李 娜

(福建警察學院治安系，福建福州 350007)

0 引言

隨著城市化進程不斷推進和人民生活水平逐步提高，我國正處在小客車占據(jù)優(yōu)勢的機動化發(fā)展進程中[1]。大量空駛小客車出行降低道路資源利用率，加劇了城市交通擁堵和環(huán)境污染。因此，車輛空駛問題受到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。

國內(nèi)學者對車輛空駛問題的研究主要對象集中在出租車、貨車及小客車等。在出租車空駛特性研究方面，一是對出租車空駛特性研究。周侗等[2-3]主要運用計算機編程和數(shù)據(jù)處理技術(shù)開展基于出租車軌跡數(shù)據(jù)的研究，探討出租車空駛率分布特性并設(shè)計了軌跡數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。曹祎與羅霞[4-5]主要通過數(shù)學建模研究打車軟件使用下，乘客等待時間模型、打車軟件使用率與空駛率之間關(guān)系。開展類似研究的學者還有姜晶莉、魏中華、莊立堅等[6-8]。二是以空駛率為重要參數(shù)分析出租車運營特性、投放控制與調(diào)度模式等，為出租車提供運營管理服務(wù)。典型代表有楊康、焦紅紅、宋麗紅等[9-11]。在貨車空駛特性研究方面，由于貨車單程空駛造成運營成本增大，梁衛(wèi)東、王林、馬佩芬[12-14]等幾位學者以貨車空駛為研究對象，對該現(xiàn)象產(chǎn)生原因及減少貨車空駛的對策進行研究。陳雅琴、宋藝斌、張賀真[15-17]等為代表的學者針對救護車空駛開展研究，主要探討急救車空車返回的原因以及相應(yīng)解決對策。僅少量學者關(guān)注小客車空駛規(guī)律，韓鳳春等[18]基于對北京東、西三環(huán)快速路高峰與平峰期間小客車空駛特性調(diào)查，提出大力發(fā)展公共交通、設(shè)置HOV車道、提高小客車用車成本以降低小客車空駛率，學者張馳[19]也采用類似方法對上海中心城區(qū)家用小客車空駛規(guī)律進行研究，提出限制中心城區(qū)小客車空駛措施。

國外學者對空駛問題的研究集中在實施HOV(High-Occupancy Vehicle)車道設(shè)置及其對減少車輛空駛的效果。美國從19世紀60年代開始通過實施HOV車道降低客車空駛率，緩解交通擁堵。Ali等[20]基于華盛頓地區(qū)車輛運行GPS數(shù)據(jù)的研究表明，車輛在HOV車道上的行駛時間比普通車道短，因此，HOV車道對提高道路資源利用率有積極作用。英國利茲的調(diào)查數(shù)據(jù)[21]顯示，HOV車道開通可縮短路段通行時間7 min，能提高車輛搭載乘客概率，降低車輛空駛率。R.H.Henk[22]等針對德州車道運行效果的研究表明，增加車輛內(nèi)部乘坐人數(shù)對節(jié)省出行時間有著積極作用，可提高車道利用率。

上述研究對分析車輛空駛特性以及探索降低出租車、貨車和小客車空駛率等路徑非常有意義。隨著我國居民生活水平不斷提高，機動車保有量逐年攀升，道路資源日趨緊張。韓鳳春[18]、張弛[19]等的研究顯示，北京、上海等特大城市的城市快速路、中心城區(qū)小客車空駛率高達50%以上，道路資源利用率不高。小客車空駛特性的研究可為科學制定城市交通管理政策緩解城市快速路交通擁堵提供參考。福州作為二線城市的典型代表，是否也存在小客車空駛率高的問題，這正是本文所關(guān)注的。本文以福州市二環(huán)路為研究對象，選取典型斷面進行小客車空駛特性調(diào)查，分析快速路交通流特性和小客車空駛規(guī)律，探索小客車空駛與交通流之間關(guān)系，提出降低小客車空駛率具體方略。

1 數(shù)據(jù)采集

1.1 基本定義

(1)小客車。根據(jù)《城市道路工程技術(shù)規(guī)范》(GB51286—2018)和《機動車類型數(shù)據(jù)和定義》(GA802—2019),本文所指小客車是外廓尺寸滿足一定條件(如表1所示)，乘坐人數(shù)小于或等于9人的載客汽車(不包含微型載客汽車)。

