基于局限性分析的公路快速客运组织方式选择

. . 基于局限性分析的公路快速客运组织方式选择- -日期：9 / 9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*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）佳1丛颖2，何杰1（1.东南大学交通学院，210096； 2.市规划编制研究中心， 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与实载率、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Modeling Research on transport organization methods choice of highway rapid passenger transport based on limitation analysisPENG Jia1 , CONG Ying2, , HE Jie1 (1. Transportation College of Southeast University, Jiangsu Nanjing 210096, China2. Nantong Urban Planning & Research Center, Jiangsu Nantong, 226006,China;)Abstract: Based on the principles of economics, this article established new types of mathematical model among four key technical and economical indexes of highway rapid passenger through transport. According to the research on the feasible solution to the associated parameters which were then compared to the actual value, there was some limitation in the existing transport organization method. In order to conquer that, we brought forward new methods. They were CD (Collecting and Distributing) Organization Method and Relay Organization Method. Whats more, we had a deep research on their feasibilities, operation flows, applicability fields, etc. At the end of this article, in order to fuse different organization methods, to increase the vehicles actual load rate, the transporting productivity and the service level, this paper suggested a three-stage development targets and operation model of the highway express passenger transportation system.key words: Transportation operation; Highway rapid passenger transport; Organization method; Rapid through transport; CD (Collection and Distribution) Transportation; Relay Transportation0 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，以高速公路与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、移动通信技术以与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。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）式中，R-平均实载率(%)；- 快速客运企业日平均发送旅客数(人/天);-发车密度(车次/天);- 单位车辆平均车座数(座/车); :常量，.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。（）（2）其中：-发车密度(车次/天); -服务水平(%)；-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，取决于的正负，令，并称为基本实载率。、与企业效益间关系如表1所示。（3）其中：E-快运企业单日经济效益（元/天）; , R, 同上; -单车票价格（元）; -车辆单次平均运营成本（元/车）.表1 实载率与企业效益关系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）当时，对式（3）求导：，且E（）0，因而E在该区间恒正，且单调递增。如图3所示，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，因而可设区间为可行区间。时，sl随R的上升迅速下降，因此，为保证服务水平，可设区间为可行区间。综合、的可行实载率空间，可得：。区间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）如图4所示，类似地，在时，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，且不能过大，因此设可行区间为。