中国城市规划设计研究院 黎明 张国华 戴继锋
【摘要】当前我国城市面临着严重的交通问题，智能公共交通系统是重要的解决途径之一，
因此成为国内外研究和建设的重点内容。本文对我国当前公交智能调度系统现状进行了分析，并对国内基于公共交通通行能力和公交动态服务水平评价约束条件下的智能公交调度这一空白内容进行了研究。本项研究成果可以用于对智能公交系统进行改进和完善。
【关键词】公共交通 智能调度 通行能力 服务水平
1 引言
当前随着我国经济的发展，大城市相继出现了严重的交通问题。根据国外城市交通发展的经验教训，优先发展公共交通是解决城市交通的根本途径之一。智能公共交通系统作为智能交通系统重要的子系统之一，在发展公交交通中是被重点建设的内容之一。在我国“十五”科技攻关的智能交通（ITS）城市示范中，北京市、上海市、青岛市、杭州市、重庆市等多个城市的ITS建设示范中都包括了智能公共交通系统的内容。在智能公共交通系统中，最关键的部分就
是公交车辆的智能调度，这也是目前国内各城市公共交通企业建设的重点内容。
目前，国内建成并投入使用的智能公交调度系统基本上都只实现了对公交车辆的监视功能，核心层次上的实时调度技术，尤其是基于公交通行能力和公交服务水平评价等条件约束下的实时调度技术尚处于研究空白状态。
2 国内城市智能公交调度系统的状况
根据国外的应用经验，设计合理并能够充分发挥作用的公交运营智能调度系统，通过对路线在途公交车辆的定位以及对站点上下客流量的统计分析，进行车辆发送和站点停靠等方面的优化计算，并利用现代计算机和通信技术加强公交企业的组织管理，公交车辆的运送速度与运送能力均可提高20%以上。国内智能调度系统目前应用效果距此还有较大的差距。
与国外城市先进的公交智能调度系统相比，目前国内智能调度系统的差距主要表现在： （1）缺少对城市路网公共交通实际承载能力的研究
国内投入使用的智能公交调度系统，其调度计划缺少对城市道路网络公共交通承载能力的研究。由于公交班次安排基本就是采用原手动调度模式下的行车班次表，没有考虑公交车辆在停靠区域、公交站点及公交车道的通行能力，也没有考虑到公交车辆与其他车辆的相互影响。因此固定班次安排和实现人工调度的情况下，都无法以公交通行能力为约束进行校核，容易造成公交班次安排超越道路网络及公交站点公交车辆通行能力，并进一步恶化道路交通状况、引发更严重的道路拥堵，并造成公交运输能力的实际下降。
（2）没有考虑对智能调度系统的服务水平实时评价
公交服务水平的动态评价是保障公共交通实时调度系统正常有效工作的重要前提条件之一。通过针对公交服务水平的评价，公交智能调度系统可以根据评价结果，对原有的公交班次
安排进行相应的调整，更好的为出行者服务。同时，根据对智能公交调度系统的公交服务水平动态评价，公交企业还可以选择不同的经营策略，针对客流量周期性变化、节假日以及特定气候状况的特殊需求，采用更为灵活和有效的调度措施，提高公交企业的管理水平和经营效益。 国内目前公交智能调度系统在该方面还依然处于空白状态，也是急待开展研究的热点领域之一。
（3）应用规模依然较小，纳入智能公交系统管理的公交线路和车辆有限
国内公交企业的运营公交车辆中，安装了GPS定位系统的公交车辆只占少数。即使在国内智能公交系统建设积极、基础好的几个城市中，安装定位系统的公交车辆比例都没有超过20％。公交调度系统应用规模小，难以达到规模效应，降低系统效果。
（4）智能调度的过程缺少对实时数据的使用，调度过程依然以人工调度为主
国内日常的班次调度安排依然是使用较为固定的时刻表，不能根据针对公交实时运营数据的分析产生调度指令。同时，由于发送调度指令需要人工操作，实际上很难实现自动调度，并增加了调度人员的工作量。
上述在应用规模等方面的差距，相当程度上是由于经济因素造成的，随着我国经济的发展，通过增加智能公交系统方面的投资将基本获得解决。系统建设是一项系统工程，其中每一项技术的欠缺对于整个系统都会产生深远的影响。对原有空白领域进行开拓，开展基于公交通行能力和服务水平实时评价的智能调度技术研究对于完善智能公交系统将具有重要的意义，因此本文将集中对公交通行能力和公交服务水平动态评价进行一些研究尝试。
图1 公交车辆通行能力
交通信号配时 停靠区域设计 公交车道类型 跳站行驶 公交调度特性公交车辆编组 公交站点位置 公交车道通行能力 在线/离线车站 交通流量 交通法规 公交车辆排队概率公交车流量 停靠区域数量公交站点通行能力净空时间
乘客需求和装载量公交车站间隔 车辆类型和容量 乘车收费方法 车上乘客流通方式停留时间变化率停靠区域通行能力 停留时间 3 公交通行能力与公交服务水平的标定 3.1 公交通行能力研究
公交通行能力主要包括两部分内容：公交车辆通行能力与乘客通行能力。
