城市軌道交通局部中斷運(yùn)營(yíng)情況下的公交接駁車(chē)配置研究

文/吳勇、白帆、張穎

1 前言

城市軌道交通逐漸成為城市公共交通的主要角色。以深圳市為例，根據(jù)2019年度深圳城市軌道交通服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，深圳市城市軌道交通已占據(jù)公共交通客運(yùn)量56.1%，同比增加1.7%。因此，當(dāng)城市軌道交通發(fā)生中斷運(yùn)營(yíng)時(shí)，將會(huì)對(duì)地面交通造成沉重負(fù)擔(dān)，更有甚者會(huì)造成公共交通系統(tǒng)局部癱瘓?；诖?，城市軌道交通中斷運(yùn)營(yíng)情況下的公交接駁運(yùn)營(yíng)組織研究具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)已有許多學(xué)者就應(yīng)急公交接駁問(wèn)題進(jìn)行研究。滕靖等考慮應(yīng)急運(yùn)輸服務(wù)，制定了備車(chē)點(diǎn)和備車(chē)量選址方案[1]。鄭玉靖等以效率和公平為原則，建立了應(yīng)急公交接駁兩階段模型，并利用禁忌搜索算法優(yōu)化計(jì)算[2]。劉王瑞等對(duì)接駁線路客流進(jìn)行預(yù)測(cè)，改進(jìn)了公交接駁線路運(yùn)行計(jì)劃，并計(jì)算出需要調(diào)配的接駁車(chē)數(shù)輛[3]。歐陽(yáng)瀅爽等提出軌道交通客流線路協(xié)同控制策略，并構(gòu)建以區(qū)間運(yùn)輸能力最大和乘客延誤時(shí)間最短為復(fù)合目標(biāo)的最優(yōu)化模型，以求解客流控制最優(yōu)方案[4]。句慶玲等利用Python 網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)獲取深圳市地鐵刷卡、公交線路規(guī)劃、公交站點(diǎn)位置等數(shù)據(jù)，以換乘步行距離、換乘時(shí)間、換乘客流量為評(píng)估指標(biāo)，采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)構(gòu)建公交接駁服務(wù)能力評(píng)估模型[5]。

現(xiàn)有研究主要考慮中斷運(yùn)營(yíng)下的客流分配、線路規(guī)劃及公交接駁服務(wù)能力，尚未提出對(duì)城市軌道交通在一線工作中有建設(shè)性意見(jiàn)的應(yīng)急公交接駁策略。由此可見(jiàn)，對(duì)中斷運(yùn)營(yíng)實(shí)施公交接駁組織的研究工作還需要持續(xù)深入進(jìn)行。

2 城市軌道交通與公交接駁現(xiàn)狀

2.1 城市軌道交通運(yùn)營(yíng)中斷與公交接駁啟用條件

《深圳市軌道交通突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案》中提出了軌道交通運(yùn)營(yíng)中斷的概念：因設(shè)備故障或其他原因造成的軌道交通正線（上/下行）列車(chē)行車(chē)中斷。根據(jù)中斷運(yùn)營(yíng)造成的影響范圍，可分為單線局部中斷運(yùn)營(yíng)、全線中斷運(yùn)營(yíng)、網(wǎng)絡(luò)非換乘站中斷運(yùn)營(yíng)和網(wǎng)絡(luò)換乘站中斷運(yùn)營(yíng)。本文研究的對(duì)象為單線局部中斷運(yùn)營(yíng)。

2.2 市內(nèi)中心區(qū)——可充分利用社會(huì)公共交通資源

城市中心片區(qū)，因社會(huì)公共交通資源充足且選擇性較多，路面交通相對(duì)繁忙。在軌道交通局部中斷運(yùn)營(yíng)時(shí)，市民選擇改乘其他公共交通工具較為便利，軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)可通過(guò)發(fā)布迂回?fù)Q乘等信息加強(qiáng)市民出行引導(dǎo)，可不實(shí)施公交接駁。

2.3 非市中心區(qū)——啟動(dòng)公交接駁保障市民出行

城市非中心片區(qū)社會(huì)公共交通資源較少，路面交通較為暢通。在軌道交通局部中斷運(yùn)營(yíng)時(shí)，地面社會(huì)公共交通資源不能滿足市民出行需求。此時(shí)，軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)應(yīng)實(shí)施公交接駁，保障市民出行的連續(xù)性，提供有限度的位移服務(wù)，降低事件對(duì)市民的影響。

3 公交接駁路線配車(chē)過(guò)程

軌道交通在運(yùn)營(yíng)時(shí)間內(nèi)，因故中斷或可預(yù)見(jiàn)提前結(jié)束運(yùn)營(yíng)時(shí)，均需實(shí)施公交接駁。在調(diào)配公交接駁車(chē)輛時(shí)，一方面需要考慮中斷區(qū)段的客流量，滿足受影響市民出行和滯留市民疏散的要求；另一方面需要考慮供需關(guān)系和公益性，最大化提高公交接駁車(chē)輛的利用率，減少運(yùn)力浪費(fèi)。

