高 華

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智慧交通學(xué)院，杭州 311112）

引言

城市地面公交系統(tǒng)承擔(dān)著市內(nèi)常住人口的日常出行，以及長途客運(yùn)輸入客流在市內(nèi)的疏運(yùn)任務(wù)。構(gòu)建城市地面公交和長途客運(yùn)到站客流的協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市公交和長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度，可以減少乘客從長途客運(yùn)站換乘城市公交的等待時(shí)間，提高公交出行的吸引力。

Cevallos F.等[1]以乘客換乘總時(shí)間最短為目標(biāo)對調(diào)度模型進(jìn)行優(yōu)化，并選擇遺傳算法對模型進(jìn)行求解；楊麗[2]提出綜合考慮公交車輛運(yùn)行成本和乘客等待成本的換乘價(jià)值概念，并建立了以換乘價(jià)值最大化為目標(biāo)的區(qū)域聯(lián)合調(diào)度模型；吳海月[3]以乘客出行的滿意度為根本出發(fā)點(diǎn)，建立了多模式公交系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度模型；姜少毅等[4-10]從不同角度對公交的協(xié)同調(diào)度進(jìn)行了研究?？傮w來看：一是公交協(xié)同調(diào)度的研究多集中在公交系統(tǒng)不同線路之間，對于城市公交與長途客運(yùn)之間的協(xié)同調(diào)度研究較為缺乏。二是多在假定的理想條件下建立比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而探索相應(yīng)的求解算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，由于模型建立的假定條件和公交運(yùn)行的實(shí)際情況差別較大，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用效果并不理想。如何高效實(shí)現(xiàn)城市公交和長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度，有待于進(jìn)一步的研究和探索。

1 協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建

1.1 城市地面公交與長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度策略

考慮到城市地面公交和長途客運(yùn)的實(shí)際運(yùn)行情況，采用如下協(xié)同調(diào)度策略：

（1）采用主從單向協(xié)同調(diào)度

考慮長途客運(yùn)和城市地面公交系統(tǒng)運(yùn)營和調(diào)度特點(diǎn)，城市地面公交和長途客運(yùn)之間的協(xié)同調(diào)度，采用“主從單向協(xié)同”的調(diào)度策略：長途客運(yùn)保持其運(yùn)行的自主性，城市地面公交系統(tǒng)的調(diào)度主動地和長途客運(yùn)的客流集散進(jìn)行協(xié)同。

（2）以長途客運(yùn)到站客流的市內(nèi)高效疏運(yùn)為目的

根據(jù)城市長途客運(yùn)站客流的集散特點(diǎn)，城市地面公交和長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度，以長途客運(yùn)到站客流的市內(nèi)高效疏運(yùn)為主要目的，重點(diǎn)是對長途客運(yùn)樞紐區(qū)域始發(fā)公交線路的調(diào)度。

1.2 城市地面公交與長途汽車客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建

及時(shí)獲取長途客運(yùn)樞紐到站客流在不同時(shí)間段的人數(shù)、換乘公交目的地等信息，是城市地面公交和長途客運(yùn)協(xié)同調(diào)度的基礎(chǔ)和依據(jù)。為此組建圖1所示的協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)。

系統(tǒng)工作原理和過程為：由相關(guān)政府部門協(xié)調(diào)市內(nèi)公交運(yùn)營企業(yè)和長途客運(yùn)企業(yè)成立“客流信息共享中心”，長途客運(yùn)車站將其日常長途車輛到達(dá)的時(shí)間和客流的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存入客流信息共享中心，形成長途汽車客運(yùn)客流信息歷史數(shù)據(jù)庫。長途客運(yùn)的司乘人員通過所攜帶手機(jī)中的相應(yīng)APP將預(yù)計(jì)到站的時(shí)間、人數(shù)、市內(nèi)換乘目的地等信息，在到站前上報(bào)給“客流信息共享中心”，形成長途客運(yùn)客流信息的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”。城市地面公交運(yùn)營企業(yè)獲取“客流信息共享中心”中的長途客運(yùn)“歷史數(shù)據(jù)庫”，并結(jié)合始發(fā)公交線路沿線客流的OD數(shù)據(jù)庫，安排長途客運(yùn)中心始發(fā)公交車輛的日常初步排班調(diào)度計(jì)劃，并根據(jù)長途客運(yùn)客流“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”，對初步排班調(diào)度計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)微調(diào)。

圖1 市內(nèi)地面公交與長途客運(yùn)站協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)示意圖