区间实载率对应发车密度为可行发车密度。图3 图4 （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）6，综合可行实载率区间与，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，而从全国围看，快速客运社会平均实载率值更低，大约只有566。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与（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。图5枢纽集散运输示意图图5中Ai（i1,2,3,，n）为枢纽A周边区域散客流的发生地，Bj（j1,2,3,，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）“AB”发车密度提高通过聚集源自Ai的散客源，提升了“AB”的客流强度，在保证“AB”以较高实载率运营的同时，也提高了其间的发车密度。（2）“AiBj”班次提高 “AB”间发车密度提高，且“AiA”，“BBj”间接驳运输发车密度足够高，因而与采用直达快运时相比，“AiBj”间发车密度明显提高，几乎增至与“AB”的发车密度一样。（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“AiA”发车密度为1班/h，“AB”发车密度为（1/6）班/h，“BBi”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“AiBj”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，“AB”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，“AiB”与“ABj”的发车密度均会降低。2.1.3 适用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部以与不同的省份之间10。特殊地，若图5中A点与B点重合，则“AB”间不存在快速客运，若A作为周围区域客运的中转集散点，仍可作为枢纽中转运输，它更适合类似都市圈10的交通区域部的客流集散，可称之为单枢纽集散运输。2.2 节点配载型运输组织方式2.2.1 产生背景与涵为了保证服务水平，我国某些经济发达的城市之间快速直达客运发车密度过大，运力供给远大于求，以致实载率不足，鉴于此，下面提出节点配载型运输组织方式6。节点配载型运输组织方式（下面简称“节点配载运输”）指从起点到终点的途中，因运距较长，可充分利用中途停车休息的时间，二次组织、集散客流的过程。其具体流程如图6所示：自起点A上车的乘客分别至中间站C下车（）或至终点B下车（），车辆到达C点时，约有半小时让驾驶员休息（或更换驾驶员）、乘客（）下车吃饭，乘客（）已到达终点；与此同时，乘客（）经组织有序上车，休息结束后车辆再次出发，最终到达B，这时（）与（）乘客同时到达终点。图6节点配载运输示意图2.2.2 效率分析此处以假设“AB”发车密度保持不变为前提，进行研究。（1）提升实载率“AB”因为运输过程中前、后半段分别整合了“AC”、“CB”的客流，与采用直达运输时相比，其实载率明显提高。（2）可降低“AC”与“CB”的直达快运发车密度采用节点配载运输，“AB”的实载率可接近100，而假设采用直达运输时“AB”的实载率约60706，差额部分即为“AC”，“CB”的客运量。为便于讨论，设“AC”，“CB”的客运量相当，则每2个节点配载运输班次的“AB”班次，可分别减少实载率为6070的“AC”，“CB”直达快运班次各1次。即使“AC”、“CB”间发车密度下降50。2.2.3 适用围节点配载运输利用车辆在途停车休息时间组织客流，不增加额外时间。因而，需选择间距较大（运距800km）、具备一定客流强度的城市间推广节点配载运输，通常为枢纽城市或经济发达城市（下面称为“核心城市”）间进行。随着联网售票技术的不断进步，ABC三地利益协调、客流组织的方式不断改进，可以预见在不久的将来，节点配载运输可推广至中距离的枢纽或核心城市之间(500800km)，如城市群部、经济带部。3.组织方式的发展目标与运作模式3.1 直达快运与新型快运组织方式的比较直达快运是三种运输组织方式中最便捷的，但也因实载率和发车密度间的效益悖反，造成经营效益和服务水平之间的矛盾，而新型运输组织方式的出现，将作为其有效的补充，起到提高实载率、增加发车频率、提高服务水平的作用。三种运输组织方式比较如表3所示。表3 三种运输组织方式比较直达客运枢纽集散运输中转配载运输服务围800km旅客转车次数无最多2次无中转点无2个（枢纽点）1个（C点）实载率无法保证较高较高发车密度较高一般较高便捷性最高较差较好客运组织难度低一般高全程平均运营速度高一般较高接驳运输设施不需要需要不需要依据比较结果，可以得出如下结论：1）在可以保证实载率的地区，首选直达快运；2）在经济活动较为频繁、实载率较低的地区，在短距离围，可采用直达快运结合节点配载运输的形式，以便在确保服务水平的前提下，提高实载率；在中长距离围，可适当辅以节点配载运输与枢纽集散运输，以便在确保实载率的前提下，提高发车密度，提升服务水平；3）在经济活动相对较少、发车密度较低的地区，需要以区域经济中心城市为交通枢纽，组织快速客运。在短距离围，以直达快运为主，单点枢纽集散运输为辅；在中长距离围，以核心城市间的节点配载运输、核心城市与周边城市的枢纽集散运输为主，适当采用直达运输，旨在确保实载率的前提下，提高发车密度，提升服务水平。3.2 发展目标与运作模式依据直达快运、枢纽集散运输、中转配载运输的各自特点，并结合我国地理区位、经济区位、交通区位、人口分布等影响因素，提出我国快速客运系统运输组织方式分三步走的战略目标：第一步：以通达性为目标逐步在全国围推广快速客运，提高其所占市场份额，使之成为最主要的公路客运方式。