胡列格，劉 榮，王 佳

(長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410114)

城市公共交通是城市交通的重要組成部分。公交車輛運(yùn)力規(guī)模的合理與否，直接影響到公交系統(tǒng)的整體效益和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，若運(yùn)力不足，則線路的供給不能滿足乘客需求，服務(wù)水平下降，若運(yùn)力過(guò)剩，則線路的供給大于需求，使得資源利用率低，較大規(guī)模的公交車數(shù)量還會(huì)增加車輛油耗，影響企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效益［1］。因此，科學(xué)合理地規(guī)劃城市公交車輛的總體發(fā)展規(guī)模，對(duì)加快城市化進(jìn)程、培育和發(fā)揮城市綜合功能、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等方面起著很大作用［2］。國(guó)內(nèi)對(duì)公交車運(yùn)力的研究大都采用線性規(guī)劃模型，使企業(yè)效益和運(yùn)營(yíng)效率最大化為目標(biāo)［3］，得出運(yùn)力結(jié)果，這種方法變量較多，計(jì)算較復(fù)雜，并且有很多不可計(jì)量因素。本研究通過(guò)對(duì)全方式交通分擔(dān)中公交車所占比例以及公交車保有量預(yù)測(cè)模型兩個(gè)方面進(jìn)行論證。通過(guò)建立交通方式分擔(dān)模型，確定公交車保有量與全方式交通分擔(dān)之間的關(guān)系;通過(guò)預(yù)測(cè)模型計(jì)算公交車保有量。之后，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理的分析，確定適合城市發(fā)展的公交車保有量，如果2種方法的計(jì)算結(jié)果存在較大的差異，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘腥丝谝?guī)模、城市居民的客運(yùn)需求、道路環(huán)境條件及總體發(fā)展規(guī)劃予以修正。并以懷化市為例驗(yàn)證模型的合理性。

1 公交車保有量與全方式交通分擔(dān)的關(guān)系

1．1 基本假設(shè)

為了使模型具有一定的實(shí)用性，同時(shí)考慮所用數(shù)據(jù)的通用性及可獲得性，進(jìn)行以下假設(shè):

(1)出行者是交通行為意志決定的基本單位;

(2)根據(jù)效用理論，出行者在特定的選擇條件下，選擇其所認(rèn)知得到的選擇方案中效用最大的方案;

(3)公交車保有量遵循時(shí)間轉(zhuǎn)移性與地域轉(zhuǎn)移性。

1．2 適量性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在城市公交車分擔(dān)率方面，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)嚴(yán)格的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也缺乏相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。本研究作者在完成大量湖南省城市公交車市場(chǎng)調(diào)研活動(dòng)后，所得結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 城市公交車分擔(dān)率表Table 1 City bus share rate

從表1可見(jiàn):公交車在全方式交通分擔(dān)所占比例相對(duì)較大，在18%～28%之間。通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)加權(quán)平均可知，城市公交發(fā)展的平均水平為23．1%，那么本研究認(rèn)為當(dāng)公交車的分擔(dān)率在23%左右波動(dòng)時(shí)所得到的保有量才是所能接受的值。

1．3 Logit模型建立

1．3．1 確定效用函數(shù)的形式

BL選擇模型就是選擇方案的集合中至少有2個(gè)選擇方案，并且從這2個(gè)選擇方案中選擇其一的logit模型［4］。本文主要考慮的選擇對(duì)象為公交車(i=1)和其他交通方式(i=2)，效用函數(shù)Vin的形式為線性函數(shù)，特征變量?jī)H為固有啞元和出行時(shí)間2個(gè)，因此，Vin的形式如下。

其中:θ1和θ2為未知參數(shù);Xin2為交通方式i的出行時(shí)間。因此，選擇交通方式i的概率如下［5］:

1．3．2 確定對(duì)數(shù)似然函數(shù)

對(duì)于BL模型，只有選擇交通方式的結(jié)果為概率變量，其余均為非概率變量，同時(shí)考慮到概率變量所遵循的概率分布類型，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，可得到以下似然函數(shù):

1．3．3 確定▽L及▽2L

1．3．4 用NR方法計(jì)算估計(jì)值^θ

步驟1:設(shè)θ的初始值θ(0)為0(θ(0)=0)，對(duì)于多為方程，設(shè) θ(0)= ［0，0，…，0］。設(shè)反復(fù)計(jì)算次數(shù)m為0。并且，賦予μ1及μ2以較小的整數(shù)(通常μ1=0．0001，μ2=0．01)。這里的 μ1和 μ2是為檢驗(yàn)參數(shù)的估計(jì)精度所設(shè)置的。