2 協(xié)同調(diào)度模型及具體調(diào)度方法

2.1 城市地面公交調(diào)度時(shí)間段的劃分

根據(jù)實(shí)際調(diào)研結(jié)果，城市公交沿線客流在不同的時(shí)間段常常呈現(xiàn)出不同的大小起伏，同時(shí)，長途客運(yùn)站的到站客流也呈現(xiàn)出較為明顯的集中時(shí)間段。為此將長途客運(yùn)站始發(fā)的城市公交運(yùn)行時(shí)間分為如下三種不同時(shí)間段，并采用不同的調(diào)度策略。

（1）沿途高峰時(shí)段：對應(yīng)公交線路沿途客流較多的時(shí)間段，通常對應(yīng)于城市居民上、下班的早、晚高峰時(shí)段。

（2）長途客流高峰時(shí)段：對應(yīng)于長途客運(yùn)站客流到達(dá)比較集中的時(shí)間段。

（3）平峰時(shí)段：對應(yīng)于長途到站客流和公交沿途客流都比較少的時(shí)段。

2.2 協(xié)同調(diào)度模型的建立

對于長途客運(yùn)樞紐的公交調(diào)度，現(xiàn)有文獻(xiàn)大都從區(qū)域協(xié)同調(diào)度的角度建立相應(yīng)的調(diào)度模型，以求調(diào)度效益的最大化。但實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，較大城市長途客運(yùn)樞紐區(qū)域始發(fā)或途經(jīng)的地面公交線路往往分屬于不同的運(yùn)營主體，長途客運(yùn)樞紐的區(qū)域協(xié)同調(diào)度難以實(shí)現(xiàn)。因此，本文選擇從長途客運(yùn)樞紐始發(fā)的單條公交線路與長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度進(jìn)行研究。

公交調(diào)度的關(guān)鍵在于線路配車數(shù)量和發(fā)車間隔的確定，依此協(xié)同調(diào)度模型確定如下：

（1）線路車輛需求數(shù)量的確定

從長途客運(yùn)站始發(fā)駛向市區(qū)的公交線路,在平峰和沿途高峰時(shí)間段內(nèi)車輛需求數(shù)量按照式（1）確定。

式中：Pi為第i個(gè)時(shí)段的配車數(shù)量（輛）；Hi1為長途客運(yùn)所帶來的該公交線路起始點(diǎn)最大客流量，其中Hi1在前述協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)建完成可以使用的情況下，可從協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的“長運(yùn)客流歷史數(shù)據(jù)庫”及“長運(yùn)客流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”中分析獲取長途到站客流數(shù)據(jù)，再根據(jù)該公交線路對長途到站客流的分擔(dān)率確定。在前述協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)尚未構(gòu)建完成的情況下，可通過人工調(diào)研獲得（人）；Hi2為公交線路除起始點(diǎn)外的沿途最大斷面客流量。Hi2可通過人工實(shí)際調(diào)研或者利用公交車輛安裝的相應(yīng)客流統(tǒng)計(jì)設(shè)備統(tǒng)計(jì)得到（人）；D為正常的車容量，指線路所配車型正常的載客數(shù)量（人/輛）； 為第i個(gè)時(shí)段的期望客流滿載率。據(jù)實(shí)際調(diào)查，在沿途高峰時(shí)段人們對車內(nèi)擁擠的忍受程度較高，而在平峰時(shí)期人們對車內(nèi)擁擠的忍受程度較低，因此，在沿途高峰時(shí)段，取，在長途客流高峰和出行平峰時(shí)段，取。

在長途客流高峰時(shí)間段，以乘客滿意度提高作為主要考慮，配車數(shù)量取為Pi+1,以便在公交運(yùn)營成本增加較小的情況下，適當(dāng)縮短長途客流高峰時(shí)段的發(fā)車間隔。

（2）發(fā)車間隔的確定

在出行平峰和線路沿途高峰時(shí)段采用等間隔發(fā)車，發(fā)車間隔Tjg按式（2）確定。

在長途客流高峰時(shí)段，考慮到線路起始點(diǎn)客流集中度較高，則適當(dāng)縮短線路起始點(diǎn)的發(fā)車間隔，具體按式（3）確定。

（3）線路單向配置車輛數(shù)的確定

發(fā)車時(shí)間間隔確定后，線路單向需配置的車輛數(shù)按照式（4）確定。

式中：Pi為第i個(gè)時(shí)段公交線路單向配車數(shù)量（輛）；L為公交線路的長度（km）；Vi為該公交線路第i個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均運(yùn)行速度（km/h）；Tjg為公交線路第i個(gè)時(shí)間段內(nèi)的發(fā)車時(shí)間間隔（min）。

（4）日常調(diào)度計(jì)劃的實(shí)時(shí)微調(diào)

對長途客運(yùn)樞紐區(qū)域始發(fā)的公交線路調(diào)度計(jì)劃的實(shí)時(shí)微調(diào)，只針對長途客運(yùn)高峰時(shí)段。具體方法是：

