編者按：9月22日，在第九屆公交都市發(fā)展論壇上，西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院院長(zhǎng)劉曉波做了《巴塞羅那公交變革的啟示：從第一性原理出發(fā)》主題報(bào)告。

　　正文

經(jīng)驗(yàn)通常讓我們借鑒行業(yè)專家和自身經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)更高、更快、更強(qiáng)的目標(biāo)。然而，第一性原理相反，它建議我們拋棄前人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)限制，回歸最基本的物理關(guān)系，尋找解決方案。以埃隆·馬斯克為例，他在打造航天器和電動(dòng)汽車時(shí)，顛覆了NASA和傳統(tǒng)汽車行業(yè)的百年共識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，重起爐灶，取得了現(xiàn)在的成功。

　　2020年疫情后，全國(guó)公交月總量從60多億急速下滑，目前僅恢復(fù)至70%左右。其中，公共汽電車客運(yùn)量下降幅度最大，恢復(fù)速度最慢。未來(lái)情況仍不容樂(lè)觀。

疫情對(duì)我國(guó)公交客流的影響

　　從企業(yè)角度看，疫情對(duì)客運(yùn)量和營(yíng)運(yùn)收入造成了巨大的影響。而公交汽車電動(dòng)化的增加又進(jìn)一步增加了企業(yè)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，使得財(cái)政缺口進(jìn)一步擴(kuò)大。尤其是在國(guó)家新能源補(bǔ)貼停止后，地方政府難以及時(shí)彌補(bǔ)這一缺口，給企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了更大的困難。

　　從乘客的角度來(lái)看，選擇公交出行最關(guān)注“門到門的速度”。然而，傳統(tǒng)公交規(guī)劃為了提高公交覆蓋率，廣布站點(diǎn)，導(dǎo)致頻繁的停車延誤和較低的“門到門的速度”。傳統(tǒng)公交規(guī)劃還傾向于布設(shè)直達(dá)線路，提高線網(wǎng)直達(dá)率，導(dǎo)致過(guò)多線路以及較大的發(fā)車間隔。然而，復(fù)雜的線路導(dǎo)致客流出現(xiàn)轉(zhuǎn)移問(wèn)題。

　　短期內(nèi)，企業(yè)應(yīng)采取自救措施，開源節(jié)流。然而，最大的成本來(lái)自于車輛和人員的投入，這使得情況變得更為復(fù)雜。單純削減線路可能導(dǎo)致客流量進(jìn)一步下降，同時(shí)也會(huì)影響到與政府的關(guān)系。因此，公共交通未來(lái)發(fā)展的長(zhǎng)久之計(jì)在于提高服務(wù)水平、降低成本，以增加客流量。

　　巴塞羅那是西班牙的第二大城市，其人口約為160萬(wàn)，面積為101.9平方公里。自2012年以來(lái)，經(jīng)過(guò)四期調(diào)整，巴塞羅那將60多條公交線路精簡(jiǎn)為28條，包括8條橫線、17條縱線和3條對(duì)角線。這是人類歷史上第一次顛覆性的線路調(diào)整實(shí)踐，完全摒棄了以前的線路設(shè)計(jì)，重新進(jìn)行了全面規(guī)劃。

　　過(guò)去線路繁復(fù)、車類眾多，導(dǎo)致每條線路的車輛無(wú)法增加，經(jīng)濟(jì)成本限制明顯，導(dǎo)致間隔時(shí)間長(zhǎng)、頻率低、換乘不便等問(wèn)題。

　　新的方案將線路總體規(guī)模縮小，每條線路的車輛更加頻繁。巴塞羅那在換乘方面投入了大量工作，以確保乘客換乘更加便捷。這是巴塞羅那公交新方案的基本特點(diǎn)。

　　經(jīng)過(guò)2012年至2018年的六年建設(shè)，車隊(duì)規(guī)模減少了25%，發(fā)車間隔減少一半，平均車速提高6%。從車輛運(yùn)行角度看，這些指標(biāo)表現(xiàn)良好。然而，客流和經(jīng)濟(jì)效益如何呢？在換乘點(diǎn)，雖然線路加大了站間距導(dǎo)致走行時(shí)間增加，但線路運(yùn)行的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了走行時(shí)間的犧牲。此外，對(duì)換乘設(shè)施的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)也進(jìn)行了深入的研究和優(yōu)化，使換乘時(shí)間減少了25%。

　　左側(cè)圖表展示了巴塞羅那公交的換乘率從PhaseⅠ的11%逐步提高到20%、23%、44%，這一成就在傳統(tǒng)公交系統(tǒng)中難以想象，足以與地鐵相媲美。右側(cè)圖表描繪了規(guī)劃客流變化圖，隨著各期公交線路的建設(shè)，前期線路的客流量不斷上升，意味著新線路的開通吸引了更多的換乘乘客來(lái)到原有公交線路。巴塞羅那的公交線路設(shè)計(jì)依賴于換乘，呈現(xiàn)出非常簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)。

