1、1公交校车的车辆调度和网络优化(以天津为例)摘要： 本文首先系统分析了中国和外国公共交通的现状的基础上，从我国城市校车的现实状况出发，提出了校车存在的必要性。并通过借鉴国内外的经验，对我国城市校车的车辆调度和网络优化提出了自己独有的见解。车辆调度是我国城市公交校车调度的重要内容，文章对我国大城市公交典型的线路调度管理和组织模式和日常调度作了分析，进而在实际调查的基础上从学生的角度分析了公交线路优化问题。建立了学生等待抱怨程度最低，学生拥挤抱怨程度最低为目标的公交车辆发车频率和线路优化的算例。本文最后在调度和优化的基础上，对公交智能化调度系统的基础内容作了相关阐述，提出了 APTS 和 ITS
2、对公交校车的重要作用和发展前景。 关键词；公共交通 ； 校车；车辆调度；网络优化；智能交通 中图分类号：U491.1+2 文献标识码 A 1 引言 对公交校车网络系统而言，拥挤现象是普遍存在的，尤其是在一些人口密集的地区，如我国的北京、上海、香港等大中城市。学生常常会由于拥挤而乘不上到达的第一辆车，因而换乘别的交通工具。基于此我们对经营者和学生进行了分析研究。通过本课题的研究将对制定线路规划，经营者具体经营管理提供一些网络优化方法，为校车客运企业的发2展也提供参考依据。 这就是本课题研究的出发点，本文将从两个方面来解决，一方面，一些公交校车在不改变自己运营线路的条件下，通过合理调度，加开学生专
3、车，在某个时间段内增加发车的数量；另一方面，建立一个优化的学生交通网络，把校车纳入后勤化的范畴。 2 公交校车概述 2.1 校车的概念 城市校车是城市公交系统的一部分,主要是为了方便学生上下学而设置的,由于它的特殊性,校车虽属公交车性质，但在发车方式上与一般公交车有所区别。 首先，校车线不是在两头终点站同时双向发车，而是按照学生上、下学客流走向，在单向终点站发车，即早晨从居民区终点站朝学校方向发车，傍晚是从学校终点站朝居民区方向发车。 其次，校车线的车辆间隔也区别于其它公交车。校线分早晚两个时段在各终点站发车。每个时段的首班至末班时间为 10 至 20 分钟，在时段内全部车辆将均衡发出。 2.
4、2 天津市公交校车现状 从 2004 年 3 月 1 日至 2004 年 3 月 14 日这段时间里，跟车调查 687路车，由于篇幅有限，所有数据不再一一列出。调查数据整理如下： 表一： N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3T（秒） 2.5 2 2 3 6 6 1.5 1 1.5 1 1 2.5 M（个） 13 1 4 3 10 7 1 7 8 5 6 9 P(%) 13.3 1.0 4.1 3.1 10.2 7.1 1.0 7.1 8.2 5.1 6.1 9.2 N 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 T（秒） 1 1 2.5 1
5、1 1 5 1.5 4 1 1 1.5 M（个） 7 3 8 8 4 9 5 5 9 11 4 4 P(%) 7.1 3.1 8.2 8.2 4.1 9.2 5.1 5.1 9.2 11.2 4.1 4.1 N 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 T（秒） 2 2.5 1 2 1 1.5 1 2 1 1.5 2 M（个） 6 7 1 2 1 4 1 2 1 2 10 P(%) 6.1 7.1 1.0 2.0 1.0 4.1 1.0 2.0 1.0 2.0 10.2 注：N 站点名称，T 运行时间，M 站点集散量，P 站点集散量百分比 135 表示站点名称。 由表一
