作者：霍月英
出版社：东南大学出版社
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公交专用道车辆运行与乘客感知服务水平评估方法试读：
前言
近年来，随着我国经济的高速发展，机动车保有量迅猛增长，交通拥堵、交通事故、交通污染和能源消耗等交通问题日益严峻。提高现有资源利用率、大力发展资源利用率高的交通方式是解决交通问题的根本途径。公共交通作为一种承载能力大、运送效率高、环境污染小、运输成本低的交通方式，各国政府都把优先发展公共交通作为缓解交通问题，实施国家节能减排战略，建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措。
优先发展公共交通归根结底要落实到提高公交的服务水平上。公交服务水平不仅反映了城市的出行条件，而且反映了城市的社会风气和精神文明建设水平。公交服务水平是影响居民出行方式和公交分担率的重要方面。
优先发展公共交通，需要政策扶持、财政支持和道路通行权保障。在众多优先发展公共交通的举措中，公交专用道因其具有与轨道交通类似的专有路权又不失地面公交的投资省、见效快、简单灵活等优点而被国内外城市广泛采用。
近年来，公交专用道在我国迅速发展。提高公交专用道服务水平，充分发挥其快捷、舒适的优势，是目前我国公交专用道发展的当务之急。科学合理地评估公交专用道服务水平是提高其服务水平的前提和基础，不仅可以及时准确地认识公交专用道的服务状况，还可以进一步发现问题。然而，公交专用道的服务水平如何评估尚无方法可循，如采用何种指标评价它的服务水平、如何划分服务水平等级、不同服务水平等级的运输能力等均没有系统科学的研究。为此，霍月英、李文权、张曼、李爱增著的《公交专用道车辆运行与乘客感知服务水平评估方法》依托973计划课题（2012CB725402）、国家自然科学基金课题（50978057）、内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZY16022）研究了公交专用道的服务水平评估方法。
本书按照评价指标选取、指标影响因素分析、指标估算模型构建、服务水平分级及服务交通量界定的思路分别研究了车辆运行服务水平和乘客感知服务水平；分析了车辆运行服务水平与乘客感知服务水平的关系；建立了公交专用道服务水平评估方法，以方便研究成果的应用。
第一章介绍了研究背景及意义、国内外研究概况、研究目标和研究内容，提出了研究方法及技术路线，并梳理了本书的组织结构。第二章主要分析了服务水平的评价指标，即分别以延误、乘客满意度作为车辆运行和乘客感知服务水平的评价指标。第三章运用排队论和高等数学相关知识，考虑公交车到达率、停靠站通行能力、泊位数及信号参数等因素，结合公交车在路段和交叉口延误的计算方法，构建了公交专用道延误估算模型，是本书的重点之一。第四章采用因子评点法、K均值聚类和模糊 C均值聚类建立了公交专用道车辆运行服务水平分级，并基于公交专用道的VISSIM仿真模型确定了各级服务水平的服务交通量，是本书的重点之一。第五章基于乘客满意度问卷调查获取的数据，采用T检验和单因素方差分析对乘客满意度进行了分析。第六章运用有序Logistic回归模型，建立了以到站时间、潜在等车时间、停靠站设施水平、车内时间、车内拥挤度、年龄、受教育程度、有无私家车为解释变量的乘客满意度估计模型，是本书的重点之一。第七章研究了乘客感知服务水平对车辆运行服务水平的影响，并建立了二者之间的关系。第八章以前面章节内容为基础梳理了公交专用道服务水平评估方法，包括车辆运行服务水平的评估方法、乘客感知服务水平的评估方法。第九章是结论与展望，对全书的主要研究成果与结论进行总结，概括主要创新点，分析研究的不足，并对今后研究的方向提出展望。
本书编写分工如下：
第一章：霍月英（内蒙古大学）
第二章：霍月英（内蒙古大学），张曼（苏州科技大学）
第三章：霍月英（内蒙古大学）
第四章：霍月英（内蒙古大学）
第五章：李爱增（河南城建学院）
第六章：霍月英（内蒙古大学）
第七章：霍月英（内蒙古大学）
第八章：李爱增（河南城建学院）
第九章：霍月英（内蒙古大学），张曼（苏州科技大学）
本书在写作过程中得到了很多同行学者、朋友的帮助，在此特别感谢授业导师李文权教授、麻省理工学院Jinhua Zhao教授，感谢东南大学陈茜副教授、陈学武教授、邓卫教授、项乔君教授、刘攀教授、季彦婕教授、杨敏教授、张健博士等，感谢河海大学李锐博士、沈金星博士，感谢东南大学邱丰博士、肖恢翚博士、文采博士、魏明俐博士、毕云蕊博士等，有了他们的支持本书才得以完成。本书在写作过程中参考了国内外大量书籍、文献，在此谨向文献作者表示感谢。最后本书有幸出版，还要感谢内蒙古大学的支持与帮助。
由于笔者专业视野和学术水平有限，书中难免有错漏和不足之处，敬请读者批评指正，特此致谢。霍月英2015年12月于内蒙古大学
主要变量及符号注释表
续表第一章绪论1.1研究背景及意义1.1.1 研究背景近年来，随着我国经济的高速发展，机动化进程日渐加快。“十[1]一五”期间，我国机动车保有量增加了60.9%。据公安部交管局统计，截至 2012年年底，我国机动车保有量达2.4亿辆。机动车保有量的高速增长，使得城市交通拥堵日益加剧，交通事故频繁发生，交通[2-6]污染和能源消耗日益严重。供需失衡是引发拥堵、事故、污染等交通问题的主要原因。为了缓解交通问题，各城市纷纷加强道路基础设施的建设，完善道路网络。目前我国城市间和城市内部的路网已经初具规模，但是交通供给仍然无法满足快速增长的交通需求，供需矛盾依然十分突出。当基础设施达到一定规模时，单纯依靠扩大路网解决交通问题效果并不明显，同时路网受土地资源的限制，不可能无限扩大。提高现有资源利用率、大力发展资源利用率高的交通方式才是解决交通问题的根本途径。公共交通作为社会群体型交通，具有人均占用道路资源少、事故率低、污染物排放少、能源消耗低的优势。以小汽车和公共汽车（简称公交车）为例，小汽车运送单位乘客的占地面积约为公交车的22～39 倍，小汽车单位乘客占用停车场用地为公[7]交车的13～20倍。运送同样数量的乘客，小汽车的事故数比公交车高出100倍，产生的废气是公交车的10 倍，耗油量是公交车的2～3 [8]倍。因此，优先发展公共交通是缓解交通问题的根本出路，符合当今社会可持续发展的需要，已经引起我国政府的高度重视。2009年 10月，胡锦涛总书记在考察北京交通工作时指出：“要解决城市交通问题，必须充分发挥公共交通的重要作用，为广大群众提供快捷、安全、方便、舒适的公共交通服务，使广大群众愿意乘公交、更多乘公
