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张斯阳 快速公交与其他公共交通方式比选及融合发展

发布于:2022-08-23 09:16:23 来自:道路桥梁/交通规划 0 1 [复制转发]




写在前面:

常见的大中运量公共交通方式包括城市轨道交通、快速公共汽车(Bus Rapid Transit, BRT)、有轨电车。BRT凭借其灵活性和适应性,在运能、服务水平等方面与城市轨道交通、有轨电车具有一定的可比性。因此,三者常常成为城市公共交通骨干网络选型比较的对象。与城市轨道交通相比,BRT处于辅助地位,配合完善公共交通骨干网络。与有轨电车相比,BRT的灵活性、经济性较优,服务水平、环保水平、形象提升方面略逊。公共交通系统规划应充分评估城市条件、未来发展潜力,在不同客流走廊配置不同的公共交通方式;合理选取并融合发展城市轨道交通、有轨电车和BRT等多种方式,构建立体、完备的公共交通体系,满足居民多样化的出行需求。

         


张斯阳

中国城市规划设计研究院 工程师


研究背景

随着中国城镇化进程不断加快,城市规模不断扩大,社会交往日益增多,城市居民的出行需求在空间上和频次上大幅增长。同时,城市交通结构也发生了显著变化,机动化拥有水平不断提高,机动化出行比例迅速上升。全国民用载客汽车拥有量由2000年853.73万辆增至2020年2.42亿辆,年增长率约为18.2% [1]


面对交通拥堵日益严重、环境污染和能源消耗压力不断加剧的局面,国家大力倡导公共交通优先理念。2011年,交通运输部在《交通运输“十二五”发展规划》中提出开展“公交都市”建设示范工程 [2] 。以此为契机,大城市在公共汽电车的基础上引入等级更高、服务水平更优的公共交通方式。通过鼓励发展不同能级和功能定位的公共交通方式,打造多方式融合的公共交通网络,满足大客流和高品质出行需求,从而提升公共交通出行分担率。


《城市综合交通体系规划标准》(GB/T 51328—2018) [3] 规定,客运强度超过2万人次·km -1 ·d -1 的大(高)客流走廊,可选择城市轨道交通系统;客运强度1万~2万人次·km -1 ·d -1 的中客流走廊,可选择城市轨道交通、快速公共汽车(Bus Rapid Transit, BRT)或有轨电车系统。因此,在城市公共交通规划选型过程中,往往将BRT系统与城市轨道交通、有轨电车系统进行比较。


BRT系统作为公共汽电车的升级形式,具有投资小、形式灵活、运能大等优势,自2005年北京市开通中国第一条BRT线路以来,已有33个城市先后开通BRT系统 [4] 。尽管广州、济南、厦门等城市的BRT系统发挥了重要的出行分担作用,但是近5年规划、新建BRT系统的城市逐渐减少。本文梳理近10年发表的有关BRT系统与其他公共交通方式类型比选的文献,总结各类方式的发展适用条件和优缺点,探究BRT系统适宜的发展环境和公共交通多方式融合发展路径。


BRT与城市轨道交通比较分析

城市轨道交通作为大运量交通方式,对城市的人口规模、经济发展水平要求较高。《国务院办公厅关于进一步加强城市轨道交通规划建设管理的意见》(国办发〔2018〕52号)提高了地铁的建设门槛 [5] 。《城市轨道交通2021年度统计和分析报告》数据显示,截至2021年底,中国大陆地区已有50个城市开通城市轨道交通 [6] 。除了7座超大城市、14座特大城市,其他均为I型大城市。

1

线路规划关系

由于能级上的差距,BRT在公共交通系统中往往处于辅助地位,配合城市轨道交通完善公共交通骨干网络。二者之间的关系可以归纳为“延伸、补充、联络、过渡” [7-10]

   

图1 BRT线路与城市轨道交通线路的关系

资料来源:基于百度地图绘制。


1)延伸线。


BRT既能降低投资及运营成本,也有助于为城市轨道交通输送充足的客流,从而提高轨道交通的运营效益及整个公共交通系统的吸引力和覆盖面 [7, 11] 。例如,上海市奉浦快线为市郊BRT线路,下行首发站沈杜公路站与轨道交通8号线、浦江线接驳(见图1a)。根据相关规划,大容量、快速化的专线客运通道是未来上海新城与中心城快速客运联系的主要方式 [12] 。BRT系统可以作为城市轨道交通的有效延伸,提高长距离、跨区域出行效率。


