基于城市轨道交通接驳的公共自行车租赁点规模确定方法

2018-09-27朱从坤韩晓玉何承韡

城市轨道交通研究 2018年9期

朱从坤韩晓玉何承韡

(苏州科技大学土木工程学院，215011,苏州//第一作者,教授)

城市轨道交通作为一种大运量、快速、舒适、节能环保的出行交通方式，是解决城市交通拥堵问题的有效途径[1]。城市轨道交通建设周期长、成本高，其线网密度低，难以提供门到门的交通服务，故公共自行车作为城市轨道交通的接驳换乘工具得到了广泛的关注。文献[2]通过实际路网观测建立封闭的排队网络模型，并以利润最大化为目标优化模型,确定最优租赁点规模。文献[3]以城市轨道交通站点为中心，分层分级布设公共自行车租赁点,确定各级租赁点规模，并使用免疫优化算法确定公共自行车管理点布置，优化公共自行车管理。文献[4]通过调查分析得出公共自行车的相关特征,肯定了公共自行车在城市交通中的作用。本文在上述文献研究基础上，从公共自行车租赁点规划着手，研究与城市轨道交通接驳的公共自行车租赁点的建设规模，其主要参数包括自行车设置数量和停车桩设置数量。

1 公共自行车使用客流量预测

根据城市轨道交通站点处公共自行车使用人群的使用目的，将使用人群划分为接驳城市轨道交通的用户和非接驳城市轨道交通的用户。

1.1 接驳城市轨道交通的公共自行车客流预测

接驳城市轨道交通的交通方式有许多种，可通过对乘客个人属性和出行特征的调查，应用多元Logit模型对各种接驳交通方式的分担率进行预测。

1.1.1 分担率模型建立

多项Logit模型(MNL)是使用最为广泛的Logit模型。该模型中的出行者有多种出行方式可选择，但每个出行者都追求出行效用最大化，在一定条件下选择其认定效用最大的出行方式[5]。以多项Logit模型来建立城市轨道交通接驳方式选择模型，其表达式为：

(1)

式中:

pi——选择第i种接驳方式的概率;

A——接驳方式的集合，且i,j∈A;

xk——影响接驳方式选择的第k个因素;

αi、αj——分别为第i、j类接驳方式效用函数的常数项;

βi,k、βj,k——分别为第i、j类接驳方式A效用函数xk的系数。

可供城市轨道交通选择的接驳方式有步行、自行车、电动车、公共自行车、公交车、小汽车、出租车等7类。影响城市轨道交通接驳方式选择的因素主要包括出行者特征和出行特性两个方面[6]。对各个影响因素进行赋值处理，如表1所示。

表1 影响接驳方式选择的因素分析与赋值

根据调查数据，应用SPSS21.0软件对影响因素进行相关性分析，筛选相关变量，并求解模型参数。为保证模型的可靠性，通过输出模型检验统计量进行检验。

1.1.2 公共自行车接驳借还需求量确定

由上述模型可得到公共自行车接驳城市轨道交通的分担率，以及城市轨道交通站点进出站客流量。则借、还公共自行车的数量计算为:

φk=k时段的借车数量/(全天的借车总量×时段长度)

(2)

Lc,k=S下×p×φk

(3)

γk=k时段的还车数量/(全天的还车总量×时段长度)

(4)

Rc,k=S上×p×γk

(5)

式中：

S下——城市轨道交通站点全天出站客流量；

S上——城市轨道交通站点全天进站客流量;

k——计算时段;取1、2、3，分别表示早高峰时段(7:00—9:00)、平峰时段(9:00—17:00)、晚高峰时段(17:00—19:00)；

Lc,k,Rc,k——分别为k时段站点接驳城市轨道交通的每小时公共自行车借、还车需求量；

p——城市轨道交通乘客使用公共自行车接驳的分担率；

φk、γk——分别为k时段公共自行车租赁点每小时借、还车的高峰小时系数。

1.2 非接驳城市轨道交通的公共自行车客流预测

对于非接驳城市轨道交通的公共自行车使用者，其出行建立在与出行目的相对应的土地利用形态上，其客流量与公共自行车站点周边的土地利用性质、面积、开发强度有关[7]。对该类公共自行车用户数量，可采用基于土地利用形态的多元回归法进行预测。