步驟2:求出θ(0)=0時(shí)的▽L(θ(0))，并將點(diǎn)(θ(0)，▽L(θ(0)))作為 A(0)。

步驟3:按如下公式求出點(diǎn)A(0)處▽L的切線方程:

θ(m+1)= θ(m)－ (▽2L(Lθ(m)))▽L(θ(m))(7)

步驟4:求出上述切線方程式與θ軸的交點(diǎn)的值 θ(m+1)。

步驟5:檢驗(yàn)下式是否成立:

如果以上兩式同時(shí)成立，則認(rèn)為θ(m)即為θ的近似解，計(jì)算停止。否則，設(shè)m=m+1，繼續(xù)返回步驟3。

1．3．5 計(jì)算值的檢驗(yàn)

應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，應(yīng)對(duì)估計(jì)值進(jìn)行 t檢驗(yàn)［6］。

2 公交車保有量預(yù)測(cè)模型

2．1 基本假設(shè)

(1)公交車車保有量增加的情況下平均的每日載客數(shù)量不變［7］;

(2)公交車保有量發(fā)生變化時(shí)，平均的有效行駛里程不變;

(3)公交車輛的型號(hào)已確定。

2．2 模型建立

運(yùn)力規(guī)模配備的依據(jù)是該線路上居民出行的總次數(shù)［8］。對(duì)線路的車輛數(shù)進(jìn)行配備，使其滿足居民出行的實(shí)際需要，即運(yùn)力的規(guī)模應(yīng)較好地滿足實(shí)際的運(yùn)輸需求，這樣才能保證公共交通的順利發(fā)展。在日常運(yùn)營(yíng)中，該線路公交運(yùn)力裝備規(guī)模要以公交線路長(zhǎng)度、營(yíng)運(yùn)周轉(zhuǎn)速度和發(fā)車間隔為約束，客流需求集中的斷面是決定配車量的關(guān)鍵，故高峰時(shí)段發(fā)車間隔滿足規(guī)定要求［9］。公交線路車輛規(guī)模的計(jì)算公式為:

式中:Nk為需配k型車輛數(shù);l公交為公交線路長(zhǎng)度，km;fk為k型公交車高峰時(shí)段的發(fā)車頻率，班次/h;vk為k型公交車的運(yùn)營(yíng)周轉(zhuǎn)速度，km/h;μk為需配公交車輛總數(shù)，標(biāo)臺(tái)。我國(guó)以車身長(zhǎng)度7～10 m的640型單節(jié)公共汽車為標(biāo)準(zhǔn)車，其他各種型號(hào)的車輛，按其不同的車身長(zhǎng)度，分別乘以相應(yīng)的換算系數(shù)，折算成標(biāo)準(zhǔn)車數(shù);μk為各種型號(hào)的車輛折算成標(biāo)準(zhǔn)車輛的換算系數(shù)。

在通常情況下，同一線路不同車型的車輛雖然在技術(shù)速度方面有差異，但由于城市交通運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境、運(yùn)營(yíng)周轉(zhuǎn)速度vk是大致相同的，故在要求不是特別高的情況下，可認(rèn)為不同車型車輛的運(yùn)營(yíng)周轉(zhuǎn)速度vk為相同值，以簡(jiǎn)化問(wèn)題，增加可操作性。

3 應(yīng)用舉例

3．1 城市概況

懷化市地處湖南省西南部，沅水中上游，國(guó)土總面積為2．76萬(wàn)km2，約占湖南省總面積的13%，是湖南省面積最大的地級(jí)市。懷化區(qū)位條件獨(dú)特，交通優(yōu)勢(shì)明顯。東倚雪幾山脈，與邵陽(yáng)市、益陽(yáng)市、婁底市接壤，北靠武陵山脈，與張家界市、湘西土家族苗族自治州交界，南與廣西桂林市、柳州地區(qū)相連，西界貴州苗嶺，與黔東南自治州、銅仁市毗鄰。歷史上有“黔滇門口”、“全楚咽喉”之稱。

