我國急需完善和普及道路服務水平的技術評價概念

官陽

Highway，泛指道路，并不帶有行政權限屬性，包括了我們國家的公路和城市的道路概念（這也是我們國家為什么雖然有公路能力手冊和城市道路能力手冊，但無法有效發揮作用的原因，我們在很多需要科技能力解決的系統問題上是斷裂的）。

道路能力手冊的第一版，問世于1950年只有147頁，一出版就被翻譯成了9種文字廣泛傳播，此后幾經更新和再版，對國際交通界影響很大，是交通工程師們估算道路能力和服務水平的工具。它的初始宗旨就要解決一個問題：到底該建多大的路？

評價道路運行管理的水平，是不能脫離道路使用強度的概念的，具體評價方式，就是道路能力和道路服務水平。這兩個指標，都指向了交通流的質量和效率（有時間范圍的數量）。道路基礎設施建設完成以后，如何能提供流暢和高質量的交通流，是交通工程的核心任務，所以“traffic engineering”更準確的翻譯，應該是交通流工程，這也是道路運行和交通管理機構的重要任務。道路使用強度，其實就是交通流的強度，如果沒有這個強度概念，很多評價未必能夠反映出問題本質。我國在交通事故數據上，往往只有萬車事故數據，沒有帶行駛里程的百萬車公里事故數據（也有用億車公里事故數據），所以還不能全面反映道路運行的真實安全水平，比如經濟不活躍，車輛行駛里程低，事故總數就少，但這并不是道路安全條件的真實反映。在道路能力和道路服務水平這兩類數據的建立和使用上，我們的差距也是明顯的，并沒有建立科學有效的長期采集和評價體系。

道路服務水平的基本概念

道路服務水平（Level Of Service，LOS，服務水平），是一個權衡道路綜合服務狀態要素的動態體系，考慮要素包括密度、速度和流率，以及道路使用者的用路感受（城市道路），這種感受主要來自于對速度、效率和舒適性（以人均占地表述的密度評價為主）等關鍵指標的感受。其初始分級依據的錨定標的，是機動車駕駛人的駕駛狀態如何，包括是不是必須跟隨前面的車行進，是不是不得已降低車速，不得已變換軌跡等等。道路服務水平不僅僅是針對機動車的，也針對非機動車、行人和公共交通使用者。

道路能力（capacity），是LOS的一個重要組成部分和評價要素，是指在單位時間的定義路段里交通流通過的數量，這個交通流可以是機動車、非機動車、行人和公共交通。

所以無論是道路服務水平還是道路能力，都是用來為道路運行管理者提供管理政策方向的重要技術工具。建立了LOS的概念，人們才可能知道道路是不是真的“飽和”了，是需要增加道路資源，還是應該提升道路運行管理水平，亦或是改變人們的出行方式和需求。

針對不間斷交通流的道路服務水平評價，最主要要素是：

密度：平均單位長度里每條車道上的車輛數量（一般用等值小汽車為單元，如果是大型車輛，會被折算成4或5輛小汽車）。密度越大，車輛間距越近，車輛變換車道或者維持穩定高車速的難度越大。在評價快速路和多車道道路時，密度是經常使用的概念。

速度：反映的是駕駛人可以用什么樣的速度在道路上行駛。駕駛人在不受干擾的情況下在低流量快速路上使用的車速叫自由流速度。駕駛者感受到低于自由流車速的駕駛狀態時就是延誤，這種狀態會出現在交通流需求接近或超過道路能力的時候。評價所有不受干擾的流動的道路時，都會使用速度的概念。

跟隨時間百分比：專門測算雙車道公路的指標。它反映的是自由操作和旅程的便捷與舒適度。具體內容是統計在特定行程里必須跟在前車后面行駛的時間的百分比——這時前面有車輛比自己的車速低，但自己無法超車而被迫跟隨。

流率（Volume‐to‐capacity ratio，v/c）：反映流量與道路能力的比率。流率是一個早期形成的概念，后來有所演進。直接從定義看，道路上的交通流的數量是不能大于道路能力的，也就是國內常說的道路能力。但實際上，流率更準確的說法是需求與能力的比率，即demand-to-capacity（d/c）ratio。如果流率超過1.00，說明有更多的車要使用道路，而這個數量超過了道路能承受的數量。道理是這樣的：我們平常在一段路能觀察到的，其實只是在現有條件下可以通過該段道路的那部分交通流數量，但是這個數量可能受到了上游瓶頸的影響，有些需求無法在這個時間段進入這個路段。我們要考慮需求數量，因為需求數量反映的是沒有瓶頸時，可以觀察到的交通流數量。如果分析統計沒有計算這種需求數量，就可能導致預測不準，導致未來道路使用發生問題。我們現在常聽到的，交通需求超過道路設計能力，其實很可能是這里出了第一個問題。