[9]交”。
优先发展公共交通归根结底要落实到提高公共交通的服务水平（简称公交服务水平）。公交服务水平不仅反映了城市的出行条件，而且反映了城市的社会风气和精神文明建设水平。公交服务水平是影响居民出行方式和公交分担率的重要方面。2005年国务院办公厅下发了《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》, 《通知》明确了公共电汽车交通仍是我国现阶段城市公共交通的主要形式，并提出要从改革投融资体制、推行特许经营制度、加强市场监管和提高服务水平4个方面积极稳妥地推进行业改革。
优先发展公共交通，需要政策方面的扶持、财政方面的支持和道路通行权的保障。在众多优先发展公共交通的举措中，城市公共汽车专用道（简称公交专用道）因其具有与轨道交通类似的专有路权又不失地面公交的投资省、见效快、简单灵活等优点而被国内外城市广泛采用。公交专用道分为普通公交专用道和快速公交专用道。普通公交专用道是指在城市道路特定路段上设置隔离设施或者标志、标线将一条或多条车道与其他车道分隔开，仅供公交车在全天或某时段行驶[10]。快速公交专用道是指快速公交（Bus Rapid Transit，简称BRT）的道路基础设施，即快速公交的专用车道。公交专用道实际上是对道路资源的重新分配，以在空间上为公交车提供道路使用权和优先通行权。开辟公交专用道有利于实现公交车与社会车辆的分离，减少社会车辆对公交车的影响，使得大容量的公交车能够快速地行驶。同时开辟公交专用道减少了社会车辆可使用的车道数，有利于诱导私人交通方式向公共交通方式转移，可在一定程度抑制私人交通方式的发展。法国巴黎设置480多条全天或部分时段禁止其他车辆使用的普通公交[11]专用道后，公交车速度提高了20%～30%。1997年6月，北京在长安街复兴门到建国门段开通了我国首条普通公交专用道。实施1个月后长安街的公交车平均速度由开通前的16km/h提高到20～23.5km/h，正点率提高了43.6%，平均每辆公交车单程运营时间减少了[12]8min。随后，深圳、昆明、沈阳、上海、南京、广州、成都、重庆、青岛、合肥、武汉、呼和浩特等城市相继在有条件的道路上开辟了普通公交专用道。我国公交专用道的建设里程逐年增加，截止到2009年，建设里程已达7 452km。根据《城市公共交通“十二五”发展规[9]划》，到“十二五”末，公交专用道总里程将达到10000km。
普通公交专用道仅在城市道路上进行适当的车道分隔，停靠站、车辆等相关配套设施未达到公交优先的标准，并逐步向快速公交专用道发展。快速公交专用道是快速公交的专用车道。快速公交是一种灵活的、胶轮式快速公共交通方式，它把专用道、停靠站、车辆、服务和智能交通等要素整合为具有显著识别性的系统。快速公交是一种介于轨道交通与常规公交之间的新型的大运量公共客运交通，将轨道交通的高效性、可靠性与常规公交的灵活性、低成本结合起来，它的投资运营成本比轨道交通低，运营效果比常规公交优良。快速公交可有效提升公交运营速度，提供快捷、舒适、经济的城市交通服务，在许多国家和地区得到了长足的发展。目前拉丁美洲、北美地区、欧洲、[13]非洲、东南亚、澳洲的许多城市都已经建设了快速公交。我国政府也相继出台了一系列政策支持快速公交的发展。2007年6月，国务院印发《节能减排综合性工作方案》，要求“强化交通运输节能减排管理，优先发展城市公共交通，加快城市快速公交和轨道交通建设”。2010年12月，交通运输部“2011年全国交通运输工作”会议提出“落实公交优先战略，发挥轨道交通、快速公交在城市交通运输系统[14]中的骨干作用”。北京于2005年12月开通了我国第一个快速公交系统——北京快速公交南中轴1号线。开通后，高峰时段平均速度达[15]22km/h，其他时段达26km/h，准点率达90%。截至2013年底，我国已有18个城市开通了快速公交系统，如常州、杭州、济南、深圳、郑州、广州等城市，还有许多城市正在规划、设计和建设快速公[16]交系统。截至2013年底，我国的快速公交运营里程达到480km。
公交专用道的服务水平通常来说较常规公交的服务水平高，但在运营过程中仍存在很多问题。2009年常州快速公交专用道系统的运行调查显示，常州快速公交专用道存在高峰时段车内拥挤，串车现象严重；交叉口等待时间长，快速公交专用道的“快”无法体现等问题[17]。因此，提高公交专用道的服务水平，充分发挥其快捷、舒适等优势，成为目前我国公交专用道发展的当务之急。科学合理地评估公交专用道服务水平是提高其服务水平的前提和基础，不仅可以及时准确地认识公交专用道的服务状况，还可以进一步发现问题。然而，公交专用道的服务水平如何评估尚无方法可循，如采用何种指标评价它的服务水平、如何划分服务水平等级、不同服务水平等级的运输能力等均没有系统科学的研究。为此，国家科技部和自然科学基金委分别设立973计划课题“公交主导型多方式交通网络的协同机理与耦合理论（2012CB725402）”和自然科学基金课题“地面公共汽车专用道通行能力的形成机理与分析方法（50978057）”研究城市多模式公交协同与耦合问题以及公交专用道运输能力等问题，其中，公交专用道服务水平问题被作为研究子项包含在研究内容之中。1.1.2 研究意义