　　回顧全球公交發(fā)展的歷史，70年代的BRT是一次技術(shù)驅(qū)動(dòng)的變革，依賴于低底板車輛、專用路權(quán)和車外檢票等技術(shù)。然而，巴塞羅那的公交變革并未依賴新技術(shù)，而是基于整個(gè)公交運(yùn)行和規(guī)劃運(yùn)營(yíng)理論的變革，涉及線網(wǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)控制理論。

　　1、從第一性原理出發(fā)，需要重新審視城市發(fā)展和公共交通之間的關(guān)系。

　　通過(guò)物理尺度分析，在現(xiàn)代城市化進(jìn)程中，以小汽車模式為主導(dǎo)的交通方式會(huì)導(dǎo)致交通需求的增長(zhǎng)速度達(dá)到交通供給的2倍。換言之，如果只依賴小汽車來(lái)滿足交通需求，那么隨著城市的人口密度和尺寸的增加，高峰通勤時(shí)間也會(huì)相應(yīng)地增加。

　　城市發(fā)展受到能源、水和交通等要素的限制。如果北京沒(méi)有公交系統(tǒng)，其最大直徑長(zhǎng)度在最理想的情況下不會(huì)超過(guò)75公里。這意味著，如果城市想要繼續(xù)擴(kuò)大其規(guī)模，必須依賴于公共交通系統(tǒng)來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。上述結(jié)論與小汽車技術(shù)無(wú)關(guān)，未來(lái)無(wú)論是自動(dòng)駕駛時(shí)代、智能網(wǎng)聯(lián)車時(shí)代，城市的發(fā)展都離不開公共交通系統(tǒng)的支撐。

　　2、最關(guān)鍵的因素是“門到門的時(shí)間”。

　　公交出行時(shí)間由在程時(shí)間和步行時(shí)間組成，兩者都與站間距有關(guān)。優(yōu)化這兩者可實(shí)現(xiàn)公交運(yùn)行的最優(yōu)速度，通常比自行車稍快，但無(wú)法滿足城市服務(wù)需求。

　　因此引入干線和支線的層級(jí)結(jié)構(gòu)，支線可采用多種出行方式，主線則拉長(zhǎng)站間距。這種結(jié)構(gòu)下，公交系統(tǒng)的“門到門時(shí)間”接近小汽車出行時(shí)間。理論上，每個(gè)公交運(yùn)行方式應(yīng)像蜈蚣一樣由干線和支線構(gòu)成，否則其將是低速、低效的運(yùn)行方式。

　　3、公交優(yōu)化的線網(wǎng)結(jié)構(gòu)理論，揭示換乘安排的重要性。

　　通過(guò)理論推導(dǎo)，證明了平均“門到門時(shí)間”與城市規(guī)模和線網(wǎng)里程之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)比環(huán)線、放射線和網(wǎng)格線三種不同的公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)，隨著城市尺寸的增大，“門到門時(shí)間”也在增加，但增長(zhǎng)速度各不相同。環(huán)線的繞行成本隨著城市尺寸的增加而急劇上升，而換乘可以為我們帶來(lái)便利，解決“門到門時(shí)間”。因此，理論上講，通過(guò)優(yōu)化公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和換乘安排，我們可以實(shí)現(xiàn)更高效的公交服務(wù)。

　　在相同的投資規(guī)模下，地面公交的建設(shè)里程顯然遠(yuǎn)大于軌道交通，其線網(wǎng)規(guī)模更大。因此，地面公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生反轉(zhuǎn)的時(shí)間更早，這表明我們應(yīng)該更早地利用基于換乘的線網(wǎng)。然而，這是傳統(tǒng)公交線網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本方法嗎？事實(shí)上并非如此。

　　當(dāng)我們知道換乘安排的重要性以后，就需要制定好時(shí)刻表，以便乘客能夠便捷地進(jìn)行無(wú)縫的換乘。同時(shí)，時(shí)刻表的制定還需要考慮到如何應(yīng)對(duì)公交的正反饋效應(yīng)，如何避免串車等問(wèn)題，并采用不同的控制方法來(lái)解決這些問(wèn)題。

　　總結(jié)

　　從理論上講，公交系統(tǒng)不需要擔(dān)心未來(lái)的自動(dòng)駕駛對(duì)其造成影響，因?yàn)楣幌到y(tǒng)作為城市交通的主干，其地位是穩(wěn)固的。單線運(yùn)行必須通過(guò)層級(jí)結(jié)構(gòu)才能提高“門到門的速度”。當(dāng)城市規(guī)模增大時(shí)，我們通過(guò)線網(wǎng)換乘來(lái)解決效率問(wèn)題。實(shí)際上，公交的換乘比地鐵更容易實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)踐中我們可能走在了錯(cuò)誤的方向。從規(guī)劃到運(yùn)營(yíng)，我們需要更好地協(xié)同制定時(shí)刻表和進(jìn)行車輛控制。