一種基于縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造的公交時刻表編制方法

朱　榮，徐雙應，韓萬里，朱守勝（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

一種基于縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造的公交時刻表編制方法

朱榮，徐雙應，韓萬里，朱守勝
（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

為進一步協(xié)調(diào)縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造與公交高效化運營之間的關(guān)系，合理確定城鄉(xiāng)客運公交化改造后的公交時刻表至關(guān)重要。以縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造為研究對象，提出了一種適合城鄉(xiāng)客運公交化改造的公交時刻表編制方法。通過人工調(diào)查法獲取客流信息，建立客流處理模型，獲得最大斷面客流量等信息。在此基礎(chǔ)上，運用客流需求法建立數(shù)學模型，求得發(fā)車時間間隔并優(yōu)化。最后，通過比較驗證獲得最終的公交時刻表。以池河至石泉客運班線公交化改造為例，改造后的公交時刻表極大地方便了沿線居民的出行，從而證明該時刻表具有較好的可行性。

縣域城鄉(xiāng)客運；公交化改造；公交時刻表；客流量；發(fā)車時間間隔

0　引言

交通運輸部在2013年工作報告中明確提出：“積極推動城市公共交通線路向城市周邊延伸；有條件的地區(qū)對城市周邊農(nóng)村客運班線實施公交化改造，努力擴大城市公共交通服務廣度，增加服務深度；穩(wěn)步推進毗鄰城市之間距離適中、客流量大的道路客運班線公交化改造，加強與城市公共交通的接駁換乘?！痹趪壹敖煌ㄟ\輸部的政策規(guī)章指導下，城鄉(xiāng)客運公交化改造在全國各地已經(jīng)得到普遍開展。而我國縣域條件受限且縣域地區(qū)眾多，縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造后，線路時刻表的編制顯得尤為重要。公交運營時刻表的編制是城鄉(xiāng)客運公交化改造成功與否的重要參考指標之一。科學合理的公交時刻表既能高效快捷的服務于廣大沿線民眾，又能為公交運營企業(yè)節(jié)省運營成本。

國外在公交時刻表編制和客流量預測方面的研究比較成熟，但研究局限于城域客運。在國內(nèi)，公交時刻表分析研究開始的比較晚，但也已經(jīng)有很多學者在時刻表方面進行了大量研究：楊柳[1]、肖挺[2]等通過對客流進行統(tǒng)計和分析，進而編制時刻表，但缺乏實證研究；牛學勤[3]、覃運梅[4]等通過設(shè)置約束條件，建立模型，從而優(yōu)化公交時刻表，但仍缺乏實證研究；陳石[5]、張學瑋[6]、李發(fā)智[7]等通過對一些目標進行分析，建立模型，確定發(fā)車時間間隔，并進行了實證檢驗。縱觀國內(nèi)外關(guān)于公交時刻表方面的研究情況來看，城市公交時刻表的研究應用越來越成熟，但我國縣域條件下的城鄉(xiāng)客運一體化公交時刻表研究基本屬于空白。結(jié)合目前國內(nèi)縣域公交運營情況來看，一般城鄉(xiāng)客運公交時刻表編制方法主要有兩種：一是根據(jù)現(xiàn)有車輛數(shù)和經(jīng)驗發(fā)車，在起點站拉到一定人數(shù)后發(fā)車，然后沿線路撿人；二是根據(jù)車輛數(shù)來計算，一般是用小時除以車輛數(shù)，然后每輛車按這個時間來發(fā)車，發(fā)車間隔時間=線路單程所需時間÷[(配車數(shù)-2)÷2]。第一種方法雖然能保證車輛的滿載率，但沒有固定的發(fā)車時間，既不便于公交企業(yè)的運營管理又不便于沿線民眾的出行。第二種方法雖然有固定的發(fā)車時間，便于公交企業(yè)統(tǒng)一的運營管理，但沒有具體客流量的統(tǒng)計，不能確保能否方便快捷的滿足沿線民眾的出行。筆者在結(jié)合已有的城鄉(xiāng)客運公交時刻表編制方法和城市公交時刻表編制方法的基礎(chǔ)上，提出了一種適合縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造的公交時刻表編制方法。