第二步：以集约性为目标选择适当区域试点实施新型客运组织方式，为进一步推广其应用积累经验，旨在实现提高实载率、提高生产效率、降低运输成本、节约社会资源、减少环境污染等目标。第三步：以可持续发展为目标因地制宜、合理地选择适当的运输组织方式，使不同的快运组织方式有机结合、协调发展，为人们的生产生活服务，并力争做到可持续地发展。鉴于论文篇幅关系，三阶段全国各类交通区域的快运组织方式阶段性运作模式仅用表4来描述，不再展开论述。表4三阶段不同交通区域快运组织方式运作模式运距d(km)第一阶段第二阶段第三阶段大型都市圈（、等）d500直达快运直达快运直达快运500d800直达快运逐步试行节点配载运输直达快运与节点配载运输有机结合、共同发展经济带部（长三角、珠三角）/城市群（中原城市群）d500直达快运直达快运直达快运500d800推广直达快运直达快运，小规模试行枢纽集散运输与节点配载运输直达运输与节点配载运输相结合，适度采用枢纽集散运输不同交通区域之间（省与省间以与都市圈、城市群、经济带相互之间等）d500直达快运直达快运辅以单枢纽集散运输直达快运为主、单枢纽集散运输为辅500d800推广直达快运枢纽、核心城市间直达快运，辅以节点配载运输；其他城市间试行枢纽集散运输枢纽、核心城市间节点配载运输辅以直达快运，其他城市间以枢纽集散运输为主800d1500低发车密度的直达客运尽快推广枢纽集散运输，枢纽、核心城市间小规模地试行节点配载运输，辅以直达快运枢纽集散运输为主，枢纽、核心城市间辅以节点配载运输，基本不采用直达快运4.结语论文基于经济学理论建立了公路快运系统关键参数间的数学模型，通过对关键参数的可行解空间分析，得出了直达快运的局限性。鉴于此，提出新型的快速客运组织方式，旨在减轻企业经营压力，提高客运生产率、节约社会资源，使快速客运行业可持续地健康发展。新型快运组织方式已具备实施的理论依据，却缺少必要的软、硬件支持。快运企业与相关部门在今后相当长的一段时间，需不断尝试先进技术、积累运营经验、提高客流组织水平、协调不同交通区域间利益关系，为组织方式发展提供必要的软件支持；同时，需购置必要的硬件设备，完善基础设施网络建设，为系统的平稳过渡提供硬件保障。参考文献1 东南大学物流与运输工程系.公路快速客运系统发展报告R.:东南大学,2008Transportation and Logistics Engineering Department of Southeast University.“Report on the development of highway rapid passenger transport system in China” R, Nanjing: Southeast University, 2008.2 Ruiz, Tomas. Empirical analysis of factors affecting the resolution of activity scheduling conflicts J. Transportation Research Record, Traveler Behavior and Values,20053 Harry Geerlings, Roman Klementschitz and Corinne Mulley. “Development of a methodology for benchmarking public transportation organisations: a practical tool based on an industry sound methodology”, Journal of Cleaner Production, 2006, 14(2), 113-1234 Hugh Gravelle, Ray Rees (2006). Microeconomics M. Shanghai University of Finance & Economics Press, Shanghai, China.5 Stephen P. Robbins, Mary Coulter. Management M.:清华大学, 20056 王金城.基于结点运输的高速客运组织化问题研究D.:大学,2002Jin. Ch. Wang, Study on the highway rapid transportation organization problems based on node transportation D. Tianjin University, Tianjin, China. 20027 荫三.我国高速公路旅客运输研究R.:长安大学,2005Yin. S. Chen, “Research on the freeway passenger transport in China” R. Report in Chang An University, Xi An, China. 2005.8 王怡民. 长距离干线公路快速客运探讨J.中国公路学报,1999.12(2), 116-120.Yi. M. Wang, “Study of long-distance express passenger transportation service” J. China Journal of Highway and Transport, 1999, 12(2), 116-120.9 胡运权.运筹学教程M.:清华大学,2003Yun. Q. Hu, Operations Research M. Tsinghua University Press, Beijing, China. 200310 王健伟.都市圈与都市带公路快速客运系统的定位J.交通运输工程学报,2004, 4(2), 89-99.Jian. W. Wang, “Location of highway rapid passenger transport system in metropolitan area and megalopolis”, Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2004, 14 (12), 89-99.