公共交通換乘時(shí)間可靠度研究

1、第24卷 第9期2007年9月公 路 交 通 科 技Journal of Highway and Transportation Research and DevelopmentVol 24 No 9 Sep 2007文章編號(hào):1002 0268(2007 09 0124 03公共交通換乘時(shí)間可靠度研究戴 帥, 姜華平, 陳海泳, 陳艷艷1, 2221(1 北京工業(yè)大學(xué) 北京市交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100022; 2 山東交通學(xué)院 交通與物流工程系, 山東 濟(jì)南 250023摘要:首先對(duì)國(guó)內(nèi)公共交通換乘進(jìn)行了分析, 根據(jù)其存在問(wèn)題, 基于可靠度理論的研究, 從不同角度對(duì)公共交通系統(tǒng)的換乘時(shí)

2、間可靠度進(jìn)行了分析, 并建立了零距離換乘時(shí)間可靠度模型及非零距離換乘時(shí)間可靠度模型。最后, 運(yùn)用算例對(duì)換乘時(shí)間的變化對(duì)可靠度的影響規(guī)律進(jìn)行驗(yàn)證, 結(jié)果表明當(dāng)平均換乘時(shí)間一定時(shí), 隨著實(shí)際換乘時(shí)間的增加, 換乘可靠度是降低的; 而實(shí)際換乘時(shí)間是一定時(shí), 隨著平均換乘時(shí)間的降低, 換乘時(shí)間可靠度遞增, 且增幅加大。關(guān)鍵詞:交通工程; 公共交通; 換乘; 可靠度中圖分類號(hào):U491 2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStu dy on Transfer R eliability of Integ rated Pu blic TransportDAI Shuai , JI ANG Hua ping , C HE N

3、Hai yong , C HEN Yan yan1, 2221(1 Key Laboratory of Transportation En g ineering (Beijing University of Technology , Beijing 100022, China;2 Department of com munications and Logistics Engineering, Shandong Jiaotong University, Shandong Jinan 250023, China Abstract :The transfer of public transit in

4、 domestic is analyzed Based on the existing issues and the reliability theory, transfer ti me reliabili ty of public transportation has been analyzed from different poin ts, the models of zero distance transfer reliability and non zero distance transfer reliability have been made Nu merical experime

5、nt is presen ted to validate the influence rule of transfer ti me s change to the reliabili ty of public transportation The result shows that, when the average transfer time is fi xed, transfer reliability will decrease wi th the i ncrease of actual transfer time; while the actual transfer time is f

6、ixed, transfer reliability will increase wi th the reduction of average transfer ti me, and the ampli tude will increaseKey words :traffic engineering; public transport; transfer ; reliabili ty0 引言在日常的公共交通出行中, 乘客的換乘和一定的步行距離一般是不可避免的, 而乘客的換乘距離、換乘時(shí)間、換乘便利程度等將會(huì)直接影響整個(gè)公交系統(tǒng)的吸引力, 同時(shí)也在一定程度上決定了乘客選擇采取何種交通方式。200

7、0年, 美國(guó)佛羅里達(dá)州的公交出1行統(tǒng)計(jì)研究調(diào)查表明:有1 2的乘客出行至少有一次換乘, 大約15%的乘客有兩次或者更多次的換乘。也有調(diào)查顯示, 大約58%的人每次出行只愿意接受2一次換乘。所以提高公共交通的換乘可靠性, 實(shí)現(xiàn)各種公交方式之間的銜接一體化, 以軌道公交、準(zhǔn)快收稿日期:2006 04 24速公交、常規(guī)公交的匹配和無(wú)縫銜接, 是優(yōu)先發(fā)展公共交通, 構(gòu)建公交系統(tǒng)一體化的關(guān)鍵任務(wù)。1 國(guó)內(nèi)公交換乘問(wèn)題現(xiàn)狀1 1 換乘時(shí)間增加由于各公交運(yùn)營(yíng)單位之間不協(xié)調(diào)或規(guī)劃不當(dāng)?shù)仍? 造成公交線網(wǎng)銜接不當(dāng), 換乘站設(shè)置不合理, 換乘通道設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象, 使得換乘步行時(shí)間較長(zhǎng), 乘客不能快速、有效地疏

