閆晟煜 趙轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 白 鑫

(1.長安大學(xué)汽車學(xué)院 西安 710064；2.陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院 西安 710018；3.廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司 福建廈門 361023)

0 引 言

單位站立乘客有效面積內(nèi)的站立人數(shù)為站立密度，是反映客流變化的重要指標(biāo)。歐美國家城市公交客車擁擠極限負(fù)荷為5～6人/m2[1]。根據(jù)GB7258—2012的規(guī)定[2]，我國城市公交客車核定站立乘客數(shù)為8人/m2，公交高峰運營時段和車廂內(nèi)部分站立面積內(nèi)的站立密度常超過該閾值，而其他區(qū)域卻略顯寬松，體現(xiàn)了乘客有效站立面積內(nèi)的站立密度并不均勻的特征。

目前，針對站立密度的研究成果頗多，吳奇兵等[3]建立了城市軌道交通車廂立席密度計算模型；沈景炎[4]提出了軌道交通立席密度評價方法；趙亮[5]提出了城市軌道交通立席密度標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)論性建議；邵敏華[6]提出了不同車內(nèi)擁擠度下的乘客出行選擇效用函數(shù)；李田野等[7]基于乘坐舒適性對比了乘客的出行時間價值；劉旋[8]通過對站立密度的分析，提出了短后懸長軸距純電動公交客車的設(shè)計理念；也有公交企業(yè)在車輛前后車門裝配雙目體感客流量調(diào)查儀，其準(zhǔn)確率維持在90%左右。綜上研究，均是確定了站立密度閾值和乘客出行選擇問題，但未體現(xiàn)各區(qū)域內(nèi)站立密度不均勻的特征，也鮮見分析站立密度在車廂各區(qū)域的分布情況，以及站立乘客流的流動特征及選擇傾向性問題。

為確定公交客車車廂內(nèi)各區(qū)域站立密度的變化特征，調(diào)查西安7條公交線路平峰、高峰客流量，基于不同座椅布置模式下的各區(qū)域站立密度變化情況，分析各區(qū)域站立密度的變化特征及其關(guān)聯(lián)性，確定各車廂平均站立密度特征區(qū)間內(nèi)的最大站立密度所處區(qū)域，分析在乘客選擇站立區(qū)域的傾向性。

1 站立密度調(diào)查方法

1.1 車廂區(qū)域劃分

站立密度通過調(diào)查各站上車人數(shù)、下車人數(shù)、到站時間、發(fā)站時間，以及穩(wěn)態(tài)下分區(qū)域的乘客人數(shù)等計算獲得。按照GB/T 12428—2005中站立乘客有效面積的確定方法，量取乘客有效站立面積[9-10]。前、后車門處乘客流動性大，而軸距內(nèi)乘客容量大，后通道處又為被迫站立區(qū)域，由此產(chǎn)生了明顯的站立密度分區(qū)域差異。將乘客站立區(qū)域沿車輛縱向劃分為4個部分：①前門開始到橫排座椅結(jié)束為A區(qū)域；②橫排座椅結(jié)束到后門開始為B區(qū)域；③后門開始到后門結(jié)束為C區(qū)域；④后通道開始到后通道結(jié)束為D區(qū)域。調(diào)查時規(guī)定乘客跨區(qū)站立時歸屬為沿縱向后1個區(qū)域。

以12 m公交客車“軸距1+1、后通道2+2”座椅布置形式為例，車內(nèi)站立區(qū)域劃分情況見圖1。

圖1 典型座椅布置車輛的站立區(qū)域劃分

由圖1可見，陰影部分分別為樓梯井一級踏步和檢修蓋，擁擠的車廂內(nèi)乘客被迫選擇該處站立，計算乘客有效站立面積時也應(yīng)考慮在內(nèi)。乘客站立位置在車廂內(nèi)時常調(diào)換，各區(qū)域站立密度是動態(tài)變化的，通常站間車速最高時站立密度較為穩(wěn)定，為調(diào)查穩(wěn)態(tài)下分區(qū)域的站立乘客人數(shù)的時機(jī)。

1.2 站立乘客流

站立乘客流始終在車廂內(nèi)流動。上車乘客流消化過程始于前門開啟時刻，止于下一站間某時，車廂站立密度由劇烈向平緩變化過渡；下車乘客流消散過程始于上一站間某時，止于后門關(guān)閉時刻，車廂站立密度由平緩向劇烈變化過渡。A，B，C區(qū)域為站立乘客流依次在車廂內(nèi)的流經(jīng)區(qū)域，流向不可逆，C區(qū)域處于下游，且靠近下車門，站立密度波動大；D區(qū)域的乘客流可逆且屬于被迫站立區(qū)，或乘客獲得座位的幾率大，或站立區(qū)域面積大，導(dǎo)致其站立密度不高。

