中小城市公交車車輛規(guī)模適量性研究*

胡列格，劉 榮，王 佳

(長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，湖南長沙410114)

城市公共交通是城市交通的重要組成部分。公交車輛運力規(guī)模的合理與否，直接影響到公交系統(tǒng)的整體效益和企業(yè)的經(jīng)濟效益及社會效益，若運力不足，則線路的供給不能滿足乘客需求，服務(wù)水平下降，若運力過剩，則線路的供給大于需求，使得資源利用率低，較大規(guī)模的公交車數(shù)量還會增加車輛油耗，影響企業(yè)的運營效益［1］。因此，科學(xué)合理地規(guī)劃城市公交車輛的總體發(fā)展規(guī)模，對加快城市化進程、培育和發(fā)揮城市綜合功能、促進經(jīng)濟增長等方面起著很大作用［2］。國內(nèi)對公交車運力的研究大都采用線性規(guī)劃模型，使企業(yè)效益和運營效率最大化為目標［3］，得出運力結(jié)果，這種方法變量較多，計算較復(fù)雜，并且有很多不可計量因素。本研究通過對全方式交通分擔中公交車所占比例以及公交車保有量預(yù)測模型兩個方面進行論證。通過建立交通方式分擔模型，確定公交車保有量與全方式交通分擔之間的關(guān)系;通過預(yù)測模型計算公交車保有量。之后，對計算結(jié)果進行合理的分析，確定適合城市發(fā)展的公交車保有量，如果2種方法的計算結(jié)果存在較大的差異，應(yīng)該結(jié)合當?shù)爻鞘腥丝谝?guī)模、城市居民的客運需求、道路環(huán)境條件及總體發(fā)展規(guī)劃予以修正。并以懷化市為例驗證模型的合理性。

1 公交車保有量與全方式交通分擔的關(guān)系

1．1 基本假設(shè)

為了使模型具有一定的實用性，同時考慮所用數(shù)據(jù)的通用性及可獲得性，進行以下假設(shè):

(1)出行者是交通行為意志決定的基本單位;

(2)根據(jù)效用理論，出行者在特定的選擇條件下，選擇其所認知得到的選擇方案中效用最大的方案;

(3)公交車保有量遵循時間轉(zhuǎn)移性與地域轉(zhuǎn)移性。

1．2 適量性的評價標準

在城市公交車分擔率方面，目前國內(nèi)外尚無嚴格的統(tǒng)一標準，同時也缺乏相關(guān)的經(jīng)驗總結(jié)。本研究作者在完成大量湖南省城市公交車市場調(diào)研活動后，所得結(jié)果見表1。

表1 城市公交車分擔率表Table 1 City bus share rate

從表1可見:公交車在全方式交通分擔所占比例相對較大，在18%～28%之間。通過對以上數(shù)據(jù)加權(quán)平均可知，城市公交發(fā)展的平均水平為23．1%，那么本研究認為當公交車的分擔率在23%左右波動時所得到的保有量才是所能接受的值。

1．3 Logit模型建立

1．3．1 確定效用函數(shù)的形式

BL選擇模型就是選擇方案的集合中至少有2個選擇方案，并且從這2個選擇方案中選擇其一的logit模型［4］。本文主要考慮的選擇對象為公交車(i=1)和其他交通方式(i=2)，效用函數(shù)Vin的形式為線性函數(shù)，特征變量僅為固有啞元和出行時間2個，因此，Vin的形式如下。

其中:θ1和θ2為未知參數(shù);Xin2為交通方式i的出行時間。因此，選擇交通方式i的概率如下［5］:

1．3．2 確定對數(shù)似然函數(shù)

對于BL模型，只有選擇交通方式的結(jié)果為概率變量，其余均為非概率變量，同時考慮到概率變量所遵循的概率分布類型，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計知識，可得到以下似然函數(shù):

1．3．3 確定▽L及▽2L

1．3．4 用NR方法計算估計值^θ

步驟1:設(shè)θ的初始值θ(0)為0(θ(0)=0)，對于多為方程，設(shè) θ(0)= ［0，0，…，0］。設(shè)反復(fù)計算次數(shù)m為0。并且，賦予μ1及μ2以較小的整數(shù)(通常μ1=0．0001，μ2=0．01)。這里的 μ1和 μ2是為檢驗參數(shù)的估計精度所設(shè)置的。

步驟2:求出θ(0)=0時的▽L(θ(0))，并將點(θ(0)，▽L(θ(0)))作為 A(0)。

步驟3:按如下公式求出點A(0)處▽L的切線方程:

θ(m+1)= θ(m)－ (▽2L(Lθ(m)))▽L(θ(m))(7)

步驟4:求出上述切線方程式與θ軸的交點的值 θ(m+1)。

步驟5:檢驗下式是否成立:

如果以上兩式同時成立，則認為θ(m)即為θ的近似解，計算停止。否則，設(shè)m=m+1，繼續(xù)返回步驟3。

1．3．5 計算值的檢驗

應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計知識，應(yīng)對估計值進行 t檢驗［6］。

2 公交車保有量預(yù)測模型

2．1 基本假設(shè)

(1)公交車車保有量增加的情況下平均的每日載客數(shù)量不變［7］;

(2)公交車保有量發(fā)生變化時，平均的有效行駛里程不變;

(3)公交車輛的型號已確定。

2．2 模型建立

運力規(guī)模配備的依據(jù)是該線路上居民出行的總次數(shù)［8］。對線路的車輛數(shù)進行配備，使其滿足居民出行的實際需要，即運力的規(guī)模應(yīng)較好地滿足實際的運輸需求，這樣才能保證公共交通的順利發(fā)展。在日常運營中，該線路公交運力裝備規(guī)模要以公交線路長度、營運周轉(zhuǎn)速度和發(fā)車間隔為約束，客流需求集中的斷面是決定配車量的關(guān)鍵，故高峰時段發(fā)車間隔滿足規(guī)定要求［9］。公交線路車輛規(guī)模的計算公式為:

