新技術(shù)背景下大規(guī)模改善城市公交運(yùn)行效率戰(zhàn)略措施研究

陳賽飛　傅惠

【摘 要】本文通過城市公交發(fā)展現(xiàn)狀與新技術(shù)背景下公交系統(tǒng)發(fā)展的可能性對(duì)比，分析了公交優(yōu)先戰(zhàn)略實(shí)施的影響因素，提出基礎(chǔ)多模式乘客MFD的公交優(yōu)先戰(zhàn)略實(shí)施對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】公交優(yōu)先;大數(shù)據(jù);交互關(guān)系;多模式乘客MFD

中圖分類號(hào)： G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）05-0151-002

1 城市道路交通現(xiàn)狀概述

截至 2018 年底，我國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá) 3.27 億輛，每百戶家庭私家車保有量超過 40 輛，已處于與美國機(jī)動(dòng)車保有量持平的新階段。預(yù)測(cè)未來一段時(shí)期，機(jī)動(dòng)車保有量每年將持續(xù)穩(wěn)定在10%～15%的速度增長，城市發(fā)展面臨巨大交通壓力。

為有效緩解交通問題帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，自本世紀(jì)初開始，我國就提出實(shí)施城市公共交通優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略?！笆濉逼陂g，先后有37個(gè)城市開展了公交都市創(chuàng)建工作;進(jìn)入“十三五”后，又有50個(gè)城市加入了此項(xiàng)工程的行列。然而，倡導(dǎo)多年的公交優(yōu)先戰(zhàn)略在各地的發(fā)展卻收效甚微，僅一小部分城市通過驗(yàn)收，獲評(píng)“公交都市”示范城市。服務(wù)水平低、服務(wù)質(zhì)量不穩(wěn)定是目前我國城市道路公交系統(tǒng)的常態(tài)。

2 公交優(yōu)先戰(zhàn)略概述

公交優(yōu)先即在城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)展當(dāng)中，優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。之所以提倡公交優(yōu)先，是因?yàn)楣步煌ㄓ兄幌盗衅渌煌Ｊ綗o法替代的優(yōu)點(diǎn)：

（1）涵蓋面廣、便捷，以廣州市為例，2016年度500米站點(diǎn)覆蓋率已達(dá)81%，基本滿足全市人民的出行需求;

（2）價(jià)格低廉，多數(shù)公交車售價(jià)為2-3元每人，且價(jià)格固定，遠(yuǎn)低于出租車收費(fèi)或自駕，是學(xué)生、上班族等群眾最常選用的出行方式;

（3）緩解交通壓力，一輛公交車平均可承載50人以上，可有效緩解路面壓力，減少路網(wǎng)中的行駛車輛數(shù);

（4）提倡公共車有助于節(jié)約資源，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，社會(huì)車的人均油耗為2-3MJ/pkm，而公交車的人均能耗僅為約1MJ/pkm，可節(jié)約50%以上的能源。

3 公交優(yōu)先戰(zhàn)略實(shí)施的影響因素

為提升公交服務(wù)質(zhì)量，吸引更多出行者選擇公交車，公交公司及研究學(xué)者致力于優(yōu)化公交調(diào)度方案：從階段上可劃分為公交路網(wǎng)與線路優(yōu)化[1]、發(fā)車頻率設(shè)置[2]、時(shí)刻表編制[3]、車輛排班[4]與人員排班[5];從規(guī)模上可劃分為單一線路調(diào)度與多線協(xié)同調(diào)度[3]。盡管如此，公交車在實(shí)際運(yùn)營中仍然面臨低效率的處境，在城市道路交通中仍然缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。究其原因，主要在于這些方法忽視了外部環(huán)境對(duì)公交調(diào)度方案的影響。

城市道路交通是由多種交通模式組成的復(fù)雜系統(tǒng)，主要由公交車系統(tǒng)、社會(huì)車系統(tǒng)（包括私家車、出租車等）、路網(wǎng)設(shè)施系統(tǒng)及相關(guān)管理信息系統(tǒng)等要素構(gòu)成，各要素系統(tǒng)之間相互作用從而形成有機(jī)體系。由于道路公交系統(tǒng)的開放性，社會(huì)車流作為外部環(huán)境與公交系統(tǒng)之間存在一定的交互作用。一方面，公交車體積較大速度較慢，需要頻繁停車以上下客，導(dǎo)致跟馳在公交車后的社會(huì)車達(dá)不到應(yīng)有的速度甚至排隊(duì);另一方面，社會(huì)車的龐大占比過分消耗了公交車的行駛空間，對(duì)公交車系統(tǒng)的服務(wù)可靠性產(chǎn)生了不可忽視的影響。而以公交系統(tǒng)為主的城市公交運(yùn)營管理研究普遍以隨機(jī)變量的方式加以簡(jiǎn)化甚至忽略社會(huì)車系統(tǒng)對(duì)公交系統(tǒng)內(nèi)部的影響。因此，對(duì)這種交互作用認(rèn)知的缺失從一定程度上限制了公交調(diào)度方案的有效實(shí)施，公交車無法按時(shí)到達(dá)站點(diǎn)，甚至產(chǎn)生串車和斷位問題。

