綜合客運樞紐疏運策略研究

馮川 于潔涵

摘要：為了保障高峰時期綜合客運樞紐客流疏運工作，以典型綜合客運樞紐廣州南站為例，解析了綜合客運樞紐客流影響因素，分析了綜合客運樞紐的疏運場景，基于雙層規(guī)劃建立疏運模型，通過現(xiàn)場調(diào)研標定模型參數(shù)；在算例部分應用所提出的方法確定疏運新增運力。本研究為構建一體化綜合客運樞紐奠定理論基礎，對提升綜合客運樞紐運輸服務水平具有現(xiàn)實意義。

Abstract： In order to guarantee evacuation in comprehensive passenger terminal during peak period， taking Guangzhou South Railway Station as an example，the influence factors of passenger flow and transportation scene of comprehensive passenger transport terminal are analyzed， and the evacuation model is built based on bilevel programming. Then， model parameters are calibrated through field investigation. At last， the proposed method is used in the calculation example to determine the new capacity. This study makes contribution to theoretical foundation of comprehensive passenger transport terminal， and it's of practical significance to upgrade the transport service level of comprehensive passenger transport terminal.

關鍵詞：綜合交通；疏運策略；雙層規(guī)劃；客運

Key words： comprehensive transportation；evacuation strategy；bilevel programming；passenger transportation

中圖分類號：TU984.191 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）20-0085-04

0 引言

隨著區(qū)域經(jīng)濟一體化的快速發(fā)展，城際出行量逐年上升，綜合客運樞紐在區(qū)域發(fā)展中的地位日益顯著。政府部門出臺了相關文件[1]指導綜合客運樞紐建設，并提出基于大數(shù)據(jù)等技術提高交通組織成效目標。綜合客運樞紐服務建設及組織也一直受到國內(nèi)外學者的關注，如李婷婷[2]提出城鎮(zhèn)化背景下城市群綜合客運樞紐布局優(yōu)化方法；邊莉莉等[3]將綜合運輸樞紐放到路網(wǎng)中，分析了綜合運輸客運樞紐運力配置的前提條件，提出了樞紐運力配置的解決方案，并對方案緩解交通矛盾的效能進行了分析，充分考慮樞紐與路網(wǎng)的聯(lián)動效應，提出了基于全出行過程的綜合運輸客運樞紐運力結構配置思路和方法；Winnie Daamen[4]通過構建乘客換乘路徑選擇模型，研究相關設施服務水平的變化與乘客路徑選擇行為之間的關系；劉亞珊等[5]探討了樞紐交通組織設計中如何處理好外圍路網(wǎng)配置及場地交通組織設計兩個關鍵問題；胡春平[6]以客運樞紐換乘效率及客流組織方法為對象，重點研究了客運樞紐的分類、換乘效率的內(nèi)涵、效率分析方法以及客運樞紐內(nèi)部換乘流線組織與優(yōu)化方法等問題；Sascha[7]認為樞紐服務水平對不同路徑的客流形成和選擇有重要影響；南天偉[8]綜合結合鐵路樞紐銜接客流的分配，對樞紐的運能匹配以及時間銜接有效性進行評價，并在此基礎上對銜接方式的運營計劃進行優(yōu)化調(diào)整； Marco[9]從局部區(qū)域路網(wǎng)角度研究旅客換乘服務滿意度。現(xiàn)有研究主要集中于綜合交通樞紐布局、客運樞紐內(nèi)客流組織以及綜合客運樞紐銜接對三個方面，樞紐布局方面主要以乘客換乘時間最短為目標研究站內(nèi)設施布局，客流組織方面重點分析綜合客運樞紐內(nèi)部行人特性、高峰期樞紐內(nèi)部客流特征以及樞紐內(nèi)部客流組織形式，為緩解綜合客運樞紐內(nèi)擁擠提出建議措施；樞紐銜接則多從方式銜接交通基礎設施配置、樞紐所處網(wǎng)絡拓撲結構優(yōu)化等方面出發(fā)，主要研究綜合客運交通樞紐對城市內(nèi)部交通、對外交通兩個方面的換乘銜接對策，以上研究為綜合客運樞紐的發(fā)展與建設積累了豐碩的理論成果，然而在樞紐協(xié)同運行[10]的信息化背景下，應用數(shù)據(jù)成為提高樞紐疏運的另一有效途徑，本研究以廣州南站客流疏運為實際案例，綜合應用多源數(shù)據(jù)分析綜合客運樞紐客流特征，建立高峰客流時期的疏運模型，完善綜合客運樞紐信息化建設基礎理論，為疏運客流高峰時期的運力調(diào)配提供參考。