在長途客運(yùn)時(shí)段開始前20min通過客流信息共享中心中的長途客運(yùn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，核查是否有載客較多（到站下車人數(shù)超過公交車容量的70%）的長途班車推遲到達(dá)，若無，則公交線路運(yùn)行按照日常調(diào)度計(jì)劃執(zhí)行；若有，則對長途客流高峰時(shí)段的發(fā)車間隔按式（5）進(jìn)行調(diào)整。

式中：Tnew為調(diào)整后的發(fā)車間隔時(shí)間（min）；Tjd為調(diào)整前的發(fā)車間隔時(shí)間（min）；Hd為預(yù)計(jì)延遲到達(dá)的長途客流人數(shù)（人）；D為公交車輛車正常的容量（人）；為第i個(gè)時(shí)段的期望客流滿載率；C為該線路對長途到站客流的分擔(dān)系數(shù)。該系數(shù)為長途客流高峰時(shí)間段換乘該條公交線路的乘客數(shù)量與長途客運(yùn)站出站人數(shù)的比值，可通過實(shí)際調(diào)研進(jìn)行測算；A為折中系數(shù)。引入該系數(shù)的原因在于：如果發(fā)車間隔調(diào)整過長則將增加乘客的換乘時(shí)間，如果發(fā)車間隔調(diào)整過短，則將降低公交車輛滿載率，增加公交線路運(yùn)營成本。因此引入此折中系數(shù)，該系數(shù)取值可在0.5～0.8之間。

（5）區(qū)間直達(dá)車的開行與調(diào)度

據(jù)實(shí)際調(diào)研，從長途客運(yùn)站出站的乘客在換乘市區(qū)公交后，通常會有一些比較集中的換乘目的地，如長途客運(yùn)站、著名景點(diǎn)、商圈、著名醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。公交線路調(diào)度可在長途客運(yùn)樞紐和集中度較高的換乘目的地之間開通區(qū)間直達(dá)公交車，以提高乘客滿意度和公交車輛運(yùn)行效率。配車數(shù)量由式（6）確定。

式中：Pi為第i個(gè)時(shí)段的配車數(shù)量（輛）；Hi2為長途客運(yùn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中預(yù)約相應(yīng)換乘目的地的乘客數(shù)量（人）；D為正常的車容量，指線路所配車型正常的載客數(shù)量（人/輛）；為i個(gè)時(shí)段的期望客流滿載率，節(jié)假日人數(shù)較多時(shí)取=1.2，工作日人數(shù)較少時(shí)取=1.0。

而后按式（2）和式（3）確定發(fā)車間隔。

2.3 協(xié)同調(diào)度的初步驗(yàn)證

依托與杭州公交集團(tuán)共同承擔(dān)的浙江省交通運(yùn)輸廳科研項(xiàng)目：“多層次、多運(yùn)輸方式下地面公共交通系統(tǒng)智能調(diào)度方法研究”，以杭州市長途汽車西站和從該車站始發(fā)的49路公交車為例進(jìn)行初步驗(yàn)證。

2.3.1 杭州長途汽車西站到站客流調(diào)研

對杭州長途汽車西站到站客流分布情況進(jìn)行實(shí)際調(diào)研，得到到站客流在一天中的時(shí)間分布如圖2所示。

圖2 杭州長途汽車西站到站客流分布示意圖

由圖2可見，長途汽車站到站客流在上午9 : 00～10 : 00和下午的16 : 00～18 : 00之間形成2個(gè)較為明顯的客流高峰。

以上午的到站客流高峰為例，通過實(shí)際調(diào)研得到的到站客流具體情況如表1所示。

同時(shí)，實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，49路對出站客流的分擔(dān)率約為32%，從長途汽車站出站口到達(dá)49路起點(diǎn)站的步行時(shí)間大約3min，假定需要乘坐49路的乘客出站后，均直接步行到49路起點(diǎn)站候車，則49路起點(diǎn)站來自長途車站的客流到達(dá)時(shí)刻分布如表2所示。

2.3.2 協(xié)同調(diào)度前49路調(diào)度情況

杭州公交49路從長途汽車西站始發(fā)，沿途經(jīng)過多家大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)、西湖風(fēng)景區(qū)、延安路商圈，終點(diǎn)到達(dá)杭州城站火車站，上行線路長度13.6km，配備核載83人公交車。調(diào)研得知上午9 : 00～10 : 00之間時(shí)間段沿途斷面最大客流量均值為662人，協(xié)同調(diào)度前并將該時(shí)間段作為平峰時(shí)間段調(diào)度，按式（1）計(jì)算配置數(shù)量為：