因此，實(shí)施公交接駁時(shí)，需要綜合考慮客流、運(yùn)能、路況、距離等因素。而通過(guò)科學(xué)計(jì)算匹配公交接駁車(chē)輛數(shù)量，是實(shí)施公交接駁的核心內(nèi)容。

3.1 局部中斷運(yùn)營(yíng)情況下的客流分類(lèi)及客流預(yù)測(cè)方法

當(dāng)局部運(yùn)營(yíng)中斷時(shí)，中斷區(qū)段的客流可分為動(dòng)態(tài)客流和靜態(tài)客流。動(dòng)態(tài)客流是指到達(dá)的停運(yùn)車(chē)站首班車(chē)客流，其對(duì)停運(yùn)車(chē)站的沖擊較大，疏散要求較高；靜態(tài)客流是指后續(xù)列車(chē)到達(dá)的客流，受軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)宣傳和車(chē)站引導(dǎo)的影響，靜態(tài)客流量的單次沖擊會(huì)逐漸減少，但如果客流疏散不及時(shí)，累積客流將呈增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，給現(xiàn)場(chǎng)的安全工作帶來(lái)挑戰(zhàn)。本文以深圳地鐵為案例，對(duì)大型施工導(dǎo)致的計(jì)劃性停運(yùn)（21∶00-運(yùn)營(yíng)結(jié)束）的動(dòng)態(tài)客流疏解展開(kāi)研究，并運(yùn)用公交接駁的方法緩解首班車(chē)動(dòng)態(tài)客流的沖擊。

為便于軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)的實(shí)際工作，本文所做的客流預(yù)測(cè)為基于同比歷史斷面客流數(shù)據(jù)的客流預(yù)測(cè)，設(shè)定的首班車(chē)動(dòng)態(tài)客流影響為停運(yùn)后首個(gè)8min的客流總量對(duì)中斷運(yùn)營(yíng)區(qū)段的影響；同時(shí)，引入換乘系數(shù)的概念，基于線路位置、停運(yùn)時(shí)段、天氣等現(xiàn)場(chǎng)情況，判斷換乘系數(shù)。

3.2 中斷運(yùn)營(yíng)區(qū)段公交接駁車(chē)配車(chē)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 基于斷面客流的公交接駁車(chē)配車(chē)需求量計(jì)算

3.2.1.1 通過(guò)斷面客流分析，引入換乘系數(shù)，預(yù)測(cè)中斷運(yùn)營(yíng)區(qū)段內(nèi)車(chē)站的動(dòng)態(tài)客流接駁需求。

Q動(dòng)態(tài)= λ(P斷面- P出+ P進(jìn))

式中，Q動(dòng)態(tài)為動(dòng)態(tài)客流接駁需求；λ 為軌道交通客流選擇公交接駁的換乘系數(shù)；P斷面為車(chē)站上/下行斷面客流量；P出為本站出站客流量；P進(jìn)為本站進(jìn)站客流量。

3.2.1.2 考慮公交接駁車(chē)額定載客量和滿載率，可計(jì)算出公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量。

Q1配車(chē)= Q動(dòng)態(tài)/(C額定×L)

Q1i配車(chē)= Qi動(dòng)態(tài)/(C額定×L)

式中，Q1配車(chē)為總的公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量；Q1i配車(chē)為i 站匹配客流的公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量；Qi動(dòng)態(tài)為i 站的動(dòng)態(tài)客流接駁需求；C額定為公交接駁車(chē)額定載客量，額定載客量75 人；L 為滿載率。

3.2.2 基于發(fā)車(chē)間隔的公交接駁車(chē)配車(chē)需求量的計(jì)算

3.2.2.1 根據(jù)地圖軟件收集實(shí)施公交接駁站點(diǎn)的里程及地面交通擁堵情況，并綜合運(yùn)行時(shí)間、折返時(shí)間及停站上下客時(shí)間，得出公交接駁車(chē)周轉(zhuǎn)時(shí)間。

T周轉(zhuǎn)= T運(yùn)行+ T折返+ T停站

式中，T周轉(zhuǎn)為公交接駁周轉(zhuǎn)時(shí)間；T運(yùn)行為往返程運(yùn)行時(shí)間；T折返為兩端折返時(shí)間；T停站為停站時(shí)間。

3.2.2.2 為保證服務(wù)質(zhì)量，設(shè)定乘客接受發(fā)車(chē)間隔，并結(jié)合公交接駁周轉(zhuǎn)時(shí)間，計(jì)算公交接駁車(chē)配車(chē)需求量。

Q2配車(chē)= T周轉(zhuǎn)/T發(fā)車(chē)間隔

式中，Q2配車(chē)為總的公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量；T發(fā)車(chē)間隔為公交接駁車(chē)的發(fā)車(chē)間隔。

Q2i配車(chē)=(Tm運(yùn)行/T周轉(zhuǎn))×Q2配車(chē)

式中，Q2i配車(chē)為i 站匹配客流的公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量；Tm運(yùn)行為m 接駁車(chē)站間的運(yùn)行時(shí)間。

3.2.3 中斷運(yùn)營(yíng)區(qū)段各車(chē)站公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量的調(diào)整