2)补充线。


设置BRT线路可适当降低城市轨道交通线网的敷设密度 [7, 11] 。例如,北京市4条BRT线路与地铁2号线接驳,向4个方向延伸,满足长距离进出市中心的交通需求 [13] (见图1b)。郑州市农业路南北两侧均规划城市轨道交通线路,因此农业路宜定位为中等运量的客运走廊 [14] (见图1c)。陈彦瑾 等 [8] 通过建立时间价值模型,分析成都市出行者选择城市轨道交通或BRT的时间价值,结果是二者差别不大,表明在二环路修建BRT是对城市轨道交通的有效补充。


3)联络线。


对于城市轨道交通建设初期的城市而言,合理布局BRT线路可以快速搭建公共交通骨干网络,提升客流吸引力 [7, 11] 。济南(见图1d)、郑州、乌鲁木齐在开通城市轨道交通线路前,均已建成较为完整、发达的BRT网络。在城市轨道交通尚未成网前,这些城市的BRT系统仍发挥了重要的骨干作用。


4)过渡线。


在预留的城市轨道交通走廊上先行建设BRT线路,满足近期客流需求,为城市轨道交通培育客流 [7, 11] 。但是,若前期建设的BRT系统的设施等级过高,则会产生高昂的拆迁成本和对于资源浪费的质疑。北京市BRT 1号线所在走廊规划了轨道交通8号线,前者为后者的过渡方案 [15] 。乌鲁木齐市规划了7条BRT线路、10条城市轨道交通线路;BRT 1号线有40%的里程与轨道交通1号线重合,BRT 3号线则与轨道交通1号线全线重合 [16] ;2019年,伴随轨道交通1号线的正式投运,BRT 3号线也于同年7月13日正式停运(见图1e)。杨秋菊 等 [17] 认为针对客流比较饱和的城市轨道交通线路,可保留部分BRT线路,以起到分流作用,但重合长度不宜超过4 km。

2

融合发展思路

在规划过程中BRT与城市轨道交通的关系可能是复合的,在实际运营过程中BRT相对城市轨道交通的作用和价值也在变化。杨珺晖 [18] 从运输网络经济学的角度分析指出,早期建设的单一城市轨道交通走廊难以实现幅员经济(指由线路延长、服务节点增多带来的运输总产出增加,并由此引起平均成本下降的现象),而完善的BRT网络相较于城市轨道交通对公共交通系统起到的作用更大。武汉市规划8条BRT线路,其中3条骨架型线路、3条补充型线路、2条过渡型线路(BRT 7号线远景是轨道交通10号线的组成部分,BRT 8号线远景过渡为轨道交通8号线),根据区位、客流需求以及城市轨道交通线路规划确定不同的BRT线路定位 [19]


蒋源 [11] 对成都城市轨道交通加密成网前后BRT系统的运营情况进行对比分析,发现2017年当城市轨道交通仅有4条线路时,BRT乘客平均出行距离为8.6 km,客流平均吸引范围为1.2 km,这与城市轨道交通十分接近且远高于公共汽电车水平;而2020年城市轨道交通里程达到518 km,BRT的前述两项指标均大幅滑落至与公共汽电车接近的水平(见表1)。因此,BRT线路规划应与城市轨道交通系统充分统筹,避免重合度过高、运能浪费。


表1 成都市BRT系统与城市轨道交通、

公共汽电车服务水平对比

   

资料来源:根据文献[11]整理。


伴随超(特)大城市轨道交通逐渐加密成网,一些BRT系统的客流分担率逐渐下降 [11] 。2021年全国城市轨道交通客运量占公共交通客运总量的43.4%,其中上海、广州、深圳、成都、南京、北京、杭州、南宁超过50% [6] 。许多城市对BRT线路取消独立封闭路权、降级为公共汽电车干线,甚至取消一些线路,例如昆明 [20] 、乌鲁木齐 [16] 、杭州 [11] 。在拥有城市轨道交通系统的城市中,BRT系统的出路是谋求协同发展而不是竞争或放弃 [16]