公交专用道在我国实施已有十多年之久，目前尚缺乏一套科学的服务水平评估方法。目前我国对公交专用道的研究重在关注设计布局，对其服务水平和不同服务水平等级的运输能力缺乏科学的研究，致使公交专用道的规划、建设与管理存在一定的盲目性。公交专用道建后再拆的现象时有发生，停靠站外车辆排队、串车、大间隔等现象频繁发生。
目前国内外通常采用多指标评价公交服务水平，采用多指标可全面地评价公交服务，但当比较不同公交系统的服务时，很难提供总的服务水平评价结论。国内外现有研究采用的公交服务水平评价指标更多地反映运行状况，没有直接面向乘客感知，难以充分反映乘客的感受。国内对公交服务水平的研究偏重于指标体系和评价方法，很少研究其服务水平分级问题，无法量化公交服务水平等级。
本书分别从车辆运行和乘客感知的角度研究公交专用道服务水平评估方法，采用单一指标评价服务水平，并研究基于评价指标的服务水平分级。研究方法可为公交服务水平的研究提供理论支撑，具有重要的理论意义。研究成果可用于分析公交专用道的运营状况，也可作为规划设计公交专用道的工具，具有重要的实用价值。具体来说，研究意义在于：（1）公交专用道在我国呈现快速发展趋势，在这个背景下，建立一套科学、可操作的服务水平评估方法，可谓及时实用。（2）本书使用单一指标评价公交专用道服务水平，建立的评估方法便于比较不同公交专用道的服务水平；本书突破以往的服务水平研究思路，分别从车辆运行和乘客感知的角度研究服务水平评估方法，不仅可以反映公交专用道的车辆运行状况，还可以反映公交专用道服务是否得到乘客的满意；本书研究公交专用道服务水平分级问题，不仅弥补了我国公交服务水平研究方面的不足，而且可量化公交专用道服务水平等级。（3）本书研究成果可用于分析公交专用道不同时空下的运营状况，以发现运营过程中存在的问题。（4）本书研究成果亦可分析规划条件下的公交专用道运营状况，从而为是否新建公交专用道提供决策依据。（5）为了达到公交专用道规划时指定的服务水平等级，本书研究成果可用于进行该等级下的停靠站设计（如泊位数、站距、站点线路数等）、发车频率优化、公交网络优化等。（6）本书研究成果还有助于政府机构和交通管理人员深入了解公交专用道的优势和薄弱环节，能为交通规划人员和管理人员制定进一步的公交专用道优化方向提供科学依据，以及能为公交专用道功能的健全和发展提供有效的支持和帮助。1.2国内外研究概况
据可查阅文献，目前国内外对公交专用道服务水平鲜有研究，故本书主要从公交服务水平和公交专用道两方面来阐述国内外研究概况，以启发公交专用道服务水平的研究。1.2.1 公交服务水平国内外研究概况1.2.1.1公交服务水平国外研究概况
服务水平的概念首次出现于1965年版的《道路通行能力手册》（Highway Capacity Manual，简称 HCM）。该手册首次以目前熟悉的字母等级划分各类交通设施（包括城市道路路段、交叉口、高速公路[18]路段、交织区等）的服务水平。2010年版的HCM对服务水平的定义是“服务水平是对服务质量性能指标的一种量化分级（Level of service is a quantita-tive stratification of a performance measure or [19]measures that represent quality of service）”。常用的性能指标有速度、出行时间、驾驶自由度、舒适便利性等。HCM中，每类交通设施有A～F6个服务水平等级，其中 A代表最好的服务水平，F代表最差的服务水平。[20]《公共交通通行能力与服务质量手册》（Transit Capacity and Quality of Service Manual，简称TCQSM）是公交服务水平方面最为权威的手册，对公交服务水平的定义、评价指标、服务水平分级有着系统的研究。TCQSM对公交服务水平的定义是“基于乘客对公交服务特定方面的感知，指定特定评价指标的一系列阈值，以A代表最好，F代表最差（Desig-nated ranges of values for a particular service measure, such as“A”（highest）to“F”（lowest）, based on a transit passenger' s perception of a particular aspect of transit serv-ice）”。TCQSM指出公交服务水平的评价指标应反映公交服务的时空可用性和舒适便利性，因此分别从停靠站、线路、系统层面提出可用性和舒适便利性的评价指标及相应的服务水平分级，如表1-1～表1-6所示。TCQSM以服务频率作为停靠站可用性的评价指标，停靠站可用性的服务水平分级如表1--1所示；以服务时间作为线路可用性的评价指标，线路可用性的服务水平分级如表1-2所示；以公交支持区覆盖率作为系统可用性的评价指标，系统可用性的服务水平分级如表1-3所示；以载客率作为停靠站舒适便利性的评价指标，停靠站舒适便利性的服务水平分级如表1-4所示；以准点率作为线路舒适便利性的评价指标，线路舒适便利性的服务水平分级如表1-5所示；以公交与小汽车出行时间差作为系统舒适便利性的评价指标，系统舒适便利性的服务水平分级如表1-6所示。公交支持区（Transit Supportive Area，简称TSA）是指研究区域中至少每总公顷7.5户家庭的密度或至少每总公顷10个就业岗位的部分。表1-1 停靠站可用性服务水平分级表1-2 线路可用性服务水平分级表1-3 系统可用性服务水平分级表1-4 停靠站舒适便利性服务水平分级表1-5 线路舒适便利性服务水平分级表1-6 系统舒适便利性服务水平分级