6、可知，4、6、19、21 这几个站点运行时间较长，主要原因是因为经过一些大型商业区交叉路口较多，降低了运行速度，极易会让学生不能按时到校。有必要优化线路，使之提高运行效率。由表可知，各站点乘客集散量存在较大差别，起终点站上下乘客最多，约占全线的23.3%,其次为 5、12、18、21、22 等站点。2734 这 8 个站点上下车人数只占路线上下车人数的 14.1%。有必要对其进行优化线路。 2.3 天津校车存在的问题 2.3.1 线路不合理 4尽管一些公交车是以校车的名义运行着，由于收益不大，没有或者很少发挥校车的作用。乘客大多以市民居多，车辆经过的地区学生较少，因此，学生做车需要中转，致使学
7、生以骑自行车为主。 2.3.2 站点设置不科学 部分站点布设不合理，有的站点与学校有较远距离，致使学生的步行距离过长，换乘不便。站点设置的应突出特性，尤其是在上学、放学高峰时段，沿途要经过居民区和学校，在非高峰时段，可以适当改变路线。 2.3.3 时间安排不当 公交客流是一个随时间、空间不断变化的量，充分发挥公交车动态运能，需要深入地把握公交客流的变化规律。学生出行大多在上午 7 点到 8 点，下午 5 点到 6 点，因此，在这些时间段应把发车班次适当增多，使车内不会太拥挤而导致危险。 2.3.4 交通阻塞严重 校车主要运行在居住区和学校之间，城市的一些大商业区要尽量避开，提高运行速度，减少交
8、通阻塞，提高运行效率。给学生带来方便，致使学生能按时到学校。 3 车辆调度和网络优化 3.1 车辆调度（行车间隔） a) 行车间隔的计算 行车间隔，指正点行车时，前后两辆车到达同一停车站的时间间隔，又称车距。可由下式确定： 5I=或 I= 式中：t0 为高峰期间的周转时间； ti“ i 时间段的延续时间； Ato 时间内运行的车辆数； Ai i 时间段内运行的车辆( 次 )数( 辆 ( 次 )。 行车间隔确定是否合理，直接影响营运线路的运送能力和运输服务质量。 一般，行车间隔的最大值取决于客运服务质量的要求，而行车间隔的最低值 Imin 则应满足下列条件： Imin cs+ tf + ty 式
9、中： cs 路线中途站的平均停站时间 (min)； tf车辆尾随进出站时间 （min） ； ty 必要时等待交通信号时间 (min) 。 在乘车秩序正常的情况下，对大中城市客运高峰线路，Imin 以不低于 1 分钟3 分钟为宜。 b) 行车间隔的分配 行车间隔的分配，即行车间隔计算值的分配，指对呈现小数的行车间隔值进行取整数处理，使之确定为适当数值以便掌握的过程。 当行车间隔的计算值为整数时，在周转时间内，行车间隔的排列为等问隔排列。而当行车间隔的计算值为小数时，为便于掌握，可对之进行取整数处理。 6c) 算例： 天津校车一路，起点是万新村，终点是实验中学，由于在早晨 7：00到 7：46 时
10、间段内，学生人数较多，经常发生拥挤和乘不上车的情况，需要有原来的 8 车辆增开为 11 辆，计算行车间隔，要求间隔时间为整数。根据式子 （min） 因 I 小数，需进行取整数处理。 根据上式，令 Xb 与 Xc 分别为 1 与 0，则可将 I 分解为： I= (辆) 行车间隔的分配结果为： 即，行车间隔为 5min 的有辆车，行车间隔为 4min 的有 9 辆车,共计: A=2+9=11(辆) 3.2 公交校车网络优化 3.2.1 用“逐步布设，优化成网”算法 “逐步布设，优化成网”算法，是把公共客运网络归纳为拟设线路7起讫站点的配对优化，以以学生总乘行时间最少为目标，采用最短路法求解。 算例
11、： 如图所示单行线交通网，其中，V1 表示虚拟居民区,V2V7 为虚拟的学校地点,每条弧旁的数字表示通过这条单行线所需要时间的综合权数。要求:各学校站点到 V1 时间最小？ 基本思想：从 V1 出发逐步向外探寻最短路,执行过程中，与每一个点对应，记录下一个数(称为这个点的标号)，它或者表示从 V1 到该点的最短路的权(称为 P 标号)。或者是从 V1 到该点的最短路的权的上界(称为 T 标号),方法的每一步是去修改 T 标号,并且把某一具 T 标号的点改变为具 P 标号的点.从而使 D 中具 P 标号的顶点数多一个,这样至多经过 P-1步就可求出 V1 到各点的最段距离。 具体步骤如下： i=
