公共汽(電)車與軌道交通銜接聯動控制模型研究
——以廣州市為例

譚云龍，鐘志新，周略略

(廣州市交通運輸研究所，廣東廣州510635)

公共汽(電)車與軌道交通銜接聯動控制模型研究
——以廣州市為例

譚云龍，鐘志新，周略略

(廣州市交通運輸研究所，廣東廣州510635)

公共汽(電)車與軌道交通是城市公共交通系統中最重要的兩種交通方式，如何協調兩者之間關系，實現兩網融合發展，提高整個公共交通系統的運輸效率，是現階段公共交通發展面臨的重要課題。以廣州市公共汽(電)車與軌道交通銜接為例，分析現狀銜接水平，并將軌道交通服務區域劃分為3個不同圈層。根據各圈層特點，綜合考慮乘客對擁擠程度忍受的時間以及軌道交通客流平均運距等特征，選取表征軌道交通服務水平的評價指標，構建公共汽(電)車與軌道交通銜接聯動控制模型，并制定相應的銜接聯動控制策略。最后，以廣州市為例，將構建的模型實際應用于軌道交通三號線沿線公共汽(電)車線路的優化調整。

交通規劃；公共交通；公共汽(電)車；聯動控制模型；銜接模式；廣州市

0 引言

隨著城市社會經濟的迅速發展，城鎮化、機動化水平日益提高，城市公共交通體系面臨的壓力越來越大。城市軌道交通的建設和運營猶如給公共交通注入新鮮血液，其安全、舒適、準點和快速的優勢，極大地推動了城市公共交通的發展[1-2]。實踐證明，在高度機動化的現代城市中，城市軌道交通已成為公共交通運輸的大動脈、城市的生命線工程，扮演著客運交通骨干的作用，對于實現城市可持續發展具有重要意義。

然而，在城市軌道交通發展過程中也伴隨著客流“冷熱”嚴重不均的問題，部分線路客流嚴重擁擠，而局部線路客流稀疏。公共汽(電)車作為中低運量公共交通方式，在分流及喂給軌道交通客流方面起到舉足輕重的作用。因此如何協調軌道交通與公共汽(電)車的關系，實現兩網協調發展，是現階段公共交通發展面臨的一個重要課題。本文以廣州市公共汽(電)車與軌道交通銜接為例，探討兩種交通方式在不同服務水平下的合理銜接模式，并制定相應的聯動控制策略，指導公共汽(電)車線路的調整及組織調度的優化，這對建立互補協調的公共交通系統具有重要意義。

1 銜接現狀

1.1 車站銜接現狀

據統計，廣州市9條軌道交通線路共有169座車站，除機場南站由于條件制約無公共汽(電)車覆蓋外，其他軌道交通車站均有公共汽(電)車站銜接。169個軌道交通車站共設置493個出入口，已開通466個，其中377個出入口周邊有公共汽(電)車站銜接，出入口公共汽(電)車銜接比例達80.9%[3-4]。

從銜接公共汽(電)車站數量上看(見圖1)，平均每個軌道交通車站銜接4.8個公共汽(電)車站；其中，軌道交通五號線銜接水平最高，平均為6.5個，其次為一號線和三號線，分別平均為6.1個和5.9個；四號線銜接水平最低，平均僅為2.8個。

1.2 線路銜接現狀

1.2.1 車站重合情況

據統計，廣州市與軌道交通銜接的公共汽(電)車線路共1 004條，占公共汽(電)車線路總數的83.2%。根據重疊車站統計分析(見圖2)，重疊1～2個軌道交通車站的線路比例最高，平均為84.5%；而車站大范圍重疊的公共汽(電)車線路較少，例如重疊超過6個車站的比例僅為1.7%。

1.2.2 銜接線位關系

根據公共汽(電)車與軌道交通銜接線位走向的不同，將線位關系劃分為4種(見圖3)：

1）重合關系。公共汽(電)車線路與軌道交通線路平行或重合較多，一般超過6個軌道交通車站，與軌道交通共走廊段占公共汽(電)車線路全長超過60%，與軌道交通是完全競爭關系，可分擔軌道交通客流量。