TCQSM提出的公交服务水平评价方法受到政府和学者的广泛认可，很快被应用到实践中。佛罗里达交通运输部以TCQSM提出的评价指标为基础，提出了适合本地的公交服务水平评价指标体系，并以[21]此来评价全州的公交运营状况。Muley, Bunker和 Ferreira使用可用性评价了布里斯班（Brisbane）的公交服务水平，以检查当地公交是否具有引导TOD（Transit Oriented Development）发展模式的潜力[22]。Camus, Longo和 Macorini则使用准点率评价了的里雅斯特（Trieste）的公交可靠性，研究发现 TCQSM提供的方法清晰、简单、易于使用，但是没有考虑延误量，仅考虑了晚点出行数量，没有考虑提前离去对乘客的影响。因此，他们提出了一个新指标即加权延[23]误指数（weighted delay index）以克服TCQSM中准点率的不足。Xin Yaping, Fu Liping和 Saccomanno使用服务频率、服务时间、公交支持区覆盖率、公交车与小汽车出行时间差等评价了滑铁卢的公交服务。研究发现TCQSM提供的方法简单明了、易于使用，并且结合 GIS（Geographic Information Sys-tem）使用会更加简单方便。同时，他们认为使用多指标评价存在一些缺点，如难以界定不同公交系[24]统服务的基准水平。
与TCQSM的多指标方法不同，一些学者试图采用单一指标评价公交服务水平。早在1999年，佛罗里达交通运输部就指出有必要用一个指标来衡量公交服务的时空可用性，以评价全州所有的公交系统。他们建议的单一指标是人均单位时间服务百分率（percent per-son-minutes served），即人们得到时间上可用、空间上可达的公交服[25]务的平均时间百分率，该指标评价了公交可用性的运营水平。Wiley在综合频率指数、运力指数、覆盖率指数的基础上对公交可用性本地指数（Local Index of Transit Availability）进行改进，并以此来[26]评价多伦多的公交可用性。Fu Liping 和 Xin Yaping 提出采用公交服务指数（Transit Service Indicator）来评价个体的特定公交出行质量，该指标等于小汽车的加权门对门出行时间与公交的加权门对门出行时间的比率。为了评价集计层面的服务水平，他们以出行需求为权[27]重，对公交服务指数进行加权。1.2.1.2 公交服务水平国内研究概况
国内对公交服务水平的研究模式通常是首先建立服务水平的评价指标体系，然后设计问卷调查乘客对于指标的满意度和重要度，或者调查指标取值，然后采用一定的评价方法进行综合评价。常用的评价方法有模糊综合评价、层次分析法、灰色聚类、粗糙集理论、灰色评价模型、物元分析模型等，其中模糊综合评价最为常用。因此，目前国内对公交服务水平的研究多集中在指标体系的构建、调查问卷的设计和评价方法的选择上。
张喜成和汪江洪从基础设施、服务质量及效率两方面建立了公交服务水平的评价指标体系，其中基础设施方面的指标有公交车拥有率、公交线网密度和公交线路重叠系数，服务质量及效率方面的指标有公交车行车准点率、公交出行比例、公交车满载率，并采用粗糙集[28]综合评价法对公交服务水平进行评价。徐以群和陈茜从选择公交出行的角度阐述了公交服务水平指标体系的形成原理，并通过借鉴国[29]外类似指标体系提出了符合我国国情的公交服务水平指标体系。尹峰和李枫在回顾公交服务水平的常规数值评价方法的基础上，提出了一种新的模糊评价方法，并定义了相应的评价指标及其计算方法[30]。匡星建立了乘客满意度指数的计算模型，设计了常规公交乘客满意度指数的调查方案以对乘客的满意度进行测评和分析。然后应用 TransCAD软件，提出针对城市内部不同区域、不同线路的公交线网布局水平指标和公交线路客运水平指标的计算方法，对常规公交线[31]网性能进行分析和综合评价。曲小波建立了乘客满意度评价指标体系，采用层次分析和模糊综合判别方法对公交服务水平进行评估，并给出了满意度评价的定量求解模型。在评价指标的选择中，着重考虑了城市公交可靠性，包括公交车容量可靠性、行程时间可靠性和准[32]点到达可靠性，对城市公交服务水平的影响。
王健和滕燕指出公交优先政策应体现在法律和规章的框架上，应通过授权法建立公交管理机构和大容量快速交通项目。并借鉴国际先进经验，从居民出行方式的行为决策角度出发，确定了影响人们选择公交出行的主要因素，建立了公交载运能力与服务水平的指标体系[33]。高婷婷、尹丽丽和胡永举以公交运营为研究对象，从公交行业的服务特点入手，利用层次分析法建立乘客满意度测评模型，并将其[34]应用到天津公交，得出了服务水平影响因素的满意度指标。井国龙以多源公交运行数据为基础，开展了针对公交运营服务水平的定量评价方法研究，从公交线路站点、公交线路区段、公交线路整体三方[35]面分层次地对公交服务水平进行评价。黄莎、蒙井玉、王晓艺从公交基础设施建设水平和服务水平两方面选取适合中小城市的公交评价指标，从线网、场站建设和车辆配置方面来评价公交基础设施建设水平，从安全、方便、经济、迅速、准确、舒适方面来评价公交服务[36]水平，并提出了适合中小城市的指标建议值。
因此，国内以多指标来评价公交服务水平，并通过乘客对于指标的评分来分析公交服务水平，很少从车辆运行的角度分析公交服务水平。此外，国内也很少研究公交的服务水平分级问题。1.2.2 公交专用道国内外建设及研究概况1.2.2.1 普通公交专用道国内外建设及研究概况1）普通公交专用道国外建设及研究概况
法国于20世纪60年代建设了普通公交专用道，并于60年代末提出了公交优先的思想，目前法国已经具备较为完善的公交专用道系统。在欧洲，如果把拥有少数普通公交专用道的城市也计算在内，目[37]前拥有普通公交专用道的城市达到89%。美国在20世纪30年代提出了发展公交的建议，相继建设了普通公交专用道和公交专用路。之后受巴西库里提巴快速公交的影响及相关研究机构的推动，公共交通[13]在90年代得到了大力发展。普通公交专用道除了被欧美国家认可外，在世界其他国家的城市也得到了迅速的发展，如库里提巴、圣保罗、波哥大、基多、布里斯班、悉尼以及泰国和日本的一些城市。
