王夢琪 蒙素蘭 程鉛 杜文凱 林淦

(河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇南京 210098)

1 研究背景

隨著城市交通的發(fā)展，大力發(fā)展公共交通已成為共識(shí)。公交在運(yùn)營過程中由于受到天氣狀況、道路狀況等眾多因素的影響，運(yùn)行可靠度較差，具體表現(xiàn)為各站點(diǎn)到達(dá)或發(fā)車不準(zhǔn)時(shí)、串車現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。因此，需要從公交站點(diǎn)是否發(fā)生串車現(xiàn)象的角度考慮，判斷公交路線運(yùn)行可靠性高低，并借此優(yōu)化公交運(yùn)行。針對(duì)公交運(yùn)行可靠性的研究，Avishai從可靠性的內(nèi)涵出發(fā)，將公交服務(wù)可靠性定義為在一段時(shí)間內(nèi)提供穩(wěn)定服務(wù)的能力［1］。Tumnquist等提出公交服務(wù)可靠性是遵守時(shí)刻表或者保持規(guī)律的到站間隔的概率［2］。魏華構(gòu)建了公交服務(wù)水平評(píng)價(jià)體系，并將可靠性定義為:公交系統(tǒng)在道路動(dòng)態(tài)交通條件下，能夠完成載客任務(wù)、給乘客提供一定水平服務(wù)的能力［3］。宋曉梅等借鑒可靠性理論定義了公交運(yùn)行可靠性，從定性的角度分析了影響公共交通運(yùn)行可靠性的因素，并針對(duì)這些因素提出了相應(yīng)的改善策略［4］。針對(duì)公交運(yùn)行可靠性的研究，評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取、可靠性評(píng)價(jià)等方面還不完善，需要進(jìn)一步深入研究。故本文通過分析公交站點(diǎn)的串車現(xiàn)象評(píng)價(jià)公交線路運(yùn)行穩(wěn)定性并進(jìn)行優(yōu)化。

2 公交線路運(yùn)行可靠性分析及優(yōu)化模型建立

2.1 時(shí)段劃分

由于道路交通的潮汐現(xiàn)象，公共線路行程時(shí)間會(huì)有時(shí)段變化特征，為避免或減弱這種現(xiàn)象的影響，本文將公交一天的運(yùn)行時(shí)間劃分為幾個(gè)時(shí)段，如表1所示。

表1 時(shí)段劃分結(jié)果表

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

對(duì)于公交站點(diǎn)，串車現(xiàn)象是最直接反映公交站點(diǎn)可靠性的指標(biāo)，而公交站點(diǎn)的可靠性又能進(jìn)一步反映該公交線路運(yùn)行可靠性高低，故選取判斷串車現(xiàn)象發(fā)生頻率的指標(biāo)對(duì)公交運(yùn)行可靠性進(jìn)行分析。

根據(jù)《公共交通通行能力和質(zhì)量服務(wù)手冊(cè)》中對(duì)串車現(xiàn)象的描述——當(dāng)實(shí)時(shí)的車頭時(shí)距大于計(jì)劃車頭時(shí)距的1/2時(shí)，即可判斷為串車現(xiàn)象。故選取車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)對(duì)公交站點(diǎn)串車現(xiàn)象進(jìn)行分析。

2.3 公交運(yùn)行數(shù)據(jù)集搭建

通過公交實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)三個(gè)不同時(shí)段分別搭建數(shù)據(jù)集，包括每相鄰兩輛公交車到達(dá)各站點(diǎn)的車頭時(shí)距及其平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

2.4 構(gòu)建公交串車現(xiàn)象判斷模型

2.4.1 計(jì)算公式

車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)的計(jì)算公式如式(1)所示:

其中，Cov(h)為車頭時(shí)距變異系數(shù);Sh為車頭時(shí)距的標(biāo)準(zhǔn)差;Dh為車頭時(shí)距的平均值。

2.4.2 判斷標(biāo)準(zhǔn)

判斷公交站點(diǎn)是否發(fā)生串車現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)為，Cov(h)的值為0.00～0.21表示公交到達(dá)站點(diǎn)的車頭時(shí)距與規(guī)定值非常一致，為0.22～0.30表示公交到達(dá)站點(diǎn)的車頭時(shí)距稍偏離規(guī)定值，為0.31～0.39表示公交到達(dá)站點(diǎn)的車頭時(shí)距經(jīng)常偏離規(guī)定值，為0.40～0.52表示公交到達(dá)站點(diǎn)的車頭時(shí)距波動(dòng)大，部分車輛串車，為0.53～0.74表示公交到達(dá)站點(diǎn)會(huì)經(jīng)常性串車，不小于0.75表示該站點(diǎn)絕大部分的車輛處于串車狀態(tài)。數(shù)據(jù)來源:Transit Capacity and Quality of Service Manual-3rd Edition.

