霍月英，李文權(quán)

(1.內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院，呼和浩特010070；2.東南大學(xué)交通學(xué)院，南京210096)

0 引言

我國政府把優(yōu)先發(fā)展公交作為緩解交通擁堵的重要手段，但我國公交的服務(wù)水平仍較為低下，公交在與私人小汽車交通的競爭中處于劣勢.公交服務(wù)水平分級(jí)是指導(dǎo)公交規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)營評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，有助于從根源上提升公交服務(wù)水平.

公交專用道作為優(yōu)先發(fā)展公交的重要舉措，近年來在我國迅猛發(fā)展.目前我國對(duì)公交專用道的研究重在關(guān)注設(shè)計(jì)布局，對(duì)其服務(wù)水平缺乏科學(xué)的研究.因此，有必要對(duì)公交專用道服務(wù)水平分級(jí)進(jìn)行研究，以指導(dǎo)其規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)營管理，從而提升公交服務(wù)水平.

目前國內(nèi)外對(duì)公路、城市道路、交叉口等的服務(wù)水平分級(jí)進(jìn)行了深入的研究[1-6]，但對(duì)公交服務(wù)水平分級(jí)的理論研究相對(duì)較少.美國《公共交通通行能力與服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)》(簡稱TCQSM)根據(jù)交通專家的經(jīng)驗(yàn)與判斷提出了服務(wù)頻率、服務(wù)時(shí)間、載客率、可靠性等的服務(wù)水平分級(jí)[7].據(jù)可查閱文獻(xiàn)，Das等對(duì)公交服務(wù)水平分級(jí)進(jìn)行了理論研究，即采用Law of Successive Interval Scaling方法研究了印度公交的服務(wù)水平分級(jí)[8].對(duì)于公交專用道，臺(tái)灣學(xué)者陳麗敏采用因子評(píng)點(diǎn)法研究了專用道的服務(wù)水平分級(jí)[9].

本文針對(duì)因子評(píng)點(diǎn)法的局限性進(jìn)行改進(jìn)，旨在提出更加實(shí)用的服務(wù)水平分級(jí)方法，并基于此方法建立公交專用道服務(wù)水平分級(jí).

1 因子評(píng)點(diǎn)法

因子評(píng)點(diǎn)法是以服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)服從正態(tài)分布為基礎(chǔ)，以評(píng)價(jià)指標(biāo)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差劃分服務(wù)水平等級(jí)的方法.國外通常將服務(wù)水平分為A、B、C、D、E、F等6級(jí)，因子評(píng)點(diǎn)法論述了劃分為6級(jí)時(shí)的分級(jí)方法.具體步驟為[9]：

(1)計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)x的均值μ0與標(biāo)準(zhǔn)差σ.

(2)評(píng)價(jià)指標(biāo)的正態(tài)分布檢驗(yàn).推薦的方法為，首先進(jìn)行頻次分析，繪制次數(shù)分布曲線，以從直觀上觀察評(píng)價(jià)指標(biāo)是否服務(wù)正態(tài)分布；然后進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，如K-S檢驗(yàn)，以定量分析評(píng)價(jià)指標(biāo)是否服從正態(tài)分布.

(3)如果評(píng)價(jià)指標(biāo)服從正態(tài)分布，則以μ0作為C 級(jí)上限值，以μ0-1.5σ、μ0-0.5σ、μ0+0.5σ、μ0+1.5σ作為A級(jí)、B級(jí)、D級(jí)、E級(jí)的上限值.

因此，因子評(píng)點(diǎn)法確定的服務(wù)水平分級(jí)如表1所示.

表1 因子評(píng)點(diǎn)法的服務(wù)水平分級(jí)Table 1 Level of service criteria based on factor assessment method

2 改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法

因子評(píng)點(diǎn)法適用于評(píng)價(jià)指標(biāo)服從正態(tài)分布的服務(wù)水平分級(jí)問題，這一要求導(dǎo)致其應(yīng)用的局限性.本文試圖通過分析因子評(píng)點(diǎn)法的原理，提出應(yīng)用更為普遍的服務(wù)水平分級(jí)方法.