表1 小客車外廓尺寸 m

(2)不同載客量小客車。按載客量不同將在道路上行駛的小客車分為3類：車內(nèi)只有駕駛?cè)恕o乘客乘坐的“空駛小客車”；車內(nèi)有駕駛?cè)撕?～2名乘客的“低載小客車”；車內(nèi)有駕駛?cè)撕?名(含)以上乘客的“高載小客車”。

(3)空駛量?？振偭渴侵柑囟〞r間段內(nèi)，通過道路某斷面的空駛小客車數(shù)量，單位為veh/5 min。

(4)空駛率?？振偮适侵柑囟〞r間段內(nèi)，小客車空駛量與通過道路某斷面交通總量的比值，無單位。

1.2 調(diào)查時間和地點

調(diào)查時間：2020年10月27日(周二)，上午7:00～9:30、下午16:30～19:00，天氣晴朗，無異常交通事件發(fā)生。

調(diào)查地點特征：福州市南二環(huán)路蓋山人行天橋所在斷面，道路為雙向六車道、四幅路、設(shè)計車速100 km/h，是福州市城南與城北之間的重要通勤要道。蓋山人行天橋附近有齊安新苑、迎霞新城、首山麗景和華潤山莊等大量交通出行發(fā)生源，以及新蕾小學、福建船政交通職業(yè)學院、學生街城市廣場等交通出行吸引源。早、晚高峰時段會產(chǎn)生較多以小客車為出行工具的交通需求，而這些時段的小客車空駛特性對提升二環(huán)路服務(wù)水平有重要影響。因此，在小客車空駛特性研究中，選取南二環(huán)蓋山人行天橋下南向北主路橫斷面進行調(diào)查，如圖1所示。

圖1 福州市南二環(huán)蓋山調(diào)查地點位置圖

1.3 調(diào)查方法

1.3.1 人工法

采用人工法觀察駛過調(diào)查斷面小客車內(nèi)載客數(shù)量，用調(diào)查儀進行分類記錄，獲取車輛到達時刻和車型數(shù)據(jù)。主路單向3車道，每車道調(diào)查人員2名，共6名。

1.3.2 激光調(diào)查儀

采用安裝在道路兩側(cè)的便攜式激光交通調(diào)查儀(簡稱“激光調(diào)查儀”)自動記錄車輛的到達時刻、行駛方向、車道、速度和車型等數(shù)據(jù)。

2 交通流特性分析

2.1 交通量特性

以連續(xù)5 min為調(diào)查間隔對激光調(diào)查儀測得的交通數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，繪制交通量分布圖，如圖2所示。

圖2 觀測斷面交通量分布圖

由圖2可知，觀測斷面交通量在309～560 veh/5 min之間，平均交通量約為5 172 veh/h。高峰小時為7:25～8:25，交通量為6 223 veh/h，平均每車道交通量約為2 074 veh/h。早高峰期間調(diào)查斷面負荷度為1.17，高峰小時系數(shù)PHF5=0.93，二環(huán)路交通處于強制流狀態(tài)。下午交通量高峰時段為17:30～18:30，調(diào)查斷面負荷度約為0.82，交通處于穩(wěn)定流狀態(tài)。

2.2 車速特性

對激光調(diào)查儀測得的觀測斷面車速數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，繪制車速頻數(shù)分布曲線，如圖3所示。

圖3 觀測斷面車速頻數(shù)分布圖

由圖3可知，觀測斷面車速主要分布在20～60 km/h之間，其中車速在30～40 km/h之間占比約為1/3，超過90%的車輛駛過觀測斷面的速度低于60 km/h。車輛行駛速度明顯低于設(shè)計速度，且上午低于下午，車速低于20 km/h和超過60 km/h的車輛很少，調(diào)查數(shù)據(jù)基本呈正態(tài)分布，平均車速為46.27 km/h。

3 小客車空駛特性分析

3.1 統(tǒng)計特性

對人工調(diào)查獲取的小客車到達時刻及載客狀況數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并計算空駛率，結(jié)果如表2所示。表中流量為觀測斷面南向北方向5 min交通量，單位為veh/5 min，空駛率為對應(yīng)調(diào)查間隔內(nèi)觀測斷面小客車空駛率(%)。

圖4 小客車空駛量與空駛率隨時間變化趨勢圖

由表2可知，觀測時段內(nèi)駛過觀測斷面的小客車總量為19 322 veh，占全部車輛的74.69%。其中空駛小客車15 286 veh，占小客車總量的79.11%，占交通總量的59.09%；低載小客車、高載小客車分別占交通總量的13.76%(3 559 veh)、1.84%(477 veh)。觀測時段內(nèi)小客車空駛率處于48.91%～66.56%之間，平均空駛率為58.26%，南二環(huán)路小客車出行比例高，空駛率較高且波動不大。

