摘要:針對鐵路車站夜間乘客疏散問題提出基于定制公交的解決方案,并對其核心的多線路動態(tài)規(guī)劃問題展開研究.首先,針對乘客目的地較為分散的特性,基于DBSCAN算法對乘客目的地聚類,并結(jié)合道路停靠條件及乘客門到門服務(wù)的特殊需求動態(tài)確定定制公交停靠站點;其次,兼顧公交企業(yè)和乘客雙方利益,構(gòu)建以定制公交車輛保有成本、運行成本和乘客時間成本之和最小為目標(biāo),以乘客出發(fā)與到達(dá)時間窗、載客量等為約束的多線路動態(tài)規(guī)劃模型;最后,以北京南站為例進(jìn)行分析.結(jié)果表明:相比于出租車疏散,改進(jìn)定制公交疏散方案能提高10%~35%的乘客疏散效率;與傳統(tǒng)定制公交疏散相比,可在節(jié)約28.6%的運營成本的同時提高10%的疏散效率.

　　關(guān)鍵詞:城市交通;定制公交;旅客疏散;改進(jìn)DBSCAN聚類;線路優(yōu)化

　　隨著鐵路運輸系統(tǒng)的發(fā)展,夜間到站旅客數(shù)量急劇上升,乘客的疏散問題逐漸成為社會關(guān)注熱點.定制公交通過集合個體出行需求,為出行起訖點、出行時間、服務(wù)水平需求相似的人群提供量身定制的輔助公交服務(wù),具有較優(yōu)的資源整合能力.政府及管理部門也于近幾年陸續(xù)出臺相關(guān)政策,促進(jìn)客運定制服務(wù)的發(fā)展[1].針對鐵路夜間到站乘客流量大、到站時間集中、目的地較分散的出行特征,線路靈活、快捷經(jīng)濟(jì)的定制公交對乘客的疏散具有極高的適用性.定制公交的推廣備受關(guān)注.

　　Liu等[2]探討了定制公交在中國的發(fā)展模式,對線路設(shè)計、時刻表編制等進(jìn)行分析,闡述發(fā)展可行性.李彬[3]探討了定制公交車型設(shè)置原則,并對定制公交線路設(shè)計和運營進(jìn)行了理論探討.Cao等[4]通過RP、SP調(diào)查分析了人們對定制公交等出行方式選擇的影響因素,對工作日定制公交的開行方案提供參考.在停靠站點設(shè)計方面,Qiu等[5]在需求不確定性環(huán)境下提出了動態(tài)可變站點策略,但對是否可將乘客需求點進(jìn)行合并缺乏研究.邱果[6]在定制公交乘客的出行需求分布感知算法的基礎(chǔ)上。

　　提出了P-DN算法進(jìn)行乘客出行需求起終點的聚類,但僅考慮了距離對聚類點的影響,未考慮如何實現(xiàn)所有乘客步行距離最小的聚類目標(biāo).在線路規(guī)劃方面,胡郁蔥等[7]提出了多起終點多車型混載的定制公交線路規(guī)劃模型.李艷梅[8]利用層次分析法,建立了乘客需求可拆分的定制公交線網(wǎng)規(guī)劃模型.姚恩建等[9]建立了同步優(yōu)化發(fā)車間隔和車型配置的多目標(biāo)優(yōu)化模型,能實現(xiàn)公交企業(yè)的運營成本最小化,但主要針對的是常規(guī)公交.王健等[10]建立了以車輛運營里程最小為目標(biāo)的車輛調(diào)度模型,但該模型由于將車輛延誤帶來的乘客時間價值損失轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)量行駛里程,忽視了不同地區(qū)乘客時間價值的差異性.

　　綜上而言,目前對定制公交的研究主要集中在通勤類定制公交的運營模式方面,對于集中到達(dá)的大客流疏散缺乏理論支撐,且在站點設(shè)置中對乘客總步行距離的考慮欠缺,在線路優(yōu)化中對乘客時間價值成本的權(quán)衡方面研究不成熟,對保障乘客出行時間集約化的模型設(shè)計欠妥.本文作者充分考慮定制公交的服務(wù)水平,基于實時獲取的乘客需求,采用改進(jìn)的DBSCAN算法進(jìn)行定制公交停靠站點聚類,并提出了兼顧乘客出行時間價值成本和公交運營成本的多線路動態(tài)規(guī)劃算法.