因子評(píng)點(diǎn)法實(shí)質(zhì)上是根據(jù)各級(jí)服務(wù)水平的期望概率進(jìn)行服務(wù)水平分級(jí).根據(jù)正態(tài)分布的分布函數(shù)，μ0-1.5σ的累積概率為7%，μ0-0.5σ的累積概率為31%，μ0的累積概率為50%，μ0+0.5σ的累積概率為69%，μ0+1.5σ的累積概率為93%.因此，A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)、F級(jí)的概率分別為7%、24%、19%、19%、24%、7%，如圖1所示.對(duì)因子評(píng)點(diǎn)法進(jìn)行逆向分析，發(fā)現(xiàn)其思路為：首先明確各級(jí)服務(wù)水平的期望概率；然后確定各級(jí)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)上限值的累積概率；然后從評(píng)價(jià)指標(biāo)的分布函數(shù)中找出累積概率值，即為評(píng)價(jià)指標(biāo)的上限值.

圖1 因子評(píng)點(diǎn)法的各級(jí)服務(wù)水平概率Fig.1 The probabilities for levels of service based on factor assessment method

受因子評(píng)點(diǎn)法的啟發(fā)，本文提出更加簡單實(shí)用的服務(wù)水平分級(jí)方法，稱為改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法.具體步驟為：

(1)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)x進(jìn)行頻次分析，分析其累積分布或者繪制累積分布曲線.

(2)根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求指定各級(jí)服務(wù)水平的期望概率.我國通常把交通設(shè)施服務(wù)水平分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)(一級(jí)為最佳等級(jí)，四級(jí)為最差等級(jí))[10]，指定一～四級(jí)的期望概率分別為p1、p2、p3、p4，且p1+p2+p3+p4=1.

(3)根據(jù)各級(jí)服務(wù)水平的期望概率確定其上限值的累積概率.以x1表示一級(jí)上限值，x2表示二級(jí)上限值，x3表示三級(jí)上限值，則x1的累積概率F(x1)=p1，x2的累積概率F(x2)=p1+p2，x3的累積概率F(x3)=p1+p2+p3.

(4)從評(píng)價(jià)指標(biāo)的累積分布中找出累積概率的對(duì)應(yīng)值，即為各級(jí)服務(wù)水平的上限值x1、x2、x3.建立的服務(wù)水平分級(jí)如表2所示.

表2 服務(wù)水平分級(jí)的形式Table 2 The form for level of service criteria

改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法是依靠評(píng)價(jià)指標(biāo)的累積分布來確定服務(wù)水平分級(jí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)的累積分布可以服從某種經(jīng)典分布如正態(tài)分布、負(fù)指數(shù)分布等，也可以不服從某種經(jīng)典分布，因此其應(yīng)用更為廣泛.改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法適用于評(píng)價(jià)指標(biāo)值愈小，服務(wù)水平等級(jí)愈佳的交通設(shè)施服務(wù)水平分級(jí)問題，應(yīng)用的關(guān)鍵在于合理指定各級(jí)服務(wù)水平的期望概率.

3 公交專用道服務(wù)水平分級(jí)

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

公交專用道是公交的道路設(shè)施，選取公交專用道服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)的思路是：首先分析我國公交服務(wù)的關(guān)鍵方面，然后針對(duì)公交專用道分析影響關(guān)鍵方面的指標(biāo)，這一指標(biāo)即確定為評(píng)價(jià)指標(biāo).

評(píng)價(jià)公交服務(wù)可從可用性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、安全性、可靠性、便捷性等方面進(jìn)行.在我國，城市公交的時(shí)間和空間覆蓋率都比較高，可用性不是關(guān)鍵方面.我國公交票價(jià)低，公交出行的成本很低，經(jīng)濟(jì)性也不是關(guān)鍵方面.交通運(yùn)輸?shù)氖滓蝿?wù)是安全、準(zhǔn)時(shí)地將乘客和貨物運(yùn)輸?shù)侥康牡兀虼税踩⒖煽?、便捷是乘客?duì)于公交服務(wù)的基本需求.舒適性對(duì)于乘客來說也很重要，但這是高層次的需求，人們往往在滿足基本需求后才會(huì)特別關(guān)注高層次需求，因此舒適性也不是關(guān)鍵方面.安全性是公交服務(wù)最為重要的方面，但這方面基本可以滿足，并非每次公交出行都會(huì)遇到不安全事件.但是不可靠、不便捷卻是我國公交出行經(jīng)常遇到的問題，公交車晚點(diǎn)和出行時(shí)間過長是居民對(duì)公交最深刻的印象.因此，可靠性和便捷性是我國公交服務(wù)的關(guān)鍵方面.