3.2 時間分布特性

對不同調(diào)查間隔空駛量進行統(tǒng)計，繪制小客車空駛量和空駛率時間分布如圖4所示，可知：

(1)空駛量出現(xiàn)“雙高峰”特征。上下午空駛量高峰時段分別出現(xiàn)在07:40～08:40、17:30～18:30，這兩個時段與交通量高峰時段基本重合(交通量高峰時段為07:25～08:25、17:30～18:30)。與下午相比，上午高峰時段空駛量大但持續(xù)時間短。通過配對樣本t檢驗，P=0.000<0.01，上下午空駛量有顯著差異，上午平均空駛量比下午多49.2 veh/5 min。

(2)空駛率存在高峰特征。上下午空駛率最大的時段分別是07:50～08:50、17:40～18:40，這兩個時段均比空駛量對應(yīng)高峰時段晚10 min。在觀測時間段內(nèi)，小客車空駛率最高可達66.56%，調(diào)查時段內(nèi)，僅下午17:20～17:25和18:00～18:25小客車空駛率低于50%，占比僅為3.33%，有8個調(diào)查間隔小客車空駛率高于65%，占比為13.33%，說明小客車空駛率較高且持續(xù)時間較長；通過配對樣本t檢驗，P=0.012<0.05，表明上下午空駛率有差異，上午平均空駛率比下午高2.41%。

綜上，調(diào)查時間段內(nèi)上午空駛量、空駛率顯著高于下午，即上午小客車空駛現(xiàn)象比下午更普遍、更嚴重；調(diào)查時段內(nèi)，小客車空駛率高于50%的調(diào)查間隔高達96.37%，說明小客車空駛率較高且持續(xù)時間較長。

3.3 空駛量與交通量關(guān)系

3.3.1 空駛量與交通總量

運用SPSS對小客車空駛量與交通總量之間的關(guān)系進行分析，P=0.000<0.01，皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.934，二者之間有顯著相關(guān)性且相關(guān)程度高，繪制散點圖如圖5所示。

由圖5可知：觀測斷面上下午期間散點圖表明，小客車空駛量與交通總量之間有較好的線性關(guān)系，隨著交通總量的增加，空駛小客車數(shù)量隨之增加，小客車空駛率增大。

圖5 空駛量與交通總量散點圖

3.3.2 空駛量與小客車交通量

運用SPSS對小客車交通量與空駛量關(guān)系進行分析，P=0.000<0.01，皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.961，二者之間有顯著相關(guān)性且相關(guān)程度高，繪制散點圖如圖6所示。

由圖6可知：觀測斷面上下午小客車空駛量與小客車交通量之間存在線性關(guān)系，隨小客車交通量增加，小客車空駛量也不斷增加。

圖6 空駛量與小客車交通量散點圖

3.3.3 空駛量與交通總量、小客車交通量關(guān)系

研究表明，小客車空駛量與交通總量及小客車交通量均存在線性關(guān)系。將60個調(diào)查間隔按順序賦值為1～60，t為時間變量，t∈{1,2,…,60}。用線性回歸分別對上下午調(diào)查數(shù)據(jù)進行擬合，擬合優(yōu)度分別為R2=0.923，R2=0.855。

式中，Q(t)、q(t)分別是調(diào)查間隔內(nèi)交通總量、小客車交通量、f(t)為對應(yīng)調(diào)查間隔的小客車空駛量，三者單位均為veh/5 min。

綜上，小客車空駛量隨調(diào)查斷面交通總量、小客車交通量的增加而增加，但交通總量和小客車交通量對空駛量的影響程度有所不同，上下午的數(shù)據(jù)均顯示小客車交通量對空駛量的影響比交通總量更大。因空駛量很難通過常規(guī)的檢測設(shè)備和視頻技術(shù)獲取，故模型除用于分析小客車空駛量與交通量之間的關(guān)系外，還可作為預(yù)測小客車空駛量的方法。

3.3.4 模型驗證

為驗證模型有效性，以福州市北二環(huán)路茶園人行天橋所在道路斷面為調(diào)查地點，統(tǒng)計2020年10月29日(周四)7:00～9:30和16:30～19:00的實測數(shù)據(jù)(見表3)并進行檢驗，表中Q是調(diào)查斷面交通總量、q是小客車交通量、f是小客車空駛量。