1 綜合客運樞紐客流影響因素分析

綜合客運樞紐是多種交通方式銜接的節(jié)點，承載著大量客流的到發(fā)與中轉(zhuǎn)，客流量的大小關系到綜合客運樞紐運營的安全性與服務水平。綜合客運樞紐客流受到樞紐區(qū)位、周邊用地性質(zhì)、天氣、周邊路況等多因素的影響，建立綜合客運樞紐客流影響概念模型如圖1所示。

宏觀地來說，除了作為交通樞紐吸引了大量交通量以外，綜合客運樞紐的區(qū)位與周邊用地性質(zhì)也對其銜接方式的客流量產(chǎn)生影響。就廣州南站而言，它是輻射廣州南邊地市的交通樞紐，同時也是國家南部地區(qū)的重要高鐵樞紐，銜接方式有公交、出租、客運、地鐵、列車以及私家車六種主要方式，其中列車客流是廣州南站疏運客流的主要來源，平常日均到達廣州南站客流近20萬人次。廣州南站遠離市中心區(qū)域，樞紐周邊開發(fā)尚不成熟，故客流量集中為通過其他方式到達樞紐乘坐列車去往目的地，或者乘坐列車到達樞紐后換乘其他方式去往目的地。簡而言之，綜合客運樞紐的區(qū)位在很大程度上決定了樞紐的定位，周邊用地性質(zhì)影響出行發(fā)生與吸引交通量，且短時期內(nèi)樞紐區(qū)位與周邊用地不會發(fā)生重大變化。

微觀地來說，周邊路段是連接綜合客運樞紐與其他區(qū)域的通道，通道的交通狀況對道路交通的客流到發(fā)產(chǎn)生影響，暢通情況下公交、出租、客運等按照各自運營計劃駛?cè)腭偝鼍C合客運樞紐，當發(fā)生駛?cè)肼范螕矶聲r，原計劃在相應時間離開樞紐的客流則不能及時疏散出去。天氣對客流的影響分直接影響與間接影響，直接影響體現(xiàn)在臺風、暴雨等惡劣天氣會導致部分乘客取消出行計劃或改變出行方式，同時為保障乘客及行車安全，在惡劣天氣情況下某些交通方式可能停運，比如2016年8月2日受臺風“妮妲”影響，廣深惠地區(qū)600余對列車停運，2017年8月23日受臺風“天鴿”影響，南廣鐵路和廣珠、莞惠、廣佛肇城際列車全天停運，其他列車在部分時段內(nèi)停運；間接影響則表現(xiàn)為天氣先作用于道路交通狀況[11]，進而影響道路交通客流。

2 綜合客運樞紐疏運場景分析

一般情況下，綜合客運樞紐各種交通方式的運力與人群集散需求是相匹配的，甚至為了保障綜合客運樞紐的換乘服務水平，在公交與客運的部分線路的部分時段可能出現(xiàn)車均載客較少的情況，這是綜合客運樞紐日常運輸組織的要求。在一些特殊情況下，可能發(fā)生運力無法滿足集散需求的情況，匯集運力不夠時旅客無法及時到達客運樞紐，疏散運力不夠時人群過于集中則可能發(fā)生安全事件。從安全、有序的角度出發(fā)，以疏散綜合客運樞紐人群為研究內(nèi)容，以下是實際運營中綜合客運樞紐的疏運場景。

