基于轨道交通的快速公交系统运营计划研究

王正彬 张丽娟

0 引 言

随着我国城市化的不断发展，交通需求持续增长，城市交通问题日趋严重，许多大城市普遍面临交通拥堵、事故频发、环境污染等诸多交通问题，城市交通面临着前所未有的压力[1]。大力发展以大运量快速客运交通系统为骨干的城市公共交通系统是解决当前城市交通问题的根本途径。而城市大运量快速客运交通系统主要由轨道交通（地铁和轻轨）和快速公交（Bus Rapid Transit，简称BRT）系统两种方式构成。目前，我国许多大城市在进行城市轨道交通规划和建设的同时，也在进行BRT 的规划和建设。虽然两者在建设周期、投资、客运能力、灵活性等方面各有优势，但 BRT系统在构成、特征等方面都与轨道交通有相似之处，因此我们可以在分析 BRT系统的构成要素、特征基础上，将轨道交通的运营组织特性运用到BRT系统上来对其进行研究。

1 BRT系统简介

BRT是一种介于快速轨道交通（RRT）与常规公交（Normal Bus Transit，简称NBT）之间的新型公共客运系统[2]。它利用改良型的公交车辆，运营在专用的道路空间上，保持轨道交通运营性能且具备常规公交灵活性的一种便利、快捷的公共交通方式[3]。

BRT系统与轨道交通类似，主要包括专用车道、专用车辆、车站、售检票形式、灵活的运营调度、智能交通系统（ITS）等六个基本组成要素。

BRT系统的公交车辆主要运营在专设的公共交通专用车道或具有保护路权的道路（路面、高架或隧道）上[4]，这样运行车辆可以免受其他车辆的影响，从而提高了运营速度、通行能力和准点率；BRT系统的车辆一般采用大容量、低排放、配置空调和乘客实时信息系统的低地板铰接公交车[5]，可以有效提高车辆容量和车站通行效率，从而提高运输能力及降低运营成本；BRT系统车站的设计吸收了许多轨道交通站点的服务特点，在站台上设置收费系统和公交运营信息管理系统，为了方便乘客上下车，设置与车辆地板等高的站台等，可以有效减少车辆停站时间和乘客上下车时间；BRT系统的售检票一般采用与轨道交通类似的形式，即采用车外售检票方式[6]，通过设置站外售票、站点闸口的自动售检票ACF(Automatic Fare Collection)系统，在BRT车辆进站前完成收费，使得乘客可以利用停靠车辆的所有车门同时上下车，提高了乘客上下车速度；BRT系统以合理的发车时间和发车间隔调度和组织运输，提供全天候、高频率的服务，最大限度的满足乘客需求，而且服务线路和班次可以根据季节、日期和时间进行随时调整以适应乘客的不同需求[7-9]；ITS应用于 BRT系统，主要是将通讯和电子技术与BRT的基础设施结合起来，使BRT的运营效率和方便程度显著提高，较先进的BRT系统采用全球定位系统（GPS)和车辆自动定位系统（AVL）来调整管理运行信息，实时发布BRT车辆到站、离站信息[10]。

综上所述，我们可以得出 BRT系统具有快速、高容、舒适、安全、灵活等类似轨道交通的特点，可以用轨道交通的行车组织方法来研究 BRT的运营调度问题，即确定全日行车计划及运用车配备计划。

2 根据轨道交通运营组织特性编制BRT系统全日行车计划

根据上述分析，BRT快速公交系统作为城市重要的公共交通基础设施，具有与轨道交通相似的构成和特点。虽然目前我国各大城市都在大力发展 BRT快速公交系统，但 BRT在我国尚处于起步阶段，属于一个全新的交通方式，在研究方面，还只是对系统的大体研究，在对运输组织和运营管理方面的研究还比较少，而且不够具体和深入。而轨道交通的发展比BRT系统要早很多年，对轨道交通各方面的研究也比较系统和深入。鉴于它们之间的相似性，我们可以将城市轨道交通的运营组织及管理方法运用到 BRT系统上来对其进行探讨和研究。以下就是依据城市轨道交通中根据客流计划编制全日行车计划的方法来编制BRT系统的全日行车计划。

2.1 BRT系统的客流计划

计划期间 BRT系统线路客流的计划称为客流计划，这是其他计划编制的基础和依据。因为BRT线路一般都是新修的线路，所以可以根据以往公交线路运营的统计资料和客流预测资料来编制。它主要包括沿线各站到发客流数量、各站分方向别发送人数、全日分时段断面客流的分布、全日分时段最大断面客流图等[11]。