BRT与有轨电车比较分析

有轨电车和BRT均为地面交通形式,具有相似的运能,可比性强,互斥性强,常被作为比较的对象。大量研究聚焦这两个系统的性能比较 [14, 21-30]

1

特征比较

本文梳理不同文献中出现的特性和指标,总结得到BRT与有轨电车系统5大类特征属性、26条具体指标(见表2):1)服务特征属性描述系统的运营能力、服务水平;2)灵活特征属性描述系统与公共汽电车的融合能力和客流、环境适应能力;3)经济特征属性描述系统的成本投入和效益产出;4)环保特征属性描述系统的污染物排放水平和绿色低碳表现;5)形象特征属性描述决策者和使用者对系统的认可度。每项特征属性的综合评价是该项各具体指标结果的综合,其中BRT与有轨电车的服务、灵活、环保特征属性的具体指标结果较为趋同,而经济要素更加复杂,且指标描述高低与经济特征属性高低相反,故无法简单评判哪类系统的经济特征属性更优。


表2 BRT与有轨电车特征属性对比

   


服务

1.1

衡量系统运营能力最核心的指标是运能和运营速度。同为中运量公共交通方式,两个系统在运能上的差异并不大,主要受路权形式、信号优先、有轨电车编组等因素影响 [27] 。根据所选车型不同,BRT车辆和有轨电车车辆的单车载客量为100~200人,略有浮动 [21, 23, 31] ;根据《城市公共交通分类标准》(CJJ/T 114—2007),BRT和有轨电车单向客运能力分别为0.5万~1.0万人次·h -1 和0.5万~1.5万人次·h -1 ,有轨电车上限略高 [33]


运营速度主要受车辆行驶速度、路权形式、系统延误等因素影响。尽管有轨电车的最高行驶速度为70 km·h -1 ,BRT的最高行驶速度一般为60 km·h -1[31] (一说100 km·h -1[27] ),但是考虑到现实的复杂路况、乘客无安全带保障等因素,车辆的实际行驶速度要低得多。例如,济南市BRT系统路段限速为45 km·h -1 ,交叉口限速为30 km·h -1 。再考虑到进出站加减速、上下客、等待红灯、等待社会车辆左转等延误因素,实际运营速度往往只有15~30 km·h -1[21, 24-25, 27, 29]


服务水平主要包括安全性、舒适性、可靠性、便捷性指标。总体而言,有轨电车的表现更加优异,这与有轨电车更接近地铁的设施建设和车辆配置标准有关 [21]

灵活

1.2

BRT调节运能的方式主要包括调节发车频率、优化整合公共汽电车线路、设置大站快线等。其中,发车频率影响单位时间的线路运能,理论最小发车频率可达30 s,但是实际上过高的发车频率易造成车辆堆积 [23] 。优化整合公共汽电车线路可以有效利用现有资源扩大BRT车站的客流吸引范围,避免线路重复度高、线路过长、非直线系数过高;该模式下,同一路段上运行的公共汽电车线路数量均有不同程度的减少 [34] 。有轨电车调节运能的方式主要为增减车辆编组,该方法不受发车频率影响,承载量变化幅度大,但是过长的车身对道路条件要求也相应提高。基于上述分析,不同研究对两个系统的客流适应性给出不同结论。


道路宽度适应性、交叉口适应性、地形适应性指标均体现了设计施工的难易程度,也与经济特征属性中的工程造价直接相关。BRT一般需占用2条机动车道空间(站台处需占用3~4条机动车道空间),通常选取道路红线宽度大于40 m的路段进行规划。如果采用“专用走廊+灵活线路”运营模式,则可将公共汽电车线路纳入BRT专用车道行驶;通过对交叉口交通组织进行优化并采用信号优先控制,可实现专用车道通行能力的提升。有轨电车系统一般需占用2条机动车道空间(站台处需占用3条机动车道空间),但是车道宽度要求略低于BRT [22] ,因此对整体道路红线宽度的要求略低。


故障排除灵活性指标指遇到系统故障时,后续车辆是否可免除影响。BRT可以借道机动车道正常运行,不会造成车辆之间传递故障。有轨电车一旦出现故障具有系统传导性,可能会导致部分区域乃至整条线路停摆 [21, 23]

