勞春江 劉國(guó)貴

(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶 400000)

慢行交通是指速度低于20 km/h、以人為本、注重公平、可持續(xù)發(fā)展的近距離出行交通方式的統(tǒng)稱［1］。在此把步行、自行車交通方式作為考慮的對(duì)象。軌道交通是滿足城市交通快速發(fā)展的需要，大容量的軌道交通可以大大減少其他交通方式的壓力，是城市公共交通的重要組成部分。但軌道交通本身并不能直接提供“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的服務(wù)，而慢行交通主要是用于短距出行，兩者之間存在較強(qiáng)互補(bǔ)性。而完善的步行系統(tǒng)和自行車路網(wǎng)在方便了非機(jī)動(dòng)化交通出行的同時(shí)也提高了軌道系統(tǒng)的可達(dá)性，因此應(yīng)著力發(fā)展“自行車+軌道”及“步行+軌道”的換乘模式，促進(jìn)兩者協(xié)調(diào)發(fā)展。當(dāng)前軌道交通與慢行交通網(wǎng)絡(luò)一般相互獨(dú)立，在初期的規(guī)劃以及后者的運(yùn)營(yíng)中，沒(méi)有形成一體化的銜接。軌道站點(diǎn)內(nèi)的設(shè)施規(guī)模不足、軌道列車的發(fā)車頻率安排不合理等因素致使乘客的排隊(duì)服務(wù)時(shí)間與候車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低軌道交通的服務(wù)水平，導(dǎo)致達(dá)不到預(yù)測(cè)客流量水平，影響軌道交通經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量難于得到保證。

從總體上看，在軌道交通規(guī)劃過(guò)程中考慮軌道交通與其他交通方式銜接問(wèn)題時(shí)，主要是對(duì)兩者換乘系統(tǒng)在總體布局上進(jìn)行分析，且大多關(guān)注換乘樞紐與線網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)問(wèn)題，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中沒(méi)有充分考慮軌道交通與慢行交通的協(xié)調(diào)。在此主要考慮在靠近城市中心區(qū)，以“步行+公交”模式換乘;對(duì)于外圍區(qū)，則以“自行車+公交”模式換乘。分析乘客通過(guò)軌道交通的換乘時(shí)間問(wèn)題，對(duì)換乘設(shè)施優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)行列車時(shí)刻表的協(xié)調(diào)，減少換乘時(shí)間。

1 進(jìn)站乘客換乘時(shí)間分析

乘客換乘目的軌道站點(diǎn)，換乘時(shí)間上存在一定的延誤。這里基于合理的慢行交通系統(tǒng)布局基礎(chǔ)上，換乘設(shè)施和換乘服務(wù)水平對(duì)換乘延誤時(shí)間產(chǎn)生較大影響。換乘設(shè)施主要包括軌道站內(nèi)售票窗口和進(jìn)出站檢票口排隊(duì)類設(shè)施、換乘通道、換乘樓梯和自動(dòng)扶梯集散設(shè)施。服務(wù)水平主要包括換乘線路列車時(shí)刻的設(shè)計(jì)，如列車間隔、列車間隔時(shí)間、到發(fā)時(shí)間的匹配協(xié)調(diào)，以及發(fā)布相關(guān)信息等產(chǎn)生出行者的等待時(shí)間?？s短乘客的換乘延誤時(shí)間，可以減少乘客換乘時(shí)間，使乘客換乘時(shí)間最短的目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)。

乘客換乘時(shí)間主要包括四部分，即t=t1+t2+t3+t4，其中，t1為乘客步行/自行車到達(dá)軌道站點(diǎn)/自行車停靠點(diǎn)所用的時(shí)間;t2為購(gòu)票檢票時(shí)間;t3為乘客在集散設(shè)施的步行時(shí)間;t4為乘客在軌道站點(diǎn)的候車時(shí)間。