式中:Nk為需配k型車輛數(shù);l公交為公交線路長度，km;fk為k型公交車高峰時段的發(fā)車頻率，班次/h;vk為k型公交車的運營周轉(zhuǎn)速度，km/h;μk為需配公交車輛總數(shù)，標臺。我國以車身長度7～10 m的640型單節(jié)公共汽車為標準車，其他各種型號的車輛，按其不同的車身長度，分別乘以相應(yīng)的換算系數(shù)，折算成標準車數(shù);μk為各種型號的車輛折算成標準車輛的換算系數(shù)。

在通常情況下，同一線路不同車型的車輛雖然在技術(shù)速度方面有差異，但由于城市交通運轉(zhuǎn)環(huán)境、運營周轉(zhuǎn)速度vk是大致相同的，故在要求不是特別高的情況下，可認為不同車型車輛的運營周轉(zhuǎn)速度vk為相同值，以簡化問題，增加可操作性。

3 應(yīng)用舉例

3．1 城市概況

懷化市地處湖南省西南部，沅水中上游，國土總面積為2．76萬km2，約占湖南省總面積的13%，是湖南省面積最大的地級市。懷化區(qū)位條件獨特，交通優(yōu)勢明顯。東倚雪幾山脈，與邵陽市、益陽市、婁底市接壤，北靠武陵山脈，與張家界市、湘西土家族苗族自治州交界，南與廣西桂林市、柳州地區(qū)相連，西界貴州苗嶺，與黔東南自治州、銅仁市毗鄰。歷史上有“黔滇門口”、“全楚咽喉”之稱。

目前，懷化市有四中心八片區(qū)，分別是城北政治文化中心、城中綜合服務(wù)中心、河西商貿(mào)物流中心、城南辦公金融中心，城東區(qū)、迎豐區(qū)、鐵北區(qū)、城中區(qū)、湖天區(qū)、楊村區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、鴨嘴巖工業(yè)區(qū)，根據(jù)第六次人口普查，懷化市總?cè)丝? 741 948人，全市戶籍人口為5 092 480人，城區(qū)面積約為50 km2。

3．2 現(xiàn)狀數(shù)據(jù)調(diào)查

目前，懷化市城市常規(guī)公共交通由市公共交通總公司經(jīng)營，營運車輛420臺，營運線路42條，日運行班次812個，日載客量24．3萬人，日營運里程7．5萬km，年產(chǎn)值6 000余萬元，固定資產(chǎn)6 000萬元，總公司下設(shè)4個營運分公司，一個修理總廠，同時兼營汽車配件、汽車修理、建材、旅游、廣告、道路貨物運輸?shù)?。懷化市中心城區(qū)現(xiàn)有城市人口為42．47萬人，公交車萬人擁有標臺數(shù)為9．89。懷化市是屬于B類城市，根據(jù)《城市道路交通管理評價指標體系》萬人擁有公共交通車輛數(shù)應(yīng)該達到11標臺以上。因此，公交車輛規(guī)模偏低，應(yīng)適當增加［10］。

根據(jù)調(diào)查，隨機抽取了部分居民出行的資料，結(jié)果見表2。

3．3 結(jié)果計算

本研究采用方式分擔模型與保有量預(yù)測模型聯(lián)合計算的方法，同時滿足兩種模型的評價標準，并且不與現(xiàn)有規(guī)范相違背，就是本研究要求得的結(jié)果。

表2 個人出行調(diào)查數(shù)據(jù)Table 2 Personal trip survey data

(1)通過方式分擔模型，可得:

對于公交車，V1n=0．26 －0．07X1n2;

對于其他交通方式，V2n=－0．07X2n2。

相應(yīng)的概率為:

圖1 公交車保有量與交通方式分擔關(guān)系圖Fig．1 Relationship between bus quantities and transportation share

由上述曲線可得:公交車的保有量在一定范圍內(nèi)對交通方式分擔率的影響較大，當保有量增加到一定程度時，公交車的分擔率趨于平緩，根據(jù)上圖預(yù)測得，公交車萬人擁有標臺數(shù)保持在12～13較好，假定近幾年懷化市城區(qū)人口不變，為42．47萬人，則公交車保有量保持在510～552標臺較合理。

(2)保有量預(yù)測模型計算時，根據(jù)調(diào)查，得到懷化市公交車運行的基本數(shù)據(jù)。

表3 懷化市公交車運行基本數(shù)據(jù)Table 3 The basic data on bus operation of Huaihua city

本模型中，取fk為6～7班次/h，得懷化市公交車保有量為564臺。

(3)根據(jù)交通方式分擔與預(yù)測模型相結(jié)合的方法，綜合考慮懷化市城區(qū)人口、經(jīng)濟發(fā)展狀況等因素，確定懷化市公交車保有量為530臺，此結(jié)果與《懷化市城市總體規(guī)劃》《懷化市城市公共交通專項規(guī)劃》的要求基本一致，從而證明了該方法的實用性。

4 結(jié)論

對湖南省部分中小城市全方式交通分擔率中公交車所占的比例進行類比，得出中小城市公交車的分擔率應(yīng)該在23%左右。通過對公交車分擔率的分析與保有量預(yù)測模型研究，得出了中小城市公交車保有量適量性的標準，通過對懷化市公交車保有量適量性研究，證明了本文方法的可行性。本模型計算相對簡便，所用調(diào)查數(shù)據(jù)較少，實用性強，可為中小城市公交車適量性研究提供理論依據(jù)。

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