慢行交通銜接軌道交通換乘時間分析

勞春江 劉國貴

(重慶交通大學交通運輸學院，重慶 400000)

慢行交通是指速度低于20 km/h、以人為本、注重公平、可持續發展的近距離出行交通方式的統稱［1］。在此把步行、自行車交通方式作為考慮的對象。軌道交通是滿足城市交通快速發展的需要，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“點對點”的服務，而慢行交通主要是用于短距出行，兩者之間存在較強互補性。而完善的步行系統和自行車路網在方便了非機動化交通出行的同時也提高了軌道系統的可達性，因此應著力發展“自行車+軌道”及“步行+軌道”的換乘模式，促進兩者協調發展。當前軌道交通與慢行交通網絡一般相互獨立，在初期的規劃以及后者的運營中，沒有形成一體化的銜接。軌道站點內的設施規模不足、軌道列車的發車頻率安排不合理等因素致使乘客的排隊服務時間與候車時間過長，降低軌道交通的服務水平，導致達不到預測客流量水平，影響軌道交通經濟效益，運營的質量難于得到保證。

從總體上看，在軌道交通規劃過程中考慮軌道交通與其他交通方式銜接問題時，主要是對兩者換乘系統在總體布局上進行分析，且大多關注換乘樞紐與線網規劃的設計問題，在運營過程中沒有充分考慮軌道交通與慢行交通的協調。在此主要考慮在靠近城市中心區，以“步行+公交”模式換乘;對于外圍區，則以“自行車+公交”模式換乘。分析乘客通過軌道交通的換乘時間問題，對換乘設施優化調整，進行列車時刻表的協調，減少換乘時間。

1 進站乘客換乘時間分析

乘客換乘目的軌道站點，換乘時間上存在一定的延誤。這里基于合理的慢行交通系統布局基礎上，換乘設施和換乘服務水平對換乘延誤時間產生較大影響。換乘設施主要包括軌道站內售票窗口和進出站檢票口排隊類設施、換乘通道、換乘樓梯和自動扶梯集散設施。服務水平主要包括換乘線路列車時刻的設計，如列車間隔、列車間隔時間、到發時間的匹配協調，以及發布相關信息等產生出行者的等待時間。縮短乘客的換乘延誤時間，可以減少乘客換乘時間，使乘客換乘時間最短的目標得到實現。

乘客換乘時間主要包括四部分，即t=t1+t2+t3+t4，其中，t1為乘客步行/自行車到達軌道站點/自行車停靠點所用的時間;t2為購票檢票時間;t3為乘客在集散設施的步行時間;t4為乘客在軌道站點的候車時間。

慢行交通系統布局設計關系到乘客到達慢行交通換乘點所用時間t1。這里是基于慢行交通設施布局合理的情況下，軌道站點對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，乘客到達軌道站點的時間為0 min～7 min或0 min～11 min;而軌道站點對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，自行車乘客到達軌道站停靠點的時間為0 min～6 min或0 min～12 min，軌道站點對步行/自行車乘客的輻射半徑內，可把乘客到達站點的換乘時間視為固定值。

排隊類設施服務臺的數量及其服務能力影響乘客購票檢票時間t2，在車站內乘客在設施服務臺前排隊容易發生擁擠，因此車站的集散能力、乘客的排隊時間與排隊類設施服務臺的數量有關，合理配置服務臺的數量對提高公共交通的服務水平具有重要的作用。

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

下面對t4產生的三種情況分別進行分析:乘客到達時間與軌道列車時刻表的銜接會影響乘客的候車時間t4。1)乘客到達軌道站臺時，列車還沒有到站，乘客需要等待一定時間，這時候車時間t4小于列車的發車間隔;2)乘客到達軌道站臺時，列車剛好離開站點，這時乘客的候車時間最長，乘客的等待時間為一個發車間隔;3)乘客到達軌道站臺時，列車剛好到站，這種情況下乘客候車等待時間為零。

由以上分析得知，乘客購票檢票時間和換乘候車時間對換乘軌道交通的時間產生主要影響。縮短乘客在設施前的排隊時間以及換乘候車時間可以大大縮短乘客換乘時間。針對上述問題，可以通過合理確定排隊類設施服務臺的數量，在運營中進行列車時刻表的協調和優化，縮短換乘等待時間，使慢行交通與軌道交通的銜接效率得到提高。

2 售檢票排隊設施等待時間模型

排隊設施服務臺數量、設施所服務客流的平均到達率γ、每個服務臺的平均服務效率μ等因素都會影響乘客的排隊時間。乘客在設施服務臺前排隊可以視為一個排隊論系統，因此可以用排隊論中相關方法來建立排隊等待時間模型。