目前，懷化市有四中心八片區(qū)，分別是城北政治文化中心、城中綜合服務(wù)中心、河西商貿(mào)物流中心、城南辦公金融中心，城東區(qū)、迎豐區(qū)、鐵北區(qū)、城中區(qū)、湖天區(qū)、楊村區(qū)、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、鴨嘴巖工業(yè)區(qū)，根據(jù)第六次人口普查，懷化市總?cè)丝? 741 948人，全市戶籍人口為5 092 480人，城區(qū)面積約為50 km2。

3．2 現(xiàn)狀數(shù)據(jù)調(diào)查

目前，懷化市城市常規(guī)公共交通由市公共交通總公司經(jīng)營(yíng)，營(yíng)運(yùn)車輛420臺(tái)，營(yíng)運(yùn)線路42條，日運(yùn)行班次812個(gè)，日載客量24．3萬(wàn)人，日營(yíng)運(yùn)里程7．5萬(wàn)km，年產(chǎn)值6 000余萬(wàn)元，固定資產(chǎn)6 000萬(wàn)元，總公司下設(shè)4個(gè)營(yíng)運(yùn)分公司，一個(gè)修理總廠，同時(shí)兼營(yíng)汽車配件、汽車修理、建材、旅游、廣告、道路貨物運(yùn)輸?shù)?。懷化市中心城區(qū)現(xiàn)有城市人口為42．47萬(wàn)人，公交車萬(wàn)人擁有標(biāo)臺(tái)數(shù)為9．89。懷化市是屬于B類城市，根據(jù)《城市道路交通管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》萬(wàn)人擁有公共交通車輛數(shù)應(yīng)該達(dá)到11標(biāo)臺(tái)以上。因此，公交車輛規(guī)模偏低，應(yīng)適當(dāng)增加［10］。

根據(jù)調(diào)查，隨機(jī)抽取了部分居民出行的資料，結(jié)果見(jiàn)表2。

3．3 結(jié)果計(jì)算

本研究采用方式分擔(dān)模型與保有量預(yù)測(cè)模型聯(lián)合計(jì)算的方法，同時(shí)滿足兩種模型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并且不與現(xiàn)有規(guī)范相違背，就是本研究要求得的結(jié)果。

表2 個(gè)人出行調(diào)查數(shù)據(jù)Table 2 Personal trip survey data

(1)通過(guò)方式分擔(dān)模型，可得:

對(duì)于公交車，V1n=0．26 －0．07X1n2;

對(duì)于其他交通方式，V2n=－0．07X2n2。

相應(yīng)的概率為:

圖1 公交車保有量與交通方式分擔(dān)關(guān)系圖Fig．1 Relationship between bus quantities and transportation share

由上述曲線可得:公交車的保有量在一定范圍內(nèi)對(duì)交通方式分擔(dān)率的影響較大，當(dāng)保有量增加到一定程度時(shí)，公交車的分擔(dān)率趨于平緩，根據(jù)上圖預(yù)測(cè)得，公交車萬(wàn)人擁有標(biāo)臺(tái)數(shù)保持在12～13較好，假定近幾年懷化市城區(qū)人口不變，為42．47萬(wàn)人，則公交車保有量保持在510～552標(biāo)臺(tái)較合理。

(2)保有量預(yù)測(cè)模型計(jì)算時(shí)，根據(jù)調(diào)查，得到懷化市公交車運(yùn)行的基本數(shù)據(jù)。

表3 懷化市公交車運(yùn)行基本數(shù)據(jù)Table 3 The basic data on bus operation of Huaihua city

本模型中，取fk為6～7班次/h，得懷化市公交車保有量為564臺(tái)。

(3)根據(jù)交通方式分擔(dān)與預(yù)測(cè)模型相結(jié)合的方法，綜合考慮懷化市城區(qū)人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等因素，確定懷化市公交車保有量為530臺(tái)，此結(jié)果與《懷化市城市總體規(guī)劃》《懷化市城市公共交通專項(xiàng)規(guī)劃》的要求基本一致，從而證明了該方法的實(shí)用性。

4 結(jié)論

對(duì)湖南省部分中小城市全方式交通分擔(dān)率中公交車所占的比例進(jìn)行類比，得出中小城市公交車的分擔(dān)率應(yīng)該在23%左右。通過(guò)對(duì)公交車分擔(dān)率的分析與保有量預(yù)測(cè)模型研究，得出了中小城市公交車保有量適量性的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)懷化市公交車保有量適量性研究，證明了本文方法的可行性。本模型計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)便，所用調(diào)查數(shù)據(jù)較少，實(shí)用性強(qiáng)，可為中小城市公交車適量性研究提供理論依據(jù)。

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