以站间发、到客流量数据作为 BRT系统客流计划的原始资料，首先计算出各站上下车人数，然后计算出断面客流量数据。如果要分上下行，则需要看车站的排列顺序[12]。

BRT系统各区间的断面客流量可以根据各站上下车人数统计表生成，断面客流量等于上一断面流量加上车站的上车人数再减车站的下车人数。断面客流也可以用线路断面客流图来表示。

求出 BRT系统全日断面客流量数据后，高峰小时的断面客流量可以按占全日断面客流量的一定比例来估算出，比例系数的取值可通过客流调查来确定。BRT系统全日分时段最大断面客流量也可在求出高峰小时断面客流量的基础上，根据 BRT系统全日客流分布模拟图来确定[12]。

2.2 根据客流计划编制BRT系统全日行车计划

由于快速公交系统和轨道交通系统具有相似性，所以可以在快速公交运营中借鉴轨道交通多车编组运营的形式，以更高效的利用停靠位资源，提高系统的通行能力。编组运营是指在运营调度时，有意识地将运营车辆编为一组，形成“公交列车”整体运营的形式，但是编组数量不应大于停靠站的停靠位数。北京快速公交南中轴一线，高峰期就采用两辆18 m铰接公交车编组发车的形式运营[7]。

BRT系统全日行车计划主要指BRT系统营业时间内各个小时开行的BRT“公交列车”组数计划，它规定了BRT线路的日常作业任务，也决定着BRT系统的输送能力和设备（车辆）使用计划，是快速公交系统科学地组织运送旅客的方法，同时也可以为后续编制公交车辆运行计划提供依据。

根据轨道交通行车计划编制方法来编制 BRT系统全日行车计划的步骤如下：2.2.1 资料[13,14]：

（1）营运时间计划，即 BRT系统全日营业时间的范围，这与每个城市居民的出行生活习惯和文化背景有关。营业时间的设置首先要考虑方便乘客，满足城市生活的需要，其次应考虑满足 BRT系统各项设备检修和维护的需要。目前，大多数城市的公交运营时间在18小时左右，一般为5:00～23:00，根据季节变化稍微有所调整。

（2）全日分时最大客流断面分布可根据上述客流数据推算。

（3）BRT系统“公交列车”运载能力，主要涉及BRT系统的一组“公交列车”所编组运营的车辆数和车辆定员等数据。“公交列车”编组辆数可以根据高峰小时最大断面的客流量来确定，车辆定员数的大小取决于车辆的尺寸、车门数和车厢内座位布置方式等。一般来说，车辆越大，长宽尺寸越大，则载客越多，车厢内车门区较座位区载客数量要多，车厢内座位纵向布置比横向布置载客数要多。

（4）设计实际满载率，指实际载客量与设计载客容量之比，它反映了BRT系统的服务水平。一般地，高峰小时满载率为120%，其他时间为90%。

2.2.2 程序[15]：

（1）计算营业时间内各小时应开行“公交列车”组数：

式中： ni——第i小时内应开行的“公交列车”组数（组）；

pmax——第i小时最大客流断面乘客数量（人）；

β——车辆满载率。

（2）计算发车间隔时间公式如下：

或

（3）最终确定全日行车计划。

在计算出各小时应开行 BRT“公交列车”组数和行车间隔后，若发现某段时间内发车间隔时间过长，应进行适当调整，以免乘客候车时间过长，降低乘客的出行速度，不利于吸引客流。为了方便乘客，提高BRT系统的服务水平，高峰时段应该满足客流需要，非高峰时段不低于一定的服务水平。

3 BRT系统运用车配备计划

为完成乘客运送任务，BRT系统必须保有一定数量的车辆，借鉴轨道交通车辆分类的方法，我们可以将BRT车辆根据运用上的区别，分为运用车、检修车和备用车三类。相对应BRT系统的车辆配备计划就是指为完成全线全日行车计划 BRT系统所需要的车辆保有数量计划。根据BRT车辆的分类，车辆保有数量计划包括运用车辆数、在修车辆数和备用车辆数[13,14]。

3.1 运用车辆数

运用车辆数是指为完成 BRT系统的日常运输任务所必须配备的技术状态良好的可用车辆数量。运用车的需要数量与高峰小时开行的最大“公交列车”组数、“公交列车”开行速度及在折返站停留时间等因素有关，可按下式计算：

式中：n高峰——高峰小时开行的“公交列车”组数（组）；

Θ列——“公交列车”周转时间(min)；

m——平均每组“公交列车”编成辆数（辆）。

式中“公交列车”周转时间是指 BRT“公交列车”在线路上往返一次所消耗的全部时间。它包括“公交列车”在途中运行时间、在途中各站停站时间以及在折返站作业停留时间（若“公交列车”是环线运行，就是在首末站作业停留时间）。即