4 應(yīng)對(duì)公交優(yōu)先戰(zhàn)略實(shí)施效率低下的對(duì)策

倘若說城市公交系統(tǒng)研究的起始點(diǎn)與落腳點(diǎn)，均在于對(duì)公交系統(tǒng)運(yùn)營方式的數(shù)學(xué)表達(dá)、建模描述、動(dòng)態(tài)優(yōu)化、系統(tǒng)仿真，那么交通大數(shù)據(jù)等新技術(shù)背景下城市公交研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)公交系統(tǒng)與其他各要素系統(tǒng)之間的高效協(xié)同?；谏鐣?huì)車流與公交車流系統(tǒng)客觀共存的現(xiàn)實(shí)，只有識(shí)別和揭示這兩類系統(tǒng)之間的交互機(jī)理，從而促進(jìn)二者的有效協(xié)同，才能從整體上實(shí)現(xiàn)城市公交運(yùn)行效率的提升。將多系統(tǒng)協(xié)同作為公交優(yōu)先戰(zhàn)略發(fā)展的新切入點(diǎn)，既來源于學(xué)術(shù)研究上的新判斷，也是現(xiàn)實(shí)需求的強(qiáng)烈驅(qū)動(dòng)。

由公交都市建設(shè)發(fā)展的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)可知，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有城市公交系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)水平升級(jí)與智能化改造，是新時(shí)期城市公交發(fā)展的必然選擇。以手機(jī)信令、車輛GPS、公交卡等為代表的出行者、出租車、公交車等信息采集技術(shù)，已得到長足發(fā)展，從大數(shù)據(jù)的視角審視宏觀交通流交互關(guān)系成為可能。

于此同時(shí)，由瑞士洛桑聯(lián)邦理工 LUTS 實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)[6]指出，當(dāng)路網(wǎng)內(nèi)公交車與社會(huì)車的密度都比較均勻時(shí)，兩種車輛的數(shù)量與路網(wǎng)整體車流量存在一定的宏觀關(guān)系，即多模式車輛宏觀基本圖（three dimensional vehicle macroscopic fundamental diagram， 3D-vMFD）。以此拓展而出現(xiàn)的多模式乘客宏觀基本圖（three dimensional passenger macroscopic fundamental diagram， 3D-pMFD）則反應(yīng)了公交車數(shù)量、社會(huì)車數(shù)量與路網(wǎng)整體乘客流量的關(guān)系。其示意圖如圖1所示。

多模式乘客MFD揭示了在給定路網(wǎng)中，可能存在社會(huì)車與公交車數(shù)量或密度的理想比例范圍，在該范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)整體路網(wǎng)客流量的最大化。由于公交是典型的大容量客流運(yùn)輸方式，基于多模式乘客MFD進(jìn)行面向路網(wǎng)整體客流通行效率最優(yōu)化的交通管理，體現(xiàn)了社會(huì)公平性和公交優(yōu)先思想。為此，本文提出如下戰(zhàn)略發(fā)展實(shí)施步驟：

（1）利用交通大數(shù)據(jù)對(duì)大規(guī)模多模式城市路網(wǎng)進(jìn)行分區(qū)研究，得到密度或速度勻質(zhì)的子路網(wǎng);

（2）借助子路網(wǎng)的多模式乘客MFD進(jìn)行多模式車流的交互規(guī)律及其對(duì)子區(qū)路網(wǎng)整體效率的影響研究，得到大系統(tǒng)處于較優(yōu)狀態(tài)的公交車流與社會(huì)車流比例范圍;

（3）以此范圍作為控制參考值，一方面對(duì)社會(huì)車流系統(tǒng)實(shí)施擁堵收費(fèi)或在關(guān)鍵交叉口實(shí)行公交優(yōu)先信號(hào)控制，為區(qū)域內(nèi)公交車系統(tǒng)的運(yùn)行效率提供外部保障;另一方面根據(jù)乘客需求優(yōu)化公交調(diào)度策略，提升公交服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)防止社會(huì)車過于擁堵。

5 結(jié)束語

本文從城市公交發(fā)展現(xiàn)狀及新技術(shù)背景下公交系統(tǒng)發(fā)展的可能性，將傳統(tǒng)的“微觀公交調(diào)度” + “孤立公交系統(tǒng)”視角，切換到“公交與社會(huì)車流交互” + “公交與社會(huì)車集成管理”視角，從而在合理控制問題復(fù)雜度的同時(shí)，為大規(guī)模公交系統(tǒng)運(yùn)行管理研究探索新思路。

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