1.3 調(diào)查線路情況

考慮乘坐舒適性的情況下，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)和設(shè)計規(guī)范[11-13]，高峰時段的最大站立密度標(biāo)準(zhǔn)為5～6人/m2，超過該標(biāo)準(zhǔn)的站間數(shù)占單程站間總量的比例宜控制在20%以內(nèi)[14-15]。選取西安7條大客流量、2種典型座椅布置的公交線路進(jìn)行調(diào)查，每條線路在工作日內(nèi)至少調(diào)查2次平峰(9:00～11:00;14:00～16:00)和1次晚高峰(17:30～19:30)，共取得往返調(diào)查樣本73個，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 站立密度調(diào)查結(jié)果

由表1可見，7條線路高峰最大站立密度均超過5人/m2，有6條線路5人/m2以上的站立密度持續(xù)時間超過了20%，有6條線路的C區(qū)站立密度最大，有4條線路的站間數(shù)占單程站間總量比例超過20%[16-17]。據(jù)統(tǒng)計，對于高峰最大站立密度超過5人/m2的線路，站立密度減少1人/m2，將平均釋放車輛滿載時23.38%的運力。

2 站立密度分區(qū)域分布

2.1 不均勻分布的原因

乘客選擇的站立位置有規(guī)律可循。當(dāng)車廂內(nèi)座椅均有乘客就位，而各站立區(qū)域有充足空間時，通過調(diào)查后續(xù)少數(shù)乘客上車后第一次駐足區(qū)域，可以明確乘客在各區(qū)域內(nèi)的位置互換習(xí)慣。經(jīng)統(tǒng)計，第一次駐足在B、C區(qū)域的選擇傾向性比重合計占93.23%，A區(qū)占2.21%，D區(qū)站4.56%，表明B，C區(qū)為乘客趨向型站立區(qū)域，與下車便利性和站姿舒適性有關(guān)，第一次駐足區(qū)域為D區(qū)的乘客均為長運距乘客。

受乘客選擇的影響，各區(qū)域站立密度分布并不均勻[18-19]。西安46路車輛為“軸距1+1，后通道2+2”座椅布置，分區(qū)域站立密度(ρA，ρB，ρC，ρD)與車廂平均站立密度ρ變化趨勢見圖2。

圖2 分區(qū)站立密度與車廂平均站立密度的變化關(guān)系

由圖2可見，受乘客上、下車影響，A，C區(qū)域乘客流動性好；當(dāng)ρB持續(xù)上升至出現(xiàn)乘客流堵塞時，ρA出現(xiàn)上升情況；B區(qū)域站立面積最大，但ρB高于ρ；ρD始終低于ρ，且為0的站間數(shù)最多，體現(xiàn)了被迫站立區(qū)的特點，由于該區(qū)域乘客流動性不高，站立密度呈現(xiàn)階梯式下降。ρB，ρC與ρ同趨勢變化，也表明ρB，ρC可以反映車廂平均站立密度ρ的水平。

2.2 隨機(jī)變化特征統(tǒng)計

座椅布置模式設(shè)定后，分區(qū)域站立密度受車上站立乘客數(shù)的影響呈現(xiàn)非對稱變化趨勢[20]。由于分區(qū)域最大站立密度僅會出現(xiàn)在B區(qū)和C區(qū)，用ρ表征站間車上站立乘客數(shù)的變化，將其劃分為4個特征區(qū)間，依據(jù)高峰時段調(diào)查數(shù)據(jù)，各區(qū)間ρB，ρC與ρ的相對值分布見圖3。

圖3 B區(qū)域和C區(qū)域站立密度分布

圖3體現(xiàn)了車上站立乘客數(shù)在B區(qū)域和C區(qū)域的分配結(jié)果，包含了多種分配組合。由圖4可見，車廂站立密度ρ達(dá)到2人/m2后，ρB/ρ與ρC/ρ變化趨緩，是ρB，ρC的增幅發(fā)生變化的拐點之一；當(dāng)ρ達(dá)到5人/m2時，ρB/ρ與ρC/ρ已基本持平；而ρ達(dá)到6人/m2時，“軸距1+1 后通道1+1”座椅布置的ρB超過ρC，成為最大站立密度區(qū)域，各區(qū)間內(nèi)的相對值見表2。

由表2可見，車廂站立密度ρ超過2人/m2時，ρB與ρC相差不大，隨著ρ的增大，二者有差距縮小向基本持平過渡的趨勢；“軸距1+1，后通道2+2”座椅布置的D區(qū)域站立面積有限，無法有效分流C區(qū)的站立乘客數(shù)，導(dǎo)致該座椅布置模式下的最大站立密度區(qū)域始終在C區(qū)；而“軸距1+1，后通道1+1”座椅布置的D區(qū)域?qū)挸?，在同等車廂平均站立密度ρ水平下，可分流C區(qū)域的站立乘客數(shù)，因此才會出現(xiàn)該座椅布置模式下ρB>ρC的情況。以上數(shù)據(jù)分析也表明，當(dāng)以同樣客流量分別適配12 m公交客車“軸距1+1 后通道2+2”和“軸距1+1后通道1+1”座椅布置模式時，車輛核定座位數(shù)多的車輛，車廂平均站立密度 未必會相對較大，這與可供乘客站立的區(qū)域面積有關(guān)系，也與車輛動力源類型和布置位置關(guān)系密切。