乘客其平均到達率為γ，符合泊松分布，并假設γ為已知值，服務臺的平均服務效率為μ，可根據設施的通過能力得到。設服務臺的總數為c。系統中乘客的平均排隊長度L=(γ/c)2/［μ·(μ－γ/c)］，排隊中的平均等待時間為:

3 乘客候車等待時間模型

在運營中，對車輛調度時，要考慮換乘時間中乘客等待時間，盡可能地縮短乘客換乘等待時間。在平峰時，等待候車的乘客全部能換乘成功，而高峰時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。因此對平峰期間與高峰期間這兩種情況分別進行探討。這里設高峰期間發車間隔為T高，平峰期間發車間隔為T平，發車間隔為固定值。

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，無需等待下一班列車。平峰期間分別對城市中心區和外圍區的軌道站點的候車時間進行分析。假設在城市中心區站點以及樞紐站，客流量較多，乘客在候車時形成排隊，而外圍片區站點客流較少，無需排隊等候。

3.1.1 城市中心區站點乘客候車時間

假設城市中心區乘客的到達近似泊松分布，各站到達率為λi，列車各站點能夠上車人數為Pi，故服務率 φ=Pi/T平，列車門看成2個可服務的通道，則每個服務通道的平均服務效率φ1=φ/2N，N為列車門的數量，這時列車與到達客流構成了“單路排隊多通道服務系統”。站點中乘客的平均排隊長度為2N)2/［φ1·(φ1－ λ1/2N)］，這時軌道站點 i處乘客平峰期間平均候車時間為:

3.1.2 城市外圍站點乘客候車時間

外圍站點乘客的到達服從泊松分布，平均到達率σi，乘客平均時間間隔為1/σi，這里并假設第一個候車乘客到達時，與上一列車離站相隔Δt，于是這位乘客的候車時間為(T平－Δt)，接下來一位乘客的候車時間為(T平－Δt－1/σi)，則第j名乘客的候車時間為［T平－Δt－(j－1)/σi］，乘客總候車時間為:

一個發車間隔T平內，總共可以到達的人數為:

乘客平均候車時間為:

3.2 高峰期間

交通在高峰期間，因為上下學、上下班的客流量較多，導致慢行交通乘客到達軌道交通點后形成過長的排隊。由于列車載客量的限制，排隊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，導致增加了延誤時間。

對于站點i，乘客到達率為γi，發車時間間隔T高內，排隊的乘客數為γi·T高，故服務率φ高=Pi/T高，把列車門看成可服務的2個通道，則每個服務通道的平均服務效率φ2=φ高/2N，換乘成功的Pi名乘客平均等待時間為=(γi/2N)/［φ2·(φ2－ γi/2N)］，排隊中有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點處平均候車時間為:

4 換乘時間評價

換乘時間主要與步行距離、換乘客流量、檢票口的通過能力以及售票窗口的服務水平、軌道運輸能力等因素相關，因此相對應地提出將換乘步行通道時間I、售檢票設施排隊時間T、候車等待時間W作為換乘時間的評價指標。將換乘時間用換乘損失U來衡量:

其中，α，β，δ分別為乘步行通道時間I、售檢票設施排隊時間T、候車等待時間W的權重。權系數的確定可采用專家法、特征向量法等。一般乘客等待時間不要超過10 min，早晚高峰時一般不超過5 min［4］。對換乘時間的定量研究為研究換乘對出行需求的影響提供條件，從而有助于改進各影響因素，縮短乘客換乘時間，進而提高換乘的無縫銜接性。

5 結語

換乘時間是反映慢行交通與軌道交通系統銜接效率的定量指標，它可以對銜接換乘布局、運營模式進行評價。對慢行交通銜接城市軌道交通的換乘時間分析問題進行了研究，在研究中運用排隊論模型，建立乘客換乘時間模型，并提出評價方法。其研究成果是為確定換乘站設施規模與軌道列車發車間隔提供依據，提高了公共交通服務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，2008.

［2］ 黃文娟.軌道交通與常規公交換乘協調研究［D］.西安:長安大學，2004.

［3］ 謝立宏.城市軌道交通與快速公交換乘時間銜接分析［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非均一評價模型［J］.長安大學學報(自然科學版)，2002，22(4):48-54.

［5］ 韓寶明，李得偉.鐵路客運專線換乘樞紐交通設計理論與方法［M］.北京:北京交通大學出版社，2010:75-76.

［6］ 毛寶華，劉明君.軌道交通網絡化運營組織理論與關鍵技術［M］.北京:科學出版社，2011:122-123.

［7］ 周雪梅，楊曉光.基于ITS的公共交通換乘等待時間最短調度問題研究［J］.中國公路學報，2004(2):82-84.

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

［9］ 王秋平，李 峰.城市其他客運交通換乘軌道交通協調探討［J］.西安建筑科技大學學報(自然科學版)，2003，35(2):136-139.