8、散, 影響了乘客的快速通過(guò)。另外城市道路的擁堵和公交運(yùn)營(yíng)的調(diào)度問(wèn)題也會(huì)影響常規(guī)公交的運(yùn)行時(shí)間, 使乘客的換乘等候時(shí)間增加。我國(guó)南京市市民的平均換乘時(shí)間從2004年的基金項(xiàng)目:霍英東教育基金項(xiàng)目(104008 ; 北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(8062005 ; 北京市教委重點(diǎn)項(xiàng)目(KZ200510005002 作者簡(jiǎn)介:戴帥(1980- , 女, 安徽利辛人, 博士研究生, 研究方向?yàn)槌鞘薪煌ㄒ?guī)劃與管理 (z ybds163 com第9期 戴 帥, 等:公共交通換乘時(shí)間可靠度研究 1254 96min 增加到2005年的6 39min, 為6年來(lái)的最高水平, 對(duì)整個(gè)公交系統(tǒng)造成了一定的負(fù)面影響。1

9、2 換乘距離過(guò)長(zhǎng)城市公交站的換乘距離過(guò)長(zhǎng)主要是指乘客在換乘過(guò)程中步行距離較長(zhǎng), 這是我國(guó)目前公交樞紐中比較突出、普遍的問(wèn)題。如北京市主要換乘點(diǎn)的平均步行距離為350m; 30%以上換乘距離在500m 以上; 有的是中心廣場(chǎng)周邊的公交終點(diǎn)站距離地鐵出入口的距離在500m 以上; 軌道交通相交線路的換乘都存在距離過(guò)長(zhǎng)以及頻繁進(jìn)出站和上下梯道的現(xiàn)象。為減少客流在步行時(shí)的相互干擾, 提高換乘速度和流量, 有一些樞紐車站的換乘通道是單向的。但是在設(shè)計(jì)中有時(shí)只考慮換乘的平均距離, 而忽視了同方向來(lái)回?fù)Q乘距離的不平衡, 導(dǎo)致了兩個(gè)方向的來(lái)回距離相差很大, 北京市復(fù)興門車站的換乘問(wèn)題就是典型的例子。1 3 換

10、乘安全性較差目前的換乘, 上天橋、走地道、穿行大馬路等都是非常普遍的現(xiàn)象, 乘客在換乘中是行人的身份, 也就是相對(duì)的弱勢(shì)群體, 由于很多換乘點(diǎn)的車站和線路并沒(méi)有作為一個(gè)整體來(lái)考慮, 加上換乘站點(diǎn), 特別是交通樞紐附近交通秩序比較混亂, 頻繁的穿行使得乘客(行人 沒(méi)有安全感。以上這些都是由于在線網(wǎng)規(guī)劃時(shí)沒(méi)有將軌道交通樞紐的換乘問(wèn)題統(tǒng)一考慮, 沒(méi)有充分估計(jì)換乘不便所造成的社會(huì)負(fù)面影響, 加大了居民乘行的疲勞, 使得原本快速的交通方式在換乘中損失大量時(shí)間, 喪失了優(yōu)勢(shì), 影響了交通的快捷, 降低了公共交通吸引客流的能力。2 換乘時(shí)間可靠度交通系統(tǒng)可靠度研究始于20世紀(jì)80年代。目前可靠度技術(shù)已經(jīng)在道

11、路交通系統(tǒng)以及公共交通系統(tǒng)中得到了初步的研究。國(guó)內(nèi)對(duì)公共交通系統(tǒng)可靠度的研究起步比較晚?？煽慷仁侵赶到y(tǒng)或單元在規(guī)定的條件下和規(guī)定的期限內(nèi)完成預(yù)定功能的能力, 因此可用6, 7于評(píng)價(jià)復(fù)雜系統(tǒng)的魯棒性。對(duì)于公共交通系統(tǒng)而言, 換乘可靠度可定義為:在一定的營(yíng)運(yùn)條件下和時(shí)間內(nèi), 完成規(guī)定換乘的能力。這里的營(yíng)運(yùn)條件體現(xiàn)的是各種公共交通方式(如軌道與常規(guī)公交, 常規(guī)公交與常規(guī)公交等 的車輛運(yùn)行; 而規(guī)定時(shí)間是指換乘所需的步行時(shí)間和等候時(shí)間; 規(guī)定的換乘則是使每位乘客安全、舒適達(dá)到換乘 543乘服務(wù)質(zhì)量和舒適程度, 對(duì)人們是否選擇公共交通出行的方式產(chǎn)生直接影響。2 1 零距離換乘時(shí)間可靠度假定在支線L F

12、上的行程為F , 接駁線L C 上的行程是C , N 為銜接C 在L C 上的換乘后下一段行程(F 、C 和N 分別代表支線、干線和在干線換乘后的行程 , 如圖1所示。圖1 零距離換乘示意圖Fig 1 Sketch of Zero distance transfer令獨(dú)立隨機(jī)變量t F 、t C 和t N 為這3個(gè)行程至換乘點(diǎn)的到達(dá)時(shí)間, 假設(shè)它們分別有各自的有限區(qū)間 F , F + F , C , C + C 和 N , N + N , 時(shí)間 為到達(dá)時(shí)間限制, 它們的下限 是最早可能的到達(dá)時(shí)間( 。進(jìn)一步假設(shè):(1 CF 2h C ; (2N - C 是接2h C , 其中h C =駁線L

