公交專用車道設置綜合效益評估
——以京通快速路為例

(上海濟安交通工程咨詢有限公司，上海200092)

0 引言

隨著城市經濟持續發展、居民生活水平不斷提高，居民出行需求呈增長趨勢。出行者不僅僅關注交通方式的可用性及低成本，而且對出行舒適性、便捷性提出了更高要求。公交專用車道作為實現公共交通優先的一個重要措施，旨在對現有路權進行重新分配，改善公交運行環境，提高公共汽車的運行速度、準點率及可靠性，從而吸引更多乘客選擇公交出行。

公交專用車道的設置直接影響道路交通。合理設置公交專用車道可以有效實現公共汽車與社會車輛的路權分離，提高道路交通的運行速度和運送效率，減緩道路交通壓力。若公交專用車道設置不合理，則有可能帶來負面影響。例如，若在交通過于擁堵而公交分擔率低的道路上開辟公交專用車道，則會加劇交通擁堵狀況，降低道路運行效率，增加周邊道路交通負擔，惡化路網交通環境。所以，須結合實際道路交通狀況綜合考慮，通過評估綜合效益決定是否設置公交專用車道。

1 公交專用車道運行成本分析

城市交通成本由個人出行成本與社會成本共同構成，如圖1所示。

對于公共交通與小汽車交通而言，二者個人出行成本的直接表現形式有所不同。公共交通的直接出行成本以票價的形式體現，而小汽車交通的直接出行成本則略為復雜，包括車輛購置費、燃油費、車輛保養費等。此外，無論是公共交通還是小汽車交通，其個人承擔的出行成本除了以直接的貨幣形式表現的部分外，還包括無形成本，如出行時間成本、車內擁擠造成的工作效率降低成本等。

公交專用車道的設置將改變個人出行成本和社會成本。對于公共交通出行者而言，設置公交專用車道可以提高公共汽車的運行速度，改善公共交通的服務質量，其承擔的無形成本將下降。而對于小汽車出行者而言，其出行成本將會出現多種可能的變化。若公交專用車道設置合理，則排除公共汽車外界干擾帶來的積極效應勝過可利用道路資源減少帶來的消極效應，或兩者相互抵消，其承擔的個人出行成本將維持不變或減少，相應的，整體交通運行狀況的改善會降低社會成本。反之，若公交專用車道設置不合理，則可利用道路資源減少帶來的消極效應大于排除公共汽車外界干擾帶來的積極效應，道路交通狀況則會惡化，交通擁堵加劇，其承擔的個人出行成本將增加，相應的，交通惡化帶來的社會成本也會增加。

對設置公交專用車道的綜合效益進行評估，要全面考慮個人出行成本和社會成本的變化，才能全面、客觀地反映實際情況。

2 公交專用車道直接效益分析

道路設置公交專用車道后，由于公共汽車的行駛環境發生了顯著變化，其車流組織形式也要進行相應調整。對于不同公交線路，要根據其客流量大小、高峰小時滿載率情況及沿線土地利用情況，預測當前交通需求和潛在交通需求，并根據公交專用車道的通行能力合理編排公共汽車的發車班次。一般來說，在公交專用車道設置合理且相應管理措施較完善的情況下，會吸引更多潛在客源放棄小汽車出行而轉向公共交通方式出行。故為了滿足乘客需求，并實現公交專用車道的充分利用，公共汽車的比例較設置專用車道前須有所提高，從而增加公交公司乃至整個社會的直接效益。

同時，就中國的城市道路交通發展狀況而言，道路建設初期并沒有考慮公交專用車道的設置需求，而是在投入使用后期考慮劃出一條車道改造成公交專用車道，這必然會減少社會車輛的通行空間，由于道路通行能力的限制，社會車輛的比例較設置專用車道前將有所下降。

綜上，道路設置公交專用車道后公共汽車與社會車輛的比例會發生變化。因此，要根據道路沿線土地利用情況、路段通行能力、路段客流量大小、公共汽車高峰小時滿載率等因素合理確定并調整二者的比例。