公交專用道由路段、?？空竞徒徊婵诮M成.路段上由于專有的通行權(quán)，車輛運(yùn)行狀況相對(duì)順暢，停靠站和交叉口是公交專用道運(yùn)營過程中的瓶頸.?？空咎幋嚞F(xiàn)象、?？空竞徒徊婵谔幣抨?duì)現(xiàn)象嚴(yán)重，這種不良的運(yùn)行狀況導(dǎo)致公交車在?？空竞徒徊婵谘诱`的產(chǎn)生.整個(gè)行程中的延誤逐步積累，最終導(dǎo)致服務(wù)的不可靠和不便捷，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)水平.因此，延誤是公交專用道運(yùn)營不可靠和不便捷的主要根源，本文將公交專用道延誤作為評(píng)價(jià)專用道服務(wù)水平的一個(gè)指標(biāo).

公交專用道延誤包括公交車在公交專用道上所有路段、所有?？空竞退薪徊婵诘难诱`.路段、?？空竞徒徊婵诘臄?shù)量對(duì)于不同的公交專用道而言是不同的，因此，基于公交專用道延誤的服務(wù)水平分級(jí)無法提供統(tǒng)一公平的標(biāo)準(zhǔn).因此，本文基于單位公交專用道延誤建立服務(wù)水平分級(jí).單位公交專用道延誤是指公交車在單位長度(100 m)路段、單個(gè)停靠站和單個(gè)交叉口的延誤之和.

3.2 延誤樣本

獲取單位公交專用道延誤樣本(簡稱延誤樣本)是建立公交專用道服務(wù)水平分級(jí)的基礎(chǔ).有2種方法可獲取延誤樣本：

(1)實(shí)地調(diào)查，即在公交專用道開展延誤調(diào)查；

(2)延誤模型計(jì)算，即對(duì)延誤模型中的解釋變量進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，然后根據(jù)變量調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算延誤.

實(shí)地調(diào)查時(shí)，公交車在?？空竞徒徊婵诘难诱`很難準(zhǔn)確獲取，而延誤模型中的到達(dá)率、泊位數(shù)、信號(hào)參數(shù)等變量可以非常準(zhǔn)確地獲取.同時(shí)，實(shí)地調(diào)查僅可以獲得小的延誤樣本量，而模型計(jì)算可以獲得較大的樣本量.因此，本文采用延誤模型計(jì)算的方法獲取延誤樣本.

公交專用道由路段、?？空?、交叉口組成.對(duì)于路段來說，公交車在其享有專有的路權(quán)，公交車在路段的延誤很小，在單位長度路段的延誤更小，通過現(xiàn)場調(diào)研將公交車在單位長度(100 m)路段的延誤取為0.5 s.上游?？空?即設(shè)置在交叉口進(jìn)口道的?？空?通常是公交專用道上車輛運(yùn)行狀況最差的部分，公交車在此類?？空镜姆?wù)受到交叉口的影響，停靠站的串車排隊(duì)現(xiàn)象在交叉口信號(hào)燈的作用下變得更加嚴(yán)重.公交車在上游?？空镜难诱`不僅包含了停靠站串車排隊(duì)現(xiàn)象導(dǎo)致的延誤，還包含了交叉口影響下的延誤.因此，采用上游?？空狙诱`估算模型計(jì)算公交車在單個(gè)停靠站和單個(gè)交叉口的延誤之和.

構(gòu)建上游?？空狙诱`估算模型[11]，如式(1)所示，本文利用該模型獲取延誤樣本.