實(shí)際配車8輛，按式（2）計(jì)算發(fā)車間隔為：

考慮線路調(diào)度實(shí)際情況及和前后時(shí)間段的銜接，取發(fā)車間隔8min，如表3所示。

假定所有乘客全部乘坐到達(dá)49路起點(diǎn)站時(shí)的下一班次公交車，對比表2和表3可得乘客換乘等待時(shí)間分布如下表4所示。

則協(xié)同調(diào)度前乘客總等待時(shí)間計(jì)算如下：

式中：T總為該時(shí)間段乘客換乘的總等待時(shí)間，ti為表（4）中相應(yīng)時(shí)刻到達(dá)客流的等待時(shí)間，ni為對應(yīng)時(shí)刻到達(dá)的客流人數(shù)。將表（4）中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（7）可得9 : 00-10 : 00時(shí)間段長途到達(dá)客流的總等待時(shí)間為：

2.3.3 考慮城市公交和長途客運(yùn)協(xié)同后的調(diào)度情況

考慮協(xié)同調(diào)度后，9：00～10:00之間時(shí)間段沿途斷面最大客流量均值仍按662人，該時(shí)間長途客流從表（4）統(tǒng)計(jì)可得為：75人，取期望客流滿載率為1.0，則

由式（1）計(jì)算可得配車數(shù)量為：

實(shí)際配車9+1=10輛，由于是長途客流高峰時(shí)期，發(fā)車間隔按式（3）確定為：

仍采用等間隔時(shí)間發(fā)車進(jìn)行調(diào)度，發(fā)車間隔取為6min，考慮到和前后時(shí)間段的銜接，發(fā)車間隔如表5所示。

表1 杭州長途汽車西站9 : 00-10 : 00客流到站情況一覽表

表2 49路公交起點(diǎn)站9 : 00-10 : 00長途客流到站情況一覽表

表3 協(xié)同調(diào)度前49路發(fā)車時(shí)刻表

表4 乘客換乘等待時(shí)間及等待人數(shù)一覽表

表5 考慮協(xié)同調(diào)度后49路公交發(fā)車時(shí)刻表

表6 考慮協(xié)同調(diào)度后乘客等待時(shí)間及等待人數(shù)一覽表

假定所有乘客全部乘坐到達(dá)49路起點(diǎn)站時(shí)的下一班次公交車，則乘客換乘等待時(shí)間分布如表6所示。

考慮城市公交與長途客運(yùn)協(xié)同后，依據(jù)表6數(shù)據(jù)，引用式（7）計(jì)算可得該時(shí)間段內(nèi)的長途客運(yùn)換乘城市公交的總等待時(shí)間為：

由上可見，通過城市公交和長途客流的協(xié)同調(diào)度，可將實(shí)例中時(shí)間段內(nèi)長途客流換乘城市公交的等待時(shí)間從234min減少到104min，換乘等待時(shí)間明顯減少。相類似可以計(jì)算出下午的長途客流高峰時(shí)間段，采用協(xié)同調(diào)度后乘客換乘時(shí)間減少情況，由于實(shí)例中下午的長途客流高峰時(shí)間段長途客流人數(shù)更多，乘客換乘市內(nèi)公交的等待時(shí)間減少將更為顯著。

3 結(jié)論

現(xiàn)代城市客流運(yùn)輸體系是包含各種長途客運(yùn)、多種形式市內(nèi)公交運(yùn)輸在內(nèi)的多層次、多運(yùn)輸方式的綜合客流運(yùn)輸系統(tǒng)，綜合管理、協(xié)同運(yùn)行是現(xiàn)代城市客流運(yùn)輸體系的必然要求。通過組建客流信息共享中心，可以實(shí)現(xiàn)城市區(qū)域內(nèi)各種長途客運(yùn)企業(yè)和城市公共交通運(yùn)營單位之間的客流信息共享，為實(shí)現(xiàn)城市公交和長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度提供物理基礎(chǔ)。城市地面公交系統(tǒng)在調(diào)度過程中通過和長途客流的主動協(xié)同，可以有效減少長途客流和市內(nèi)公交的換乘等待時(shí)間，提高乘客在長途客運(yùn)與傳統(tǒng)地面公交之間的換乘體驗(yàn)。與此同時(shí)，根據(jù)長途輸入客流換乘市內(nèi)目的地的集中情況，可以在城市長途客運(yùn)樞紐和乘客集中換乘目的地之間開行大站/直達(dá)公交車。通過城市公交和長途客運(yùn)的協(xié)同調(diào)度，雖然公交運(yùn)營企業(yè)的運(yùn)行成本稍有增加，但卻可以有效增強(qiáng)城市長途輸入客流換乘市內(nèi)公交的吸引力，并在一定程度上緩解城市擁堵，提升城市形象和美譽(yù)度。