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第三章 公共汽（电）车客运系统,交通运输专业课程城市公交与轨道交通运营,周和平 主讲,本章内容,公交服务类别公交运营要素公交运营计划现场调度管理技术管理服务质量管理安全管理,3.1 公交服务类别,四种基本分类方法,（1）停靠站点数量及服务频率Numberofstopsorservicefrequency,（2）服务的人数Populationserved,（3）线路设计Routedesign,（4）每天服务时间Timeofday,Localservice,Limitedstopservice,RapidserviceorBRT,Expressservice,Flexibleserviceorroutedeviation,Extremelylowdensityservice,Commuter/workbasedservice,Communitybasedservice,Studentbasedtransportation,Specialeventservice,Regionalservice,Radialroutes,Crosstownroutes,Circulatorroutes,Feedersorshuttleservice,Regionalservice,Peakperiodservice,Nonpeakservice,Nightservice,3.2 公交运营基本要素,（1）固定设施：线路、站点、网络,公交线路 Transit line,公交路径 Transit route,公交网络 Transit network,公交站 Transit stop(station),公交首末站 Transit terminals,公交换乘站 Transit transfer station,公交长度 Transit length,3.2 公交运营基本要素,（2）移动设施：车辆、车队规模,车队规模 Fleet size,常规服务车辆Vehicles for Regular service,储备车辆 Vehicles for reserve,维修保养车辆Vehicles on main-tenance and repair,车辆完好率,3.2 公交运营基本要素,（3）服务使用：客流量,连续型假设条件下,极值点,上客量Boardings,下客量Alightings,客流量Passenger Volume,3.2 公交运营基本要素,（3）服务使用：客流量,离散型假设条件下,客流量Passenger Volume,3.2 公交运营基本要素,（4）关键要素：发车间隔与服务频率,时钟间隔clock headways,政策间隔Policy headway,最小间隔minimum headway,方式间隔way headway,车站间隔station headway,服务频率frequency of service,对乘客而言，发车间隔越短，其等待时间越少,对公交运营商而言，发车间隔越短，其所需提供的车辆数越多，运营成本越高,发车间隔的确定，是两者利益的平衡，政府需制定最低服务标准，以保证双方的利益,经验表明，发车间隔应尽量保持平稳,几种发车间隔,发车间隔Headway,3.2 公交运营基本要素,（5）容量、作业量、利用率,车辆容量Vehicle Capacity,线路容量Line Capacity,座位+站立空间seats plus standing spaces,座位seats only,座位与站立空间比ratio of seats to standing spaces,单位小时公交容量 Transit units per hour：用最大频率表示,单位小时通过车辆 Vehicles per hour 用最大通过车辆数表示,单位小时提供空间容量 Spaces per hour 用提供给乘客的实际空间表示,运输作业量Transportation work,供给作业量offered work,利用作业量utilized work,作业利用率Work utilization coefficient,3.2 公交运营基本要素,（6）出行时间,车辆在线时间On-Line Travel Times,Passenger Travel Times,运行时间 running time,停站时间 station standing time,站间时间 station-to-station time,作业时间 operating time,首末站时间 terminal time,周转时间 cycle time,空驶时间 deadhead time,运营总时间 platform time,可达时间 access time,等待时间 wait time,在线时间 on-line travel time,换乘时间 transfer times,OD出行时间 origin-destination travel time,3.2 公交运营基本要素,（7）速度,车辆速度Vehicle Speeds,线形速度Alignment Speeds,车辆在线速度Vehicle-on-Line Speeds,乘客速度Passenger Speeds.,最高技术速度 maximum technical speed,线路设计速度 line design speed,法定速度 legal speed,程序化速度 programmed speed,与车辆在线时间对应,与乘客在线时间对应,3.3 公交运营计划,3.3.1 公交运营计划的重要性,1 公交生存能力分析,（1）乘客视角 不可替代 no alternative 比小汽车更舒适special comport 服务可接受acceptable service,3.3 公交运营计划,3.3.1 公交运营计划的重要性,1 公交生存能力分析,（2）运营商视角经营许可 commercial concessions补贴subsidy 比小汽车更舒适special comport减少运营成本Decreased operating costs,3.3 公交运营计划,3.3.1 公交运营计划的重要性,2 我国公交运营存在的主要问题,企业不重视运营计划缺少调查分析，信息采集手段落后运营计划技术含量低，主要靠经验运营计划调整滞后线路之间衔接性差,3.3 公交运营计划,3.3.1 公交运营计划的重要性,3 国内外经验,（1）韩国首尔的新公交运营系统,3.3 公交运营计划,3.3.1 公交运营计划的重要性,3 国内外经验,（2）上海公交运营经验,118路是一条从杨浦安图路至宝山一二八纪念路东西向的线路，线路长度13.900公里，营业时间4:3022:30。