綜合接駁車(chē)運(yùn)行時(shí)間及發(fā)車(chē)間隔的配車(chē)計(jì)算，將確定的配車(chē)數(shù)量分布在中斷運(yùn)營(yíng)區(qū)段的各站點(diǎn)。

式中，Qi配車(chē)為i 車(chē)站匹配發(fā)車(chē)間隔的公交接駁車(chē)的需求量。

為保障市民最小等候時(shí)間和接駁車(chē)最短開(kāi)行間隔，實(shí)施公交接駁前必須在每一個(gè)站點(diǎn)停放一輛接駁車(chē)，同時(shí)綜合考慮折返耗時(shí)、客流量和換乘便利性并對(duì)各站點(diǎn)停放的接駁車(chē)進(jìn)行微調(diào)。

4 案例分析

4.1 案例背景

2017年9月深圳地鐵對(duì)1 號(hào)線前海灣至鯉魚(yú)門(mén)區(qū)間進(jìn)行大型換軌施工，列車(chē)中斷運(yùn)行時(shí)間為21∶00-24∶00。作為有計(jì)劃性停運(yùn)，地鐵公司有充足的時(shí)間對(duì)停運(yùn)當(dāng)天客流進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并計(jì)算運(yùn)力需求?，F(xiàn)還原當(dāng)日情景，計(jì)算及優(yōu)化公交接駁車(chē)的需求。

停運(yùn)前的行車(chē)間隔為8min，停運(yùn)后列車(chē)在離施工區(qū)段最近的折返站（深大、新安）分別向起止站（羅湖、機(jī)場(chǎng)東）開(kāi)行小交路運(yùn)行，中間施工區(qū)段進(jìn)行公交接駁，示意圖如下：

圖1 1 號(hào)線公交接駁示意圖

4.2 接駁線路設(shè)計(jì)

實(shí)地考察公交接駁路線，并按停運(yùn)區(qū)間站點(diǎn)設(shè)置公交接駁車(chē)站，采取站站停的模式。

4.3 按照上文計(jì)算公交接駁車(chē)的需求量。

4.3.1 設(shè)定C額定接駁車(chē)額定載客量為75 人，L 接駁車(chē)滿載率為80%，λ 軌道交通客流選擇公交接駁的換乘系數(shù)為60%。

表1 是部分?jǐn)?shù)據(jù)的計(jì)算過(guò)程。

表1 基于斷面客流的公交接駁車(chē)配車(chē)需求量計(jì)算（方案一）

4.2.2 設(shè)定線路中的公交接駁車(chē)以20km/h，即0.3km/min 速度運(yùn)行，以此可得周轉(zhuǎn)時(shí)間。為滿足服務(wù)質(zhì)量，設(shè)置最大乘客等待時(shí)間為2min，故設(shè)置發(fā)車(chē)間隔為2min，可根據(jù)周轉(zhuǎn)時(shí)間和發(fā)車(chē)間隔計(jì)算公交接駁車(chē)配車(chē)需求總量（方案二），并與方案一得出結(jié)果取最大值。

表2 為公交接駁車(chē)的周轉(zhuǎn)時(shí)間及確定的公交接駁車(chē)的配車(chē)需求量。

表2 基于發(fā)車(chē)間隔的公交接駁車(chē)配車(chē)需求量計(jì)算（方案二）

4.2.3 結(jié)合實(shí)際?？織l件、客流量、換乘便利方面，按微調(diào)原則對(duì)各站點(diǎn)配車(chē)數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。表3 是對(duì)各站點(diǎn)配車(chē)數(shù)量的調(diào)整結(jié)果。

表3 基于公交接駁車(chē)配車(chē)需求量對(duì)各站點(diǎn)配車(chē)數(shù)量調(diào)整

通過(guò)上述案例分析，綜合考慮影響公交接駁配車(chē)各類(lèi)因素，計(jì)算得出的配車(chē)數(shù)量更為科學(xué)合理，能夠最大限度滿足各站受影響市民的快速疏散需求，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高服務(wù)質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 在城市軌道交通線路突發(fā)性運(yùn)營(yíng)中斷和可預(yù)見(jiàn)性提前結(jié)束運(yùn)營(yíng)時(shí)，若不考慮公交接駁車(chē)輛需求的客觀性和科學(xué)性，則很可能發(fā)生接駁運(yùn)力不足或過(guò)剩的情況，從而影響處置效率或浪費(fèi)資源。

5.2 運(yùn)用本文提出的兩種計(jì)算方法，得出的配車(chē)數(shù)量更為科學(xué)合理，能夠更好地為科學(xué)決策提供支持，且該標(biāo)準(zhǔn)可復(fù)制應(yīng)用。

5.3 筆者后續(xù)研究將探索接駁線路的設(shè)計(jì)，如兩端直達(dá)、大站快線、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接駁等形式，設(shè)置接駁形式，以此更大程度滿足服務(wù)需要；同時(shí)在配車(chē)計(jì)算方面，將探索以發(fā)車(chē)頻率為依托的新的計(jì)算思路，對(duì)比研究最為合適的配車(chē)計(jì)算。