圖1 城市交通成本構成Fig.1 Composition of urban transportation costs

2.1 運能總量變化效益

公共交通人均占用道路資源遠小于小汽車交通，因此在確保公交客流量高于某一水平的情況下，公交專用車道的運能將遠大于其他機動車道，從而提高道路的整體通過量。道路運能的釋放在為整個道路網絡增加總體社會效益的同時，也為公交企業帶來了新的經濟效益。

運能提升帶來的直接經濟效益

式中：χ1為單位時間內運能提升帶來的直接經濟效益/(元·h-1)；為設置公交專用車道后公共汽車和小汽車流量/(pcu·h-1)；為設置公交專用車道后公共汽車平均載客量/(人·pcu-1)；Q1，Q2為設置公交專用車道前公共汽車和小汽車流量/(pcu·h-1)；P1，P2為設置公交專用車道前公共汽車和小汽車平均載客量/(人·pcu-1)；l為公交專用車道長度/km；ε為人均單位里程出行成本/(元·人公里-1)。

2.2 時間成本變化效益

小汽車的路段行程時間可采用美國聯邦公路局提出的路阻函數模型[3]進行計算，其公式為

式中：t為小汽車在路段上的實際行程時間/min；t0為小汽車在自由流條件下的行程時間/min；Q為路段上機動車流量/(pcu·h-1)；C為路段的車道實際通行能力/(pcu·h-1)；α，β為參數，一般取α=0.15，β=4。

公共汽車在路段上的行程時間主要由勻速行駛時間、變速進出站時間、在站滯留時間組成。為便于計算，不考慮公共汽車的變速進出站過程，將其行程時間模型簡化為勻速行駛時間部分與在站滯留時間部分。

道路設置公交專用車道后，最明顯的變化是車輛行駛時間的變化，即乘客出行時間中的在車時間的變化。一方面，公交專用車道的設置提高了公共汽車的運行速度；另一方面，為保證車輛高速行駛，一般沿公交專用車道設置公共汽車站的間距為600～2 200 m，而沿混行車道設置公共汽車站的間距為300～1 200 m[4]，具體的車站間距要根據建設投資情況、沿線土地利用情況、車道形式等具體確定。針對大部分城市的調查表明，公共汽車在車站的平均停靠時間約為25 s[5]，設乘客經過的平均車站數為n，則公共汽車的路段行程時間為

設置公交專用車道前后的路段人均行程時間分別為

式中：tr1，tr2為設置公交專用車道前后路段人均行程時間/min；t1和為設置公交專用車道前后公共汽車的路段平均行程時間/min；k為車型換算系數；t2和為設置公交專用車道前后小汽車的路段平均行程時間/min；λ，λ'為設置公交專用車道前后公共汽車的比例/%。

時間價值分為工作時間價值和非工作時間價值兩種。根據國際慣例，非工作時間價值約為工作時間價值的25%～75%，近似取工作時間價值的50%進行評估，則設置公交專用車道后的人均時間節約效益[6]為

式中：χ2為設置公交專用車道后的人均時間節約效益/(元·人公里-1)；δ為某城市的單位工作時間價值/(元·h-1)。其中，單位工作時間價值

2.3 能耗變化效益

在行駛路程一定的條件下，車輛的燃油消耗量取決于車輛的運行工況和行程時間。根據文獻[7]和路阻函數模型分析可知，當交通流飽和度較低時，交通流運行狀況穩定，車輛基本保持勻速行駛工況，且行程時間短，從而燃油消耗少。反之，若交通流飽和度較高，交通流呈現不穩定的狀態，車輛頻繁加減速，行程時間增加，燃油消耗增加。

道路設置公交專用車道后，專用車道上的公共汽車運行速度提升，燃油消耗大大減少。但小汽車車道的飽和度和車輛燃油消耗可能會有所提高，需要根據具體的交通狀況進行計算分析。

小汽車的燃油消耗采用回歸模型[7]計算，公式為

式中：FCL為車輛的燃油消耗/(L·(100km)-1)；a，b，c為擬合參數，不同等級道路的擬合參數不同。

公共汽車的百公里油耗約為小汽車的3～4倍，本文取3倍進行計算。

設置公交專用車道前后的人均燃油消耗分別為

則設置公交專用車道后的人均能耗變化效益

式中：χ3為設置公交專用車道后的人均能耗變化效益/(元·人公里-1)；σ為燃油價格/(元·L-1)。

圖2 交通事故與交通飽和度的關系Fig.2 Relationship between traffic accidents and traffic saturation