经济

1.3

1)总成本指标。


系统全生命周期总成本指标包括车辆购置费、工程造价、维护成本3项。BRT初期建设成本低,但是车辆折旧率高,系统维护成本高。


有轨电车单车购置费高,约为BRT车辆的10倍,线路所需车辆规模小,车辆寿命通常为30年,30年周期内需购车1次;BRT单车购置费低,线路所需车辆规模大,车辆寿命通常为10年,30年周期内需购车3次 [21-22, 25, 27, 29] 。有轨电车的很多技术要求参考地铁车辆,有多项配置及技术指标高于BRT,这也是有轨电车车辆单价高于BRT的原因之一 [21] 。此外,由于有轨电车基本以进口为主,车辆在采购以及运营维护等方面成本较高 [21, 27] 。叠加各项要素,BRT的购车成本略低于有轨电车。以30年周期计算,有轨电车的车辆购置费仅比BRT贵1.5~2.0倍 [27]


从基础设施建设来看,有轨电车增加了供电工程和轨道工程,因此工程造价和建设周期指标更高 [27] 。同时,工程造价与路权形式及拆迁量关系密切,并且与项目具体要求(如车辆的技术特点等)有关 [21] 。有轨电车地面形式的工程造价约为0.7亿~1.0亿元·km -1 、高架形式约为l.0亿~2.0亿元·km -1 ;BRT工程造价约为0.4亿~0.8亿元·km -1[21] 。建设周期越长,对道路交通和市民生活的影响越大。BRT的建设周期通常为1~2年,有轨电车通常为3~4年 [21-22, 29]


维护成本指标包括系统维修成本(车辆、站台、轨道等设施设备)、人员工资、能耗等。BRT的系统维修成本低于有轨电车,但由于其人员工资、能耗显著高于有轨电车,故BRT的维护成本较高 [23] 。人均每千米运营成本指标也是相同的结果,一定程度上反映了系统运营情况和客流水平的综合影响。


2)全生命周期总成本。


总体而言,BRT的前期投入成本更低,约为有轨电车的1/4~1/2。但从全生命周期综合成本指标来看,有轨电车后期运营维护成本更低且车辆的使用寿命较长,因此有轨电车与BRT的全生命周期成本差距并不大,前者略高于后者 [21] 。未来这种差异会随着有轨电车国产化比例进一步提升而逐步减小 [27]


3)财政补贴。


财政补贴指标受系统售票收益和维护成本影响。公共交通系统往往票价低廉。大多数城市的BRT系统定价与公共汽电车接近,27个城市的BRT系统采用一票制,全程2元;北京(1~4元)、厦门(0.5~5.0元)、绍兴(1~4元)、上海(1~4元)和金华的部分线路(2~6元)为分段计价。而有轨电车定价更趋近于地铁系统,票价略高于BRT。此外,由于BRT系统往往与公共汽电车系统一样对特定人群给予免费或打折优惠,使得BRT系统的售票收入更低。同时,考虑到BRT系统较高的维护成本,因此BRT财政补贴高于有轨电车。


4)沿线土地增值率/产业带动作用。


沿线土地增值率/产业带动作用指标体现了系统对周边用地的经济影响。有轨电车被认为具有更强的公共交通引导发展的效果。兰州市BRT 1号线是BRT系统带动城市发展的成功案例。该线路充分利用道路地下空间,设置了7处不同规模的地下空间。其中规模最大的“费家营十字—桃海市场”地下空间宽28 m,长496 m,为目前全国规模最大的道路地下空间,也是吸纳私人融资的成功案例。此外,行人立体过街设施与BRT项目的同步实施,一方面可以激发沿线商业活力、同步提升周边用地可达性和交通设施客流吸引力,另一方面也为行人设施建设探索了一条社会效益和经济效益双赢的模式 [35]

环保

1.4

有轨电车使用电能,能耗低,不会造成空气污染;BRT车辆能源类型较为丰富,包括替代燃料、混合动力系统、电池等,能耗水平是有轨电车的2~4倍 [21-23, 27, 29] 。有轨电车运营平稳,噪声水平也低于大多数道路上的机动车 [24, 27] 。有轨电车还有一个独特的优势是可以在轨道路面铺设草坪,增加城市绿化,同时提升了环保水平和城市形象。