1　公交時刻表編制方法

1.1客流量的獲取與處理

進行城鄉(xiāng)客運公交化改造，調(diào)查的客流量信息都是從改造前客運班線運營時獲得的，因此這些調(diào)查的客流信息獲得后還需進行處理，才能滿足改造后的公交時刻表編制需求。

1.1.1客流量調(diào)查方法

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，公交客流調(diào)查方法主要分為兩大類，即人工調(diào)查法和先進技術(shù)調(diào)查法。人工調(diào)查法主要包括：跟車調(diào)查、駐站調(diào)查，問詢調(diào)查，月票調(diào)查；先進技術(shù)調(diào)查法主要包括：IC卡數(shù)據(jù)采集、自動計數(shù)系統(tǒng)[8-10]。鑒于城鄉(xiāng)客運條件的制約，城鄉(xiāng)客運客流量的獲取只能采用人工調(diào)查法?？h域條件尤其受限，只能通過人工調(diào)查法獲得客流量信息。該編制方法需要的客流量信息主要有單車載客量、線路日客運量和日發(fā)車班次等。

1.1.2客流情況分析

通過對獲得的客流量信息進行分析，獲得該線路的日客流量、年客流量、年客流高峰月、年客流低谷月、周客流高峰日、周客流低谷日以及客流構(gòu)成特點等信息。其中，客流構(gòu)成特點又包括日客流特點、周客流特點、月客流特點和乘客出行的主要目的等。日客流量是指該線路上一天的乘客出行總?cè)舜?；年客流量是指該線路上一年的乘客出行總?cè)舜?；年客流高峰月是指一年中，該線路上出現(xiàn)的乘客出行總?cè)舜屋^多的月份；年客流低谷月是指一年中，該線路上出現(xiàn)的乘客出行總?cè)舜屋^少的月份；周客流高峰日是指一周內(nèi)，該線路上出現(xiàn)日客流量較多的日數(shù)；周客流低谷日是指一周內(nèi)，該線路上出現(xiàn)日客流量較少的日數(shù)。

通過分析調(diào)查獲取的日客流量、年客流高峰月、年客流低谷月、周客流高峰日、周客流低谷日以及相應的客流構(gòu)成特點，可以確定出年客流量，進而可以確定出年日均客流量。

1.1.3客流量的處理

客流量是制定客運班線公交化后時刻表的主要依據(jù)，客流量的分析研究是公交企業(yè)和管理者研究的重點。目前對客流信息的處理分析可以從很多方面進行，比如總客流、線路客流、站點客流以及客流時間變化分布、斷面客流量、斷面客流不均衡度、站點客流量不均衡度、時間客流不均衡度、方向客流不均衡度、全天滿載率或高峰滿載率等[8]。

對得到的跟車調(diào)查數(shù)據(jù)計算出平均值，某時段第j個站點的下車人數(shù)的平均值：

斷面客流量是指單位時間內(nèi)（一般取1h）公交線路通過某兩個站點區(qū)間的客流量。斷面客流量通常用跟車調(diào)查的方法獲得數(shù)據(jù)，根據(jù)客流量的大小，斷面客流量分為高峰小時客流斷面和一般的小時客流斷面。根據(jù)公交行向的不同，斷面客流量可分為上行線路斷面客流量和下行線路斷面客流量。某時段斷面客流量的計算方法如下：

式中：Qj為公交線路中第j個斷面的某時段客流量；為某車在第j個站點下車的乘客數(shù)；為某車在第j個站點上車的乘客數(shù)；L為該時段內(nèi)的發(fā)車班次數(shù)。

取若干個時段，將調(diào)查數(shù)據(jù)通過以上3個公式進行處理，可得線路各時段的上、下行最大斷面客流量。

1.2公交時刻表的編制

時刻表的編制主要是按照線路客流需求的變化情況、公交運營企業(yè)配備的車輛數(shù)以及計劃的服務水平等因素確定線路的發(fā)車時間間隔。發(fā)車時間間隔是指公交運營調(diào)度中，每兩輛車發(fā)車時間的相對值。它的決定因素包括客流量、車載額定載客量、計劃滿載率等。作為時刻表編制的基礎(chǔ)，首先要進行的工作就是確定發(fā)車時間間隔。

