道區(qū)類似，可得到出口道借道區(qū)的長(zhǎng)度。

GA/T 507-2004《公交專用車道設(shè)置》規(guī)定公交專用道出口道借道區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)不小于30m。根據(jù)圖2可知，針對(duì)重慶市主城區(qū)道路交通情況，公交專用道出口道借道區(qū)的理論計(jì)算值為21-32m。

2 公交專用道交叉口交通組織管理措施

2.1 進(jìn)口道交通組織管理措施

進(jìn)口道交通組織管理措施主要分為以下3種情況：

當(dāng)社會(huì)車輛直行車道數(shù)小于2車道時(shí)，路側(cè)式公交專用道應(yīng)在交叉口進(jìn)口道入口處前40-50m處終止（在理論計(jì)算值20-45m的基礎(chǔ)上適當(dāng)延長(zhǎng)），如圖3所示。

圖3 路側(cè)式公交專用道至交叉口進(jìn)口道設(shè)置示意圖（社會(huì)車輛直行車道數(shù)小于2車道）

當(dāng)社會(huì)車輛直行車道數(shù)為2車道，且高峰小時(shí)每信號(hào)周期右轉(zhuǎn)社會(huì)車輛不大于4輛時(shí)，路側(cè)式公交專用道宜與社會(huì)車輛共用右轉(zhuǎn)進(jìn)口道。如有車道交織，則在進(jìn)口道入口處前40-50m或漸變段范圍內(nèi)設(shè)置社會(huì)車輛右轉(zhuǎn)借道區(qū)，且借道區(qū)前20m范圍內(nèi)禁止變道。如圖4、圖5所示。

圖4 路側(cè)式公交專用道至交叉口進(jìn)口道設(shè)置示意圖（進(jìn)口道無(wú)漸變段）

圖5 路側(cè)式公交專用道至交叉口進(jìn)口道設(shè)置示意圖（進(jìn)口道有漸變段）

（3）當(dāng)社會(huì)車輛直行車道數(shù)大于2車道，且高峰小時(shí)每信號(hào)周期右轉(zhuǎn)社會(huì)車輛大于4輛時(shí)，路側(cè)式公交專用進(jìn)口道宜設(shè)置在交叉口最右側(cè)直行進(jìn)口道。如果有車道交織，則在進(jìn)口道入口處前40-50m或漸變段范圍設(shè)置社會(huì)車輛右轉(zhuǎn)借道區(qū)，且借道區(qū)前20m范圍內(nèi)禁止變道。如圖6所示。

圖6 路側(cè)式公交專用道至交叉口進(jìn)口道設(shè)置示意圖（社會(huì)車輛直行車道數(shù)大于2車道）

2.2 出口道交通組織管理措施

對(duì)于交叉口出口道位置，重慶主城區(qū)采用“抗滑薄層+標(biāo)志”（抗滑薄層與標(biāo)志間距約12m左右）的方式示意公交專用道起點(diǎn)。若出口道最外側(cè)車道匯入（交叉口右轉(zhuǎn)車輛）流量較大，則距公交專用道起點(diǎn)標(biāo)志30-50m（在理論計(jì)算值21-32m的基礎(chǔ)上適當(dāng)延長(zhǎng)）預(yù)留借道區(qū)，如圖7所示。

圖7 路側(cè)式公交專用道出口車道設(shè)置示意圖

3 實(shí)施效果

公交專用道交叉口交通組織管理措施對(duì)公交車運(yùn)行速度和運(yùn)行效率有重要的影響。從重慶市主城區(qū)首批14條公交專用道開(kāi)通運(yùn)行后的效果看，在尚未采取交叉口公交信號(hào)優(yōu)先控制的情況下，目前公交運(yùn)行車速較開(kāi)通前上升30%-50%，較同路段社會(huì)車輛全程運(yùn)行時(shí)間明顯縮短；公交日均客流增加16.1萬(wàn)人次，平均增長(zhǎng)4.7%。上述數(shù)據(jù)充分說(shuō)明，針對(duì)道路資源有限、地形條件受限的山地城市，本研究提出的交叉口交通管理措施是科學(xué)合理、行之有效的。