式中：∑t运——“公交列车”在线路上往返一次在途中运行时间之和(min)；

∑t站——“公交列车”在线路上往返一次在途中各站停站时间之和(min)；

∑t折停——“公交列车”在折返站或首末站停留时间之和(min)。

3.2 在修车辆数

车辆经过一段时间的运营后，各部件会产生磨耗、变形或损坏，为保证车辆技术状态良好和延长使用寿命，车辆需要定期进行检修，以预防故障或事故的发生。在修车辆则是指处于定期检修状态的那部分车辆[14,15]。

车辆定期检修包括车辆检修级别和车辆检修周期，它们根据车辆设计的性能、各部件在正常情况下的使用寿命以及车辆运用环境等因素综合考虑确定。

在修列车数量根据运用列车数量综合维修能力等取得，一般为运用列车数量的10%～15%。

3.3 备用车辆数

备用车辆是为了适应客流变化，确保完成临时紧急的运输任务，以及预防运用车发生故障，BRT系统必须准备的技术状态良好的车辆数。一般来说，这部分车辆可控制在运用车数的10%左右，但对于投产不久的新线来说，由于车辆状态较好，当客流量不大时，为节约投资，备用车辆数量可适当减少。

4 算 例

4.1 已知条件

假设表1是某条快速公交线路上10个车站间到发客流量表，BRT系统运营时间为 5:00～23:00，全日分时最大断面客流分布比例见表 2第二列，BRT系统一组“公交列车”编组2辆公交车辆运营，车辆定员数为160人，高峰小时为早7:00～8:00，晚17:00～18:00，高峰小时满载率为120%，其他时间为90%，“公交列车”周转时间为70min。

表1 各站间到发客流量Tab.1 Volumes of arrival-departure passenger flow among stations

4.2 编制全日行车计划

（1）根据表1我们可以推算出各站上下车人数，如表3所示。每行之和对应该车站的上车人数，每列之和对应该车站的下车人数，并记A—J为下行，J—A为上行。

根据各站上下车人数（见表 3），计算出各站上下行断面客流量，见表4所示。断面客流也可以用线路断面客流图来表示。

（2）根据以上条件，编制BRT系统全日行车计划

根据各站上下行断面客流量（见表4）可知，早高峰小时最大断面客流量为23034人。根据全日分时最大断面客流分布比例（表2第二列）可计算出分时最大断面客流量，如表2所示。

表2 全日分时最大断面客流量Tab.2 Volumes of maximum passenger flow cross section by time all day

表3 各站上下车人数统计表Tab.3 Statistics of passenger number getting on and off train at each station

表4 各站上下行断面客流量Tab.4 Volumes of up and down BRT passenger flow cross section at each station

根据已知条件计算可知：

高峰小时BRT系统每组“公交列车”的乘客人数：160×2×1.2=384（人）

其他时间BRT系统每组“公交列车”的乘客人数：160×2×0.9=288（人）

然后就可以根据公式（1）计算营业时间内应发出的BRT“公交列车”组数，根据公式（2）或（3）计算发车间隔时间，并进行适当的调整，最终确定全日行车计划，见表5所示。

表5 全日行车计划Tab.5 Full-day BRT operation scheme

4.3 确定运用车配备计划

根据公式（4）计算运用车辆数：

所以在修车辆数为 140×10%=14（辆），车辆检修级别和检修周期可根据实际情况具体确定。备用车辆数为140×10%=14（辆），总共需要配备的BRT车辆为 140+14+14=168(辆)。

5 结 论

本文通过对 BRT系统的定义、构成和特点的分析，根据 BRT系统与轨道交通的相似性关系，借鉴轨道交通运营组织方法，提出了 BRT系统全日行车计划的编制方法和确定BRT运用车配备计划的方法，并结合实例，给出了 BRT线路编制全日行车计划和需要配备车辆数的具体计算方法。但本文只是简单的根据BRT客流计划确定出了BRT系统全日行车计划中 BRT列车编组运营应开行的“公交列车”组数和发车间隔以及所需要配备的车辆数。从实例计算的结果可以看出，按照此方法计算出的BRT“公交列车”发车间隔较小，因此乘客等候时间较短，有利于吸引客流，提高 BRT系统服务水平和运营效益，但是所需要配备的车辆数较多，增大了 BRT系统的投资和运营成本。而且采用编组运营对BRT系统调度的要求较高，本文未考虑 BRT系统的调度能力等因素，对于发车间隔时间、停站时间、车站停靠能力之间的关系仍然需要进一步的深入和完善。

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