城市公交定制化運行模式淺析

勵夢怡 徐青軍 王吟楓 李文濤 苑家祺

寧波工程學院 浙江 寧波 315031

0 引言

在居民收入水平持續(xù)提高、各類交通新業(yè)態(tài)涌現(xiàn)的大背景下，居民對出行工具要求也隨之升高，“更方便、更快捷、更舒適”成為交通出行的普遍需求，而常規(guī)公交受政策、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通擁堵等因素的影響，競爭力不斷下降。因此，近年來隨著定制公交、網(wǎng)約公交等新型公交模式的逐步興起，從公交線網(wǎng)革命出發(fā)，探索新的公交發(fā)展路徑已成為了城市交通發(fā)展的新趨勢。

本項目提出了一種新型的全定制式城市公交運行理念，該理念是基于實時動態(tài)需求建立發(fā)車響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)[1]，供自主選擇最優(yōu)路線的智能化公交運行模式。通過制定一套完整的公交運營方案的算法體系，對公交進行動態(tài)調(diào)度，降低乘客的等待時間成本和出行時間成本，提高乘客出行效率。該研究成果對提升常規(guī)公交服務(wù)水平、提高公交分擔率[2]、緩解城市交通擁堵具有重要的意義。

1 研究思路

本項目通過對“全定制式城市公交”的運行模式中較為簡單的“1+3”模式（1個發(fā)車場站和3個公交站點）的探討，綜合乘客時間成本、乘客需求量、路況信息等評定條件，借助博弈論[3]的思想模式，窮舉出五大類路線，以此設(shè)計出“全定制式城市公交”源算法理論。基于“1+3”模式的理論體系，其后續(xù)的“1+4”模式乃至實際復雜路網(wǎng)的應(yīng)用都可由這一模式推廣，從而形成“全定制式城市公交”算法理論體系。

2 常規(guī)公交運行模式存在問題

目前傳統(tǒng)常規(guī)公交存在如下問題：

一：因公交線路走向固定，導致線路走向與出行需求較難匹配[4]，即換乘系數(shù)較高一般公交線路走向和服務(wù)水平是由企業(yè)自主選擇制定，其重視上下班高峰的固定通勤需求，較少考慮個體豐富的空間活動訴求；

二：因公交線路停靠站點固定，導致線路運行與出行需求較難匹配，即無法甩站運行。且公交站點的布設(shè)依據(jù)道路空間形態(tài)固定分布，未充分考慮到公共交通的整體性和協(xié)調(diào)性[5]；

三：因公交線路發(fā)車頻率相對固定，如客流量大的路段只能設(shè)置固定的短時間間隔的公交班次，而這導致發(fā)車間隔與出行需求較難匹配，候車時間過長、公交擁擠度過高或公交上座率過低等情況的普遍存在。

3 全定制式城市公交算法設(shè)計

3.1 定義符號說明

3.2 基本前提和假設(shè)

假設(shè)1：需求發(fā)生且車輛做出響應(yīng)并執(zhí)行服務(wù)期間，無因意外事件而導致乘客數(shù)量大幅度波動。

假設(shè)2：所有乘客出行需求、目的地等數(shù)據(jù)可以被公交調(diào)度系統(tǒng)及時充分獲取并分析。

假設(shè)3：路段上的車流量和路段的長度均可在后臺實時獲取，且數(shù)據(jù)準確有效。

假設(shè)4：發(fā)車場站O僅有停靠車輛，調(diào)度發(fā)車的功能，不具備乘客等車上下站的作用。

3.3 基于乘車需求的發(fā)車響應(yīng)

3.3.1 構(gòu)建思路

在以需求為主導的公交出行環(huán)境下，當某條公交路線上乘客對公交服務(wù)的總需求達到某一值，此時要求必須有車輛響應(yīng)這些需求，則這一數(shù)值稱之為總需求閾值，記為。當某條線路上單個站點內(nèi)乘客對公交服務(wù)總需求達到某一值，此時要求必須有車輛響應(yīng)該站點的需求，則這一數(shù)值稱之為站點需求閾值，記為。公交調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)路線上乘客實時發(fā)送的需求判斷分析并做出與之匹配的發(fā)車響應(yīng)。

3.3.2 構(gòu)建模型

假設(shè)某條路線上共有n個公交站，某時刻公交站點i發(fā)出的上車請求總數(shù)為。當該線路上的所有公交站點總上車請求數(shù)大于該條路線上所設(shè)定的總需求閾值時，那么要求有公交車進行服務(wù)，即；當該線路上的某個公交站點i的總上車請求數(shù)大于其所設(shè)定的站點需求閾值時，那么要求有公交車對其進行定制服務(wù)，即。

發(fā)車響應(yīng)原理圖，如圖3-1所示。

圖3-1公交發(fā)車響應(yīng)原理圖

3.3.3 全定制式線路算法設(shè)計

全定制式公交在線路運行上不同于傳統(tǒng)常規(guī)公交[6]，全定制式公交依據(jù)前端反饋的實時出行信息，采取公交跳站、折站和變站等多種運行方法來最小化乘客的出行時間。全定制式公交運行模式選擇主要取決于當前車上的總乘客出行成本和站點等車乘客出行成本之間的博弈。

城市公交出行需求具有復雜多變的特性，且實際路網(wǎng)也存在許多隨機因素，為便于問題的分析與研究，本項目先以最簡單的“1+3模式”（即1個發(fā)車場站和3個公交站點）為對象來研究全定制公交路線運行的具體算法，算法如表3-1所示。

表3-1 “1+3”模式算法

結(jié)論

城市交通發(fā)展越來越注重“以人為本”的理念，現(xiàn)代社會對便捷出行也有了更多的期望。本項目提出的“全定制式城市公交運行模式”，基于乘客的實時需求對公交路線進行動態(tài)定制，可有效提升公交的服務(wù)水平和吸引力。并結(jié)合運營成本、乘客時間成本等因素，推演出源算法并將其推廣至復雜路網(wǎng)，使傳統(tǒng)公交路線的“人隨線走”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬€隨人定”模式。