公共交通换乘时间可靠度研究

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文章编号:1002 0268(2007 09 0124 03公共交通换乘时间可靠度研究戴 帅, 姜华平, 陈海泳, 陈艳艳1, 2221(1 北京工业大学 北京市交通工程重点实验室, 北京 100022; 2 山东交通学院 交通与物流工程系, 山东 济南 250023摘要:首先对国内公共交通换乘进行了分析, 根据其存在问题, 基于可靠度理论的研究, 从不同角度对公共交通系统的换乘时

2、间可靠度进行了分析, 并建立了零距离换乘时间可靠度模型及非零距离换乘时间可靠度模型。最后, 运用算例对换乘时间的变化对可靠度的影响规律进行验证, 结果表明当平均换乘时间一定时, 随着实际换乘时间的增加, 换乘可靠度是降低的; 而实际换乘时间是一定时, 随着平均换乘时间的降低, 换乘时间可靠度递增, 且增幅加大。关键词:交通工程; 公共交通; 换乘; 可靠度中图分类号:U491 2 文献标识码: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, 乘客的换乘和一定的步行距离一般是不可避免的, 而乘客的换乘距离、换乘时间、换乘便利程度等将会直接影响整个公交系统的吸引力, 同时也在一定程度上决定了乘客选择采取何种交通方式。200

7、0年, 美国佛罗里达州的公交出1行统计研究调查表明:有1 2的乘客出行至少有一次换乘, 大约15%的乘客有两次或者更多次的换乘。也有调查显示, 大约58%的人每次出行只愿意接受2一次换乘。所以提高公共交通的换乘可靠性, 实现各种公交方式之间的衔接一体化, 以轨道公交、准快收稿日期:2006 04 24速公交、常规公交的匹配和无缝衔接, 是优先发展公共交通, 构建公交系统一体化的关键任务。1 国内公交换乘问题现状1 1 换乘时间增加由于各公交运营单位之间不协调或规划不当等原因, 造成公交线网衔接不当, 换乘站设置不合理, 换乘通道设计不合理的现象, 使得换乘步行时间较长, 乘客不能快速、有效地疏

8、散, 影响了乘客的快速通过。另外城市道路的拥堵和公交运营的调度问题也会影响常规公交的运行时间, 使乘客的换乘等候时间增加。我国南京市市民的平均换乘时间从2004年的基金项目:霍英东教育基金项目(104008 ; 北京市自然科学基金项目(8062005 ; 北京市教委重点项目(KZ200510005002 作者简介:戴帅(1980- , 女, 安徽利辛人, 博士研究生, 研究方向为城市交通规划与管理 (z ybds163 com第9期 戴 帅, 等:公共交通换乘时间可靠度研究 1254 96min 增加到2005年的6 39min, 为6年来的最高水平, 对整个公交系统造成了一定的负面影响。1

9、2 换乘距离过长城市公交站的换乘距离过长主要是指乘客在换乘过程中步行距离较长, 这是我国目前公交枢纽中比较突出、普遍的问题。如北京市主要换乘点的平均步行距离为350m; 30%以上换乘距离在500m 以上; 有的是中心广场周边的公交终点站距离地铁出入口的距离在500m 以上; 轨道交通相交线路的换乘都存在距离过长以及频繁进出站和上下梯道的现象。为减少客流在步行时的相互干扰, 提高换乘速度和流量, 有一些枢纽车站的换乘通道是单向的。但是在设计中有时只考虑换乘的平均距离, 而忽视了同方向来回换乘距离的不平衡, 导致了两个方向的来回距离相差很大, 北京市复兴门车站的换乘问题就是典型的例子。1 3 换

10、乘安全性较差目前的换乘, 上天桥、走地道、穿行大马路等都是非常普遍的现象, 乘客在换乘中是行人的身份, 也就是相对的弱势群体, 由于很多换乘点的车站和线路并没有作为一个整体来考虑, 加上换乘站点, 特别是交通枢纽附近交通秩序比较混乱, 频繁的穿行使得乘客(行人 没有安全感。以上这些都是由于在线网规划时没有将轨道交通枢纽的换乘问题统一考虑, 没有充分估计换乘不便所造成的社会负面影响, 加大了居民乘行的疲劳, 使得原本快速的交通方式在换乘中损失大量时间, 丧失了优势, 影响了交通的快捷, 降低了公共交通吸引客流的能力。2 换乘时间可靠度交通系统可靠度研究始于20世纪80年代。目前可靠度技术已经在道

