城市軌道交通局部中斷運營情況下的公交接駁車配置研究

文/吳勇、白帆、張穎

1 前言

城市軌道交通逐漸成為城市公共交通的主要角色。以深圳市為例，根據2019年度深圳城市軌道交通服務質量評價結果顯示，深圳市城市軌道交通已占據公共交通客運量56.1%，同比增加1.7%。因此，當城市軌道交通發生中斷運營時，將會對地面交通造成沉重負擔，更有甚者會造成公共交通系統局部癱瘓?；诖?，城市軌道交通中斷運營情況下的公交接駁運營組織研究具有重要意義。

目前，國內已有許多學者就應急公交接駁問題進行研究。滕靖等考慮應急運輸服務，制定了備車點和備車量選址方案[1]。鄭玉靖等以效率和公平為原則，建立了應急公交接駁兩階段模型，并利用禁忌搜索算法優化計算[2]。劉王瑞等對接駁線路客流進行預測，改進了公交接駁線路運行計劃，并計算出需要調配的接駁車數輛[3]。歐陽瀅爽等提出軌道交通客流線路協同控制策略，并構建以區間運輸能力最大和乘客延誤時間最短為復合目標的最優化模型，以求解客流控制最優方案[4]。句慶玲等利用Python 網絡爬蟲獲取深圳市地鐵刷卡、公交線路規劃、公交站點位置等數據，以換乘步行距離、換乘時間、換乘客流量為評估指標，采用數據包絡分析(DEA)構建公交接駁服務能力評估模型[5]。

現有研究主要考慮中斷運營下的客流分配、線路規劃及公交接駁服務能力，尚未提出對城市軌道交通在一線工作中有建設性意見的應急公交接駁策略。由此可見，對中斷運營實施公交接駁組織的研究工作還需要持續深入進行。

2 城市軌道交通與公交接駁現狀

2.1 城市軌道交通運營中斷與公交接駁啟用條件

《深圳市軌道交通突發事件應急預案》中提出了軌道交通運營中斷的概念：因設備故障或其他原因造成的軌道交通正線（上/下行）列車行車中斷。根據中斷運營造成的影響范圍，可分為單線局部中斷運營、全線中斷運營、網絡非換乘站中斷運營和網絡換乘站中斷運營。本文研究的對象為單線局部中斷運營。

2.2 市內中心區——可充分利用社會公共交通資源

城市中心片區，因社會公共交通資源充足且選擇性較多，路面交通相對繁忙。在軌道交通局部中斷運營時，市民選擇改乘其他公共交通工具較為便利，軌道交通運營企業可通過發布迂回換乘等信息加強市民出行引導，可不實施公交接駁。

2.3 非市中心區——啟動公交接駁保障市民出行

城市非中心片區社會公共交通資源較少，路面交通較為暢通。在軌道交通局部中斷運營時，地面社會公共交通資源不能滿足市民出行需求。此時，軌道交通運營企業應實施公交接駁，保障市民出行的連續性，提供有限度的位移服務，降低事件對市民的影響。

3 公交接駁路線配車過程

軌道交通在運營時間內，因故中斷或可預見提前結束運營時，均需實施公交接駁。在調配公交接駁車輛時，一方面需要考慮中斷區段的客流量，滿足受影響市民出行和滯留市民疏散的要求；另一方面需要考慮供需關系和公益性，最大化提高公交接駁車輛的利用率，減少運力浪費。

因此，實施公交接駁時，需要綜合考慮客流、運能、路況、距離等因素。而通過科學計算匹配公交接駁車輛數量，是實施公交接駁的核心內容。

3.1 局部中斷運營情況下的客流分類及客流預測方法

當局部運營中斷時，中斷區段的客流可分為動態客流和靜態客流。動態客流是指到達的停運車站首班車客流，其對停運車站的沖擊較大，疏散要求較高；靜態客流是指后續列車到達的客流，受軌道交通運營企業宣傳和車站引導的影響，靜態客流量的單次沖擊會逐漸減少，但如果客流疏散不及時，累積客流將呈增長的態勢，給現場的安全工作帶來挑戰。本文以深圳地鐵為案例，對大型施工導致的計劃性停運（21∶00-運營結束）的動態客流疏解展開研究，并運用公交接駁的方法緩解首班車動態客流的沖擊。

為便于軌道交通運營企業的實際工作，本文所做的客流預測為基于同比歷史斷面客流數據的客流預測，設定的首班車動態客流影響為停運后首個8min的客流總量對中斷運營區段的影響；同時，引入換乘系數的概念，基于線路位置、停運時段、天氣等現場情況，判斷換乘系數。

3.2 中斷運營區段公交接駁車配車計算標準

3.2.1 基于斷面客流的公交接駁車配車需求量計算

3.2.1.1 通過斷面客流分析，引入換乘系數，預測中斷運營區段內車站的動態客流接駁需求。

Q動態= λ(P斷面- P出+ P進)