2）平行關系。公共汽(電)車線路與軌道交通線路部分共走廊，且超過3個軌道交通車站，與軌道交通是合作+競爭關系，一方面接駁軌道交通客流，另一方面分擔部分方向客流；同時還承擔軌道交通未覆蓋客流走廊的居民出行需求。

3）穿插關系。公共汽(電)車線路主體走向與軌道交通線路不同，但部分路段有重合，共用走廊段小于3個軌道交通車站，與軌道交通為合作關系，為軌道交通集散客流提供接駁服務。

4）垂直關系。公共汽(電)車線路垂直或近似垂直于軌道交通線路，往往在相交點設有公共汽(電)車站，與軌道交通為合作關系，具有延伸軌道交通服務和覆蓋軌道交通盲區兩個作用。

圖1 各軌道交通線路銜接的公共汽(電)車站總量Fig.1 Total number of bus stops connected to each rail transit line

圖2 軌道交通與銜接公共汽(電)車的車站重疊比例Fig.2 Overlap proportion of service area between stops along rail transit lines and bus lines

圖3 公共汽(電)車與軌道交通銜接線位關系Fig.3 Layout of rail transit lines and bus lines

通過對廣州市9條軌道交通線沿線公共汽(電)車線路的全面梳理(見圖4)，二者銜接關系以垂直線為主，平均每車站有10條垂直線，占軌道交通銜接公共汽(電)車站總數的62%；其次是穿插線，約占31%；平行線約占6.3%；而重合線最少，僅占0.7%。由此可見，廣州市軌道交通銜接的公共汽(電)車主要以接駁為主，與軌道交通大范圍重合的公共汽(電)車線路較少。

圖4 公共汽(電)車與軌道交通銜接類型比例Fig.4 Proportion of different types of connected modes between rail transit and bus

圖5 工作日公共汽(電)車與軌道交通銜接客流情況Fig.5 Transfer passenger flow between rail transit and bus during weekdays

表1 廣州市軌道交通服務圈層劃分條件Tab.1 Criteria of rail transit service hierarchy in Guangzhou

根據公共汽(電)車與軌道交通換乘客流統計分析(見圖5)，通過公共汽(電)車換乘軌道交通的日均進站客流量約4.5萬人次·d-1，日均出站客流量約3.6萬人次·d-1。由此可見，公共汽(電)車為軌道交通喂給客流功能略強于疏解客流功能。

從各個軌道交通車站的換乘總量看，公共汽(電)車與軌道交通的日均換乘量主要分布在0～1萬人次·d-1，占軌道交通車站總數的82.9%；日均換乘量超過1萬人次的軌道交通車站約占17.1%，其日均換乘客流量總量約為2.51萬人次·d-1，占全市公共汽(電)車—軌道交通換乘總量的38.4%，可見乘客的換乘車站比較集中。

從各個軌道交通車站的區域分布來看，在分布相對比較密集的核心區，由于軌道交通和公共汽(電)車較為發達，軌道交通車站分布較為密集，公共汽(電)車換乘軌道交通的客流相對較少，日均換乘比例約為5.3%；在軌道交通欠發達的中心骨架區和外圍獨立區(具體定義見2.1節)，由于軌道交通覆蓋范圍較少，公共汽(電)車換乘軌道交通的客流相對較多，兩個區域的換乘比例分別為9.5%和9.2%。

2 銜接模式分析

2.1 軌道交通服務圈層劃分

廣州市軌道交通主要集中在中心區及部分對外客流走廊，各區域發展極度不均衡。為了針對性、差別化分析不同區域公共汽(電)車與軌道交通銜接模式，根據軌道交通線網密度和車站覆蓋率等指標，將軌道交通服務區域劃分為3個圈層(見表1)：