運用SPSS對北二環(huán)路茶園人行天橋斷面小客車空駛量預(yù)測值和實測數(shù)據(jù)進行樣本t檢驗，檢驗結(jié)果顯示P=0.182>0.05，即模型預(yù)測值與實測數(shù)據(jù)無顯著性差異，模型有效。因此，可用該模型對福州市二環(huán)路小客車空駛量進行預(yù)測。

表3 福州市北二環(huán)茶園人行天橋斷面流量調(diào)查表

3.4 降低空駛率措施

為提升交通運行效率，福州市采取諸多措施，包括啟動加密路網(wǎng)項目、優(yōu)化交通信號控制方案、持續(xù)開展非機動車專項整治、加大電動自行車管理力度等[23]，但這些措施對提升快速路交通運行效率的作用有限，因此，應(yīng)根據(jù)小客車空駛特征，采取針對性措施降低小客車空駛率，提升二環(huán)路的服務(wù)水平和運行效率。

(1)引導市民轉(zhuǎn)變用車理念

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，小客車出行數(shù)量不斷增大，給城市道路交通系統(tǒng)帶來很大壓力。引導市民轉(zhuǎn)變用車理念，鼓勵市民選擇道路資源利用率高、綠色環(huán)保的交通工具出行非常重要。針對福州市二環(huán)路小客車出行比例高和空駛率較高的現(xiàn)狀，轉(zhuǎn)變小客車駕駛?cè)擞密嚴砟钍志o迫。與此同時，加強公共交通系統(tǒng)建設(shè)。一方面應(yīng)加快福州市軌道交通建設(shè)，增加運營里程、擴大覆蓋范圍、提升客運能力；另一方面應(yīng)增大公共交通服務(wù)范圍，提高運行精準性和便利性，為市民選擇綠色出行提供保障。

(2)科學設(shè)置HOV合乘車道

通過設(shè)置HOV車道滿足高峰期間高載客量小客車優(yōu)先通行權(quán)，實現(xiàn)合乘，降低出行總量，對降低小客車空駛率，緩解交通擁堵具有一定現(xiàn)實意義。我國未有HOV車道的設(shè)置標準，參考張舉、韓得利等[24-25]的研究結(jié)論，將HOV車道設(shè)置條件歸納并梳理福州市二環(huán)路對應(yīng)條件。

表4 HOV車道設(shè)置條件

表4為福州市二環(huán)路滿足設(shè)置HOV車道所需的道路和交通條件。若將低載小客車和高載小客車均作為HOV車輛，則HOV比例為15.6%，該指標雖不在推薦范圍內(nèi)，但只略大于推薦上限值15%，仍可將其作為HOV車輛的重要參考。綜上，可將福州市二環(huán)路內(nèi)側(cè)道路設(shè)置為HOV 1+車道，以減少小客車空駛，提升二環(huán)路服務(wù)水平。

(3)采取機動車尾號限行政策

福州市二環(huán)路小客車出行比例74.69%，空駛率最高達66.56%，小客車空駛量與交通總量、小客車交通量均成正線性相關(guān)，因此，可通過減少小客車出行總量降低小客車空駛率。根據(jù)福州道路交通實際，適時采取機動車尾號限行策略，減少小客車空駛量，實現(xiàn)節(jié)能減排。

4 結(jié)語

通過對福州市南二環(huán)路典型斷面小客車空駛特性調(diào)查與分析，結(jié)果表明：(1)小客車空駛現(xiàn)象嚴重。在調(diào)查時段內(nèi)，小客車空駛率高于50%的占調(diào)查時段的96.67%，小客車平均空駛率為58.26%，最高為66.56%，說明城市快速路小客車空駛率較高且空駛時間長，道路資源浪費嚴重，這與韓鳳春[18]、張弛[19]等的研究結(jié)論一致；(2)小客車空駛量出現(xiàn)高峰時段，該時段與交通量高峰小時基本一致，且上午小客車空駛現(xiàn)象比下午更嚴重；(3)交通總量、小客車交通量與空駛量均成線性關(guān)系，與韓鳳春等建立的一元二次模型[18]相比，本文提供一種更簡單的空駛量預(yù)測模型。

基于此，應(yīng)引導市民轉(zhuǎn)變用車理念、科學設(shè)置HOV車道鼓勵合乘、采取機動車尾號限行政策以降低小客車空駛率，提升二環(huán)路交通運行效率和服務(wù)水平。未來應(yīng)在廣泛開展交通調(diào)查基礎(chǔ)上，進一步加強小客車空駛率對交通運行狀態(tài)影響及不同空駛率下實施HOV車道運行效果方面的研究。