式中，Q動態為動態客流接駁需求；λ 為軌道交通客流選擇公交接駁的換乘系數；P斷面為車站上/下行斷面客流量；P出為本站出站客流量；P進為本站進站客流量。

3.2.1.2 考慮公交接駁車額定載客量和滿載率，可計算出公交接駁車的配車需求量。

Q1配車= Q動態/(C額定×L)

Q1i配車= Qi動態/(C額定×L)

式中，Q1配車為總的公交接駁車的配車需求量；Q1i配車為i 站匹配客流的公交接駁車的配車需求量；Qi動態為i 站的動態客流接駁需求；C額定為公交接駁車額定載客量，額定載客量75 人；L 為滿載率。

3.2.2 基于發車間隔的公交接駁車配車需求量的計算

3.2.2.1 根據地圖軟件收集實施公交接駁站點的里程及地面交通擁堵情況，并綜合運行時間、折返時間及停站上下客時間，得出公交接駁車周轉時間。

T周轉= T運行+ T折返+ T停站

式中，T周轉為公交接駁周轉時間；T運行為往返程運行時間；T折返為兩端折返時間；T停站為停站時間。

3.2.2.2 為保證服務質量，設定乘客接受發車間隔，并結合公交接駁周轉時間，計算公交接駁車配車需求量。

Q2配車= T周轉/T發車間隔

式中，Q2配車為總的公交接駁車的配車需求量；T發車間隔為公交接駁車的發車間隔。

Q2i配車=(Tm運行/T周轉)×Q2配車

式中，Q2i配車為i 站匹配客流的公交接駁車的配車需求量；Tm運行為m 接駁車站間的運行時間。

3.2.3 中斷運營區段各車站公交接駁車的配車需求量的調整

綜合接駁車運行時間及發車間隔的配車計算，將確定的配車數量分布在中斷運營區段的各站點。

式中，Qi配車為i 車站匹配發車間隔的公交接駁車的需求量。

為保障市民最小等候時間和接駁車最短開行間隔，實施公交接駁前必須在每一個站點停放一輛接駁車，同時綜合考慮折返耗時、客流量和換乘便利性并對各站點停放的接駁車進行微調。

4 案例分析

4.1 案例背景

2017年9月深圳地鐵對1 號線前海灣至鯉魚門區間進行大型換軌施工，列車中斷運行時間為21∶00-24∶00。作為有計劃性停運，地鐵公司有充足的時間對停運當天客流進行預測分析，并計算運力需求?，F還原當日情景，計算及優化公交接駁車的需求。

停運前的行車間隔為8min，停運后列車在離施工區段最近的折返站（深大、新安）分別向起止站（羅湖、機場東）開行小交路運行，中間施工區段進行公交接駁，示意圖如下：

圖1 1 號線公交接駁示意圖

4.2 接駁線路設計

實地考察公交接駁路線，并按停運區間站點設置公交接駁車站，采取站站停的模式。

4.3 按照上文計算公交接駁車的需求量。

4.3.1 設定C額定接駁車額定載客量為75 人，L 接駁車滿載率為80%，λ 軌道交通客流選擇公交接駁的換乘系數為60%。

表1 是部分數據的計算過程。

表1 基于斷面客流的公交接駁車配車需求量計算（方案一）

4.2.2 設定線路中的公交接駁車以20km/h，即0.3km/min 速度運行，以此可得周轉時間。為滿足服務質量，設置最大乘客等待時間為2min，故設置發車間隔為2min，可根據周轉時間和發車間隔計算公交接駁車配車需求總量（方案二），并與方案一得出結果取最大值。

表2 為公交接駁車的周轉時間及確定的公交接駁車的配車需求量。

表2 基于發車間隔的公交接駁車配車需求量計算（方案二）

4.2.3 結合實際?？織l件、客流量、換乘便利方面，按微調原則對各站點配車數量進行調整。表3 是對各站點配車數量的調整結果。

表3 基于公交接駁車配車需求量對各站點配車數量調整

通過上述案例分析，綜合考慮影響公交接駁配車各類因素，計算得出的配車數量更為科學合理，能夠最大限度滿足各站受影響市民的快速疏散需求，降低安全風險，提高服務質量。

5 結語

5.1 在城市軌道交通線路突發性運營中斷和可預見性提前結束運營時，若不考慮公交接駁車輛需求的客觀性和科學性，則很可能發生接駁運力不足或過剩的情況，從而影響處置效率或浪費資源。

5.2 運用本文提出的兩種計算方法，得出的配車數量更為科學合理，能夠更好地為科學決策提供支持，且該標準可復制應用。

5.3 筆者后續研究將探索接駁線路的設計，如兩端直達、大站快線、點對點接駁等形式，設置接駁形式，以此更大程度滿足服務需要；同時在配車計算方面，將探索以發車頻率為依托的新的計算思路，對比研究最為合適的配車計算。