美国学者对于普通公交专用道的研究主要集中在通行能力方面，包括公交停靠站位置、类型对通行能力的影响，能否利用相邻车道超车对通行能力的影响，信号交叉口配时以及公交优先信号对通行能力的影响等，研究成果主要包含在 HCM、TCQSM以及 TCRP（Tran-[38-39]sit Cooperative Research Program）报告26中。英国的研究主要集中在比较普通公交专用道与轨道交通的费用效益比和通行能力。英国南安普顿大学（University of South-ampton）从20世纪60年代起每5年为伦敦进行一次彻底的公交优先规划，规划主要从设有普通公交[40]专用道交叉口的信号配时方面进行。日本学者 Koga和 Noritaka研究了如何利用普通公交专用道上的光学监控设施来保证专用道的专有
[41]路权。澳大利亚学者Jep-son和Ferreira研究了公交优先通行措施对道路交通产生的影响，通过对比设置普通公交专用道、专用信号前后车辆的延误，给出了不同交通量条件下，设置普通公交专用道的最佳[42]公交车比例和最佳公交客流量。
普通公交专用道的设置保证了公交车的通行权而减少了社会车辆的可用车道，当专用道上公交车流量较小时，会造成对道路资源的浪费。针对这种现象，Viegas于1997年提出了间歇式公交专用道[43]（Intermittent Bus Lane，简称 IBL）的概念。目前 IBL是国外在专用道研究方面的热点。Viegas对IBL的描述为：在公交车行驶过程中，通过信号提醒社会车辆让道，使公交车所在车道变为临时专用道，当公交车通过后则恢复为正常车道，从而使公交车获得局部优先路权。IBL不需要设立专门的专用道，可在对社会车流不产生严重干扰的同时使公交车获得优先路权。Viegas和Lu进一步研究了IBL上公交车辆与社会车辆的运行规则、IBL系统与现有城市交通控制系统的结合、IBL路面标志灯对社会车流的影响、IBL单点信号交叉口设置及其优缺[44-45]点、IBL区域信号设置等。随后，Eichler和 Da-ganzo提出了间歇优先公交专用道（Bus Lane with Intermittent Priority，简称 BLIP），即在公交专用道上，通过可变信息板引导控制社会车辆进出专用道，[46]从而在不影响公交车行驶的前提下，提高专用道的利用率。BLIP与 IBL的主要区别在于 BLIP不需要改变交叉口信号参数，不会对区域交通流造成大的扰动，因此更加便于实施。2）普通公交专用道国内建设及研究概况
1997年6月，北京在长安街复兴门到建国门段开通了我国首条普通公交专用道，随后，深圳、昆明、沈阳、上海、南京、广州、成都、重庆、青岛、合肥、武汉、呼和浩特等城市相继在有条件的道路上开辟了普通公交专用道。我国公交专用道的建设里程逐年增加，截止到2009年，建设里程已达7 452km。根据《城市公共交通“十二五”发[9]展规划》，到“十二五”末，公交专用道总里程将达到10000km。
国内对普通公交专用道的设计包括布设位置、隔离方式、交叉口的处理方式等进行了深入的研究，对普通公交专用道的交通影响进行了较为深入的研究，还对其规划、通行能力、交通组织管理等进行了研究。
普通公交专用道设计方面。杨晓光和阴炳成建立了公交车车均延误模型，并通过交通仿真分析论证了普通公交专用道的最佳布设位置[47]和停靠站的最佳布置位置。王扬、赵葱丽和王丽娟分析了不同普通公交专用道的设置形式与交通运行状况的关系，并对不同停靠站形[48]式进行了对比分析。曾奕林对普通公交专用道的布设条件、布设位置、车道宽度、隔离设计、车道视认性设计以及设置效益进行了探[49]讨。黄晓强对普通公交专用道建设过程中的一些问题进行了重点分析，特别是对专用道形式的选择（路中式和路侧式专用道的比较），停靠站位置的选取（设置在进口道和出口道的比较），以及公交优先[50]信号设计方面做了深入的研究。王凌琳对在路外侧、路内侧、路中机动车道设置普通公交专用道的3种设置形式进行了对比分析和适[51]应性分析。
普通公交专用道交通影响方面。黄艳君、陈学武和张卫华研究了路段上无专用道与设置不同形式专用道条件下，公交车与社会车辆的[52]速度模型，并对比分析了车辆的运行状态和车速变化特征。胡兴华和刘咏将脆弱性概念引入交通系统，构建了普通公交专用道的交通[53]脆弱性评价指标体系，建立了交通脆弱性评估模型。雷莲桂根据已有的道路交通流模型，分析了普通公交专用道的设置对路段车辆速[11]度的影响。郭芸研究了普通公交专用道的不同设置方案对尾气排放的影响，从交通和环境两个角度全面地分析了不同专用道设置方案[10]的实施效果。
普通公交专用道规划、通行能力和组织管理方面。刘伟对普通公交专用道的规划系统框架进行了深入的研究，阐明了专用道规划的指导思想、原则、目标和规划年限，探讨了专用道规划的评价与交通调查内容，分析了专用道规划与公交规划、轨道交通规划和道路规划的关系，提出了专用道规划的交通需求预测流程、专用道布局和循环反[54]馈的交通流量预测思路与方法。周智勇、陈峻和陈学武等提出了普通公交专用道的规划、建设、运营管理“三位一体”的理念，并鼓[55]励积极应用新型技术。吴娇蓉和郑宇基于通行能力理论，按照普通公交专用道和高等级公交专用道的设置目的，以平均行程车速作为关键指标设定相应的服务水平。然后采用理论模型和仿真模型相结合[56]的方法，研究了两类专用道的通行能力。莫一魁、柳伍生和晏克非对普通公交专用道系统化、网络化、规模化的整体优化方法进行了研究，建立了专用道的网络优化模型，提出了专用道优化方案的客流[57]预测及评价方法。钱人杰、邓卫和王炜提出了收费公交专用道的概念，即可以让非公交车辆使用专用道，但需要征收一定的费用，从[58]而实现道路资源的优化配置。1.2.2.2 快速公交专用道国内外建设及研究概况
快速公交专用道是指快速公交的道路基础设施，它的建设及研究概况与快速公交的建设及研究概况不可分割，因此，本节从快速公交的角度阐述国内外建设及研究概况。1）快速公交国外建设及研究概况