2.5 判斷公交站點(diǎn)是否發(fā)生串車現(xiàn)象

2.5.1 指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)通過式(1)計(jì)算不同時(shí)段內(nèi)不同發(fā)車時(shí)間間隔下各站點(diǎn)的車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)。

2.5.2 串車現(xiàn)象判斷

通過計(jì)算出的車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)的數(shù)值，判斷在不同發(fā)車時(shí)間間隔下公交站點(diǎn)是否發(fā)生串車現(xiàn)象以及發(fā)生串車現(xiàn)象的頻率。

2.5.3 優(yōu)化方法

若該時(shí)段內(nèi)在所有發(fā)車時(shí)間間隔下各公交站點(diǎn)發(fā)生串車現(xiàn)象的頻率較高，則選取發(fā)生串車現(xiàn)象最少的發(fā)車時(shí)間間隔作為該時(shí)段最佳發(fā)車時(shí)間間隔，將該時(shí)段內(nèi)公交發(fā)車時(shí)間間隔統(tǒng)一為該最佳發(fā)車時(shí)間間隔。

若該時(shí)段內(nèi)在所有發(fā)車時(shí)間間隔下各公交站點(diǎn)發(fā)生串車現(xiàn)象的頻率都很低，則說明該時(shí)段內(nèi)該公交路線的公交運(yùn)行可靠性高，無需進(jìn)行優(yōu)化。

2.6 驗(yàn)證優(yōu)化方法

若對(duì)某時(shí)段內(nèi)的公交發(fā)車時(shí)間間隔進(jìn)行調(diào)整，以此來優(yōu)化該公交路線的運(yùn)行可靠性，則需要再次通過式(1)對(duì)該線路上各公交站點(diǎn)的車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)一步判斷各公交站點(diǎn)發(fā)生串車現(xiàn)象的頻率，以此判斷通過調(diào)整發(fā)車時(shí)間間隔的優(yōu)化方法是否有效。

3 實(shí)例驗(yàn)證

3.1 公交線路選取

選取南京市3號(hào)公交路線(往山西路方向)進(jìn)行研究，該線路起始站以及終點(diǎn)站均為隨家倉，為環(huán)形公交線路。

3.2 數(shù)據(jù)選擇及指標(biāo)計(jì)算

通過對(duì)選取線路進(jìn)行實(shí)地公交運(yùn)行數(shù)據(jù)調(diào)查，選取早高峰這一時(shí)段的數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析。

選取早高峰公交運(yùn)行數(shù)據(jù)集G1中發(fā)車時(shí)間間隔分別為5 min，4 min的數(shù)據(jù)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的各站點(diǎn)的車頭時(shí)距的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)，分別見表2，表3。

表2 發(fā)車間隔5 min數(shù)據(jù)計(jì)算表

表3 發(fā)車間隔4 min數(shù)據(jù)計(jì)算表

表中Z2表示該公交路線上的第2個(gè)公交站點(diǎn)，起始站為第1站。

3.3 串車現(xiàn)象分析及優(yōu)化

根據(jù)表2可以看出，早高峰該公交路線發(fā)車時(shí)間間隔為5 min時(shí)，該公交線路上大部分站點(diǎn)的車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)的值在0.31～0.39之間，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，說明公交車在該站點(diǎn)的車頭時(shí)距經(jīng)常偏離規(guī)定值。還有一大部分站點(diǎn)的車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)的值在0.53～0.74之間，說明該站點(diǎn)會(huì)有經(jīng)常性的串車現(xiàn)象。故可以判斷該公交線路上大部分站點(diǎn)會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生串車現(xiàn)象，說明該公交線路公交運(yùn)行可靠性低，需進(jìn)行優(yōu)化。

據(jù)表3可以看出，早高峰該公交路線發(fā)車時(shí)間間隔為4 min時(shí)，該公交線路上大部分站點(diǎn)的車頭時(shí)距變異系數(shù)Cov(h)的值在 0.00～0.21 之間，部分在 0.22～0.30 之間，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，說明公交車在該站點(diǎn)的車頭時(shí)距與規(guī)定值基本一致，有時(shí)會(huì)稍微偏離規(guī)定值，進(jìn)一步說明早高峰時(shí)段內(nèi)發(fā)車時(shí)間間隔為4 min時(shí)該公交路線的公交運(yùn)行可靠性高。

根據(jù)兩個(gè)發(fā)車時(shí)間間隔下該路線公交運(yùn)行可靠性的高低比較，可知在早高峰時(shí)，若將所有公交車輛的發(fā)車時(shí)間間隔均調(diào)為4 min，會(huì)減少公交站點(diǎn)串車現(xiàn)象的發(fā)生，提高公交運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)一天中劃分的各個(gè)不同時(shí)段內(nèi)公交線路上各公交站點(diǎn)發(fā)生串車現(xiàn)象的頻率進(jìn)行分析，判斷某時(shí)段內(nèi)公交路線運(yùn)行可靠性高低，在此基礎(chǔ)上，對(duì)可靠性低的時(shí)段進(jìn)行發(fā)車時(shí)間間隔調(diào)整，不斷調(diào)整發(fā)車時(shí)間間隔，直至找到使公交線路運(yùn)行可靠性最高的發(fā)車時(shí)間間隔。該模型及優(yōu)化方法有效地降低了公交站點(diǎn)發(fā)生串車現(xiàn)象的頻率，提高了公交線路運(yùn)行可靠性，對(duì)減緩交通流擁堵問題具有一定現(xiàn)實(shí)意義。