需求響應式公交運營組織方案研究

張笑杰 周海波

（北京公共交通控股(集團)有限公司，北京 100161）

產業園區、經濟開發區、大型商圈等片區的軌道交通接駁服務或片區內部交通服務，其出行特征表現為時空分布不集中、方向勻稱，出行效率不高、不夠便捷，交通運行組織需要提升和優化。需求響應式公交突破了常規公交固定線路、固定班次的運行模式，出行服務便捷，運營組織靈活，車輛運用高效，可以適應產業園區、經濟開發區等片區的出行特點。

1 需求響應式公交的概念與特點

需求響應式公交采用中、小型車輛，向每一位乘客提供座位，通過智能調度平臺、司機端和乘客端，智能、動態地處理乘客的出行需求，靈活地調配接單車輛的車型[1]；固定站點、不固定線路，按照乘客的需求，動態調整行駛路徑、停靠站點，并在沿線搭乘相似方向的乘客，實現點對點的合乘出行服務。

Edwards等[2]分析對比了不同密度下常規公交與需求響應式公交的優劣性，得出“在密度越小的情況下，需求響應式公交越具有優勢”的結論。高煦明[3]通過對靜態調度模型和動態調度模型的分析，論證了在合適的服務區域內，需求響應式公交能夠為乘客提供更為便捷的服務。

需求響應式公交突破了常規公交固定線路、固定班次的運行模式，按需提供服務，具有舒適、便捷、高效、靈活、智能等五個方面的特點，適應用地混合程度高的交通出行特征，可以進一步提升片區內的交通運行組織水平。

舒適——每位乘客都有座位，體驗舒適，出行體面。

便捷——根據實時出行需求，動態調整行駛路徑、停靠站點。

高效——實時統計空余座位的數量，沿途搭乘相似出行方向的乘客。

靈活——按照需求的集中程度不同，靈活調配使用不同車型。

智能——智能處理乘客需求，在線查看接單車輛、預計到達時間等信息。

2 運營服務方案

需求響應式公交車輛可采用5座小客車、12座中巴車等純電動車型，配備定位系統、視頻監控、存儲模塊等智能設備。按照“線上下單，智能拼車，實時調度，快速接單”理念，動態調整車輛行駛路徑、停靠站點，將區域內行程相似的乘客撮合拼車出行，提供點對點的合乘出行服務。

2.1 服務標準

產業園區、經濟開發區、大型商圈等片區的軌道交通接駁或片區內部交通需求比較分散，車輛周轉效率、運用效率高于潮汐現象明顯的大城市長距離出行，有益于制定較高的服務標準，提高需求響應式公交的吸引力，鼓勵綠色出行，見附表。

附表 需求響應式公交服務標準

2.2 下單約車

乘客在需求響應式公交設置的站點下單，在手機端輸入乘車人數，選定上車站點、下車站點。由運營管理系統計算行駛路徑，根據收費標準生成乘車費用。訂單支付成功后，立即按照接單派車算法分配車輛。

2.3 接單派車

實時匯集訂單需求，結合車輛空余座位、接單行駛時間等情況，尋找周邊可用車輛，生成司機端調度指令、接單路徑和乘客手機尾號，調度司機駕駛車輛前往站點接送乘客。

2.4 準備乘車

運營管理系統在1分鐘內響應完成接單派車工作，將分配的車輛信息發送到乘客手機端，包含駕駛員姓名、手機號、車輛號牌等信息。乘客按照手機提示的預計到達時間，在上車站點等候接單車輛到達。

2.5 驗證乘車

接單車輛到達上車站點，乘客確認車牌號碼后上車；駕駛員與乘客確認手機尾號無誤后，在司機端操作“乘客已上車”，按照導航的路徑前往下車站點。

如果接單車輛到達站點而乘客未到，則司機停車并環顧四周確認后，在司機端操作“乘客未到達”，之后按照司機端的調度指令接續接單。

2.6 乘車評價

乘客到達站點下車后，系統自動判斷結束訂單，并向乘客手機端返回乘車評價頁面。乘客可勾選駕駛員服務態度、車輛潔凈程度、乘車費用是否有誤等體驗評價信息。

3 業務流程與規則

需求響應式公交采用定站、不定線的運行模式，經過動態計算乘客的出行需求（上下車站點、乘車人數），并結合車輛位置與行駛方向，尋找出區域內符合乘車需求程度最高的車輛。其規則要點包括接單范圍劃定、確定接單車輛、乘客候車時間、不同車型派單規則等。

3.1 環形派車算法

（1）環形范圍尋找車輛。尋找以乘客上車站點為圓心、1公里半徑環形范圍內的車輛；如未找到任何車輛，則結合不同時段的候車時間標準，高峰時段擴大到4公里半徑范圍，平峰時段擴大到2公里半徑范圍；如仍未找到車輛，則調派場站內的車輛投入運營。