公路的道路服務水平

美國《道路能力手冊》1965年版后一直使用的服務水平（LOS）分級來表達道路交通條件，分A、B、C、D、E、F六級，而且針對不同的道路（公路、快速路、城市道路）有不同的考慮因素和依據。針對公路的LOS，主要是不間斷交通流的評價，其數據來源是依據車道數量、車輛密度、車輛類型、行駛速度、流量和流率、道路地形、接口數量等。總體上的評價角度如下：

A級，車速最高，駕駛人可以不受干擾地使用自由流速度行進；這是優于一般水平的道路條件，設置之初考慮的就是收費高速公路；

B級，接近于自由駕駛，但是會偶受干擾；

C級，一般是接近自由流車速的極限（快速路上是70英里時，約110公里時速，公路上一般會高于50英里時，約80公里時），此時車輛密度已經需要引起注意；

D級，駕駛人操作已經受到路上的車輛干擾，車速開始下降；

E級，車輛密度已經很不穩定，接近道路的飽和能力，這時明顯達不到自由流車速，但車速仍然處在可接受的相對高速度（快速路上不低于49英里時，約80公里時速；普通公路上，如果自由流車速是45～60英里時，這時會是在42～55英里時，也就是下降不到10%），流速干擾已隨時可能出現，但這時的交通流密度明顯會高；

F級，會出現車流中斷，比較典型的原因是事故和車道減少導致的交織流干擾。

上述這些圍繞速度的觀察，并不是獨立考慮的，還要結合一系列對速度會產生影響的路況元素來梳理。表1是美國道路能力手冊例舉的多車道公路上的服務水平數據，反映出車速與道路能力的辯證關系（E級車速明顯降低，但是通過車輛的數量是自由流車速A級的3倍多）。

從上表的注釋中，就可以看到除了車速、車道數和流量外，還要考慮道路沿途接入路口數量，車道寬度，車流方向，高峰特征，車型，通行特點等。如果沒有這些元素的參與，計算出來的流量和速度，都會太不實用了，而不實用的數據，慢慢就會被遺棄，這就是為什么我國雖然形式上存在道路服務水平的概念，其在實際操作中基本不用的原因。

公路的服務水平評價，也有很多種，特別是針對交織流路段的專門評價，針對沿途接入和交叉口的能力評價等等，其圍繞的核心是交通流的變化和運行狀態。這也是交通工程對策實施的主要對象。出于經濟性的考慮，一般情況下，道路的設計參數，是圍繞C級與D級的臨界指標進行的。

城市道路的服務水平評價體系

城市道路的服務水平評價，要比公路復雜很多，主要包括了對機動車模式服務水平（速度與通過數量），行人模式服務水平（感受與步行空間密度），自行車模式服務水平（交叉口聚集數量），公共交通出行模式服務水平（間距、時間與感受）四大類。

在城市道路上，交叉口多是與公路最大的不同。所以在評價LOS的時候，更需要先建立“點”和“線”的概念。點，就是指的交通節點，交叉口就是典型的節點，所以交叉口的區域是需要做單獨的評價。線，則是兩個交叉口邊界之間的路段。道路服務水平這時需要分方向、分節點、分段的評價。

圍繞節點的評價需求，就產生了延誤時間和交通流數量的統計邏輯。延誤的時間和被延誤的數量，也就成了評價的關鍵。就交叉口而言，延誤不同的時間，人們對用路的感受是不一樣的，而延誤不同的時間，車輛、自行車和行人的聚集數量也是不一樣的，再進一步，能在延誤的時間里聚集多少車、多少自行車、多少人，就和這些交通流在上游的行進速度有關，和這些交通流在運動中的間距有關，和這些交通流在上游遇到的干擾因素有關。

所以，與公路能力主要關注路段的速度、密度和流率不同，城市道路里，多了很多對節點延誤狀態的評價邏輯。表2是美國一般使用的交叉口機動車LOS的評價表。可以看到，大于80秒的延誤，是F級，這是超級延誤，需要解決。我國不少大城市，信號燈紅燈等候時間，超過80秒的比比皆是，這種長時間停頓，是導致路口積壓大量電動車和機動車的主要原因，這種超級延誤需要解決。

計算道路能力，評價道路服務水平，就是把這些要素，一一梳理出來，有針對性地進行驗算，并在日常的道路運行管理中，不斷觀察和采集相關數據，不斷完善數據，最終建立一套實時跟蹤交通流狀態的評價體系。當LOS里的指標出現負面趨勢，比如車輛的交通流出現減速，密度加大，從C級到D級了，就需要分析交通流增加和導致車速下降的原因，如何才能恢復到C，或者讓D狀態的感受更穩定和可接受。從表2這個交叉口延誤評級看，如果道路按照C級服務水平設計的，那么穩定、均勻、有周期性的延誤的低速交通流，是正常的，并不是所謂的“城市病”。