場景一：在公交、地鐵、客運正常運營時段內(nèi)，其他原因?qū)е碌氖柽\客流需求激增，公交、出租、地鐵、客運原有運力無法及時疏散客流。這種情況下需要通過調(diào)度公交、集結空出租車、加密地鐵空車投放以及客運滾動發(fā)班來增加運力供給，將綜合客運樞紐的人數(shù)維持在一個平穩(wěn)的水平。

場景二：在白班公交、地鐵、客運正常運營時間外，列車晚點產(chǎn)生疏運客流，此時夜班公交和出租無法滿足疏運需求。這種情況下通過與鐵路部門信息共享，可以提前知曉列車到達時間，協(xié)調(diào)大運量方式地鐵延長運營時間，配合調(diào)派公交、出租（一般情況下公路客運凌晨2：00-5：00禁止上高速）快速疏散客流。

3 綜合客運樞紐疏運策略分析

綜合客運樞紐疏運策略是指在疏運供需不平衡時，根據(jù)實際疏運需求調(diào)配運力，及時完成綜合客運樞紐客流疏運工作。當列車晚點至深夜到綜合客運樞紐，地鐵與客運班車已經(jīng)停運，如何調(diào)配公交及出租疏運大量客流成為棘手問題，尤其是春運時期，全市大部分地區(qū)客流增加，可供調(diào)配的公交車輛及出租車輛減少，綜合客運樞紐的客流疏運面臨更大挑戰(zhàn)。利用信息化系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以減少管理者對綜合客運樞紐現(xiàn)場的一些不確定性，提高疏運措施的有效性。

3.1 變量定義

為更好地描述綜合客運樞紐客流疏運問題，現(xiàn)對相關變量進行如下定義：

i表示交通方式，i=1表示公交，i=2表示出租，i=3表示地鐵，i=4表示客運；

ci表示方式i的單位運力疏運成本；

wi表示方式i單位運力平均載客數(shù)；

mi表示方式i的新增車次/趟次。

通過與廣州南站相關工作人員調(diào)研了解到，在運營中沒有閑置運力可以專門應對緊急疏運任務，除了常態(tài)應急疏運外均需要提前協(xié)調(diào)運力資源，且能協(xié)調(diào)的資源有限。因此根據(jù)以往經(jīng)驗設定調(diào)配運力約束：1小時內(nèi)，公交可供調(diào)配車輛20輛，即m？燮20；由于出租候乘場地有限，允許600輛出租車排隊進入場地，即m？燮600；地鐵單條線路新增空車不超過4個班次，即m？燮4；客運啟動滾動發(fā)班后新增班次不超過20個，即m？燮20。

3.2 疏運模型

在疏運過程中增加運力會產(chǎn)生相應的疏運成本及收益，疏運成本一般包括車輛燃油費用、設備折舊費用、空駛等維持運力服務相關費用[12]，收益則主要是客運樞紐高效中轉(zhuǎn)運輸以及乘客乘車所支付的費用。綜合客運樞紐的運力分屬不同部門管理，疏運時調(diào)度運力除了考慮燃油費、空駛費、折舊費等成本外，還需要從業(yè)務部門角度考慮協(xié)調(diào)運力的可得性。業(yè)務部門并非能對所有交通方式的運力作自主安排，同時作為政府服務機構，業(yè)務部門對疏運時獲取的經(jīng)濟收益并不敏感，因此研究從業(yè)務部門角度考慮運力協(xié)調(diào)成本構建疏運模型。

當客流需求不能由常態(tài)運力疏運完全，考慮增加運力疏運新增客流。根據(jù)綜合客運樞紐數(shù)據(jù)資源情況，以駐留人數(shù)作為疏運監(jiān)測指標，則疏運目標是將駐留人數(shù)F在時間T內(nèi)以最低的成本降至數(shù)量D。因此借鑒雙層規(guī)劃的思想建立疏運模型如下：

