城市轨道交通局部中断运营情况下的公交接驳车配置研究

文/吴勇、白帆、张颖

1 前言

城市轨道交通逐渐成为城市公共交通的主要角色。以深圳市为例，根据2019年度深圳城市轨道交通服务质量评价结果显示，深圳市城市轨道交通已占据公共交通客运量56.1%，同比增加1.7%。因此，当城市轨道交通发生中断运营时，将会对地面交通造成沉重负担，更有甚者会造成公共交通系统局部瘫痪。基于此，城市轨道交通中断运营情况下的公交接驳运营组织研究具有重要意义。

目前，国内已有许多学者就应急公交接驳问题进行研究。滕靖等考虑应急运输服务，制定了备车点和备车量选址方案[1]。郑玉靖等以效率和公平为原则，建立了应急公交接驳两阶段模型，并利用禁忌搜索算法优化计算[2]。刘王瑞等对接驳线路客流进行预测，改进了公交接驳线路运行计划，并计算出需要调配的接驳车数辆[3]。欧阳滢爽等提出轨道交通客流线路协同控制策略，并构建以区间运输能力最大和乘客延误时间最短为复合目标的最优化模型，以求解客流控制最优方案[4]。句庆玲等利用Python 网络爬虫获取深圳市地铁刷卡、公交线路规划、公交站点位置等数据，以换乘步行距离、换乘时间、换乘客流量为评估指标，采用数据包络分析(DEA)构建公交接驳服务能力评估模型[5]。

现有研究主要考虑中断运营下的客流分配、线路规划及公交接驳服务能力，尚未提出对城市轨道交通在一线工作中有建设性意见的应急公交接驳策略。由此可见，对中断运营实施公交接驳组织的研究工作还需要持续深入进行。

2 城市轨道交通与公交接驳现状

2.1 城市轨道交通运营中断与公交接驳启用条件

《深圳市轨道交通突发事件应急预案》中提出了轨道交通运营中断的概念：因设备故障或其他原因造成的轨道交通正线（上/下行）列车行车中断。根据中断运营造成的影响范围，可分为单线局部中断运营、全线中断运营、网络非换乘站中断运营和网络换乘站中断运营。本文研究的对象为单线局部中断运营。

2.2 市内中心区——可充分利用社会公共交通资源

城市中心片区，因社会公共交通资源充足且选择性较多，路面交通相对繁忙。在轨道交通局部中断运营时，市民选择改乘其他公共交通工具较为便利，轨道交通运营企业可通过发布迂回换乘等信息加强市民出行引导，可不实施公交接驳。

2.3 非市中心区——启动公交接驳保障市民出行

城市非中心片区社会公共交通资源较少，路面交通较为畅通。在轨道交通局部中断运营时，地面社会公共交通资源不能满足市民出行需求。此时，轨道交通运营企业应实施公交接驳，保障市民出行的连续性，提供有限度的位移服务，降低事件对市民的影响。

3 公交接驳路线配车过程

轨道交通在运营时间内，因故中断或可预见提前结束运营时，均需实施公交接驳。在调配公交接驳车辆时，一方面需要考虑中断区段的客流量，满足受影响市民出行和滞留市民疏散的要求；另一方面需要考虑供需关系和公益性，最大化提高公交接驳车辆的利用率，减少运力浪费。

因此，实施公交接驳时，需要综合考虑客流、运能、路况、距离等因素。而通过科学计算匹配公交接驳车辆数量，是实施公交接驳的核心内容。

3.1 局部中断运营情况下的客流分类及客流预测方法

当局部运营中断时，中断区段的客流可分为动态客流和静态客流。动态客流是指到达的停运车站首班车客流，其对停运车站的冲击较大，疏散要求较高；静态客流是指后续列车到达的客流，受轨道交通运营企业宣传和车站引导的影响，静态客流量的单次冲击会逐渐减少，但如果客流疏散不及时，累积客流将呈增长的态势，给现场的安全工作带来挑战。本文以深圳地铁为案例，对大型施工导致的计划性停运（21∶00-运营结束）的动态客流疏解展开研究，并运用公交接驳的方法缓解首班车动态客流的冲击。

为便于轨道交通运营企业的实际工作，本文所做的客流预测为基于同比历史断面客流数据的客流预测，设定的首班车动态客流影响为停运后首个8min的客流总量对中断运营区段的影响；同时，引入换乘系数的概念，基于线路位置、停运时段、天气等现场情况，判断换乘系数。

3.2 中断运营区段公交接驳车配车计算标准

3.2.1 基于断面客流的公交接驳车配车需求量计算

3.2.1.1 通过断面客流分析，引入换乘系数，预测中断运营区段内车站的动态客流接驳需求。

Q动态= λ(P断面- P出+ P进)