發(fā)車時間間隔的確定主要有日最大客流斷面法、小時最大客流斷面法、客流斷面方法（跟車調(diào)查）之無服務水平評價準則、客流斷面方法（跟車調(diào)查）之有服務水平評價準則、客流需求法等5種方法[11-14]。前4種方法是Ceder進行多年研究后總結(jié)的。前兩種是以站點客流調(diào)查為基礎(chǔ)確定發(fā)車時間間隔的方法；后兩種是以跟車調(diào)查為基礎(chǔ)來確定發(fā)車時間間隔的方法。第五種方法是

某時段第j個站點的上車人數(shù)的平均值Sj：以客流需求為基礎(chǔ)確定發(fā)車時間間隔，它是現(xiàn)在公交事業(yè)管理者經(jīng)常使用的方法，本文城鄉(xiāng)公交時刻表的編制過程中發(fā)車時間間隔的確定采用第五種方法。該方法是通過客流需求的分析，從而以滿足客流需求為目標來計算公交車發(fā)車時間間隔的方法。計算公式如下：

式中：T為按照客流計算的發(fā)車間隔；Vi為某高峰小時最大斷面客流量；P為車型定員；N為計劃滿載率。

利用公式（4）計算，可獲得客運公交在線路上每個時段的原始發(fā)車間隔。

為了在每天低峰期節(jié)省乘客的出行時間、使乘客更好地掌握每天的發(fā)班時間，同時方便公交公司對運營線路的管理與調(diào)度，在借鑒國內(nèi)成熟的城市公交時刻表安排的同時，考慮城鄉(xiāng)客運公交和城市公交的差異性，對以上獲得的時刻表進行優(yōu)化處理?；谝陨戏治鰧⒊丝统鲂袝r間分為兩個階段：高峰期和低谷期。根據(jù)線路當?shù)鼐唧w情況及已計算出的原始發(fā)車間隔，分別設(shè)置高峰期的發(fā)車時間間隔和低谷期的發(fā)車時間間隔。因此，可獲得優(yōu)化后的發(fā)車時間間隔即為發(fā)車時刻表。

1.3公交時刻表的合理性驗證

考慮到客運線路沿線中途有乘客上下車，因此單程載客量往往大于額定載客量。通過跟車調(diào)查的客流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，獲得單程載客量與公交車輛額定載客量的比值n（單程載客量/車輛額定載客量=n）。

將客運線路單車單程額定載客量（n1）×n×經(jīng)計算獲得的日發(fā)車班次（n2）所得的結(jié)果與調(diào)查測得的線路雙向日乘客發(fā)送量作比較，從而可以證明該時刻表的編制是否具有合理性。

2　實例分析

池河至石泉（陜西省安康市）客運班線改造前主要由個體營業(yè)戶運營，運營車輛均為8座小型面包車；改造后該線路將由大健公司城市公交分公司（以下簡稱大建公司）和石泉順通汽車運輸有限公司（以下簡稱順通公司）共同經(jīng)營。池河鎮(zhèn)至石泉縣客運線路經(jīng)316國道，全程19km，線路改造后擬設(shè)置24個站點。

2.1客流量的獲取與處理

2.1.1客流量調(diào)查方法

為統(tǒng)計池河至石泉的日發(fā)班次，筆者于2014 年8月17日—2014年8月18日通過跟車調(diào)查和駐站調(diào)查的方法，獲得了池河至石泉客流量等數(shù)據(jù)。

（1）單車載客量調(diào)查統(tǒng)計

分別抽取上行（池河至石泉）、下行（石泉至池河）客車14輛，以編號1,2,…,28記之。派人員隨車記錄各車一趟次的載客數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計，上行方向單車平均客運量為6.78人次（相當于滿載狀態(tài)），而下行方向單車平均客運量為6.43人次，方向不平衡系數(shù)為68.4%，雙向平均單車客運量為5.71人次。

（2）線路客運量統(tǒng)計

根據(jù)日發(fā)班次數(shù)與單班次日乘客人次數(shù)，分別可得上行、下行方向的日客運量分別為1 397人次、1 363人次，兩項相加即為線路雙向客運量，計為2 760人次。