式（2）是模型目標函數(shù)，描述的是要求在時間T內(nèi)將駐留人數(shù)由F降至D，式（1）描述的是尋找一種方案使得各交通方式運力調(diào)配的總成本最低，即疏運成本與疏運收益的差最?。皇剑?）至（6）為一小時內(nèi)的可用運力約束。本研究認為公交、出租、地鐵輻射樞紐附近區(qū)域，因此三者的疏運需求可能內(nèi)部方式轉(zhuǎn)移，但客運的目的地為距離較遠的市外區(qū)域，因此客運客流需求只能通過客運班車疏運。

4 算例分析

4.1 疏運場景介紹

廣州南站綜合客運樞紐位于廣州市番禺區(qū)，內(nèi)有廣州市目前唯一的高鐵站，配套有1個接駁城際客流的廣州南汽車客運站；2條始發(fā)終到地鐵線路分別與廣州市區(qū)、大學城相連，通往大學城的地鐵線與其他2條線路相交；22條始發(fā)終到公交線路與1條途徑公交線路；出租車候乘區(qū)分為廣州（市區(qū)）、番禺與佛山三個方向。

2017年七、八月份日常駐留人數(shù)高峰常常發(fā)生于13：30-15：00時段，高峰人數(shù)多為3.6萬至4.0萬之間。在公交、出租、地鐵、客運等公共交通均正常運營的時間內(nèi)，現(xiàn)利用手機信令數(shù)據(jù)監(jiān)測到2017年8月27日12：00區(qū)域人數(shù)超過4.2萬，查看各種交通方式的運力計劃均為常態(tài)供應水平。根據(jù)單日綜合客運樞紐區(qū)域人數(shù)曲線特征，從12：00到13：30這一時段內(nèi)人數(shù)呈上升趨勢，經(jīng)預測若不采取任何疏運方案人數(shù)曲線如圖2所示，13：30綜合客運樞紐人數(shù)將達到4.8萬。現(xiàn)假設疏運要求為在13：30將人數(shù)降至4.2萬，12：30開始執(zhí)行疏運方案，根據(jù)上述假設場景利用疏運模型進行方案分析。

4.2 模型參數(shù)標定結合

高峰時期廣州南站公交上車人數(shù)，標定w1=40；參考廣州市出租行業(yè)運營數(shù)據(jù)分析，出租車平均載客2.2人/次，即w2=2.2；廣州南站有2條地鐵線路，設單條線路發(fā)車間隔2分30秒，小時最高進站客流量約2.8萬人次，則可標定廣州南站每列地鐵車載客w3=580；客運滾動發(fā)班時客滿即發(fā)，因此根據(jù)長途客運核載客數(shù)標定w4=48。

疏運成本為業(yè)務部門協(xié)調(diào)運力需要承擔的時間、運力補貼等成本，其中時間除了溝通協(xié)調(diào)所需時間外，還包括若未能及時增加運力客流持續(xù)增高的壓力成本。此處，結合調(diào)研情況比較各種交通方式運力的廣義成本，假設虛擬成本單位q，則增加一趟次公交、出租、地鐵、客運運力的成本分別為c1=100q，c2=5q，c3=2000q，c4=180q。特別說明，不同城市各交通方式的疏運成本數(shù)量關系不同，需依據(jù)實際進行標定。

4.3 疏運方案求解

將參數(shù)代入式（1）和式（2）得到：

經(jīng)計算，得到唯一解m1=20，m2=586，m3=6，m4=9，即在13：30將人數(shù)降至4.2萬，需要增加20趟公交車、586輛出租車、6趟地鐵與9趟客運班次，此時所耗費的成本最小，為18550個單位成本。

5 結語

隨著經(jīng)濟一體化與城市群的發(fā)展，綜合客運樞紐承擔的出行頻次與強度不斷提高，如何做好綜合客運樞紐的疏運愈發(fā)顯得關鍵，論文分析了綜合客運樞紐的客流影響因素與疏運場景，以雙層規(guī)劃思想建立了疏運模型，以廣州南站為例闡述如何應用所提出模型確定疏運新增運力，論文研究內(nèi)容對完善綜合客運樞紐基礎理論及疏運工作具有一定參考意義。

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