金华BRT 关键断面客流调度优化策略

2020-11-09胡新星胡俊逸

工程建设与设计 2020年21期

胡新星，胡俊逸

（1.金华市交通投资集团有限公司，浙江金华321015；2.浙江交通职业技术学院，杭州311112）

1 引言

随着金华城市建设不断推进，如何有效地利用现有公共交通基础设施设备资源，最大化地满足市民出行需求，一直是金华交投集团的质量目标之一。而在城市轨道线路开通运营之前，如何科学地根据市民出行需求制定并配套跟进合理的公交调度运营策略，节约公共资源投入，是公共交通领域研究的迫切问题。

高峰小时双向最大断面客流量是城市公共交通规划建设的关键指标依据【1】。因此，金华快速公交2 号线在前期工程可行性研究过程中，进行详细的OD（起讫点）客流预测，并结合实际调查数据修正，最终得到比较可靠的1 号、2 号线整线路的高峰小时双向客流参数。为本文的运营调度策略优化研究提供科学的数据基础。

公交调度策略优化，需结合实际市民出行规律，进行发车频次、车辆容量、车辆组合等多方面的协调，最终达到较高的服务率。因此，找到较为合理的多因素组合策略，是得到较好服务率的关键。而通过计算机程序运行仿真的方法【2】，能够较好地对实际公交运营过程进行模拟，通过组合多种因素的多种阈值，实现任意策略的参数实验，得到较好的仿真效果。同时也可避免实际盲目的调度实验所可能造成的对乘客出行的干扰，从而避免引起乘客的投诉等不满情绪。

2 金华BRT 2 号线高峰断面客流

断面客流的准确预测是一项复杂的系统工程，包括了区域经济调查、人口调查、交通区域划分和出行率、出行选择、岗位分布、流量分配、路径规划等步骤。且每一个步骤均由多专业、多学科的工程师协同完成，最终通过将模型数据和实际出行数据进行对比，得到较有预见性的近期和远期各站点交通流数据，进而得到关键断面处的客流分布。如图1 所示为金华城区范围公交客流最短路径分配后的客流需求路径图。图1中，客流梯度以500/1 000/2 000 进行划分。

图1 中心城区范围公交客流最短路分配

在图1 基础上，对BRT 1 号线和2 号线进行站点选择，通过客流重新分配后，进而得到BRT 1 号线和2 号线的近期客流预测图。如图2 所示。

图2 2020 年BRT 1 号线、2 号线高峰客流预测分布

由于金东区和金华经济技术开发区金西组团的发展为今后金华的城镇化发展重点，为加强城市副中心和金华中心城区的联系，合理规划，横贯金华东西的BRT 2 号线客流更具备研究意义。表1 为BRT 2 号线高峰小时断面客流预测数据。从表1 中可见，东向西和西向东2 个行车方向中，断面客流最大处均在金华商城站。因此，针对金华商城的断面客流公交调度和优化为本文的研究重点。

表1 BRT 2 号线高峰小时断面客流预测

3 关键断面客流公交调度策略研究

3.1 仿真算法设计

算法分为5 个模块，分别为客流产生模块、车辆参数模块、站台模块、乘客信息模块、数据分析模块。各模块的功能如下：客流产生模块负责生成随机客流，且生成的随机客流数量满足正态分布，其均值与表1 中最大断面处的上下车数量一致；车辆参数模块包含车辆的乘客容量、车辆运行速度、车辆到站时刻等信息；站台模块为乘客上下车的临时流动场地，为数据分析模块提供乘客滞留等信息；乘客信息模块包含每位乘客的旅行路径、关键节点处信息；数据分析模块负责对整体数据进行汇总和分析，输出站台即时等待乘客数量、滞留乘客数量、上下车乘客数量等图表，方便决策者直观地得到各种调度策略下的运行效果。仿真程序的流程框图如图3 所示。

图3 仿真程序流程图

3.2 仿真策略分析

发车间隔设置为3min 或5min，车辆类型有大容量车辆（定员160 人）和小容量车辆（定员90 人），发车组合可为大容量车和小容量车的组合搭配，具体的调度策略安排如表2 所示，共设计5 种调度方案可供选择。

表2 客流高峰调度策略变量组合

首先对方案1 进行仿真分析，将发车间隔设置为5min，发车车辆选择1 辆大容量车。仿真结果如图4 所示。

图4 东向西方向即时到站客流

图4 中，横坐标表示时刻，根据24h 共1 440min 计，纵坐标为每分钟内新到达BRT 站台的乘客数量。A 站表示金华商城站的东向西方向站台，B 站表示金华商城站的西向东方向站台。为节约论文篇幅，仅输出A 站的各数据输出图表。图5为按发车间隔5min 条件下的A 站乘客上车人数统计，由于金华商城站位于中间站，因此当车辆到达金华商城时，车辆中会有部分在前面站台上车的乘客，已经占据部分车辆空间；故若当前A 站等候人数过多，会造成部分站台乘客无法上车，继续等待下一辆车的情形出现。

如图6 所示，表示因车辆拥挤而未能即时上车的乘客数量。从图6 中可见，当发车间隔为5min，发车容量为单辆容量160 人的大容量车时，不能满足高峰断面客流的出行需求。

因此，再按方案2 进行仿真分析，分析结果如图7 所示。可见，采用发车间隔3min，发车容量为单辆容量90 人的小容量车，也不能满足高峰断面客流需求。

图5 A 站即时上车客流

图6 方案1 A 站即时滞留客流

图7 方案2 A 站即时滞留客流

因此，再按方案3 进行仿真分析，分析结果如图8 所示。可见，采用发车频次5min，并采用2 辆大车总容量为320 人进行搭配时，已经能够满足高峰断面客流出行需求。

图8 方案3 A 站即时滞留客流

在此基础上，为探索能否降低成本，将发车间隔保持5min不变，将发车车辆改为大容量车与小容量车搭配，即载客人数为250 人。仿真结果如图9 所示。从图9 中可见，方案4 与比方案1 和方案2 更优，但与方案3 相比较弱，但从运营成本上来看，可降低车辆采购成本。

图9 方案4 A 站即时滞留客流

在此基础上，考虑采购时一般采购同一种车辆可节约采购成本，若均采用小型车辆也可降低司机调度难度。因此，将发车间隔保持5min 不变，将发车车辆改为3 辆小容量车搭配，即载客人数为270 人。仿真结果如图10 所示。从图10 中可见，此时滞留人数较少，因此也说明此时车辆利用率最高，同时，综合车辆采购成本、运营维护成本、司机培训和调度成本，可得方案5 应为最优选择。