　　1模型構(gòu)建

　　由于鐵路夜間到站乘客的目的地類型較為單一,多集中于居住區(qū)域,存在對相鄰目的地進(jìn)行聚類的可行性.且由于鐵路夜間到站乘客流量大,定制公交對集中到達(dá)的大客流疏散具有較高的適用性.為實現(xiàn)公交企業(yè)和乘客雙方利益均衡,通過改進(jìn)的DBSCAN算法進(jìn)行聚類,并結(jié)合道路停靠條件確定停靠站點,以定制公交運營成本和乘客時間價值成本之和最小為目標(biāo),進(jìn)行線路動態(tài)規(guī)劃.

　　1.1停靠站點的確定充分考慮特殊乘客(如行李數(shù)量多、行走不便的乘客)對于門到門服務(wù)的需求,以及各目的地之間的相對位置,采用不受聚類點分布形狀影響的DBSCAN算法作為基礎(chǔ)算法,并在此基礎(chǔ)上考慮乘客人數(shù)權(quán)重進(jìn)行聚類分析.算法的核心參數(shù)為最小鄰域點數(shù)MinPts和鄰域半徑EPS,MinPts為最小聚類乘客人數(shù),EPS為乘客下車后的步行距離.

　　1.2線路優(yōu)化模型

　　1.2.1優(yōu)化目標(biāo)

　　線路優(yōu)化的目的是在兼顧企業(yè)運營成本的同時保障較高的服務(wù)水平.以定制公交運營成本和乘客出行成本之和最小為目標(biāo),建立線路動態(tài)規(guī)劃模型.其中,定制公交運營成本Cs主要包括:固有成本(含維修成本)和燃油成本(與運距和載客量成正相關(guān))。

　　2案例分析

　　依托北京南站所在的西南區(qū)域隨機選取40個目的地、100名乘客進(jìn)行驗證.同時獲取各目的地的位置坐標(biāo)、乘客人數(shù)等.考慮到鐵路夜間到達(dá)乘客的目的地多為居住區(qū)域,目的地的選取多為人口密集的居住區(qū).

　　2.1模型求解

　　采用DBSCAN聚類確定停靠站點,考慮到乘客步行半徑要求,設(shè)置MinPts=2,EPS=500m.聚類結(jié)果.不同的形狀代表不同類別,點狀為單獨成一類的停靠站點,共有四類.將聚類所得四個質(zhì)心點(聚類點1~4)選取在交通便利、利于車輛停靠的地方,其余不滿足EPS約束的目的地直接加入停靠站點集合,在地圖上進(jìn)行標(biāo)注.

　　2.2結(jié)果評價

　　為充分證明模型的有效性,將改進(jìn)定制公交疏散方案與出租車疏散方案、傳統(tǒng)定制公交疏散方案進(jìn)行對比.

　　2.2.1與出租車疏散方案的對比分析

　　定制公交及出租車到達(dá)各個停靠點所需時間以及車載乘客的總出行時間.其中出租車出行時間為行程時間與打車等待時間之和,根據(jù)文獻(xiàn)[13]定義打車時間為30min.

　　交通工程論文范例：公交系統(tǒng)管理論文發(fā)表指導(dǎo)

　　3結(jié)論

　　1)在充分考慮乘客的出行時間成本和公交企業(yè)運營成本的基礎(chǔ)上,建立了以公交服務(wù)水平為目標(biāo)函數(shù)的線路優(yōu)化模型.案例分析結(jié)果表明,本文提出的疏散方案與出租車相比,可提高10%~35%的疏散效率,相比于傳統(tǒng)定制公交,可節(jié)省26.9%的運營成本,縮短10%的出行時間.2)通過定制公交解決集中大客流的疏散難題,有利于提高出行質(zhì)量,促進(jìn)便捷、共享交通出行方式的發(fā)展,對于解決夜間有大批量乘客到達(dá)而缺乏配套交通服務(wù)系統(tǒng)的鐵路車站、機場等所存在的乘客疏散問題有重要的借鑒意義.

　　參考文獻(xiàn)(References):

　　[1]交通運輸部.交通運輸部關(guān)于深化改革加快推進(jìn)道路客運轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見[EB/OL].(2017-01-03)[2020-04-19].http://xxgk.mot.gov.cn/jigou/ysfws/201701/t20170103_2978739.html.MinistryofTransportofthePeople’sRepublicofChina.Guidanceondeepeningreformandacceleratingtheupgradingofpassengertransport[EB/OL].(2017-01-03)[2020-04-19].http://xxgk.mot.gov.cn/jigou/ysfws/201701/t20170103_2978739.html.(inChinese)

　　[2]LIUT,CEDERAA.Analysisofanewpublic-transportserviceconcept:CustomizedbusinChina[J].TransportPolicy,2015,39:63-76.

　　[3]李彬.定制公交與定制公交客車的研究[D].西安:長安大學(xué),2013.

　　作者：姚恩建,馬斯瑋,向鎮(zhèn),高一迪