3 公交專用車道間接效益分析

3.1 土地價值變化效益

由于公共交通方式具有集聚效應和運輸效應，當道路合理設置公交專用車道后，有利于交通容量的擴大以及公共汽車運行速度的提升，使道路沿線的可達性增加，區域經濟的發展會吸引更多的人向此處聚集，土地價值隨之提升。顯然，對于土地開發強度越高、區域經濟越發達、交通壓力越大的地區，采用公交專用車道、提高公共汽車發車頻率后，上升的交通容量將越快被新釋放的交通需求填補，對土地價值增長的作用越發明顯。

3.2 安全變化效益

交通事故帶來的外部性巨大，直接影響和制約道路交通的正常運作。通過對城市道路交通事故統計數據的分析可知，大型車是城市中干擾交通流平穩運行、影響交通安全性的主要因素。而交通飽和度也是交通安全性的重要影響因素。從交通事故與交通飽和度的關系可知，當交通流狀況處于不穩定流與飽和流之間時發生交通事故概率最大(見圖2)。

當道路未設置公交專用車道時，公共汽車與小汽車混合行駛，由于兩者的車輛外形和性能均差距較大，相互干擾嚴重，難以在時間、空間上保持相互協調、均衡有序的運行狀態。公共汽車會遮擋跟隨其后行駛的小汽車的視距，容易誘發交通事故。道路設置公交專用車道后，專用車道上的車型單一，飽和度降低，交通流運行平穩性提高。小汽車車道排除了公共汽車的干擾，交通成分簡單化，對提高道路交通安全具有一定促進作用。

3.3 社會公平效益

從路權分配看，城市道路的修建依賴所有納稅人的支出，每個公民都有平等使用的權利。城市交通空間作為一種共享的公共資源，優先分配給公共交通，符合社會公平原則和以人為本理念。優先發展低廉、便捷的公共交通，合理設置公交專用車道，為市民(尤其是沒有私人汽車的群體)提供均等的出行機會，既可保障社會公平，也是宜居城市的體現。

從社會成本角度分析，外部成本是指由于環境污染、交通擁堵、交通事故等所造成的由社會承擔的負面影響成本。表1所示歐盟國家對小汽車和公共汽車的外部成本估算結果對比顯示，公共汽車的人均外部成本遠遠低于小汽車，故合理設置公交專用車道有利于使外部成本內部化，從而提高社會公平性。

4 京通快速路公交專用車道設置綜合效益評估

4.1 京通快速路概況

京通快速路是北京市中心通往通州區的一條城區快速路，是北京東部地區重要的公共交通走廊。由于其交通地位突出，交通需求量大，故飽和度較高。公共交通走廊內缺乏有效的公共交通優先措施，混行交通狀況致使公共汽車運行效率低下、公交服務水平及吸引力難以提升，快速聯絡通道的功能難以發揮[10]。

2011年，京通快速路部分路段早晚高峰時段設置了公交專用車道，并相應提高公共汽車的發車頻率。這雖然對小汽車的運行造成一定負面影響，增加了小汽車交通的人均出行成本，但公共汽車的運行速度明顯提升，服務水平得到極大改善。為了解該組織方式的綜合效益，須對其進行評估。

4.2 總體評估流程

道路設置公交專用車道綜合效益的總體評估流程如圖3所示。在總體評估過程中，還要考慮交通需求的轉移，包括交通方式及交通壓力的轉移。道路設置公交專用車道后，部分小汽車出行者轉向選擇公共交通方式出行，小汽車數量減少，公交分擔率提高，降低了進入市中心的機動車數量。另一方面，公交專用車道的設置縮減了原來小汽車的行駛車道數，某些駕駛人會選擇其他路徑出行，從而造成繞行交通，使路網其他區域交通壓力增加，這會在一定程度抵消設置公交專用車道增加的社會效益。

4.3 直接效益評估

4.3.1 研究范圍及基礎數據

本文研究范圍為京通快速路雙會橋至八里橋收費站共10.6 km的路段，分別對公交專用車道實施前后交通數據進行調查(見表2)，采用早高峰7:30—8:30時段數據進行分析(見表3)。