式中：Dn表示公交車在上游停靠站的延誤；λ表示平均到達(dá)率；μ表示單泊位通行能力；s表示泊位數(shù)；ρ和ρs表示服務(wù)強(qiáng)度，ρ=λ μ(ρ＜1)，ρs=λ(sμ)(ρs＜1)；tr表示所在進(jìn)口道的紅燈時(shí)間；C表示交叉口的周期長度；n表示?？空竟卉嚨臄?shù)量；P0表示?？空緵]有公交車的概率，對(duì)于s=1來說，P0=1-ρ，對(duì)于s＞1來說，；θ表示由于公交車完成服務(wù)而被前車或紅燈阻擋導(dǎo)致站外排隊(duì)公交車排隊(duì)時(shí)間波動(dòng)的比率，取值需根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，本文取為0.4.該模型適用于公交車可超車的上游停靠站.

獲取延誤樣本的具體方法為：首先確定上游?？空狙诱`估算模型中解釋變量的取值；然后組合解釋變量的多種取值，計(jì)算解釋變量不同組合下的延誤，即得到不同的單?？空竞蛦谓徊婵谘诱`之和；將單位長度路段延誤(0.5 s)加到每個(gè)單?？空竞蛦谓徊婵谘诱`之和中，即得到延誤樣本.

上游?？空狙诱`估算模型中的解釋變量有公交車到達(dá)率、單泊位通行能力、泊位數(shù)、信號(hào)參數(shù).2013年4月11～12日，課題組在南京和常州的公交專用道?？空具M(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，根據(jù)實(shí)地調(diào)查確定了解釋變量的取值，如表3所示.將解釋變量的多種取值組合，共15 288(13×7×3×8×7)種組合，將所有組合代入上游?？空狙诱`估算模型(式(1))中，得到15 288個(gè)單?？空竞蛦谓徊婵诘难诱`之和；給每個(gè)延誤值加上0.5 s后即得到公交專用道的延誤樣本，樣本容量為15 288.獲取延誤樣本所涉及的計(jì)算采用Matlab完成.

表3 獲取延誤樣本的解釋變量取值Table 3 The values for independent variables for obtaining delay sample

3.3 服務(wù)水平分級(jí)

按照我國交通設(shè)施服務(wù)水平等級(jí)的傳統(tǒng)，本文把公交專用道服務(wù)水平分為一～四級(jí)，其中，一級(jí)為最佳的運(yùn)行狀況，四級(jí)為最差的運(yùn)行狀況.以D0表示單位公交專用道延誤，以d1、d2、d3表示一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)服務(wù)水平的單位公交專用道延誤上限值.建立公交專用道服務(wù)水平分級(jí)即確定d1、d2、d3的值.

以上述獲得的延誤樣本為數(shù)據(jù)支持，采用改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法進(jìn)行公交專用道服務(wù)水平分級(jí).首先對(duì)單位公交專用道延誤進(jìn)行頻次分析，得到其累積分布，如表4所示.

建立公交專用道服務(wù)水平分級(jí)的主要目標(biāo)在于指導(dǎo)公交專用道的規(guī)劃設(shè)計(jì)(在規(guī)劃設(shè)計(jì)之初就將服務(wù)水平定位在高等級(jí))，從這個(gè)角度來說應(yīng)該使高等級(jí)服務(wù)水平如一級(jí)和二級(jí)的概率盡可能大.但從實(shí)際情況來說二級(jí)和三級(jí)服務(wù)水平的概率最大.針對(duì)此問題，請(qǐng)教了東南大學(xué)的多位專家和學(xué)者，最終將一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)的概率分別指定為 15%、35% 、35% 、15%.即D0≤d1的 概 率P(D0≤d1)=15%，以此類推，P(d1＜D0≤d2)=35%，P(d2＜D0≤d3)=35%，P(D0＞d3)=15%.則各級(jí)服務(wù)水平上限值d1、d2、d3的累積概率F(d1)=15%，F(xiàn)(d2)=50%，F(xiàn)(d3)=85%.

最后從單位公交專用道延誤的累積分布(表4)中找出15%、50%、85%對(duì)應(yīng)的延誤值，即為各級(jí)服務(wù)水平的上限值，d1=5 s、d2=9 s、d3=25 s.