13、C 的時(shí)間間隔, 確保N 不會(huì)超過(guò)C , 從F 到L C 換乘的乘客總是在C 或者N 上車, 且換乘等待時(shí)間主要取決于t C , t N 和t F 。等待時(shí)間函數(shù) (t C , t N , t F 代表在給定到達(dá)時(shí)間t C , t N 和t F 下的換乘連接等候時(shí)間, 假設(shè)行程C 和N 在規(guī)定的時(shí)間d C 和d N 離開, 可以用它來(lái)建立換乘點(diǎn)的等候時(shí)間模型, 則等候時(shí)間為:d C -t F , t C d C , t F d C ,(t C , t N , t F =t C -t F , t C d C , t C ! t F , d N -t F , t F t C , t F d N ,

14、 t N d N , t N -t F , 否則。(1負(fù)效用函數(shù)g ( 是等候時(shí)間 的理想值, 一般取g ( = 。所以, 這里的平均負(fù)效用就是平均等候時(shí)間, 用期望的換乘等待時(shí)間 除以平均等候時(shí)間*就是本文的換乘可靠度, 即R Z =,(t C , t N , t F (t C , t N , t F 由式(1 得到, 用于衡量公交車輛在隨機(jī)運(yùn)行條件下?lián)Q乘的不便程度, 等待時(shí)間越大, 換乘可靠性就越差, 8*126 公 路 交 通 科 技 第24卷2 2 非零距離換乘時(shí)間可靠度由于目前公交的換乘不能實(shí)現(xiàn)零距離換乘, 一些線路的銜接并不理想, 換乘距離比較長(zhǎng), 因此, 這里我們還要考慮非零距離

15、換乘的可靠度。假設(shè)乘客從線路a 的L 站下車到線路b 的站點(diǎn)L 進(jìn)行換乘, 令t a , l 為線路a 的車輛從始發(fā)站到達(dá)站點(diǎn)L 的行程時(shí)間; t b , l 為線路b 的車輛從始發(fā)站到達(dá)站點(diǎn)L 的行程時(shí)間。a 1+t a , l 是線路a 在某一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第1班車到達(dá)站點(diǎn)L 的時(shí)間; b 1+t b , l 是線路b 在某一時(shí)間區(qū)間內(nèi)第1班車到達(dá)站點(diǎn)L 的時(shí)間。a n +t a , l 表示線路a 在某一時(shí)間區(qū)間的車輛n 到達(dá)站點(diǎn)L 的時(shí)間; b m +t b , l 表示線路b 在某一時(shí)間區(qū)間的車輛m 到達(dá)站點(diǎn)L 的時(shí)間。t l 表示乘客從線路a 下車到線路b 進(jìn)站所需要的時(shí)間; 其中,

16、a n =a 1+(n -1 I a , b m =b 1+(m -1 I b , I a 和I b 分別是線路a 和b 的發(fā)車間隔。因此得到兩條線路間的平均換乘時(shí)間 為:=min (b m +b t , l -(a n +t a , l +t l m N n =1|(b m +b t , l -(a n +t a , l +t l ! 0, (2 所以, 非零距離換乘的換乘可靠度R N 為:*R N =*N修正后的換乘可靠度模型可表示為:R =%&-f (t d t , *(4將(1 和(2 式分別代入(4 式, 可得到零距離換乘可靠度R Z 和非零距離換乘可靠度R N , 表示如下:R Z

17、 =%&-d t ,(t C , t N , t F 0,&N*t #0, ,否則,(5*NR N =%-3 16exp(-3t min (bn =1m-1m+b t , l -(a n +t a , l +t l |(b m +b t , l -(a n +t a , l +t l ! 0d t , t #0, ,(6*0, 否則。4 算例假設(shè)乘客從線路a 的L 站下車到線路b 的站點(diǎn)L 進(jìn)行換乘, 已知乘客的可接受換乘時(shí)間 為6min, 我們比較當(dāng)平均換乘時(shí)間 分別為1、2、3、4min 和5min, 實(shí)際換乘時(shí)間t 為0、1、3、6min 和10min 時(shí), 換乘時(shí)間可靠度的變化, 如圖