表1 小汽車與公共汽車的外部成本對比Tab.1 Comparison of external costs of car and bus traffic

圖3 道路設置公交專用車道綜合效益的總體評估流程Fig.3 Comprehensive evaluation process of exclusive bus lane benefits

表2 京通快速路實施公交專用車道基本信息Tab.2 Basic information of setting exclusive bus lanes along the Jingtong Expressway

4.3.2 單項效益指標分析

1）運能總量變化效益。

實施前運能總量(客運量參見表3)

實施后運能總量(客運量參見表3)

由于小汽車的出行成本構成復雜，因此采用人均出行時間成本和人均能耗成本作為總的人均出行成本，則實施公交專用車道后的人均出行成本

運能總量變化效益為：

2）時間成本變化效益。

根據式(4)、式(5)計算可知，tr1=29 min，tr2=15 min，則人均節約的時間Δtr=14 min。

表3 京通快速路早高峰實施公交專用車道前后交通狀況參數變化Tab.3 Changes in traffic parameters before and after setting exclusive bus lanes along the Jingtong Expressway during morning peak hours

據調查，2011年北京市人均GDP為80394元，則單位工作日時間價值δ=28元·h-1，根據式(6)，人均時間節約效益χ2=0.31元·人公里-1。

3）能耗變化效益。

根據文獻[7]，快速路的油耗模型回歸參數值：a=9.159，b=-8.447，c=8.592。

實施前：

實施后：

據調查，2011年北京的燃油價格約為7.85元·L-1，根據式(11)，則人均能耗變化效益

4.3.3 效益指標比較

忽略難以評估的間接影響因素，僅考慮直接效益，對實施公交專用車道前后分析數據進行評估。系統總效益為道路總運輸量，系統總成本為出行時間成本和能耗成本。計算后比較實施前后各運營指標，可知實施后運輸總量及運營成本均有明顯變化，見表4。

通過評估表明，設置公交專用車道后，早高峰1 h道路綜合經濟效益提高了13.10萬元。按1年500個高峰小時計算，則設置公交專用車道后，年直接經濟效益提升達到6 550萬元。

表4 京通快速路實施公交專用車道前后早高峰小時的成本效益變化Tab.4 Changes in cost-benefits before and after setting exclusive bus lanes along the Jingtong Expressway during morning peak hours

4.4 間接效益評估

從短期來看，京通快速路公交專用車道設置的間接效益主要體現在路網輻射影響及外部成本影響兩個方面。

其中，路網輻射影響主要包括繞行的私人小汽車對周邊路網擁堵加劇的負效應，以及轉乘公交減少的小汽車出行對減緩市中心交通壓力的正效應。據調查，京通快速路公交專用車道開通后，早高峰快速路平行道路朝陽北路、朝陽路、廣渠路的車輛運行速度略有下降；快速路相交環路東五環外環北段、南段車輛運行速度明顯提高。早高峰小時快速路平行道路中，朝陽北路流量有較明顯的增長，而朝陽路、廣渠路、京沈高速、通惠河北路流量均有所下降[10]。總體來說，輻射的路網范圍內并未造成更嚴重的擁堵，正負效益相抵。此外，考慮到公交出行帶來的環境污染、交通事故等所造成的由社會承擔的負面影響成本的降低，以及交通資源重分配帶來社會福利公平性的效益增加，京通快速路公交專用車道的設置有效地減小了出行的外部成本。

從長期來看，公交出行比例的上升將有效改善北京交通出行效率，對提高城市經濟活力、增加土地利用價值、改善城市環境和居民生活品質帶來持續的正面影響。

5 結語

對設置公交專用車道的評估要從多方面進行綜合考慮，估算其總體效益。合理設置公交專用車道可以有效降低社會總體交通使用成本，提高道路運能，減少駛入市區的交通量。而公交專用車道設置不合理，將帶來嚴重后果，可能造成私人汽車擁堵加劇、繞行交通量增加，影響周邊路網，甚至引發社會問題。在設置公交專用車道的同時，須充分做好應對措施，調整公交運行模式，如增加公交線路、提高現有公交發車頻率等。此外，還可以考慮利用公交專用車道為緊急救援車輛、警車以及載客量較大的大型客車提供專用路權。

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