（2）確定備選車輛集合。遍歷環形范圍內尋找到的所有車輛，篩選行駛方向與乘客OD連線的夾角在60度內且有足夠空余座位的車輛，得到備選車輛集合為B1, B2…Bn。

（3）確定接單最優車輛。將訂單的OD信息編入備選車輛集合，通過排列組合計算B1, B2…Bn的接單路徑，得到距離最短、響應時間最快的最優車輛，調派該車接收乘客訂單。

（4）推送接單路徑。將訂單信息插入到最優車輛的行程中，生成接單導航路徑，推送到司機端，指導駕駛員按照導航提示接單。

3.2 不同車型接單規則

（1）中巴車接單規則：主要投入訂單時空分布集中的區域，并根據歷史積累訂單不斷分析、優化派車的時間與站點。

當某臺中巴車的上座率達到80%以上，或駛離訂單分布集中的區域時，則按照派車算法指派另一臺中巴車接單。此外，設定拼單候車時間上限為10分鐘，如果超過上限，則終止車輛繼續拼單，保證乘客的出行效率。

（2）小客車接單規則：所有區域均全時段開放接單服務，遵循環形派車算法，動態尋找車輛接受訂單。

3.3 車輛走行

運營管理系統根據乘車訂單的上下車站點，動態規劃車輛的行駛路徑，導航提示駕駛員停靠沿線站點；駕駛員借助導航提示，停靠站點接單，服務乘客出行，如圖1所示。

圖1 車輛接單走行流程

乘客到達站點下車后，駕駛員啟動車輛駛離站點，系統將結束訂單并釋放出空閑座位。如果車輛臨時停泊30分鐘仍未接到訂單，司機端將提示駕駛員返回附近的公交場站。

3.4 訂單取消

通過乘客端取消訂單，為了既不浪費運力，又提高接單效率，在乘客支付成功后3分鐘之內，通過手機端取消訂單，無手續費；3分鐘之后取消訂單，則收取乘車費用的20%作為手續費，同時限制該乘客在6小時內無法繼續下單。

4 運營管理系統架構

根據需求響應式公交的運營服務方案和業務管理規則，運營管理系統整體架構設計為四層（圖2）。

圖2 運營管理系統架構設計

支撐層：是系統架構最底層，實現數據支撐、存儲、清洗、重組、分析、交換等功能。

業務層：包括業務平臺、智能調度系統、運營管理平臺、調度管理平臺、司機端業務系統，是系統業務處理、智能計算、管理平臺交互、終端后臺支持的核銷層。

接口層：包括前置接口、設備接口，與上層應用層進行數據傳輸、指令交互，支持HTTP、HTTPS、TCP協議，滿足各種軟件、硬件系統的對接要求。

應用層：是面向用戶的上層應用，包括乘客端、車載設備（OBD、GPS、視頻設備）、司機端。

5 應急管理

5.1 車輛故障

當出現車輛故障時，駕駛員在司機端上報故障信息；調度員在調度管理平臺收到提示后，隨即查找故障地點周邊的可用車輛，向駕駛員發出調度指令；車輛前往故障地點接送乘客，將乘客送至目的地；調度員同步更改故障車輛狀態信息，臨時剔除運營序列，車輛返回場站接受檢查維修。

5.2 特殊天氣

當出現雨、雪、霧等特殊天氣情景時，調度員可通過調度管理平臺，向所有車輛的司機端發布注意安全駕駛的提示信息，告之積水嚴重的路段與橋區、能見度小于50米的路段以及繞行路段。

5.3 系統故障

當接到系統故障通知電話后，維護團隊立即分析事件嚴重程度和影響程度。對影響運營服務的系統故障，半小時內響應，4小時內修正；對不影響運營服務的系統故障，4小時內響應，2日內修正。

6 結論與展望

本文制定了需求響應式公交的運營服務方案；制定了業務流程與規則，提出環形派車算法和不同車型的接單規則，能夠靈活、高效地調派車輛；搭建了運營管理系統構架與終端平臺，實現智能化、信息化服務乘客。可應用在產業園區、經濟開發區、大型商圈等片區的軌道交通接駁服務或片區內部交通服務，可發揮響應式公交的示范引領作用。

本文設計的需求響應式公交運營組織方案，需要進一步積累訂單數據，包括下單時間、OD分布、合乘情況等等，不斷優化環形派車算法的參數設置和不同車型的接單規則，進一步提高車輛運用效率。經過不斷積累和優化，運營組織方案具備逐步向新市鎮、衛星新城應用的可能。