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3.1.1 公交车辆通行能力
车辆通行能力反映了在一段确定的时间段内（一般指1小时），特定的公交设施所能够提供服务的最大车辆数。主要由三个部分构成：公交停靠区域的车辆通行能力、公交站点的车辆通行能力和公交车道的车辆通行能力。影响车辆通行能力的因素有很多，公交车辆通行能力的基本构成如下图1所示。 3.1.2 公交乘客通行能力
乘客通行能力是指在没有不合理的延误、危险或限制的运行条件下，在给定的时间段里通过一个给定地点的最大运输人数。分为两大类：乘客在站点的通行能力以及在车道（道路）上的通行能力。影响通行能力的构成因素详见上图2所示。
站点之间的乘客分布乘客出行距离 乘客需求特征 乘客通行能力 高峰小时系数 公交车发车频率 允许装载的乘客数量操作者采用的策略 3．2 公交服务水平研究
服务水平与居民对公交的满意度息息相关，也体现出运营管理水平，这是公交发展水平最直接的体现。通常情况下，针对公交服
停靠区域车辆通行能力公交站点车辆通行能力车辆通行能力 公交车道车辆通行能力图2 公交乘客通行能力
务水平的评价，可以通过如下图3的指标来进行：
行车安全性：通过安全行驶间隔即公共交通车辆总行驶里程与行车责任事故次数的比率（万公里/次）反映；
方便性：包括公交出行比例、换乘系数、换乘距离、换乘站距、发车频率等公交基本运营特征指标。公交出行比例从总体上反映居民对公交的选择，换乘系数、换乘站距反映了线网布局、站点设置的合理程度，直接与乘坐方便性相关；发车频率直接反映在乘客等车时间上。
机动性：公交通过出行时耗、公交运营速度指标反映。出行时耗为车内时间和车外时间的总和，车内时间主要和公交运营速度有关，从这一指标也反映出道路条件和交通环境对公交的 影响；车外时间包括到离公交站台时间、等车时间、换乘时间等几方面，主要和网络布设有关。
可靠性：准点率也是反映公交服务的另外一个重要方面，行车准点性与企业调度管理、运营组织、道路条件等因素相关。
舒适性：主要通过高峰和平峰满载率反映。此外从车型配置、非直线系数等方面也能反映乘坐的舒适程度。
高效性：主要通过乘客信息服务程度、公交实时调度水平、公交区域调度水平等指标来反映。该项指标对于智能公交关系系统的评价尤为重要。
针对公交服务水平的评价，将根据上述的参数，选择必要的权重系数，充分考虑智能公共调度应用情况下对于实时性、高效性的特殊要求，确定不同服务等级的标准。
4 智能公共交通调度系统的改进方案设计 4.1 智能公交调度系统的工作架构设计
图3 公交服务水平指标
完整的智能公交系统将主要如下列组成部分构成：GIS—T地理信息系
统、运营中央数据库系统、智能调度系统、信息采集系统、评价系统、信息服务系统、通信系统。
将通行能力和服务水平作为约束条件纳入到公交调度流程后，智能公交系统中与智能公交调度业务相关的系
统，工作流程架构如下图4所示。
图4 智能公交调度系统工作框架图
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4.2 智能公交调度的工程流程
智能公交系统将按照下述的算法流程进行工作：
（1）首先必须标定城市道路网络公交通行能力，主要是对公交GIS-T平台的基础数据的分析和处理过程。根据城市公交线路情况，城市道路的车道设置及通行能力等属性信息，公共交通场站设施状况，公交专用道的信息，城市交通信号控制系统信息等内容，由智能公交调度系统确定公交车辆通行能力和公交乘客通行能力，并建立其相应的GIS图层。
（2）根据公交GIS-T平台的基础数据，结合公交信息采集系统收集的公交车辆位置、客流量等实时信息，通过公交评价系统对公交服务水平进行评价，服务水平包括了整个公交网络的服务水平、区域的公交服务水平、公交线路的服务水平、特定路段的服务水平、公交场站的服务水平以及公交车辆的服务水平等多个层面的内容。
（3）公交监控中心以公交车辆实时运营情况和客流量情况为依据，结合城市道路网络的实时交通状况和天气状况，以公交通行能力和服务水平作为约束，对原定的公交班次安排计划进行修正，形成新的动态车辆调度指令。
（4）公交调度中心将调度指令通过通信系统发送给公交车辆。
整个调度的工作过程如上图5所示：
5 结论
图5 智能公交调度处理流程图
本文对国内智能公交调度系统的应用状
况进行了分析，对基于公交通行能力和公交服务水平动态评价约束下的公交智能调度系统进行了研究，确定了该模式下智能公交系统的工作框架和相应的处理过程。该项研究对于完善国内智能公交调度系统，更好的实现公交实时调度具有借鉴价值。
参考文献
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