1.2.1 回归模型建立

经分析,与土地利用有关的影响公共自行车借还数量的变量，包括居住用地面积x1(万m2)、上班求学用地面积x2(万m2)、商业服务用地面积x3(万m2)及建筑容积率x4,则建立多元线性回归模型表达式为：

yJ=βJ0+βJ1x1+βJ2x2+βJ3x3+βJ4x4

(6)

yH=βH0+βH1x1+βH2x2+βH3x3+βH4x4

(7)

式中：

yJ,yH——分别为公共自行车租赁点每天的借、还数量；

βJ0,βJ1,…,βJ4,βH0,βH1,…,βH4——线性回归参数。

选取有效公共自行车租赁点，利用其借还数据与周边用地情况对模型参数进行标定并通过回归方差分析结果判断回归模型是否可靠。

1.2.2 公共自行车非接驳借还需求量确定

根据回归模型预测的每天的借还量，再考虑高峰小时系数，可求得城市轨道交通站点非接驳公共自行车在早高峰、平峰、晚高峰各个时段的借还需求数量。

Lf,k=yJ×φk

(8)

Rf,k=yH×γk

(9)

式中：

Lf,k、Rf,k——分别为k时段站点每小时非接驳城市轨道交通的公共自行车借、还车需求量。

2 租赁点规模测算

用户满意度δk是使用者对公共自行车服务的评价，可采用各时段公共自行车提供数量与用户使用数量的百分比来体现。对δk进行等级划分:非常满意为100%,较满意为85%,一般满意为75%。

2.1 公共自行车配属数量

自行车周转率αb,k是指某一站点k时段单个自行车平均被借出的次数。

(10)

Bk=(Lc,k+Lf,k)/αb,k×δk

(11)

式中：

Bk——k时段城市轨道交通站点处公共自行车的配属数量。

2.2 停车桩设置数量

停车桩周转率αtk是指轨道交通站点处k时段单个停车桩平均归还公共自行车的次数。

αt,k=站点k时段每小时的自行车归还次数/停车桩数量

(12)

Tk=(Rc,k+Rf,k)/αt,k×δk

(13)

式中：

Tk——k时段轨道交通站点处公共自行车停车桩的设置数量。

由于停车桩的设置是固定的，在设置停车桩时应满足最大需求，因此，停车桩的设置数量为：

T=max(Tk),k=1,2,3

(14)

3 实例应用

对在建的苏州轨道交通4号线中的阳澄湖路站、北塔寺站、竹辉路站和红庄站等4座车站处的公共自行车租赁点规模进行规划。

3.1 需求预测模型标定结果

(1)对苏州市轨道交通4号线乘客的个人属性和出行特征进行问卷调查，得到有效问卷394份。应用SPSS21.0软件对各因素进行相关性分析，剔除年龄因素和出行目的因素，并对Logit模型进行标定。计算得出各接驳方式的分担率：步行为43.4%，自行车和电动车为16.2%，公共自行车为16.5%，公交车为23.9%。将预测结果与实际调查结果进行对比，该模型的命中率达到了85.3%。模型计算可靠性较强，可以使用。

(2)通过对回归模型参数的标定和参数检验,得到包含居住用地面积和上班上学用地面积2个参数的车辆借、还数量回归预测模型。模型的F检验显著性概率分别为0.035、0.038，均小于0.05。这说明回归模型较为可靠。其中,借车数量预测模型yJ=10.866x1+10.318x2;还车数量预测模型yH=9.989x1+9.184x2。

3.2 租赁点规模测算

公共自行车租赁点设置规模的计算结果如表2所示。

表2 公共自行车租赁点设置规模

具体测算过程为:首先,根据标定模型计算出各站点各时段公共自行车借还数量；然后,根据苏州市公共自行车的使用调查数据，可得租赁点自行车和停车桩的周转率(自行车周转率包含自行车调度因素)；最后,计算出城市轨道交通站点各时段公共自行车的配属数量和停车桩的设置数量。其中,早晚高峰时段的满意度选为较满意等级(85%)，平峰时段的满意度选为非常满意(100%)。