快速公交(BRT)車輛座位需求數研究

張軍 曹莎

(深圳市城市交通規劃設計研究中心，廣東深圳 518021)

0 引言

近幾年我國快速公交系統(Bus Rapid Transit，BRT)發展迅速，已有接近20個城市開通運營，深圳、溫州等城市也正在積極探討和規劃適合自身城市發展的BRT系統。BRT車輛是BRT系統的基本組成要素之一，它的選擇關系到BRT服務規劃、工程設計、運營成本和效益、乘客舒適性和安全性、視認性、環境友好等。對于BRT規劃者和運營者而言，BRT車輛選型應該結合客流需求及運營條件慎重考慮。如何選擇合適于具體BRT走廊的車輛，為乘客更多人性化方面考慮，而不是盲目地選擇既有的車型是BRT系統設計者和運營企業必須思考的問題，但目前對于車內座位數需求還是定性判斷。

在BRT車輛內部空間設計和分配上，Roderick B．Diaz等提到座位緊靠車壁設置能增加軸線區域的寬度，有助于增大乘客站立和流動的空間，而且能讓乘客感覺到車廂更加寬敞［1］;Lloyd Wright等指出BRT車輛內部設計直接關系著乘客舒適度、載客量、保險以及安全等特性，乘客站立和就座所需空間大小應根據預計客流量尤其是高峰客流量來確定［2］;Lloyd Wright等還指出雖然客流高峰時段趨向于更多的乘客站立空間，但還需要考慮平均出行距離長短和乘客的站立疲勞，若平均出行距離較長，則需要更多的座位;若平均出行距離較短，則對座位數不太敏感［3］;Samuel L．Zimmerman和Herbert Levinson認為BRT車輛內部設計是影響乘客通行能力和舒適度更加重要的因素之一，并指出對于車內客流周轉快、相對短出行的BRT系統，應設計較大的單車容量且乘客容易流動的內部空間結構;對于平均出行距離較長的客流市場，則應增多座位數［4］;Herbert S．Levinson等指出BRT車輛座位數和乘客站立空間的組合分配與客流市場特征相關，車輛座位數多少與BRT走廊區位有關［5］。本文在Herbert S．Levinson等研究成果基礎上，分析了BRT線路客流需求、運營參數及乘客車內站立可接受時間對BRT車輛座位數和單車設計容量需求的影響，建立座位數需求模型，為BRT車輛內部空間科學與合理的設計提供依據。

1 座位數的影響因素和確定思路

1．1 影響因素分析

BRT作為一種提供公眾化服務的交通模式，必須要以乘客為本，以最大程度提高公交服務質量、效率和人性化水平為目的和原則，吸引其他交通方式出行者向公共交通轉移，緩解城市交通擁堵。因此，在對BRT車輛內部空間分配的設計上，要以現狀和預測的走廊客流需求分布為引導，為具體BRT走廊選擇最適合的BRT車型。而BRT車輛座位數的確定不僅是車輛內部設計的一部分，還是充分體現人性化的重要內容，它的確定受到了以下各個因素的影響:

1)BRT車輛車廂內的乘客組成。根據在車時間不同，按照乘客車內站立可接受時間限值將乘客劃分為長距離出行和短距離出行兩種，而座位數的確定應該盡可能提供給遠距離出行的乘客，這也是本文的基本設想。其中，乘客車內站立可接受時間限值是指乘客站立乘車可以接受的平均最大在車時間，具體BRT系統可以通過詢問調查法獲得。

2)BRT運營車速。當在車時間可接受的范圍確定下來后，可通過BRT運營車速估算出乘客可接受的在車距離范圍。

3)高峰小時BRT乘客的出行分布。乘客的出行分布特點可以體現BRT的客流市場，是確定座位數的關鍵。若BRT乘客出行多為短距離出行，則站立乘車更容易被大多數乘客接受;但若BRT乘客多為長距離出行，則站立乘車不容易被接受，此時應增加座位數。