1）核心網絡區：軌道交通已形成網絡，具有密度大、覆蓋率高的特點，具體范圍包含內環以內和天河CBD區域，規劃線網密度為1.5 km·km-2，車站600 m覆蓋率為60%。

2）中心骨架區：軌道交通在該區域基本形成骨架，一般為2～3條穿插線，對區域主要客流走廊進行覆蓋，具體范圍為環城高速以內區域(除核心網絡區部分)，以及天河區北部、白云區南部、黃埔區西部等地，軌道交通線網密度超過0.8 km·km-2。

3）外圍獨立區：軌道交通還未形成網絡，一般為單條線路的形式，由中心城區向外延伸的線路，密度和覆蓋率均較低，具體范圍包括南沙區、白云區北部、黃埔區東部等地。

2.2 公共汽(電)車與軌道交通銜接模式

根據不同軌道交通服務圈層發展特征的差異，提出對應的銜接模式。

1）核心網絡區。

核心網絡區的軌道交通網絡處于發展較為成熟階段，軌道交通的規模效應以及大容量、可靠性等特征使軌道交通成為通勤交通的首選。該區域的銜接模式為：公共汽(電)車輔助軌道交通發展，即軌道交通實現走廊式運輸功能，公共汽(電)車則結合客流主要走廊和次要走廊，并依托公交專用車道形成棋盤式骨架公交線網，與軌道交通線網關系主要采取垂直、穿插的形式，加強兩網之間的銜接換乘，為高峰時段軌道交通減壓(見圖6a)。

2）中心骨架區。

在中心骨架區，軌道交通主骨架已基本形成，如海珠區，軌道交通形成了一橫兩縱的骨架網絡，承擔區域東西向和南北向中長距離出行需求。在該區域，軌道交通與公共汽(電)車共同承擔城市客運交通，為居民日常出行服務。該區域的銜接模式為：公共汽(電)車應基于客流需求形成網格+放射形態的公共交通網絡結構(見圖6b)，以軌道交通覆蓋盲區為線網重要覆蓋點，依托公交專用車道形成快速公交網絡系統，完成市民一次出行需求；放射線網主要依托軌道交通車站和公共汽(電)車換乘站以接駁線的形式加強對軌道交通周邊小區、辦公和商業區的覆率蓋，實現最后一公里出行接駁。

3）外圍獨立區。

在外圍獨立區，軌道交通呈現孤立狀態，覆蓋范圍有限，屬于獨立發展階段；公共汽(電)車在客運體系中處于主體地位，軌道交通在公共汽(電)車的扶助下逐漸成長為城市交通網絡上的客運通道之一。該區域的銜接模式為：構建星形+輻射的公共交通網絡結構(見圖6c)，星形線網以軌道交通車站為中心，以接駁線的方式延伸軌道交通服務，喂給客流，實現一次乘車進入軌道交通網絡區；輻射線網依托高速公路和快速路對軌道交通未覆蓋區域建立點到點快速公交，從外圍新城一次乘車進入中心城，一方面分擔進城軌道交通壓力，另一方面提高公共交通網絡覆蓋范圍，作用是實現中心區與外圍區多樣化的快速交通聯系。

3 銜接聯動控制模型

為了明確公共汽(電)車與軌道交通銜接模式啟動閾值，指導公共汽(電)車線路優化調整，首先結合軌道交通客流特征，對軌道交通的服務水平進行劃分；然后選取合適的軌道交通服務水平評價指標，構建公共汽(電)車與軌道交通銜接聯動控制模型，并制定相應的銜接模式策略，從而實現公共汽(電)車與軌道交通的聯動控制。

圖6 公共汽(電)車與軌道交通不同銜接模式示意Fig.6 Different connection modes between rail transit and bus

3.1 軌道交通服務水平定義

根據《城市軌道交通工程項目建設標準》(建標104—2008)中關于車內乘客站立人員密度評價標準[5]，同時結合不同立席密度條件下乘客舒適度判斷及滿意度調查，當立席密度為5人·m-2時，冬季著裝時偶有擠壓，夏季可小幅活動，出現少量乘客滯留，乘客滿意度為56%。綜上所述，車廂立席密度5人·m-2確定為擁擠臨界點。