式中，Q动态为动态客流接驳需求；λ 为轨道交通客流选择公交接驳的换乘系数；P断面为车站上/下行断面客流量；P出为本站出站客流量；P进为本站进站客流量。

3.2.1.2 考虑公交接驳车额定载客量和满载率，可计算出公交接驳车的配车需求量。

Q1配车= Q动态/(C额定×L)

Q1i配车= Qi动态/(C额定×L)

式中，Q1配车为总的公交接驳车的配车需求量；Q1i配车为i 站匹配客流的公交接驳车的配车需求量；Qi动态为i 站的动态客流接驳需求；C额定为公交接驳车额定载客量，额定载客量75 人；L 为满载率。

3.2.2 基于发车间隔的公交接驳车配车需求量的计算

3.2.2.1 根据地图软件收集实施公交接驳站点的里程及地面交通拥堵情况，并综合运行时间、折返时间及停站上下客时间，得出公交接驳车周转时间。

T周转= T运行+ T折返+ T停站

式中，T周转为公交接驳周转时间；T运行为往返程运行时间；T折返为两端折返时间；T停站为停站时间。

3.2.2.2 为保证服务质量，设定乘客接受发车间隔，并结合公交接驳周转时间，计算公交接驳车配车需求量。

Q2配车= T周转/T发车间隔

式中，Q2配车为总的公交接驳车的配车需求量；T发车间隔为公交接驳车的发车间隔。

Q2i配车=(Tm运行/T周转)×Q2配车

式中，Q2i配车为i 站匹配客流的公交接驳车的配车需求量；Tm运行为m 接驳车站间的运行时间。

3.2.3 中断运营区段各车站公交接驳车的配车需求量的调整

综合接驳车运行时间及发车间隔的配车计算，将确定的配车数量分布在中断运营区段的各站点。

式中，Qi配车为i 车站匹配发车间隔的公交接驳车的需求量。

为保障市民最小等候时间和接驳车最短开行间隔，实施公交接驳前必须在每一个站点停放一辆接驳车，同时综合考虑折返耗时、客流量和换乘便利性并对各站点停放的接驳车进行微调。

4 案例分析

4.1 案例背景

2017年9月深圳地铁对1 号线前海湾至鲤鱼门区间进行大型换轨施工，列车中断运行时间为21∶00-24∶00。作为有计划性停运，地铁公司有充足的时间对停运当天客流进行预测分析，并计算运力需求。现还原当日情景，计算及优化公交接驳车的需求。

停运前的行车间隔为8min，停运后列车在离施工区段最近的折返站（深大、新安）分别向起止站（罗湖、机场东）开行小交路运行，中间施工区段进行公交接驳，示意图如下：

图1 1 号线公交接驳示意图

4.2 接驳线路设计

实地考察公交接驳路线，并按停运区间站点设置公交接驳车站，采取站站停的模式。

4.3 按照上文计算公交接驳车的需求量。

4.3.1 设定C额定接驳车额定载客量为75 人，L 接驳车满载率为80%，λ 轨道交通客流选择公交接驳的换乘系数为60%。

表1 是部分数据的计算过程。

表1 基于断面客流的公交接驳车配车需求量计算（方案一）

4.2.2 设定线路中的公交接驳车以20km/h，即0.3km/min 速度运行，以此可得周转时间。为满足服务质量，设置最大乘客等待时间为2min，故设置发车间隔为2min，可根据周转时间和发车间隔计算公交接驳车配车需求总量（方案二），并与方案一得出结果取最大值。

表2 为公交接驳车的周转时间及确定的公交接驳车的配车需求量。

表2 基于发车间隔的公交接驳车配车需求量计算（方案二）

4.2.3 结合实际停靠条件、客流量、换乘便利方面，按微调原则对各站点配车数量进行调整。表3 是对各站点配车数量的调整结果。

表3 基于公交接驳车配车需求量对各站点配车数量调整

通过上述案例分析，综合考虑影响公交接驳配车各类因素，计算得出的配车数量更为科学合理，能够最大限度满足各站受影响市民的快速疏散需求，降低安全风险，提高服务质量。

5 结语

5.1 在城市轨道交通线路突发性运营中断和可预见性提前结束运营时，若不考虑公交接驳车辆需求的客观性和科学性，则很可能发生接驳运力不足或过剩的情况，从而影响处置效率或浪费资源。

5.2 运用本文提出的两种计算方法，得出的配车数量更为科学合理，能够更好地为科学决策提供支持，且该标准可复制应用。

5.3 笔者后续研究将探索接驳线路的设计，如两端直达、大站快线、点对点接驳等形式，设置接驳形式，以此更大程度满足服务需要；同时在配车计算方面，将探索以发车频率为依托的新的计算思路，对比研究最为合适的配车计算。