城市道路機動車模式LOS

美國的城市機動車出行服務水平評價，主要針對的是信號燈控路口、雙向主動停車路口、四向主動停車路口、還有環島型交叉口展開的。燈控交叉口還可以被理解為一個立交橋的匝道終端。在這些點之間的路段，機動車的通行能力如何評價，速度、密度、流率都有了，就是第一步的LOS，如果是要評價的路程里有多個點，評價邏輯是一樣的，就是多了一個節點位置的延誤時間，停頓和再啟動的時間測算。

表3，就是基本的針對機動車的服務水平評價的工作方式。

有了實際速度和自由流速基數，就有了比較的條件，表4就是用實際速度與自由流基數比，根據百分數，得出的機動車服務水平的分級。

如表4所示，當車速小于或等于自由流車速基數的30%時間，就意味著交通流已經中斷，是F級。如果一條道路的自由流車速是70公里時，或者限速本身就是70公里時，而平均車速只有21公里，已經是F級了。也說明，盡量減少這條道路的各種延誤，特別是信號燈延誤，能夠讓這條路的平均車速達到35公里，就是比較理想的設計能力，達到C級了。表4的注釋里反映的服務水平是用流率表示的，是用統計路段的直行交通流數量與路段下游交叉口的到達交通流數量相比較（也就是有多少要通過的車在單位時間里能到達下一個交叉口），當這里的交通流超過到達下游路口的車流數量了，就是流率大于1，這段路就是F級。這個邏輯也說明，要在一條走廊的上游擴大道路資源來解決擁堵，可能會因為下游的瓶頸或交叉口延誤導致F級的設計，是完全錯誤的做法。

表5和表6，反映的都是四車道、六車道、八車道的城市快速路日道路能力（單位是1000輛車/日），分平坦和起伏兩種路況。其針對的范圍是關鍵路段的服務水平。所以對一條交通走廊的評價，都要按照關鍵路段的統計原則做一致性調整。其中，K值是指每天發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，雙向雙車道（四車道快速路），道路能力在C級的平坦道路上，即使全天有11%交通需求是集中在高峰出行，也可以達到42300輛標準小汽車的數量，到E級，可以高達 60900輛。這個數據還需要考慮的要素有，5%的大貨車通行，0公交車，高峰小時因子0.95，平均每英里有0.2個匝道接口，3.6米的車道寬度，1.8米的路肩凈區。數據不代表特殊路段情況，其中的大貨車和公交車，都可以轉換為標準小汽車當量來測算出來具體數量。另外一個要素是駕駛人的組成，城市快速路一般會考慮為1.0，假設駕駛人都熟悉道路，如果有不熟悉道路的駕駛人成份，會依據具體駕駛人的知識等情況，在0.85到1.0之間取舍。這些考慮因子，都是計算流量公式時使用的，這里只做概念介紹，以了解道路能力要考慮的因素。

在道路之上，不可能不出現事故或車輛故障阻塞車道等情況。這時道路能力會嚴重下降。計算和統計事故對道路能力的影響，也是一個重要內容。在這方面，首先要考慮阻塞車道時間，美國的一份研究報告顯示，事故的平均延誤時間在37分左右，有一半的交通事故會在30分鐘內撤離現場，有82%的事故會在1個小時里撤離。表6反映的是當某種突發事件情況導致一條或多條車道被阻滯時，對道路能力的影響率。

表6里可以看到，如果是單向三車道，兩條車道被阻滯，道路能力就只剩下17%了。如果是單向兩條車道，一條車道被阻滯，道路能力會下降65%，只剩下了35%。據此可以想象一下我國城市道路里的頻繁換道和其導致的減速問題，也可以想象在上游增加一條車道，在下游又沒有對應的車道數量（等于阻滯了一條車道）所導致的道路能力下降，有的時候，我們的路其實是被錯誤的治堵措施堵住的！特別是在不考慮路段流率變化的延續性時，盲目增加路口寬度，越加越堵……在多車道時，要盡量減少轉彎車輛對直行車的干擾，要盡量減少變換車道的行為，這些做法比增加車道數量更能治堵。

在城市道路上，不僅僅是機動車的服務水平問題，還有行人和自行車的服務水平問題，在這方面，要考慮的因素就更多了，比如行人的人均步行空間、行人的行走條件滿意度，自行車的平均空間、速度、滿意度等等，也都是密度、速度和流率的問題，因為篇幅原因，這里就不一一介紹了。

總之，“達到道路設計能力”“超過設計能力”“機動車飽和” “密路網窄馬路”“城市病”“密度太大”等等這些說法，都不宜成為交通專業人員和運輸規劃人員分析和解決擁堵問題的習慣用語，因為這些說法都太籠統了，無助于找到問題的關鍵所在，甚至可能會誤導我們治理措施的方向。整個行業，都需要用更準確的數據，更專業的角度，來分析問題和尋找答案。