考慮到立席密度在應用中測算復雜，且軌道交通系統經常以區間滿載率指標對線路服務水平進行表征，因此有必要基于立席密度對服務水平的定義，確定相應的區間滿載率。結合廣州市軌道交通線路座席率、高峰小時運能等數據，測算出立席密度分別為3人·m-2，4人·m-2，5人·m-2時對應的區間滿載率為58%，72%和86%，并將服務水平劃分為三級：滿載率0～58%為一級服務水平，乘客感覺舒適；滿載率＞58%～86%為二級服務水平，乘客感覺良好；滿載率＞86%為三級服務水平，乘客感覺擁擠。

3.2 銜接聯動控制模型指標選取

上述軌道交通服務水平的定義是基于靜態條件下測算的結果，未考慮乘客對擁擠程度忍受的時間以及軌道交通客流平均運距等特征。根據立席密度對應車廂滿載率指標，5人·m-2較6人·m-2服務水平有所改善，但是運能下降14%，降幅較大。為了兼顧舒適性和經濟性，需在兩者之間尋找平衡點。依據上述要求，結合乘客的容忍時間，依據廣州市軌道交通平均運距，選取線路不同級別服務水平對應區間里程占線路總里程的比例作為線路全運程動態評估標準。

依據廣州市軌道交通線網的平均運距11.5 km，乘客對擁擠狀態容忍時間為全程的1/2～1/3，確定線路三級以上的服務水平區間與線路里程比大于20%，判斷線路擁擠；處于一級服務水平區間與線路里程比大于50%，判斷線路客流不足，運能過剩。

3.3 銜接聯動控制模型構建

基于上述線路服務水平的定義，利用窮舉法列舉出線路服務水平，并合并相同的運行狀態，形成聯動控制模型，從而結合運行狀態確定對應銜接策略，以實現公共交通系統運輸效率最大化[4]。構建的銜接聯動控制模型如下：

式中： f為公共交通運輸效率，用軌道交通運輸效率和公共汽(電)車運輸效率來表征；M為各種服務水平下的銜接模式；Fij為第i條軌道交通線路第 j區間斷面高峰小時滿載率/%；LFij為高峰小時滿載率為Fij時線路里程/km；Li總為第i條軌道交通線路長度/km；S1～S5為5種啟動策略。

公共汽(電)車與軌道交通銜接模式聯控模型對應策略詳見表2。

4 應用案例

4.1 服務水平識別

根據所構建的公共汽(電)車與軌道交通銜接聯動控制模型，對廣州市各條軌道交通線路早高峰單向的斷面區間滿載率進行計算，并對各條線路服務水平進行識別。服務水平計算結果(見表3)顯示：軌道交通一號線和六號線運力與需求較為匹配，二號線、四號線、八號線、廣佛線存在部分區間運能過剩情況，而三號線、三號線北延線、五號線存在線路整體或局部擁擠情況，其中三號線擁擠最為嚴重。

4.2 調整策略與措施

為了實現軌道交通與公共汽(電)車的協調發展，根據上述各條軌道交通線路服務水平分析，需要對存在線路擁擠或運力過剩的軌道交通線路周邊的公共汽(電)車線路進行優化調整。本文選取擁擠問題最突出的軌道交通三號線為典型線路進行分析，并在銜接策略的指導下，制定具體的工作措施(見表4)。

4.3 效果預評估

根據對軌道交通三號線以及沿線分流公共汽(電)車線路兩種不同方式的起訖點、出行時間、出行成本、出行意愿以及價格、時間、舒適度等的敏感性調查，搭建軌道交通客流轉移Logit模型。開行分流公共汽(電)車線路后，高峰小時轉移軌道交通三號線客流約4 700人次·h-1，軌道交通三號線平均滿載率下降約7%，降幅最大區間為大石—廈滘段以及大塘—客村段，滿載率均下降約16%(見表5)；全線擁擠情況有所緩解，服務狀態由線路擁擠改善為“局部擁擠，整體匹配”(見表6)。