慢行交通系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)關(guān)系到乘客到達(dá)慢行交通換乘點(diǎn)所用時(shí)間t1。這里是基于慢行交通設(shè)施布局合理的情況下，軌道站點(diǎn)對(duì)步行乘客的輻射范圍一般為500 m～800 m，以正常步行速度1.2 m/s，乘客到達(dá)軌道站點(diǎn)的時(shí)間為0 min～7 min或0 min～11 min;而軌道站點(diǎn)對(duì)自行車乘客的輻射范圍一般是1 000 m～2 000 m，以普遍的自行車速度2.8 m/s，自行車乘客到達(dá)軌道站停靠點(diǎn)的時(shí)間為0 min～6 min或0 min～12 min，軌道站點(diǎn)對(duì)步行/自行車乘客的輻射半徑內(nèi)，可把乘客到達(dá)站點(diǎn)的換乘時(shí)間視為固定值。

排隊(duì)類設(shè)施服務(wù)臺(tái)的數(shù)量及其服務(wù)能力影響乘客購(gòu)票檢票時(shí)間t2，在車站內(nèi)乘客在設(shè)施服務(wù)臺(tái)前排隊(duì)容易發(fā)生擁擠，因此車站的集散能力、乘客的排隊(duì)時(shí)間與排隊(duì)類設(shè)施服務(wù)臺(tái)的數(shù)量有關(guān)，合理配置服務(wù)臺(tái)的數(shù)量對(duì)提高公共交通的服務(wù)水平具有重要的作用。

乘客在集散設(shè)施的平均步行時(shí)間t3主要與換乘通道的長(zhǎng)度有關(guān)，在同一換乘通道的情況下，步行速度一般取1 m/s，因此把步行時(shí)間t3視為固定值考慮。

下面對(duì)t4產(chǎn)生的三種情況分別進(jìn)行分析:乘客到達(dá)時(shí)間與軌道列車時(shí)刻表的銜接會(huì)影響乘客的候車時(shí)間t4。1)乘客到達(dá)軌道站臺(tái)時(shí)，列車還沒(méi)有到站，乘客需要等待一定時(shí)間，這時(shí)候車時(shí)間t4小于列車的發(fā)車間隔;2)乘客到達(dá)軌道站臺(tái)時(shí)，列車剛好離開(kāi)站點(diǎn)，這時(shí)乘客的候車時(shí)間最長(zhǎng)，乘客的等待時(shí)間為一個(gè)發(fā)車間隔;3)乘客到達(dá)軌道站臺(tái)時(shí)，列車剛好到站，這種情況下乘客候車等待時(shí)間為零。

由以上分析得知，乘客購(gòu)票檢票時(shí)間和換乘候車時(shí)間對(duì)換乘軌道交通的時(shí)間產(chǎn)生主要影響?？s短乘客在設(shè)施前的排隊(duì)時(shí)間以及換乘候車時(shí)間可以大大縮短乘客換乘時(shí)間。針對(duì)上述問(wèn)題，可以通過(guò)合理確定排隊(duì)類設(shè)施服務(wù)臺(tái)的數(shù)量，在運(yùn)營(yíng)中進(jìn)行列車時(shí)刻表的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，縮短換乘等待時(shí)間，使慢行交通與軌道交通的銜接效率得到提高。

2 售檢票排隊(duì)設(shè)施等待時(shí)間模型

排隊(duì)設(shè)施服務(wù)臺(tái)數(shù)量、設(shè)施所服務(wù)客流的平均到達(dá)率γ、每個(gè)服務(wù)臺(tái)的平均服務(wù)效率μ等因素都會(huì)影響乘客的排隊(duì)時(shí)間。乘客在設(shè)施服務(wù)臺(tái)前排隊(duì)可以視為一個(gè)排隊(duì)論系統(tǒng)，因此可以用排隊(duì)論中相關(guān)方法來(lái)建立排隊(duì)等待時(shí)間模型。