形象

1.5

BRT车辆与公共汽电车差异不大,缺乏辨识度和现代感。有轨电车流畅的工业设计令人眼前一亮,宽大的车窗利于采光和观景,低地板登乘便捷。从决策者的角度,选择有轨电车更能彰显城市形象;从使用者的角度,选择有轨电车体验更佳。尤其是对于旅游城市,研究者普遍认为,有轨电车更能给游客带来良好、独特的游玩体验 [23-24, 27]

2

规划选型思路

尽管有轨电车的一些指标更加突出,但是BRT对于城市的适应性也不容忽视。城市在二者之间进行比选时,应综合考虑5大类特征属性要求,选择最适合自身需求的公共交通方式。例如,法国蒙彼利埃(Montpellier)出于对节能环保的考虑选用有轨电车作为城市骨干系统 [25] ;刘阳 等 [24] 通过分析云南省曲靖市发展有轨电车的适用性,认为有轨电车能有效缓解交通拥堵,提升城市形象(尽管相关规划已提出BRT规划构想);王婷静 等 [30] 通过构建选择模型得出江苏省常州市适宜发展BRT系统的结论;李瑞杰 [31] 提出兰州新区骨干公共交通制式宜选择有轨电车;钱乾 等 [32] 通过分析曲靖市发展BRT和有轨电车的优劣势,认为应以有轨电车构建南北及东西向客流主通道、以BRT构建组团内客流主通道;厦门市BRT系统的高架桥路段也有为未来升级改造成城市轨道交通方式预留空间的考量。


BRT系统规划建议

《国务院办公厅转发建设部等部门关于优先发展城市公共交通意见的通知》(国办发〔2005〕46号)针对公共交通结构优化提出3条意见:大力发展公共汽电车,有序发展城市轨道交通,适度发展大运量快速公共汽车系统,同时提出科学设置优先车道(路)和优先通行信号系统并加强管理 [36] 。因此,在保障公共汽电车基础设施稳步发展的前提下,城市可根据人口规模、空间尺度、经济水平测算公共交通线网的合理规模 [37] ,合理选择更高等级的公共交通形式,建立立体的公共交通网络,满足不同规模、不同尺度的出行需求。


对于超(特)大城市,轨道交通系统起步早,BRT可作为公共交通线网中的一个功能层次,满足中长距离集中客流需求 [7] 。针对具体的走廊或线路,城市应充分评估预期客流水平,合理配置适宜的大中运量公共交通系统。例如,上海市选择采用轻轨和地铁解决主要客流通道的公共交通出行需求,因地制宜地采用BRT系统(奉浦快线)、有轨电车系统(松江有轨电车)、新型无轨电车系统(延安路71路公共电车)等服务空白次要客流通道,延伸城市轨道交通服务范围,构建郊区新城公共交通客运骨架 [38]


对于I型大城市,城市轨道交通规划建设起步晚,规划线路密度相对较低,因此轨道交通无法覆盖城市中所有主要客流走廊,BRT可以作为城市轨道交通的有效补充和延伸 [35] 。对于II型大城市或规模更小的城市,暂时不具备发展大运量公共交通方式的条件,BRT可以作为城市轨道交通的替代方式 [7]


对于中等城市,应结合大型客流集散点布局BRT线路,保障稳定、充足的客流供给。例如,骨干线路应串联铁路客站、长途客运站、大型社区等客流集散地,确保线路与客流需求匹配 [27] 。选择哪种公共交通方式应考虑新城、老城、外围区等地区的不同发展水平,单中心型、带型、组团型等不同形态城市的约束条件 [23, 39] 。带型城市横向延长轴方向的交通需求强,纵向短轴方向交通需求小,因此客流走廊非直线系数小,垂直方向交通干扰少,适合发展BRT,例如库里蒂巴、常州、兰州 [10]


写在最后

本文系统梳理了近10年文献研究中有关BRT系统与城市轨道交通、有轨电车的异同和适用条件,总结的经验方法可供城市在编制公共交通相关规划、运营管理公共交通系统的过程中借鉴。公共交通系统规划应充分评估城市条件、未来发展潜力,通过建立科学的模型分析工具 [30, 37] ,在不同城市、不同客流走廊配置不同等级的公共交通方式,为城市搭建层次丰富、协同耦合、灵活弹性的公共交通系统;合理选取并融合发展城市轨道交通、有轨电车和BRT系统等多种交通方式,构建立体、完备的公共交通体系,满足居民多样化的出行需求。

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