18、2所示?？梢钥闯? 當(dāng)平均換乘時(shí)間一定時(shí), 隨著實(shí)際換乘時(shí)間的增加, 換乘可靠度是降低的; 而實(shí)際換乘時(shí)間是一定時(shí), 隨著平均換乘時(shí)間的降低, 換乘時(shí)間可靠度遞增, 且增幅加大。因此, 為增加換乘時(shí)間的可靠度, 應(yīng)減小平均換乘時(shí)間 , 每次出行的實(shí)際換乘時(shí)間以及兩者的方差。*Nn =1Nmin (b m +b t , l -m-1(a n +t a , l +t l |(b m +b t , l -(a n +t a , l +t l ! 0。但是, 由于以上兩種情況的平均等候時(shí)間 避開了長(zhǎng)短不一的等候時(shí)間, 所以在衡量換乘可靠性時(shí)不夠確切, 譬如, 它不能辨別等候時(shí)間是0和10min, 概率

19、均為50%的可靠性與等候時(shí)間是5min 可靠性兩者之間的區(qū)別。因此我們需要對(duì)換乘可靠度模型進(jìn)行修正。3 模型的修正當(dāng)換乘等候時(shí)間 超過(guò)可接受的換乘等候時(shí)間 時(shí)( , 即使平均換乘等候時(shí)間很小, 換乘可靠度仍然會(huì)降低。為了避免平均換乘等車時(shí)間不能表達(dá)等候時(shí)間 不均勻的缺陷, 我們引入罰長(zhǎng)函數(shù)f (t , 保證95%0, 。*(k ! exp-! t , t #0, ,f (t = (30, 否則, 其中, ! =, 表示指數(shù)隨機(jī)變量有*10*圖2 的變化對(duì)可靠度的影響F ig 2 The in fluence of s change on reliabili ty5 結(jié)語(yǔ)換乘是因?yàn)楣痪€網(wǎng)結(jié)構(gòu)還

20、不能提供O (Origin 、D (Destination 點(diǎn)間的直達(dá)服務(wù), 很顯然, 造(頁(yè)95%分布在長(zhǎng)度區(qū)間 內(nèi)的參數(shù); k =是確保P0 95*( t第9期 陳尚和, 等:基于邏輯增長(zhǎng)模型的北京市小汽車發(fā)展趨勢(shì)研究 135當(dāng)轎車的平均價(jià)格是人均GDP 的23倍時(shí), 轎車進(jìn)入家庭的進(jìn)程就開始加速。截至2004年底, 北京市人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)45444元, 約5495美元, 以轎車平均價(jià)格為10萬(wàn)元計(jì)算, 兩者的比值在2 2左右, 說(shuō)明北京市轎車進(jìn)入家庭的步伐會(huì)持續(xù)加快。這與邏輯增長(zhǎng)曲線模擬的結(jié)果是一致的。因此, 不管是從小汽車發(fā)展的實(shí)際情況還是按照發(fā)達(dá)國(guó)家以往規(guī)律的驗(yàn)證來(lái)看, 本文得到的

21、logistic 增長(zhǎng)函數(shù)都很好地模擬了北京市小汽車發(fā)展與人均GDP 之間的相互關(guān)系。5 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)北京市小汽車發(fā)展與城市經(jīng)濟(jì)相互關(guān)系的研究, 可以明確地得到:北京市小汽車市場(chǎng)整體上已經(jīng)進(jìn)入持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)時(shí)期。我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng), 城鄉(xiāng)居民收入不斷增加所形成的旺盛的購(gòu)買力、龐大的市場(chǎng)容量將推動(dòng)北京市汽車市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展, 當(dāng)前和以后的數(shù)年, 小汽車保有量將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。與此同時(shí), 將帶來(lái)一系列交通問(wèn)題, 諸如路網(wǎng)交通流量急劇上升、交通擁堵頻發(fā)、交通事(上接第126頁(yè)束。增加車隊(duì)規(guī)模和總的公交線路里程, 在一定程度上能消除或有效減少公交換乘, 但這兩種方法都會(huì)增加公交運(yùn)營(yíng)成本。而且

22、公交服務(wù)所具有的惰性+決定了公交系統(tǒng)不可能隨線路周圍人口、土地開發(fā)、就業(yè)及其他統(tǒng)計(jì)數(shù)字的變化很快地進(jìn)行改進(jìn), 這些都會(huì)潛在地影響到公交的有效銜接和換乘11故增加、嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源消耗等。政府管理部門必須制定一系列宏觀調(diào)控政策來(lái)保持城市交通的可持續(xù)發(fā)展, 不能任由小汽車無(wú)節(jié)制發(fā)展。參考文獻(xiàn):1 安琳琳 城市發(fā)展私人小汽車的疑慮J 現(xiàn)代城市研究,2006(3 :4-92 中國(guó)工程院, 美國(guó)國(guó)家工程院, 美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì) 私人轎車與中國(guó)M 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 20033 錢華, 張?jiān)?從可持續(xù)發(fā)展看中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展方向J 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版 , 2003(1:26-284 阿瑟

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