快速公交的理念可以追溯到1937年，当时芝加哥建设了世界上第一条公交专用道（exclusive bus lane）。自此，公交专用路（bus way）的概念在美国盛行开来。为了缓解交通拥堵和提供可靠的服务，许多城市相继建设了公交专用路。但现代意义的快速公交是由拉丁美洲的规划师们于19世纪70年代提出的。当时为了改善日益恶化的交通状况，规划师们试图寻找一种可快速廉价提高公交运行速度的方法，由此他们设想了快速公交。目前，快速公交已在北美地区、拉丁美洲、东南亚、澳大利亚广泛盛行，在非洲和印度处于蓬勃发展之中。[13]在欧洲，快速公交的数量稳中上升，尤其是在法国和英国。快速公交在全球的发展状况如图1-1所示。世界上较为成功的快速公交系统有巴西库里提巴的快速公交系统、波哥大的TransMilenio、渥太华的Transitway。库里提巴基于“土地利用和交通规划相结合以实现环[13,59]境友好型的城市发展”理念，建设了快速公交系统。目前库里提[60]巴的公交出行比例高达75%，日客运量高达190万人。波哥大把发展快速公交作为鼓励公共交通、自行车、步行等绿色交通方式的长期[13,61]可持续发展的交通策略，于2000年开始运营 Trans-Milenio。运营后，主干线的平均速度由原来的12～18km/h提高到26.7km/h，出[62]行时间平均缩短32%。Transitway于1983年开始运营，它为往返于郊区与市中心的居民提供了便利的交通，平均每天运送20万乘客。渥太华的公交分担率达25%，高峰时段到达市中心方向的公交分担率[60,63]达70%。图1-1 快速公交的全球发展状况来源：摘自文献[13]
快速公交建成后，必然会对沿线的土地利用和土地价格、居民出行行为、污染物排放、能源消耗等产生一定影响。目前国外非常关注快速公交对于这些方面的影响。此外，国外还对快速公交的建设运营成本进行了大量研究。
Cervero和Kang研究了首尔将常规公交转变为快速公交这一举措，对沿线土地市场产生的影响。研究表明，快速公交的建设促使房产拥有者将别墅转变为高密度的公寓，快速公交停靠站300m范围内的居住用地价格升高了10%,150m范围内的零售和其他非居住用地价[64]格升高了25%。Perk, Mugharbel和Catalá以匹兹堡的快速公交系统为例，定量地研究了快速公交停靠站对周围别墅价值的影响。研究发现，距停靠站的距离从101 ft（1 ft=0.304 8m）变为100 ft会使房产价值升高18.9美元，从1001 ft变为1000 ft会使房产价值升高2.75美元。即距停靠站越近，房产价值越高，并且价格增加率随着距离的增加而[65]降低。快速公交可显著降低公交出行时间，因此必然会吸引一些出行者放弃小汽车出行，而使用公交出行。在这种情况下，二次影响可能出现，即小汽车流量减少后，小汽车出行条件得以改善，可能会再次吸引公交出行者回归到小汽车出行。Mcdonnell和 Zellner使用prototype agent-based模型对快速公交的二次影响进行研究，证实了[66]该现象的存在，并提出避免其发生的措施。Mcdonnell, Ferreira和 Convery研究了快速公交对于缓解交通碳排放的作用，对于所选样本[67]来说，快速公交的实施使得高峰期的碳排放量降低了50%。Mishra, Parida和Rangnekar建立了快速公交沿线交通噪声排放量的估算模型，以德里快速公交为实例，研究发现快速公交沿线的噪声超过[68]了国家标准，为此，提出了相应的缓解措施。Zargari和Khan应用已有的重型汽车燃油消耗模型，考虑快速专用道的设计特点和公交车[69]的运行特点，建立了快速公交的燃油消耗模型。Wright和 Hook研究发现建设快速公交所需成本少于轻轨的4～20倍，少于地铁的10～[70]100倍。Hidalgo和 Graftieaux总结了拉丁美洲和亚洲11个快速公交系统的投资费用，发现快速公交每公里的投资费用介于135万美元[71]（雅格达）与800万美元（波哥大）之间。2）快速公交国内建设及研究概况
我国是世界上近5年来快速公交发展最快的国家，快速公交在我[16]国的发展状况与设计运营特征如表1-7所示。截止到2013年，我国已有18个城市建设运营了快速公交，运营里程达到480km。我国的快速公交专用道主要位于道路中央，停靠站形式均为直线式，售票方式以车外售票为主，通常各车门均可上下客，且大多数城市的快速公交实现了乘客水平登车。
我国各城市的快速公交载客量差异较大，广州的高峰载客量达到每小时29 900人，而枣庄的高峰载客量只有每小时700人，重庆只有600人。平均运营速度的差异也较大，枣庄、重庆、常德的高峰时段平均运营速度可达到30km/h，而乌鲁木齐的平均运营速度为10～13km/h。表1-7 我国快速公交发展状况与设计运营特征
国内对快速公交的研究视角与国外不同，国内的研究尚处于前期阶段，即国内更关注快速公交停靠站设计、线路设计、快速公交的规划和通行能力问题。
快速公交停靠站与线路设计方面。戴炳奎研究了快速公交站间距优化、站点选址优化以及站点设计优化问题。站间距优化方面，考虑乘客、公交运营公司、社会三者利益，以社会经济效益最大化为目标，建立了站间距优化模型，并以广州快速公交试验线为实例验证了模型的可行性和科学性。站点选址优化方面，在定性比较站点设置在路段、交叉口上游和交叉口下游优缺点的基础上，提出了选址建议。站点设计优化方面，探讨了岛式站台和侧式站台的优缺点，为站点选型提供参考意见。最后，给出了港湾式和非港湾式站台的站长和站宽的计算[72]方法。吴祥国、姜洋和张汝华等研究了快速公交各类型站点的步行吸引范围及其影响因素。研究表明站点步行吸引范围应主要以乘客步行吸引距离为标准，乘客步行吸引距离与其月收入相关性最大，快[73]速公交的首末站步行吸引半径为普通站点的2～3倍。莫一魁提出了以直达客流运输密度最大和直达客流绕行系数最小为目标的快速公交线网布局双层非线性优化模型，并给出了以逐条布设法为基础的实[74]用求解算法。李春燕等分析了快速公交线路布设的内部条件和外部条件，在此基础上，以乘客总出行时耗最小和车公里成本投入最小[75]为目标，建立了线路布局优化模型。