11、路交通系统以及公共交通系统中得到了初步的研究。国内对公共交通系统可靠度的研究起步比较晚。可靠度是指系统或单元在规定的条件下和规定的期限内完成预定功能的能力, 因此可用6, 7于评价复杂系统的鲁棒性。对于公共交通系统而言, 换乘可靠度可定义为:在一定的营运条件下和时间内, 完成规定换乘的能力。这里的营运条件体现的是各种公共交通方式(如轨道与常规公交, 常规公交与常规公交等 的车辆运行; 而规定时间是指换乘所需的步行时间和等候时间; 规定的换乘则是使每位乘客安全、舒适达到换乘 543乘服务质量和舒适程度, 对人们是否选择公共交通出行的方式产生直接影响。2 1 零距离换乘时间可靠度假定在支线L F

12、上的行程为F , 接驳线L C 上的行程是C , N 为衔接C 在L C 上的换乘后下一段行程(F 、C 和N 分别代表支线、干线和在干线换乘后的行程 , 如图1所示。图1 零距离换乘示意图Fig 1 Sketch of Zero distance transfer令独立随机变量t F 、t C 和t N 为这3个行程至换乘点的到达时间, 假设它们分别有各自的有限区间 F , F + F , C , C + C 和 N , N + N , 时间 为到达时间限制, 它们的下限 是最早可能的到达时间( 。进一步假设:(1 CF 2h C ; (2N - C 是接2h C , 其中h C =驳线L

13、C 的时间间隔, 确保N 不会超过C , 从F 到L C 换乘的乘客总是在C 或者N 上车, 且换乘等待时间主要取决于t C , t N 和t F 。等待时间函数 (t C , t N , t F 代表在给定到达时间t C , t N 和t F 下的换乘连接等候时间, 假设行程C 和N 在规定的时间d C 和d N 离开, 可以用它来建立换乘点的等候时间模型, 则等候时间为: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 , 否则。(1负效用函数g ( 是等候时间 的理想值, 一般取g ( = 。所以, 这里的平均负效用就是平均等候时间, 用期望的换乘等待时间 除以平均等候时间*就是本文的换乘可靠度, 即R Z =,(t C , t N , t F (t C , t N , t F 由式(1 得到, 用于衡量公交车辆在随机运行条件下换乘的不便程度, 等待时间越大, 换乘可靠性就越差, 8*126 公 路 交 通 科 技 第24卷2 2 非零距离换乘时间可靠度由于目前公交的换乘不能实现零距离换乘, 一些线路的衔接并不理想, 换乘距离比较长, 因此, 这里我们还要考虑非零距离

15、换乘的可靠度。假设乘客从线路a 的L 站下车到线路b 的站点L 进行换乘, 令t a , l 为线路a 的车辆从始发站到达站点L 的行程时间; t b , l 为线路b 的车辆从始发站到达站点L 的行程时间。a 1+t a , l 是线路a 在某一时间区间内第1班车到达站点L 的时间; b 1+t b , l 是线路b 在某一时间区间内第1班车到达站点L 的时间。a n +t a , l 表示线路a 在某一时间区间的车辆n 到达站点L 的时间; b m +t b , l 表示线路b 在某一时间区间的车辆m 到达站点L 的时间。t l 表示乘客从线路a 下车到线路b 进站所需要的时间; 其中,

16、a n =a 1+(n -1 I a , b m =b 1+(m -1 I b , I a 和I b 分别是线路a 和b 的发车间隔。因此得到两条线路间的平均换乘时间 为:=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, 非零距离换乘的换乘可靠度R N 为:*R N =*N修正后的换乘可靠度模型可表示为:R =%&-f (t d t , *(4将(1 和(2 式分别代入(4 式, 可得到零距离换乘可靠度R Z 和非零距离换乘可靠度R N , 表示如下:R Z