（3）日發(fā)班次統(tǒng)計

在調(diào)查期間了解到池河至石泉客運班線的營運車輛平均每天最早一趟發(fā)班在6：30左右，最晚一趟發(fā)班在20：00左右。由于客運市場處于自由經(jīng)營狀態(tài)，上行發(fā)車次數(shù)和下行發(fā)班次數(shù)不對等。綜合兩天的現(xiàn)場記錄可知，上行平均日發(fā)班次可按206次進行估計，下行平均日發(fā)班次可按212次進行估計。

2.1.2客流情況分析

通過采訪長期從事池河至石泉客運班線經(jīng)營的個體營業(yè)戶，獲知池河至石泉客運班線的客流情況。考慮到在池河至石泉客運班線調(diào)研時間為2014年8月17日（周日）—2014年8月18日（周一），為年客流低峰月及周客流高峰期，因此通過征詢長期從事該班線的個體營業(yè)戶們的意見和建議后，將調(diào)查獲得的日客流量降低10%后定為年日均客流量。具體客流情況歸納如下：①日客流量為2484人次/日；②年客流量為906660人次/日；③年客流高峰月為1、2、7、12月；④年客流低谷月為3、4、5、6、8、9、10、11月；⑤周客流高峰日為周一、周五、周六、周日；⑥周客流低谷日為周二、周三、周四。

客流構(gòu)成特點主要包括以下方面。

（1）日客流特點：從池河至石泉每天的客運高峰期在上午；而從石泉至池河每天的客運高峰期在下午。

（2）周客流高峰期特點：主要是學生放假或上學、企業(yè)或單位員工休假、病人看病住院、逛街購物等出行引起。

（3）月客流高峰期特點：主要是因過節(jié)返鄉(xiāng)，外出務工，學生和教師開學、放寒暑假，旅游休假等原因引起。

（4）乘客出行的主要目的：企業(yè)或單位工作人員上下班、逛街和走親訪友、看病、辦事開會、學生上學放假、教師上班休假、旅游休假等。

2.1.3客流量處理

取14個時段，將調(diào)查數(shù)據(jù)通過式（1）~式（3）進行處理，獲得線路各時段的上、下行最大斷面客流量，分別如表1、表2所示。

表1　線路各時段上行最大斷面客流量（單位：人次）

表2　線路各時段下行最大斷面客流量（單位：人次）

2.2公交時刻表編制

由于大健公司購置的車輛額定載客量為19人，而順通公司購置的車輛額定載客量為15人，因此利用公式（4）對發(fā)車間隔進行初步計算時車輛額定載客量取17人、車輛計劃滿載率為90%。計算可得到新購置的客運公交在池河至石泉線路上每個時段的原始發(fā)車間隔，如表3、表4所示。

表3　上行原始單向發(fā)車間隔表（單位：min）

表4　下行原始單向發(fā)車間隔表（單位：min）

考慮城鄉(xiāng)客運公交和城市公交的差異性，對以上獲得的時刻表進行優(yōu)化處理。基于以上分析將乘客出行時間分為兩個階段：高峰期和低谷期。其中：高峰期的發(fā)班時間間隔為10min，低谷期的發(fā)班時間間隔為15min。

由表2可知，上行乘客的出行高峰期時段近似為7：00—12：00，余下時段均為低谷期；下行的乘客出行高峰期時段近似為8：00—11：00和17：00—19：00，其余時間段均為低谷期。因此可得優(yōu)化后的發(fā)車間隔表，如表5、表6所示。

表5　上行優(yōu)化后的單向發(fā)車間隔表（單位：min）

表6　下行優(yōu)化后的單向發(fā)車間隔表（單位：min）

基于以上分析，得到上行單向發(fā)車時刻表如表7所示，下行單向發(fā)車時刻表如表8所示。

表7　上行公交線路發(fā)車時刻表

表7（續(xù)）

表7（續(xù)）

表8　下行公交線路發(fā)車時刻表

2.3時刻表合理性驗證及運作

考慮到池河至石泉沿線中途有乘客上下車，因此單程載客量往往大于額定載客量。通過跟車調(diào)查的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得知，單程載客量/車輛額定載客量（7人）≈1.3。大健公司的公交客車額定載客量為19人，順通公司的公交客車額定載客量為15人，取平均值17人作為班線單程額定載客量。則17×1.3×126=2784人。而由調(diào)查測得的池河至石泉客運班線雙向日乘客發(fā)送量為2 760人，因此證明該時刻表的編制具有合理性。

