基于局限性分析的公路快速客运组织方式选择的建模研究

基于局限性分析的公路快速客运组织方式选择的建模研究彭佳1丛颖2，，何杰1（1.东南大学交通学院，江苏南京210096；2.南通市规划编制研究中心，江苏南通226006）摘要：论文基于经济学原理，建立了反映公路快速直达客运运营效率的四个关键技术经济指标间的数学模型，结合对模型中相应参数的可行性求解分析，得出公路快速直达客运型组织方式存在的局限性。鉴于此局限性，提出枢纽集散运输与节点配载运输两种新型公路快速客运组织方式，并就新型组织方式的实施流程、运营效率、适用范围等方面开展深入研究。论文最后依据我国国情，提出公路快速客运组织方式的阶段性发展目标与运作模式，旨在实现多种组织方式的和谐发展及实载率、生产效率与服务水平等方面的提高与改进，最终达到优化公路快速客运系统的目的。关键词：交通运营管理；公路快速客运；客运组织方式；直达快运；枢纽集散运输；节点配载运输ModelingResearchontransportorganizationmethodschoiceofhighwayrapidpassengertransportbasedonlimitationanalysisPENGJia1,CONGYing2,,HEJie1(1.TransportationCollegeofSoutheastUniversity,JiangsuNanjing210096,China2.NantongUrbanPlanning&ResearchCenter,JiangsuNantong,226006,China;)Abstract:Basedontheprinciplesofeconomics,thisarticleestablishednewtypesofmathematicalmodelamongfourkeytechnicalandeconomicalindexesofhighwayrapidpassengerthroughtransport.Accordingtotheresearchonthefeasiblesolutiontotheassociatedparameterswhichwerethencomparedtotheactualvalue,therewassomelimitationintheexistingtransportorganizationmethod.Inordertoconquerthat,webroughtforwardnewmethods.TheywereCD(CollectingandDistributing)OrganizationMethodandRelayOrganizationMethod.What’smore,wehadadeepresearchontheirfeasibilities,operationflows,applicabilityfields,etc.Attheendofthisarticle,inordertofusedifferentorganizationmethods,toincreasethevehicles’actualloadrate,thetransportingproductivityandtheservicelevel,thispapersuggestedathree-stagedevelopmenttargetsandoperationmodelofthehighwayexpresspassengertransportationsystem.keywords:Transportationoperation;Highwayrapidpassengertransport;Organizationmethod;Rapidthroughtransport;CD(CollectionandDistribution)Transportation;RelayTransportation0引言公路快速客运系统是以对时间要求高的旅客为服务对象，以高速公路及运行条件良好的干线公路为基础，依托多层次、网络化的客运场站集散客流，使用速度快、档次高的车辆运送旅客，以GPS技术、移动通信技术以及计算机网络技术为支撑，通过科学有效的运输组织，保证一定的发车班次，实现旅客和信息安全、快捷、舒适、经济地运行的公路客运系统[1]。随着我国高速公路和高等级公路网络的不断完善，公路快速客运（以下简称“快速客运”）迅速以其快捷、优质的服务赢得广大旅客的欢迎，但随着快速客运业的发展，其自身也暴露出亟待解决的问题：目前国内普遍采用公路快速直达客运（以下简称“直达快运”）作为运输组织方式，虽然它快速、便捷，却无法保证较高的运营实载率，论文将基于经济学原理其局限性，并提出新型公路快速客运组织方式，旨在实现快速客运业高效、健康、可持续地发展。项目支持：交通部“十一五”交通发展重大研究课题“快速客货运输系统规划研究”项目（2003-1-3-09）；东南大学优秀青年教师教学科研资助计划（2008-2011）1.直达快运型组织方式的局限性分析1.1直达快运型运输组织方式的内涵公路快速直达客运是指在高速公路或运行条件良好的干线公路上实行的车辆高档次、发车高密度、运行高速度、服务高水平的快运组织方式，整个运输过程的途中没有乘客上下，不支持客流配载，旅客只在起、讫点上、下车，保证了快运车辆的运营速度，节省了旅客的在途时间，充分体现了快速客运“快速”的特性。1.2直达快运的局限性分析1.2.1关键技术指标关系模型（1）发车密度－实载率如公式（1）和图1所示，直达快运的发车密度与平均实载率R间呈现清晰的反比关系。1CNTNR（1）式中，R-平均实载率(%)；TN-快速客运企业日平均发送旅客数(人/天);-发车密度(车次/天);N-单位车辆平均车座数(座/车);C:常量，NTNC.