快速公交规划方面。吴永鑫首先分析了快速公交系统规划的目标、层次和流程，快速公交系统与城市布局和土地利用的关系；然后研究了线网和具体走廊的规划方法，并对专用道、停靠站、车辆等要素的规划设计进行了探讨；最后建立了我国城市快速公交规划方案的适应性评价指标体系，并选择 AHP/有效性排序 DEA方法对适应性评价指[76]标体系进行评价。鲁洪强探讨了规划工作的流程及主要内容的规划方法，并提出了评价指标体系，分析了快速公交专用道和停靠站的[77]设置原则及站点优化方法。朱晓冬在研究快速公交系统规划设计理论和运营组织理论的基础上，对广州市快速公交系统进行分析设计，包括专用道、优先信号、停靠站及车辆，提出了专用道组织形式和线路规划思路框架；然后结合站点布设优化方法对中山大道的停靠站布设方案进行设计；还阐述了交叉口空间优先设置方法和时间优先控制技术，建立了基于灰色聚类分析的设计方案评价方法，并对关键[78]交叉口展开了基于仿真的交通组织方案效果评价。
快速公交通行能力方面。胡非与分别从交叉口和停靠站两方面分析了快速公交的通行能力，分析表明停靠站是限制通行能力的瓶颈，因此把停靠站通行能力作为快速公交系统的通行能力。停靠站通行能力受停靠站几何设计、停靠时间、停靠时间变异系数、运营组织、车辆自身条件等多方面的限制。通过考虑停靠站和交叉口之间的距离、停靠时间对通行能力的影响，对现有停靠站通行能力计算模型进行了[79]修正。税文兵则从专用道、停靠站、信号交叉口公交专用进口道三方面对快速公交通行能力进行了研究。在对现有城市道路、交叉口、停靠站通行能力计算模型进行对比分析的基础上，提出了中央公交专用道路段通行能力和信号交叉口中央公交专用进口道通行能力的计算[80]模型，并改进了现有停靠站通行能力的计算模型。1.2.3 公交专用道服务水平研究概况
国内外关于公交专用道服务水平的研究并不多见，据可查阅文献，东南大学邱云研究了公交专用道服务质量、台湾学者徐培修和陈丽敏研究了公交专用道服务水平问题。
邱云分别对专用道路段、停靠站、交叉口三方面的服务质量进行研究，最后用层次分析法分析上述三类设施对专用道服务质量的影响权重。路段服务质量方面，以公交车速作为评价指标，在考虑饱和度和路侧连接支路交通量对车速影响的基础上，修正了现有公交车速的计算模型；停靠站服务质量方面，以排队概率作为评价指标，运用排队论建立了基于排队概率的服务质量模型；交叉口服务质量方面，以延误作为评价指标，提出非饱和与过饱和状态下交叉口延误的计算方[81]法。
徐培修首先选取公交车在站延误作为服务水平的评价指标，然后实地调查了影响延误的因素包括进出站人数、车队长度、绿信比和泊位数，在此基础上，运用回归分析建立了以上述因素为自变量的延误估算模型。最后基于大量的延误数据，运用统计分析方法建立了服务[82]水平分级。陈丽敏也选取延误作为服务水平的评价指标，在修正现有专用道仿真模型的基础上，运用回归分析建立了以站区长度、信号周期、有效绿信比、大型车比例、公交车到达间距和服务时间为自变量的延误估算模型。在得到大量延误数据的基础上，运用因子评点[83]法确定了服务水平分级。1.2.4 公交服务水平国内外研究不足
鉴于国内外对公交专用道服务水平研究较少的事实，本书主要从公交服务水平和公交专用道两方面阐述了国内外研究概况。公交专用道服务水平属于公交服务水平的范畴，是考虑公交专用道特性的公交服务水平，本节将着重分析公交服务水平研究方面的不足。本书以公交专用道研究方面的启发为基础，全面考虑公交服务水平研究方面的不足，展开公交专用道服务水平的研究。具体而言，目前国内外在公交服务水平研究方面的不足为：1）公交专用道服务水平的研究较少，且现有研究主要关注运行状况
国内对公交专用道的设计（包括布设位置、隔离方式、交叉口处理方式、站点位置、站距、线路优化等）、规划和通行能力等进行了大量的研究。国外对新型公交专用道、公交专用道运营后对沿线土地利用、居民出行行为、环境和能源消耗产生的影响等进行了大量的研究。但对公交专用道服务水平的研究却不多见，为数不多的公交专用道服务水平研究也只关注运行状况，没有关注乘客的感知。2）研究成果不便于比较不同公交系统的服务水平
国内外通常以多指标评价公交服务水平，采用多指标可全面地评价公交服务，但随之而来的问题是当比较不同公交系统的服务状况时，难以给定一个综合的评价结论。对于特定的公交系统，总存在服务的关键方面。如评价北美地区的公交服务水平时，由于北美地区公交覆盖率低，首先要评价可用性，而对于我国，由于城市公交覆盖率相对较高，并不强调可用性，更关注可靠性。因此，针对特定地区的公交系统展开服务水平研究时，有必要进行其关键方面分析与关键方面的单一评价指标研究，以便于比较不同公交系统的服务水平。3）较少研究直接反映乘客感知的公交服务水平评价指标
交通设施的服务水平最初主要反映运行状况，如分别以密度、速度、延误作为高速公路路段、城市道路路段、交叉口的服务水平评价指标，这些指标均直观反映运行状况。目前，观念逐步转变为服务水平应反映用户的感知。对于公交服务水平，TCQSM已经明确指出要反映乘客的感知。但 TCQSM使用的评价指标，如服务频率、服务时间、准点率等，仍然主要反映运行状况，没有直接体现乘客感知，如准点率从80%提高到90%，无法直接体现乘客的感知做何变化。因此，有必要进行直接反映乘客感知的公交服务水平评价指标研究。4）公交服务水平分级的研究较少
我国对公交服务水平的研究偏重于指标体系的构建和评价方法的选择，很少研究其服务水平分级问题，相应地无法量化公交服务水平等级。国内外对于其他设施的服务水平分级进行了一定的研究，但多是依据专家判别，主观性强，很少依据具有理论基础的方法来研究。因此，有必要进行公交服务水平分级的理论研究。1.3研究目标及主要内容1.3.1 研究目标
以公交专用道在我国快速发展为背景，针对我国尚缺乏公交专用道服务水平评估方法的事实，本书的研究目标在于建立一套公交专用道服务水平评估方法。本书将充分考虑现有公交服务水平研究的不足，分别从车辆运行状况和乘客感知的角度来研究公交专用道服务水平评估方法，包括反映车辆运行和乘客感知单一评价指标的选取、指标估算模型的构建、服务水平分级的理论研究，以及车辆运行和乘客感知相互关系的研究。1.3.2 主要研究内容