為了避免產(chǎn)生惡性競爭影響乘客的出行和造成不必要的資源浪費，兩家公司宜就發(fā)車班次問題進行對話協(xié)商，每家公司每天發(fā)班63趟。根據(jù)需要，在特殊時間（如學校開學、放假、國家法定節(jié)假日等）適當增加發(fā)車班次。

3　結(jié)語

在深入了解傳統(tǒng)城鄉(xiāng)客運發(fā)車體系的前提下，

參考城市公交時刻表編制辦法，結(jié)合我國縣域城鄉(xiāng)客運特有的特征，編制出了一種適合縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造的公交時刻表編制辦法。以池河至石泉客運班線公交化改造為例，證明了該公交時刻表編制辦法具有可行性。通過實踐證明，該公交時刻表操作簡單，適應縣域城鄉(xiāng)客運公交運營背景，具有較高的科學合理性，可對我國大部分縣域城鄉(xiāng)客運公交化改造后的公交運營時刻表編制提供參考和借鑒。

[1]楊柳.計算機編制公交行車時刻表方法研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2008.

[2]肖挺.計算機輔助編制公交行車計劃應用研究[D].北京：北京交通大學，2004.

[3]牛學勤，陳茜，王煒.城市公交線路調(diào)度發(fā)車頻率優(yōu)化模型[J].西安：交通運輸工程學報，2003，3（4）：68-72.

[4]覃運梅，王玲玲.基于遺傳算法的公交發(fā)車間隔模型[J].交通標準化，2009（3）：110-113.

[5]陳石.區(qū)域公交時刻表生成的模型與方法研究[D].北京：北京交通大學，2009.

[6]張學煒.集成化的公交運營計劃編制方法研究[D].北京：北京交通大學，2008.

[7]李發(fā)智，肖蕾，楊東援.公交發(fā)車間隔模型研究[J].武漢理工大學學報：交通科學與工程版，2013，37（1）：92-97.

[8]周鑫博.道路客運公交化運營客流量預測與時刻表編制[D].西安：長安大學，2014.

[9]肖華剛.基于客流數(shù)據(jù)挖掘的公交時刻表的研究[D].北京：北京交通大學，2010.

[10]凌海蘭.城市群城際道路客運公交化研究[D].西安：長安大學，2012.

[11]劉歡.公交線路行車時刻表編制技術(shù)[D].南京：東南大學，2009.

[12]劉環(huán)宇.基于可靠性的公交時刻表優(yōu)化設(shè)計研究[D].北京：北京交通大學，2010.

[13]孫愛充.公交客流預測方法研究[J].城市交通，1999 （6）：32-33.

[14]Abkowitz M,Josef R,Tozzi J and Driscoll M K.Operational Feasibility of Timed Transfer in Transit Systems[J].Journal of Transportation Engineering,1987,113(2),168-177.

ABus Timetable Compilation Method Based on Bus Reform of County-Rural Public Passenger Transport

ZHU Rong,XU Shuang-ying,HAN Wan-li,ZHU Shou-sheng
(School of Automobile,Chang′an University,Xi′an 710064,China)

In order to further coordinate the relationship between the bus reform of county-rural public passenger transport and the efficient operation of bus,it is essential to deciding reasonable bus timetable after urban and rural bus reform of public passenger transport.Taking bus reform of county-rural public passenger transport as the research object,a bus timetable compilation method suitable for bus reform of county-rural public passenger transport was put forward.Through artificial survey method for obtaining passenger flow information,passenger flow processing model was established,the maximum cross sec?tion traffic information was achieved.On this basis,using the method of traffic demand to set up mathe?matical model,the time intervals of the buses departure were obtained and optimized.Finally,the final bus timetable was obtained by comparison and validation.Taking bus reform of Chihe to Shiquan as an example,the bus timetable after reform provides great convenience for residents along the line,which proves the timetable has good feasibility.

county-rural public passenger transport;bus reform;bus timetable;passenger flow; time intervals of bus departure

U492.22

A

2095-9931（2015）02-0065-06

10.16503/j.cnki.2095-9931.2015.02.012

2014-11-28

朱榮（1991—），男，湖北黃岡人，碩士研究生，研究方向為交通運輸規(guī)劃。E-mail：519041127@qq.com。