表2 不同座椅布置下站立密度的各劃分區(qū)間變化

3 站立密度的分配與關(guān)聯(lián)性

3.1 站立密度的分配

車上站立乘客數(shù)與車廂站立密度線性關(guān)聯(lián)。根據(jù)所調(diào)查線路的分區(qū)域站立密度統(tǒng)計，當(dāng)車廂平均站立密度ρ逐漸上升時，乘客選擇各區(qū)域站立的傾向性比重見圖4。

圖4 乘客選擇各區(qū)域站立的比重變化

圖4體現(xiàn)了各區(qū)域站立密度由不均勻分布向均勻分布的變化過程，卻始終無法達(dá)到均勻分布。可見，車廂平均站立密度ρ不超過6人/m2時，選擇A，D區(qū)域站立的乘客比重維持在20%以內(nèi)，以“軸距1+1，后通道2+2”座椅布置模式下的乘客有效站立面積8.65 m2計算，ρA不超過5.14人/m2，ρD不超過7.69人/m2，均有隨ρ增加而增速放緩的趨勢；選擇C區(qū)域站立的乘客比重在車廂內(nèi)站立密度0～2人/m2范圍內(nèi)降幅明顯，表明可供選擇的站立空間變少，尋求另外區(qū)域站立，乘客選擇傾向性比重降至40%后，即C區(qū)站立密度為3.16人/m2，降幅趨緩；C區(qū)域靠近后車門，受站立乘客流消化與消散的高流動性特點影響，ρC始終相對其他區(qū)域維持高態(tài)。當(dāng)ρ不超過2人/m2時，B區(qū)域分流了C區(qū)域乘客流；超過4人/m2時，B區(qū)域的乘客流又有向C區(qū)域和D區(qū)域分流的趨勢。

3.2 分區(qū)域站立密度的關(guān)聯(lián)性

B區(qū)域承載A區(qū)域乘客流，為C區(qū)域過渡，位置關(guān)鍵。不同座椅布置形式下ρA，ρC隨ρB的變化情況見圖6。

圖5 分區(qū)域站立密度的變化關(guān)系

由圖5可見，ρA的增幅均呈逐漸上升趨勢。由于“軸距1+1，后通道2+2”座椅布置的車輛后通道處乘客有效站立面積小，可供分流的面積有限，導(dǎo)致當(dāng)ρB增大時，ρC保持連續(xù)增速，而當(dāng)B區(qū)域站立密度超過6人/m2時，“軸距1+1，后通道1+1”座椅布置車輛ρC明顯低于ρB，體現(xiàn)了C區(qū)域作為下游站立區(qū)域的特點。

4 結(jié) 論

1) 分析了各區(qū)域站立密度的變化特征及其關(guān)聯(lián)性，提出了不同座椅布置模式下各車廂平均站立密度特征區(qū)間內(nèi)的最大站立密度所處區(qū)域，明確了乘客選擇站立區(qū)域的傾向性，以及各區(qū)域站立密度的變化特征及其關(guān)聯(lián)性。

2)ρ反映了車廂內(nèi)站立密度均值，但該指標(biāo)未體現(xiàn)車廂內(nèi)站立密度的真實情況，以及各區(qū)域的不均勻性和關(guān)聯(lián)性，獨立劃分后的局部站立密度可達(dá)8～10人/m2，需要依托大量數(shù)據(jù)建立車廂內(nèi)站立密度均值 與各區(qū)域站立密度的關(guān)聯(lián)模型。

3) 車廂內(nèi)座椅布置是影響站立密度的重要因素，也是根據(jù)公交線路對車輛選型的關(guān)鍵。若某公交線路客流量長期維持高態(tài)，車輛選型時不必加大發(fā)動機(jī)功率等硬性配置，可以通過改變座椅布置柔性調(diào)節(jié)車上人數(shù)，強迫車輛承載不達(dá)上限，增加線路配車數(shù)是合理的選擇，特別是有坡道的線路。

4) 站立密度與公交線路客流量、車廂座椅布置模式有強關(guān)聯(lián)性；若公交線路的上下車客流量可以通過設(shè)備實時監(jiān)測，則將會對線路配車數(shù)優(yōu)化、客流疏解與實時應(yīng)急，以及調(diào)峰車輛的設(shè)計有大有裨益。

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