4)BRT單車容量。BRT單車容量和車內空間分配密切相關，不同的座位數和站立區空間組合，具有不同的BRT單車容量。

5)高峰小時BRT走廊單向最大斷面客流量。該值體現了單位時間內斷面單向客流最大需求量，結合BRT單車容量即可求得BRT的發車頻率，而發車頻率是確定座位數的重要因素。

1．2 確定思路

根據以上BRT車輛座位數的影響因素及其關系的分析，可得BRT車輛座位數的確定思路，如圖1所示。

圖1 BRT車輛座位數的確定思路

2 基于站立可接受時間的座位數需求模型

2．1 單向最大斷面不可接受乘客流量Q

一般來說，公交乘客對于行車時間都具有可接受的時間限值，當乘客站立超過該值后，乘客會有疲勞不安等不舒適反應。公交乘客站立可接受在車時間限值一般為20 min～30 min［4，5］，具體取值可根據當地的具體情況而定。當BRT作為城市中心區與外圍組團的連接線等乘客較長距離出行的情形時，多數乘客的出行時間超過了可接受的時間限值，應該考慮增加車輛的座位數;而當BRT走廊服務于繁華的CBD區域時，由于乘客出行距離相對較短，而且車內乘客更新率也較高，此時應該適當降低車內座位數，提供更大的站立面積，從而保證車內空間得到更加有效的使用。因此，對于設定的公交車型，單向斷面最大不可接受客流量決定了座位數和站立空間分配。

本文提出了以下確定單向最大斷面不可接受乘客流量的方法和步驟。

STEP1:根據預測得到的BRT線路高峰小時OD，記錄各客流斷面的客流OD組成，如表1所示。

表1 斷面k客流OD組成

STEP2:建立站距矩陣表(見表2)，并且根據調查或設定的乘客接受時間和BRT估算運營車速，求得乘客出行站立的可接受距離限值。然后，在站距表中，以乘客出行站立可接受距離限值為依據，劃出可接受區域和不可接受區域，其中不可接受區域如表2中的陰影部分所示。

STEP3:對照表1和表2，可以得到在表1中對應于表2陰影部分的區域的數據之和，即為斷面不可接受的乘客流量，而表格右上角區域數據之和與左下角區域數據之和分別為該斷面兩個單向的不可接受的乘客流量。

STEP4:比較每個斷面兩個單向的不可接受的乘客流量，即可找出單向最大斷面不可接受的乘客流量Q。

所以，Q可以按式(1)表示。

其中，k為站點(n－1)和站點n之間的斷面，n為站點序號;qijk為斷面k上從站點i到站點j的乘客數qijk為斷面k上的客流OD組成表中右上角陰影部分客流數據之和;qijk為斷面k上的客流OD組成表中左下角陰影部分客流數據之和。

表2 乘客出行站立不可接受距離分布

2．2 BRT發車頻率求解

求得高峰小時單向最大斷面不可接受的乘客流量后，再求BRT發車頻率，就可得到平均每車次高峰小時單向最大斷面不可接受的乘客數。

BRT的發車頻率與高峰小時斷面單向最大的乘客流量、BRT車輛設計容量有關，可以用式(2)估算。

其中，F為高峰小時BRT發車頻率，veh/h;P為高峰小時最大單向客流量，pass/h;C為BRT車輛設計容量，其與車內站立空間的設計服務水平有關，可用式(3)表示。

其中，N為BRT車輛的座位數;A為BRT車輛內部有效站立面積，m2;f為每平方米允許站立乘客數，pass/m2。f值為車內站立區平均乘客密度，反映了車內站立空間的設計服務水平。

2．3 座位數的需求模型建立

根據以上分析思路，BRT車輛座位數應不小于高峰小時平均每車次的最大斷面不可接受的乘客數量，即有以下的關系模型:

將式(2)代入式(4)得到BRT車輛座位數的需求為:

設BRT車輛單個座位占用面積為a，m2，車內包括駕駛員位置、發動機以及車門附近等乘客用不上的空間占用面積為A0，m2，則可以認為站立乘客可用有效空間A等于車輛地板總面積減去座位占用面積和不可用面積，如式(6)所示。