本书将公交专用道服务水平定义为：公交专用道服务水平是对公交专用道提供的服务质量的等级量化，通常是指以特定指标描述的公交专用道上公交车辆运行状况与乘客感知状况的等级水平，分为一级～四级4个级别，其中，一级代表最好，四级代表最差；包括车辆运行服务水平和乘客感知服务水平两方面，其中，车辆运行服务水平是指以特定指标描述的车辆运行状况的等级水平，乘客感知服务水平是指以特定指标描述的乘客感知状况的等级水平。
交通设施服务水平评估方法的研究通常按照评价指标选取、指标影响因素分析、指标估算模型构建、服务水平分级及服务交通量界定的思路来进行。本书将按此思路展开对公交专用道车辆运行服务水平和乘客感知服务水平评估方法的研究，并对车辆运行服务水平和乘客感知服务水平的关系进行研究。具体而言，本书的主要研究内容如下：1）服务水平评价指标选取及影响因素分析
在分析我国公交服务关键方面的基础上，结合公交专用道的特点，选取公交车在公交专用道的延误（简称公交专用道延误）作为车辆运行服务水平的评价指标。公交专用道延误包括公交车在路段、停靠站和交叉口的延误。考虑到所选指标要直观反映乘客的感知，选取乘客满意度作为乘客感知服务水平的评价指标。
从道路特性、停靠站特性、车辆特性、交通特性及乘客特性等方面分析影响公交专用道延误的因素。从公交出行的微观过程和乘客个人属性出发，分析影响乘客满意度的因素。2）公交专用道延误估算模型
为了得到公交专用道延误估算模型，分别研究公交车在路段、停靠站和交叉口的延误估算模型，其中，以停靠站延误估算模型为研究重点。
通过分析公交车在停靠站的等待过程，给出停靠站延误的分类及定义。运用排队论、随机变量函数、幂级数等相关知识，考虑公交车到达率、停靠站通行能力、泊位数、信号参数等因素，基于平均排队时间、排队时间标准差及延误产生概率，从理论上构建停靠站延误估算模型。开展公交专用道停靠站实地调查，以对停靠站延误估算模型进行参数估计和模型验证。3）车辆运行服务水平分级及服务交通量
介绍服务水平分级的理论方法，包括因子评点法、聚类分析法以及本书提出的服务水平分级方法。建立用于车辆运行服务水平分级的延误样本，包括确定延误估算模型中解释变量的取值、应用本书建立的延误估算模型计算延误值。分别采用多种分级方法进行车辆运行服务水平分级，然后通过分析多种方法的分级结果确定公交专用道车辆运行服务水平分级。
建立公交专用道的VISSIM仿真模型。以此为基础，研究公交专用道延误与服务交通量的二元关系。通过分析二者关系，确定各级服务水平的服务交通量。4）乘客满意度分析及乘客满意度估计模型
设计乘客满意度调查的问卷，开展乘客满意度问卷调查。针对回收的有效样本，进行样本特性分析和乘客满意度特性分析，并采用T检验和单因素方差分析进行乘客满意度的差异性检验。
以乘客出行特征（包括到站时间、潜在等车时间、停靠站设施水平、车内时间、车内拥挤度）和乘客个人属性（包括性别、年龄、受教育程度、职业、出行目的、有无私家车）为拟定解释变量，运用有序Logistic回归分析，构建乘客满意度估计模型，并对乘客满意度估计模型进行分析。5）车辆运行服务水平和乘客感知服务水平的关系研究
首先间接地研究乘客感知服务水平对车辆运行服务水平的影响，包括车内拥挤度对公交车完成上下客时间的影响、乘客满意度对车辆运行服务水平的影响。然后研究车辆运行服务水平与乘客感知服务水平的关系，包括两类服务水平评价指标的关系、两类服务水平分级的关系。6）公交专用道服务水平评估方法
从决策者评估公交专用道服务水平所关注的问题出发，梳理公交专用道车辆运行服务水平和乘客感知服务水平的评估方法，包括评估思路、调查方法和评估步骤，以方便本书研究成果的应用。1.4研究方法及技术路线1.4.1 研究方法
在广泛查阅及分析相关文献的基础上，本书采用理论分析法、实地调查法、统计分析法、交通仿真法及计算机编程法等方法研究公交专用道服务水平的评估方法。1）理论分析法
运用排队论、随机变量函数、幂级数等相关知识，从理论上推导公交专用道的停靠站延误估算模型。
运用概率论知识，结合乘客等车行为，从理论上推导乘客等车时间分布的估算方法。2）实地调查法
为了验证停靠站延误估算模型，在南京和常州进行公交专用道停靠站实地调查，调查公交车到达率、停靠时间及相应的延误等。
为了构建乘客满意度估计模型，在常州公交专用道进行乘客满意度问卷调查，调查乘客的出行特征、个人属性及相应的满意度。3）统计分析法
利用K-S检验，进行延误的正态分布和负指数分布检验。
利用K均值聚类、模糊C均值聚类及本书提出的服务水平分级方法，界定公交专用道车辆运行服务水平分级。
利用曲线拟合回归分析，研究延误与服务交通量的关系。
利用有序Logistic回归分析，研究乘客满意度估计模型。4）交通仿真法
为了研究延误与服务交通量的关系，利用 VISSIM仿真软件，建立公交专用道的仿真模型。5）计算机编程法
书中复杂的计算均采用MATLAB编程，包括基于最小二乘法的停靠站延误估算模型参数估计、停靠站延误估算模型验证、延误样本构建、基于模糊 C均值聚类的车辆运行服务水平分级等。1.4.2 技术路线
首先进行大量的文献收集、阅读及整理，分析现有文献的不足。在此基础上，明确本书的研究目标、主要研究内容和研究方法。为了实现研究目标，本书的技术路线如图1-2所示。本书突破以往的服务水平研究思路，从车辆运行和乘客感知的角度研究公交专用道服务水平，然后对二者的关系进行研究，并梳理公交专用道服务水平评估方法，以方便本书研究成果在实践中的应用。对于公交专用道车辆运行服务水平和乘客感知服务水平，均按照评价指标选取、指标影响因素分析、指标估算模型构建及服务水平分级的思路展开，具体见图1-2。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]