乘客其平均到達(dá)率為γ，符合泊松分布，并假設(shè)γ為已知值，服務(wù)臺(tái)的平均服務(wù)效率為μ，可根據(jù)設(shè)施的通過(guò)能力得到。設(shè)服務(wù)臺(tái)的總數(shù)為c。系統(tǒng)中乘客的平均排隊(duì)長(zhǎng)度L=(γ/c)2/［μ·(μ－γ/c)］，排隊(duì)中的平均等待時(shí)間為:

3 乘客候車等待時(shí)間模型

在運(yùn)營(yíng)中，對(duì)車輛調(diào)度時(shí)，要考慮換乘時(shí)間中乘客等待時(shí)間，盡可能地縮短乘客換乘等待時(shí)間。在平峰時(shí)，等待候車的乘客全部能換乘成功，而高峰時(shí)只有一部分乘客換乘成功，另一部分乘客需要等待下一班列車。因此對(duì)平峰期間與高峰期間這兩種情況分別進(jìn)行探討。這里設(shè)高峰期間發(fā)車間隔為T高，平峰期間發(fā)車間隔為T平，發(fā)車間隔為固定值。

3.1 平峰期間

交通平峰期間，候車的乘客全部都能換乘成功，無(wú)需等待下一班列車。平峰期間分別對(duì)城市中心區(qū)和外圍區(qū)的軌道站點(diǎn)的候車時(shí)間進(jìn)行分析。假設(shè)在城市中心區(qū)站點(diǎn)以及樞紐站，客流量較多，乘客在候車時(shí)形成排隊(duì)，而外圍片區(qū)站點(diǎn)客流較少，無(wú)需排隊(duì)等候。

3.1.1 城市中心區(qū)站點(diǎn)乘客候車時(shí)間

假設(shè)城市中心區(qū)乘客的到達(dá)近似泊松分布，各站到達(dá)率為λi，列車各站點(diǎn)能夠上車人數(shù)為Pi，故服務(wù)率 φ=Pi/T平，列車門看成2個(gè)可服務(wù)的通道，則每個(gè)服務(wù)通道的平均服務(wù)效率φ1=φ/2N，N為列車門的數(shù)量，這時(shí)列車與到達(dá)客流構(gòu)成了“單路排隊(duì)多通道服務(wù)系統(tǒng)”。站點(diǎn)中乘客的平均排隊(duì)長(zhǎng)度為2N)2/［φ1·(φ1－ λ1/2N)］，這時(shí)軌道站點(diǎn) i處乘客平峰期間平均候車時(shí)間為:

3.1.2 城市外圍站點(diǎn)乘客候車時(shí)間

外圍站點(diǎn)乘客的到達(dá)服從泊松分布，平均到達(dá)率σi，乘客平均時(shí)間間隔為1/σi，這里并假設(shè)第一個(gè)候車乘客到達(dá)時(shí)，與上一列車離站相隔Δt，于是這位乘客的候車時(shí)間為(T平－Δt)，接下來(lái)一位乘客的候車時(shí)間為(T平－Δt－1/σi)，則第j名乘客的候車時(shí)間為［T平－Δt－(j－1)/σi］，乘客總候車時(shí)間為:

一個(gè)發(fā)車間隔T平內(nèi)，總共可以到達(dá)的人數(shù)為:

乘客平均候車時(shí)間為:

3.2 高峰期間

交通在高峰期間，因?yàn)樯舷聦W(xué)、上下班的客流量較多，導(dǎo)致慢行交通乘客到達(dá)軌道交通點(diǎn)后形成過(guò)長(zhǎng)的排隊(duì)。由于列車載客量的限制，排隊(duì)中乘客不能完全成功換乘，有一部分乘客不得不等待下一班列車，導(dǎo)致增加了延誤時(shí)間。