其中，L為BRT車長，m;W為BRT車寬，m。

城市公交車輛單個座位的典型占用面積約為0．5 m2［5］，乘客不可用面積A0則根據車型、車門數不同而有所不同。

聯立式(3)，式(5)和式(6)，可得到BRT車輛座位數的需求模型:

根據上式，只要給定車內站立區平均乘客密度f的值即可求得BRT車輛座位數的需求。

3 實例

本文以西安市東西五路BRT示范線的車輛內部設計為例［6］。

東西五路BRT示范線走廊從城西客運站至紡織城，全長19．2 km，共規劃了23個車站，估算BRT運營車速為23 km/h。

根據預測得到的BRT客流OD及BRT線路斷面客流OD組成，可以求得乘客站立接受時間與單向最大斷面不可接受乘客流量之間的函數關系，如圖2所示。根據客流預測結果，基年高峰小時單向最大客流斷面為“朝陽門—五路口”斷面，客流量為1 803 pass/h/dir，且通過現狀在普通公交站對乘客隨機詢問調查的分析結果，西安市居民對公交站立的平均可接受時間約為22 min，則求得單向最大斷面不可接受乘客流量為592 pass/h/dir。

圖2 乘客站立接受時間與單向最大斷面不可接受乘客流量關系圖

根據當前市場一般BRT車的結構特點，乘客不可用面積A0可估為3倍的車寬［7］，但還需考慮BRT車輛地板高低對車內空間的影響，對于高地板BRT車輛認為內部空間可全部用于分配，而低地板BRT車輛被輪罩占用的空間不能使用。同時，參考波哥大TransMilenio系統設計標準，設定高峰小時最大客流斷面BRT車內乘客站立密度為7 pass/m2［3］，則根據對于不同長度的車輛，可以求得設計單車容量及發車頻率。最后根據發車頻率和單向最大斷面不可接受乘客流量求得BRT車輛座位數需求。求得數值如表3所示。

表3 車輛長度、單車容量、發車頻率與座位需求數表

在合理考慮車頭時距和選用不同車型車輛的經濟性等因素基礎上，長安大學BRT研究中心推薦西安市BRT示范線選用18 m長、高底板(80 cm)的BRT車輛。因此，結合表3，應在車內設置座位48個。

4 結語

本文通過BRT線路斷面客流OD組成分析，建立了不同單車容量條件下，車內乘客可接受站立時間、單向斷面最大不可接受乘客量、發車頻率、單車容量及車內座位數間的關系模型，并通過西安市BRT示范線流量分析和配車對模型進行了例證。本文將公交出行距離大于可接受限值的乘客人數作為座位需求數來考慮，建立的模型為BRT車輛的車內空間布設提供了人性化方面的設計依據。

但是，本文研究中仍存在一些不足，如在乘客不可接受時間的調查和分析中，采用了平均數據，沒有詳細考慮年齡、性別和負重差異對不可接受時間的影響;乘客流動性的考慮還不足，長距離的乘客不一定能坐上座位。在以后的研究工作中有待進一步深化。

［1］ Roderick B．Diaz．Characteristics of Bus Rapid Transit for Decision-Making［R］．Washington，DC．，USA:Federal Transit Administration U．S．Department of Transportation，2004．

［2］ Lloyd Wright．Bus Rapid Transit Planning Guide［R］．Eschborn，Germany:Deutsche Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit(GTZ)，2004:163-164．

［3］ Lloyd Wright．Bus Rapid Transit Planning Guide［R］．New York，USA:Institute for Transportation ＆ Development Policy，2007:415-417．

［4］ Samuel L．Zimmerman，Herbert Levinson．Vehicle Selection for BRT:Issues and Options［J］．Journal of Public Transportation，2004，7(1):83-88．

［5］ Herbert S．Levinson．TCRP Report 90:Bus Rapid Transit，Volume 2:Implementation Guidelines［R］．Washington，D．C．，USA:Transportation Research Board(TRB)，2003．

［6］ 長安大學BRT研究中心．西安城市綜合交通改善工程公交子項目可行性研究報告［R］．2007．

［7］ Lloyd Wright．Bus Rapid Transit Planning Guide［R］．New York，USA:Institute for Transportation ＆ Development Policy，2006:590-591．