17、 =%&-d t ,(t C , t N , t F 0,&N*t #0, ,否则,(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, 否则。4 算例假设乘客从线路a 的L 站下车到线路b 的站点L 进行换乘, 已知乘客的可接受换乘时间 为6min, 我们比较当平均换乘时间 分别为1、2、3、4min 和5min, 实际换乘时间t 为0、1、3、6min 和10min 时, 换乘时间可靠度的变化, 如图

18、2所示。可以看出, 当平均换乘时间一定时, 随着实际换乘时间的增加, 换乘可靠度是降低的; 而实际换乘时间是一定时, 随着平均换乘时间的降低, 换乘时间可靠度递增, 且增幅加大。因此, 为增加换乘时间的可靠度, 应减小平均换乘时间 , 每次出行的实际换乘时间以及两者的方差。*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, 由于以上两种情况的平均等候时间 避开了长短不一的等候时间, 所以在衡量换乘可靠性时不够确切, 譬如, 它不能辨别等候时间是0和10min, 概率

19、均为50%的可靠性与等候时间是5min 可靠性两者之间的区别。因此我们需要对换乘可靠度模型进行修正。3 模型的修正当换乘等候时间 超过可接受的换乘等候时间 时( , 即使平均换乘等候时间很小, 换乘可靠度仍然会降低。为了避免平均换乘等车时间不能表达等候时间 不均匀的缺陷, 我们引入罚长函数f (t , 保证95%0, 。*(k ! exp-! t , t #0, ,f (t = (30, 否则, 其中, ! =, 表示指数随机变量有*10*图2 的变化对可靠度的影响F ig 2 The in fluence of s change on reliabili ty5 结语换乘是因为公交线网结构还

20、不能提供O (Origin 、D (Destination 点间的直达服务, 很显然, 造(页95%分布在长度区间 内的参数; k =是确保P0 95*( t第9期 陈尚和, 等:基于逻辑增长模型的北京市小汽车发展趋势研究 135当轿车的平均价格是人均GDP 的23倍时, 轿车进入家庭的进程就开始加速。截至2004年底, 北京市人均国内生产总值达45444元, 约5495美元, 以轿车平均价格为10万元计算, 两者的比值在2 2左右, 说明北京市轿车进入家庭的步伐会持续加快。这与逻辑增长曲线模拟的结果是一致的。因此, 不管是从小汽车发展的实际情况还是按照发达国家以往规律的验证来看, 本文得到的

21、logistic 增长函数都很好地模拟了北京市小汽车发展与人均GDP 之间的相互关系。5 结束语通过对北京市小汽车发展与城市经济相互关系的研究, 可以明确地得到:北京市小汽车市场整体上已经进入持续稳定增长时期。我国宏观经济的持续稳定增长, 城乡居民收入不断增加所形成的旺盛的购买力、庞大的市场容量将推动北京市汽车市场持续发展, 当前和以后的数年, 小汽车保有量将继续保持高速增长的势头。与此同时, 将带来一系列交通问题, 诸如路网交通流量急剧上升、交通拥堵频发、交通事(上接第126页束。增加车队规模和总的公交线路里程, 在一定程度上能消除或有效减少公交换乘, 但这两种方法都会增加公交运营成本。而且

22、公交服务所具有的惰性+决定了公交系统不可能随线路周围人口、土地开发、就业及其他统计数字的变化很快地进行改进, 这些都会潜在地影响到公交的有效衔接和换乘11故增加、严重的环境污染和能源消耗等。政府管理部门必须制定一系列宏观调控政策来保持城市交通的可持续发展, 不能任由小汽车无节制发展。参考文献:1 安琳琳 城市发展私人小汽车的疑虑J 现代城市研究,2006(3 :4-92 中国工程院, 美国国家工程院, 美国国家研究理事会 私人轿车与中国M 北京:机械工业出版社, 20033 钱华, 张耘 从可持续发展看中国汽车工业的发展方向J 华北电力大学学报(社会科学版 , 2003(1:26-284 阿瑟

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