表2 公共汽(電)車與軌道交通銜接模式聯動控制模型對應策略Tab.2 Strategies of coordinated control model between bus and rail transit

表3 軌道交通線路服務水平計算結果Tab.3 Level of service of rail transit%

表4 軌道交通三號線的公共汽(電)車銜接策略和工作措施Tab.4 Strategies and measures for connecting bus lines with Guangzhou rail transit line 3

表5 軌道交通三號線分流前后主要區間滿載率變化Tab.5 Occupation rate of the main sections on rail transit line 3 before and after implementing coordinated strategies %

表6 軌道交通三號線分流前后總體服務水平變化Tab.6 Level of service of rail transit line 3 before and after implementing of coordinated strategies %

5 結語

為實現公共汽(電)車與軌道交通的協調發展，實現兩網融合，本文以廣州市公共汽(電)車與軌道交通銜接為例，分析現階段公共汽(電)車與軌道交通銜接水平。在此基礎上結合軌道交通在各區域服務不均衡特征，將軌道交通服務區域劃分為3個圈層。根據各圈層特點，綜合考慮乘客對擁擠程度忍受的時間以及軌道交通客流平均運距等特征，選取軌道交通線路不同級別服務水平對應區間里程占線路總里程的比例作為軌道交通服務水平評價指標。在此基礎上構建公共汽(電)車與軌道交通銜接聯動控制模型，并制定相應的銜接聯動控制策略。最后依據聯動控制模型對廣州市軌道交通的服務水平進行評判，并以軌道交通三號線為例提出具體的銜接分流方案，促進建立互補協調的城市公共交通系統。

[1]王衛平.常規公交與城市軌道交通銜接理論方法與評價研究[D].廣州：華南理工大學，2011：1-32.Wang Weiping.The Study on the Transfer Method and Evaluation Theory Between Conventional Bus and Rail Transit[D].Guangzhou: South China University of Technology,2011:1-32.

[2]王祿為.城市軌道交通與常規公交的換乘模式分析與評價[D].北京：北京交通大學，2014：1-25.Wang Luwei.Analysis and Evaluation on the Transfer Mode Between Urban Rail Transit and Conventional Public Transit[D].Beijing:Beijing Jiaotong University,2014:1-25.

[3]段英俠，賈幼帥，等.2015年廣州市交通運輸行業發展年報[R].廣州：廣州市交通運輸研究所，2015.

[4]譚云龍，鐘志新，等.廣州市公交與軌道交通銜接模式研究[R].廣州：廣州市交通運輸研究所，2015.

[5]建標104—2008城市軌道交通工程項目建設標準[S].

Coordinated Control Model for the Connection Between Bus and Rail Transit:Taking Guangzhou as an Example

Tan Yunlong,Zhong Zhixin,Zhou Luelue
(Guangzhou Transport Research Institute,Guangzhou Guangdong 510635,China)

Bus and rail transit are the two main modes of urban public transportation system.How to coordinate the relationship has become an emergency issue to the next-generation development of public transportation.Taking Guangzhou as an example,this paper first evaluate the current coordination level between bus and rail transit.To develop a coordinated model and corresponding policy for better connecting bus and urban rail,the paper divided rail transit service area of Guangzhou into three levels based on the service characteristics,and then select the appropriate indicators with considering the extent of passengers crowded endure time,average travel distance,and etc.Finally,the proposed model is applied to optimizing the bus lines along the rail transit line 3 in Guangzhou.

transportation planning;public transit;bus;coordinated control model;connection mode;Guangzhou

1672-5328（2017）02-0018-07

U491

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2017.0203

2016-03-14

譚云龍(1979—)，男，山東臨沂人，博士，高級工程師，交通運輸發展部部長，主要研究方向：綜合交通規劃及專項規劃。E-mail:sundaytyl@163.com