图1实载率－发车密度关系图2发车密度—服务水平关系（2）发车密度－服务水平服务质量是快速客运企业的生命，发车密度则是决定服务水平的重要指标[2,3]。依据实际情况，发车密度从无到有时，旅客满意度随发车密度增长较快，相应地，服务水平亦上升较快；当发车密度增至一个特定点时，服务水平将表现出对发车密度提高的不敏感性，依此为据，建立发车密度与服务水平sl之间的函数关系式（2），函数图像如图2所示。slsla%100（%1000sl）（2）其中：-发车密度(车次/天);sl-服务水平(%)；a-由调查确定的参数。（3）快运企业的经济效益企业的经济效益为收入与运营成本之差[4]，如公式（3）所示，企业盈利与否，取决于)(21PPNR的正负，令12*PNPR，并称*R为基本实载率。R、*R与企业效益间关系如表1所示。24)(21PPNRE（3）其中：E-快运企业单日经济效益（元/天）;,R,N同上;1P-单张车票价格（元）;2P-车辆单次平均运营成本（元/车）.表1实载率与企业效益关系*RR*RR*RR企业效益盈利保本亏损1.2.2局限性分析图1、2中变量之间相互影响、制约，表现为经济学上的效益悖反关系[5]。将图1与图2中曲线叠加，得到交点（Q，）（如图5所示），其对应的纵坐标为临界发车密度，横坐标Q为临界实载率。下面讨论基本实载率*R与临界实载率Q不同的情况下，所对应的可行实载率与可行发车密度区间。（1）QR*当%100,*RR时，对式（3）求导：01NPdRdE，且E（*R）＝0，因而E在该区间内恒正，且单调递增。○1如图3所示，QRR,*时，随着R增大，E单调上升，、sl均随之下降，需兼顾效益与服务水平，因而可设区间))),51(,(max(*QQRR％－为可行区间。○2%100,QR时，sl随R的上升迅速下降，因此，为保证服务水平，可设区间%]100,2%),51(min[,RQQQR为可行区间。综合○1、○2的可行实载率空间，可得：),51(min[()],51(,{max[*1％％QQRR%]}100),2(,*RQ。区间内实载率对应的发车密度既可确保经济效益，也可满足一定服务水平，称其为可行发车密度。（2）QR*如图4所示，类似地，在%100,*RR时，E0且单调递增，但服务水平迅速下降，为确保经济效益与服务水平，须*RR，且不能过大，因此设可行区间为)]100)51(min(,(**2％，％RRR。区间内实载率对应发车密度为可行发车密度。图3QR*图4QR*（3）结论经快运企业自身调查，得出平均实载率70％左右是企业盈利的关键点（即%70*R）[6]，综合可行实载率区间1R与2R，得出企业实际运营实载率须大于70％，而数据显示，现实中实载率却并没有达到预期要求：宁沪高速公路不同座位数班线客车（数量占前五位份额）的平均实载率为66.8%[7]，而从全国范围内看，快速客运社会平均实载率值更低，大约只有56％[6]。2新型快运组织方式快速直达客运无法确保满意的实载率，为此可引入新型快运组织方式，改善公路快速客运行业组织现状。下面提出枢纽集散运输与节点配载运输两种新型公路快速客运组织方式，并就其各自实施的组织流程、运营效率、适用范围等展开研究。2.1枢纽集散型运输组织方式2.1.1产生背景与内涵中国地大物博、幅员辽阔，间距较远的非交通枢纽城市之间，发车密度可能低于1班次/日，无法满足客运需求，这在人口密度较小的西部地区尤为明显[8]。鉴于此，枢纽集散型运输方式应运而生。枢纽集散型运输组织方式（下面简称“枢纽集散运输”），即通过整合出行距离较远、发车密度不足的公路交通枢纽城市及（下面简称“枢纽”）周边区域的散客流量，采用直达快运方式集中运输至另一枢纽城市，继而疏散客流的过程。其具体流程如图5所示：源自Ai的散客流通过接驳运输到达枢纽点A，由A以直达快运集体送至枢纽B，再经B点由相应的接驳运输疏散客流至最终目的地Bj。ABA2A3AnA1…B1B2B3Bn…图5枢纽集散运输示意图图5中Ai（i＝1,2,3,……，n）为枢纽A周边区域散客流的发生地，Bj（j＝1,2,3,……，n）为终点枢纽B周围的客流疏散地。图中虚线为驳运方式（应尽可能以直达快运方式为主），箭头方向皆可逆。2.1.2效率分析（1）“A—B”发车密度提高通过聚集源自Ai的散客源，提升了“A—B”的客流强度，在保证“A—B”以较高实载率运营的同时，也提高了其间的发车密度。（2）“Ai—Bj”班次提高“A—B”间发车密度提高，且“Ai—A”，“B—Bj”间接驳运输发车密度足够高，因而与采用直达快运时相比，“Ai—Bj”间发车密度明显提高，几乎增至与“A—B”的发车密度相同。（3）平均候车时间减少该组织方式最大换乘次数为2次，因接驳运输本身运距较短，行驶时间几乎与直达快运相等，在此只考虑出行等待时间。设“Ai—A”发车密度为1班/h，“A—B”发车密度为（1/6）班/h，“B—Bi”发车密度为1班/h，依据“排队论”原理[9]，乘客平均候车时间如表2所示。表2乘客平均候车时间出行的起讫点平均等待时间“A--B”6/2=3h/veh“Ai--Bj”1/2+6/2+1/2=4h/veh“Ai--B”1/2+6/2=4h/veh“A--Bj”若采用直达快运，设“Ai—Bj”发车密度为（1/24）班/h（而实际发车密度甚至不足1/24班/h），则乘客平均随机等待时间均为24/2=12h/次；由于无法保证足够的客流强度，“A—B”的直达快运发车密度与采用枢纽集散运输相比亦会减少；类似地，“Ai—B”与“A—Bj”的发车密度均会降低。2.1.3适用范围枢纽集散运输通过整合散客流量，确保运距较远的两枢纽城市间的客流强度，使主干线上快运车辆实载率与发车密度提高，最终实现运距大、发车密度不足的任意两点间发车密度的提高。因而，该方式适合承担起讫点较远、发车密度不足、客流强度较弱的两个交通区域之间的客源集散任务。依据我国国情，此方式可广泛应用于我国中西部城市群或经济带内