對(duì)于站點(diǎn)i，乘客到達(dá)率為γi，發(fā)車時(shí)間間隔T高內(nèi)，排隊(duì)的乘客數(shù)為γi·T高，故服務(wù)率φ高=Pi/T高，把列車門看成可服務(wù)的2個(gè)通道，則每個(gè)服務(wù)通道的平均服務(wù)效率φ2=φ高/2N，換乘成功的Pi名乘客平均等待時(shí)間為=(γi/2N)/［φ2·(φ2－ γi/2N)］，排隊(duì)中有γi·T高－Pi人不得不等待下一輛列車。高峰期間乘客在軌道站i點(diǎn)處平均候車時(shí)間為:

4 換乘時(shí)間評(píng)價(jià)

換乘時(shí)間主要與步行距離、換乘客流量、檢票口的通過(guò)能力以及售票窗口的服務(wù)水平、軌道運(yùn)輸能力等因素相關(guān)，因此相對(duì)應(yīng)地提出將換乘步行通道時(shí)間I、售檢票設(shè)施排隊(duì)時(shí)間T、候車等待時(shí)間W作為換乘時(shí)間的評(píng)價(jià)指標(biāo)。將換乘時(shí)間用換乘損失U來(lái)衡量:

其中，α，β，δ分別為乘步行通道時(shí)間I、售檢票設(shè)施排隊(duì)時(shí)間T、候車等待時(shí)間W的權(quán)重。權(quán)系數(shù)的確定可采用專家法、特征向量法等。一般乘客等待時(shí)間不要超過(guò)10 min，早晚高峰時(shí)一般不超過(guò)5 min［4］。對(duì)換乘時(shí)間的定量研究為研究換乘對(duì)出行需求的影響提供條件，從而有助于改進(jìn)各影響因素，縮短乘客換乘時(shí)間，進(jìn)而提高換乘的無(wú)縫銜接性。

5 結(jié)語(yǔ)

換乘時(shí)間是反映慢行交通與軌道交通系統(tǒng)銜接效率的定量指標(biāo)，它可以對(duì)銜接換乘布局、運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)慢行交通銜接城市軌道交通的換乘時(shí)間分析問(wèn)題進(jìn)行了研究，在研究中運(yùn)用排隊(duì)論模型，建立乘客換乘時(shí)間模型，并提出評(píng)價(jià)方法。其研究成果是為確定換乘站設(shè)施規(guī)模與軌道列車發(fā)車間隔提供依據(jù)，提高了公共交通服務(wù)水平和公共交通吸引力。

［1］ 胡 鵬.基于接駁的慢行交通一體化研究［D］.武漢:華中科技大學(xué)，2008.

［2］ 黃文娟.軌道交通與常規(guī)公交換乘協(xié)調(diào)研究［D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2004.

［3］ 謝立宏.城市軌道交通與快速公交換乘時(shí)間銜接分析［J］.城市軌道交通研究，2010(6):59-62.

［4］ 覃 煜，晏克非.軌道交通樞紐換乘效率DEA非均一評(píng)價(jià)模型［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，22(4):48-54.

［5］ 韓寶明，李得偉.鐵路客運(yùn)專線換乘樞紐交通設(shè)計(jì)理論與方法［M］.北京:北京交通大學(xué)出版社，2010:75-76.

［6］ 毛寶華，劉明君.軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)組織理論與關(guān)鍵技術(shù)［M］.北京:科學(xué)出版社，2011:122-123.

［7］ 周雪梅，楊曉光.基于ITS的公共交通換乘等待時(shí)間最短調(diào)度問(wèn)題研究［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2004(2):82-84.

［8］ 余紅紅，柳 波.慢行交通銜接常規(guī)公交的換乘時(shí)間分析［J］.公路與汽運(yùn)，2012(4):50-52.

［9］ 王秋平，李 峰.城市其他客運(yùn)交通換乘軌道交通協(xié)調(diào)探討［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，35(2):136-139.