12、0： 8S0=V1 ，PV1=0， V1=0， TVi= + Vi=M（I=2，3，4，） ，K=1 因（V1，V2）A，V2S0，PV1+12TV2 故把 TV2修改为 PVI+12=3，V2修改为 1； 在所有的 T 标号中，TV3=2 最小，于是令 PV3=2， 令 S1=S0V3=V1，V3 ， K=3 i=1： 把 TV6修改为 PV3+36=2+3=5，V6修改为 3 同理，把 TV5修改为 PV3+35=2+2=4，V5修改为 3； 在所有的 T 标号中，TV2=3 最小，于是令 PV2=3， 令 S2=V1，V2，V3 ， K=2 i=2： 把 TV4修改为 PV2+24=3+
13、3=6，V4修改为 2 同理，把 TV5修改为 PV3+25=3+1=4，V5修改为 2； 在所有的 T 标号中，TV5=4 最小，于是令 PV5=4， 令 S3=V1，V2，V3，V5 ，K=5 i=3： 把 TV4修改为 PV5+24=4+2=6，或 PV2+24=3+3=6，V4修改为 2 同理，把 TV6修改为 PV6+53=4+0.5=4.5，V6修改为 5， 把 TV7修改为 PV5+57=7，V7修改为 5 9在所有的 T 标号中，TV6=4.5 最小，于是令 PV6=4.5， 令 S4=V1，V2，V3，V5， V6 ， K=6 i=4： 把 TV7修改为 PV6+67=5+2
14、=7，V7修改为 6 在所有的 T 标号中，TV4=6 最小，于是令 PV4=6， 令 S5=V1，V2，V3，V5，V6, V4 K=4 i=5： 把 TV7修改为 PV4+47=6+0.5=6.5，V7修改为 4 在所有的 T 标号中，TV7=6.5 最小，于是令 PV7=6.5， 令 S4=V1，V2，V3，V5， V6，V7 ， K=7 i=6： 这时仅有的 T 标号点为 V7，TV7=+，算法终止。 结果：PV1=0，PV2=3 PV3=2， PV4=6 PV5=4，PV6=4.5 PV7=6.5，那么，从 V1 到 V7 进行运输，选取 V1-V2-V5-V4-V7， 或 V1-V
15、2-V4-V7， 或 V1-V3-V5-V4-V7。 对于其它站点可以配以权重，再次进行选取，直至找到最优路线。 3.2.2 模型评价 此模型主要是从乘客即学生的出行时间来考虑，优点是优化程序较少，并结合部分指标的修正，避免自相配对修正。缺点是，约束条件较少，对优化效果有一定影响。 4 公交校车智能化 先进公共交通系统是智能校车交通运输系统的重要子系统。作为10APTS 重要组成部分的公共交通信息系统，面向公共交通使用者的交通信息系统。提供的实时信息包括：公共交通拥挤程度、票价、公交车辆站时空信息、各个学校学生上、放学信息、换乘信息以及停车状况等。公共交通信息的提供有助于学生出行、换乘和发时间
16、的选择，可以改善学生的方便程度。在实际应用上能够提高公交服务水平、公交吸引力和公交运营效率。总之，本研究对于发挥 ITS 和 APTS 的最大效益、改善城市的公交校车的现状具有重要的意义。 5 结论 论文在大量实地调研的基础上对我国大城市公交校车的线路调度管理组织模式和日常调度做了总结。根据天津市的公交校车出行调查资料对线路调度问题进行了一定分析，进而对线路调度问题做了一定的简化，构建了以学生等待抱怨程度最小、拥挤抱怨程度最小为目标的优化模型。通过研究国外智能交通发展经验，归纳出我国城市公交校车智能调度系统应具备的基本功能和技术支持。结合我国公交校车发展的特点，我国发展智能化公交校车虽然有一定困难，但将势在必行。 参 考 文 献 1 沈志云. 交通运输工程学. 人民交通出版社, 1999 2 周晶. 城市交通系统分析与优化. 东南大学出版社, 2001 3 胡思继. 交通运输学. 人民交通出版社, 2001