因此，采用改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法，建立了基于延誤的公交專用道服務(wù)水平分級(jí)，如表5所示.

表4 單位公交專用道延誤的累積分布Table 4 The cumulative distribution for unit delay of bus lane

表5 基于改進(jìn)因子評(píng)點(diǎn)法的公交專用道服務(wù)水平分級(jí)Table 5 Level of service criteria of bus lane based on improved factor assessment method

4 結(jié)論

本文通過對(duì)因子評(píng)點(diǎn)法原理的反向分析，提出了改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法；然后應(yīng)用此方法，以單位公交專用道延誤為評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了公交專用道服務(wù)水平分級(jí).

本文的貢獻(xiàn)在于：

(1)提出了改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法，拓展了理論方法的應(yīng)用范圍；

(2)建立了基于延誤的公交專用道服務(wù)水平分級(jí)，可為公交專用道的運(yùn)營管理和規(guī)劃設(shè)計(jì)提供指導(dǎo).

改進(jìn)的因子評(píng)點(diǎn)法的應(yīng)用關(guān)鍵是合理指定各級(jí)服務(wù)水平的期望概率，如何合理指定及從何角度考慮值得深入研究.本文的局限性在于所建的公交專用道服務(wù)水平分級(jí)是基于專家咨詢確定的服務(wù)水平等級(jí)概率，確定的概率合理與否直接影響所建分級(jí)的科學(xué)性.

[1]Transportation Research Board of the National Academies.Highway capacity manual[R].Washington DC:Transportation Research Board,2010.

[2]DAS A K,BHUYAN P K.Level of service criteria of urban streets using clustering large application(CLARA)[J].Advances in Transportation Studies an International Journal,2014(32):75-88.

[3]BHUYAN P K,MOHAPATRA S S.Affinity propagation clustering in defining level of service criteria of urban streets[J].Transport,2014,29(4):401-411.

[4]李慶印,孫鋒.環(huán)形交叉口評(píng)價(jià)指標(biāo)選取及服務(wù)水平分級(jí)[J].公路交通科技,2011,28(8):131-135.[LI Q Y,SUN F.Evaluation indexes selection and level-of service classification for roundabouts[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development,2011,28(8):131-135.]

[5]張杰,孫小端,賀玉龍,等.高速公路安全服務(wù)水平分級(jí)量化研究[J].公路,2011(9):155-159.[ZHANG J,SUN X D,HE Y L,etal.Classification and measurement of LOSS(level of service of safety)of expressway[J].Highway,2011(9):155-159.]

[6]錢大琳,張敏敏,趙偉濤.行人服務(wù)水平評(píng)價(jià)的半定量方法[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,40(7):33-40.[QIAN D L,ZHANG M M,ZHAO W T.Semi-quantitative evaluation of level of service for pedestrians[J].Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition),2012,40(7):33-40.]

[7]Transportation Research Board of the National Academies.TCRP Report 165:Transit capacity and quality of service manual,3rd edition[R].Washington DC:Transportation Research Board,2013.

[8]DAS S,PANDIT D.Determination of level-of-service scale values for quantitative bus transitservice attributes based on user perception[J].Transportmetrica A:Transport Science,2015,11(1):1-21.

[9]陳麗敏.公車專用道服務(wù)水平及服務(wù)流量研究[D].臺(tái)北:國立臺(tái)灣大學(xué),1999.[CHEN L M.The research on level of service and service volume of bus reserved lanes[D].Taipei:National Taiwan University,1999.]

[10]王煒,過秀成,等.交通工程學(xué)(第2版)[M].南京:東南大學(xué)出版社,2011.[WANG W,GUO X C,et al.Transportation engineering(2nd Edition)[M].Nanjing:Southeast University Press,2011.]

[11]武鈞,霍月英.可超車條件下公交車站點(diǎn)延誤估算模型研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2014,38(3):534-538.[WU J,HUO Y Y.Modelling bus delay at bus stop under bus overtaking maneuvers permitted[J].Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science&Engineering),2014,38(3):534-538.]