基于绿色出行理念的城市交通优化研究

卢 艺

（中国人民公安大学，北京 100038）

引言

随着社会的发展，道路交通问题日益严峻，其原因很大一部分来自于机动车与摩托车带来的交通拥堵和安全隐患。公共交通具有效率高、污染较小、安全性能高等显著特点。所以应加快建立以城轨和公交为主的城市交通结构并使之成为公共交通的主体部分，引导绿色出行，进一步提高解决城市道路交通问题的方法和手段的有效性，实现交通综合水平最大化。

1 交通效率分析

城市交通实现人和物的移动需要消耗时空资源，输送出行者数量较多，消耗资源较少的交通方式值得大力发展。而人均道路时空资源占有量也和速度息息相关[1]。基于深圳市部分路段调查数据,研究各交通方式的交通效率与速度的关系，进行纵向综合对比。由于对路网中各交通工具交通效率进行全面讨论会因外界条件变化而受到很大影响，因此仅选择获得的某路段的实时调查数据进行分析。

1.1 电动自行车交通效率

选择的路段上在非机动车道和机动车道中间画有热熔线，且在非机动车道上设有机动车停车位，因此原本非机动车道宽度为4 m，但实际可供通行的断面宽度仅为1.5 m，根据调研数据绘制电动自行车交通效率-速度拟合曲线见图1。可以看出，电动自行车的交通效率和其速度的关联不是非常密切，但整体上随着速度的提高也有上升的趋势。

图1 电动自行车交通效率-速度拟合曲线

1.2 机动车交通效率

由于小汽车、摩托车、公交车均为机动车道行驶车辆，因此其车道的断面宽度皆为3.5 m，此处小汽车拟合曲线见图2。可以直观地看出小汽车交通效率对速度的拟合效果较好，小汽车的交通流量指数随着速度的增大快速增长，且增长幅度较大。

图2 小汽车交通效率-速度拟合曲线

1.3 交通效率综合对比

对不同种交通方式交通流量指数与速度进行拟合分析，研究各交通方式的交通效率与速度的关系，得到拟合分析关系式见表1，从而可以对不同种交通方式进行综合对比分析。

从图3比较结果可以看出，当行驶速度在24 km/h以下时，公共汽车的交通效率要远远高于其他交通方式，摩托车的效率最低；当运行速度小于15 km/h时，相对于小汽车来说，电动自行车的交通效率较高；而速度大于15 km/h时，电动自行车为超速行驶，效率分析意义不大。拟合分析显示，随着速度的增加，小汽车的交通效率继续提高，当速度为45.1 km/h时，其效率达到最大值545.4人/小时·米。在速度低于22 km/h时，摩托车的交通效率在各交通方式中最低。

表1 各交通方式拟合分析关系式

图3 各交通方式交通效率综合对比

结合实际交通状况分析；在城市交通道路拥挤时，不同交通工具行驶相同速度时，公交车交通效率最高；其次是电动自行车，小汽车交通效率较低。但在道路畅通、小汽车和摩托车的速度较快的情况下，小汽车和摩托车的交通效率明显高于电动自行车。公交车在大多数时候交通效率都远超其他交通方式，但在其速度增高到一定程度时，交通效率反而下降。这可能是因为当公交车速度过快时，各个车站的可达车次增多，则导致每辆车的载客数必将减少，降低了公交车的交通效率。整体上，从交通效率方面考虑，最值得提倡的交通方式是公交交通。

2 线性优化

2.1 目标函数的构建

以实现交通综合水平Zi最大化为目标[2]，建立该区域优化方案的权系数模型，目标函数：

式中：xi—第i种交通方式对应的客运周转量；i—第i种交通工具对应的权重系数，对应层次总排序中各种交通方式得分。

2.2 约束条件

2.2.1 满足居民出行需求约束

出行需求约束：

式中：D—居民客运需求总量，P·km；T—居民出行发生总量，p；ND—平均出行距离，km；A—区域用地面积，km2；NA—现状区域用地面积，km2。

2.2.2 可达性约束

可达性表示为合理出行时间内实现相应的出行距离，交通结构优化建立在满足可达性的基础上，约束表达式：

式中：vi—第i种交通方式的平均速度，km/h；t—居民的平均出行时间预算，h；R—区域等效半径，km。

2.2.3 道路资源约束

道路等基础设施也起到约束作用：

式中：li—交通工具的动态占地面积，m2/p；LR—人均占地面积，m2/p。

2.2.4 能源消耗约束

城市交通可持续发展与能耗息息相关[3]，其约束表示式：

式中：ei—第i种交通方式的能源消耗因子，MJ/p/km；ENC—城市客运交通分担的能源消耗上限，MJ。由于我国能源结构的约束，能源消耗的利用率较低，能源消耗的利用率取国外的60%[4]，则年人均能源消耗的上限为1.8×10 MJ。

2.2.5 城市交通环境容量约束

对于城市交通，环境容量约束是以城市交通环境承载力作为约束条件，对交通污染物排放速度进行限制：

式中：Pij—排放因子，g/p/km；ECj—第j种污染物的环境容量，g；α—交通排放量分担率，%；q—浓度，mg/m2/s；S—区域面积，m2；T—周期。

2.3 优化结果

从表2优化结果可以看出，深圳城市交通中轨道交通占比57.1%，公交车占比11.48%，公共交通工具占据比重极大，自行车占比也达到9.35%。这与深圳市的交通发展规划基本是一致的，深圳“禁摩限电”专项整治行动降低了交通事故发生率，维护道路交通营运服务秩序，对公交化出行起到倡导作用，使得深圳市机动化出行中公交化出行占据较大的部分。

表2 深圳规划交通方式构成

为维护城市形象，保障市民出行便捷和安全，各地应继续加大城市轨道公共交通的建设，持续从源头上解决问题，尽可能提高绿色交通运行效率[5-7]：（1）完善道路基础设施，优化道路和公路设计，合理规划城市慢行系统，从根源上解决问题，实现道路基础设施服务和交通出行之间良好地协调和匹配。（2）解决安全和效益的矛盾，在带来较高效率的同时，绿色出行方式也可能带来一些交通安全方面的影响，需进一步优化交通组织，均衡路权，相关部门协调共治，兼顾安全和效益。（3）推进绿色出行智能化水平，合理选择出行方式，提高道路基础设施的利用率，为停车和换乘提供条件，减少交通拥堵，提高环境品质。

3 结语

运用多项式拟合、最小二乘拟合等方法，得出了各交通方式的交通效率与其速度大小的关系式，从交通效率方面进行对比分析，肯定了公共交通在城市交通发展中的重要作用。基于绿色出行理念、以实现交通综合水平最大化为目标建立优化方案的权系数模型，根据优化结果可知，绿色出行在城市交通中占有很大的比重，意义重大，应统筹发展绿色出行方式，优化交通结构，实现道路交通可持续发展。