日均运客1.89万人次，日均营收3.76万元，日均行驶5600公里。,3.3 公交运营计划,3.3.1 公交运营计划的重要性,3 国内外经验,（2）上海公交运营经验,537路是一条从市中心老西门到杨浦白城路线路，线路长度19.128公里，配车44辆，日均运客2.76万人次，日均营收7.1万元，日均行驶8009公里。该线客流峰谷明显，早上高单向与低单向不平衡系数达到0.72。,3.3 公交运营计划,3.3.2 公交运营计划的步骤,公交运营计划制定主要包括四个步骤：服务频率确定 Frequency setting 时刻表确定 Timetable developing 车辆计划 Vehicle scheduling 人员计划 Crew scheduling,3.3 公交运营计划,3.3.3 运营计划制定方法,成功公交运营系统三种关键因素：收集足够有用的数据并进行综合分析 利用数据进行科学规划与决策用科学与决策指导与控制运营,数据获取技术驻点调查（Point check)跟车调查（Ride check)空驶调查（Deadhead check)乘客调查(Passenger survey)总体调查(Population survey),1 公交运营计划的数据准备,1 公交运营计划的数据准备,3.3.3 运营计划制定方法,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（1）服务频率分类,政策频率 policy(or minimum)frequency基于需求的频率 demand-based frequencies基于性能的频率 performance-based frequencies,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,方法一：最大载客量法基于需求的频率,保证有足够的空间可以容纳最大乘客需求，采用高峰时段的乘客数量来确定发车频率。,为某个时段,为第j时段的平均最大乘客数,为载客率,为公交容量,公式：,为期望载客量,全天最大载客量法,其中：,为政策频率，或最小频率,为j时段内在站i所有经过的公交车辆中的乘客人数，通过点查获得。,为全天最大载客点，S为所有的车站,为在全天最大载客点上第j时段的载客量,为最大载客点上的全天载客量,其中：,数据获取方式：点查,优点：需要的数据少，调查量小缺点：可能存在局部拥挤,基本思路：,公式：,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,全天最大载客量法,计算步骤,Step 1 根据点查数据按时段列表整理,Step 2 计算全天载客量,Step 3 确定全天最大载客点,算例一,解：由题意，已知政策频率为3，每辆车期望载客量为50经计算，得到全天最大载客量为1740确定最大载客点为第3站，故以第3站作为频率的计算依据则：各时段的发车频率为：,Step 4 根据全天最大载客点上各时段载客量，计算发车频率,Step 5 与政策频率进行比较，得到各时段发车频率,400,420,400,320,200,1740,Excel 求解算例,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,时段最大载客量法,计算步骤,Step 1 根据点查数据按时段列表整理,Step 2 计算各时段最大载客量,Step 3 根据时段最大载客量，计算发车频率,Step 4 与政策频率进行比较，得到各时段发车频率,算例二,为j时段最大载客量,优点：最大限度满足乘客需要缺点：可能存在资源浪费,公式：,解：由题意，已知政策频率为3，每辆车期望载客量为50。由调查数据得到各时段的最大载客量以此作为频率的计算依据。则各时段的发车频率为：,400,510,400,320,220,注意：基于需求的频率计算方法可以很好地满足乘客的需要，但高频率意谓着高运营成本，公交运营商将面临很大的成本压力。,Excel 求解算例,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,方法二：载客剖面法基于性能的频率,6:00-7:00载客剖面图,8:00-9:00载客剖面图,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,下界法,为j时段的周转量,为线路长度,平均载客量下的频率在最大载客区段不致拥挤（不超过容量）政策允许,可确定下界频率，即满足需求的最小发车频率，或处理以下问题：需求变化，不增加车辆 车辆临时调往其它地方 驾驶员临时不够用,优点：,导致不愉快的出行（拥挤），某些区段会出现载客量大于期望载客量,缺点：,基本思路：,公式：,数据获取方式：跟车调查,2 服务频率确定方法,算例三,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,下界法,计算步骤,Step 1 根据调查数据按时段列表整理,Step 2 计算各时段最大载客量,Step 3 计算各时段周转量,Step 4 按周转量计算各时段平均载客量下的发车频率,Step 5 按容量计算各时段最大载客下的发车频率,Step 6 将以上两个频率与政策频率进行比较，得到最终频率,解：由题意，已知政策频率为3，每辆车容量为90.由公式，计算各时段周转量，如6:00-7:00时段为：平均载客量下的发车频率为：1285/(50*10)=4.446:00-7:00最大载客量为400,最拥挤情况下的发车频率为：400/90=4.44发车频率为：max(4.44,4.44,3)=4.44,其它时段类推,Excel 求解算例,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,服务水平约束法,为j时段的周转量,为线路长度,当,时，对应方法,时，对应方法,当,为载客量超过期望载客量的站点集。,基本思路：,既减少资源的浪费，又保证一定的服务水平。在方法的基础上，增加服务水平约束，即载客超过期望载客量的路段长度应在一定范围内。,公式：,为服务水平调节系数,优点：综合考虑了企业与乘客的利益缺点：服务水平调节系数难以确定,2 服务频率确定方法,算例四,3.3.3 运营计划制定方法,（2）频率计算方法,服务水平约束法,计算步骤,Step 1 根据调查数据按时段列表整理,Step 2 计算各时段最大载客量,Step 3 将各时段载客量按降序排列,Step 4 从高到低依次以当前载客量作为平均载客量，计算超过期望载客量的比例,Step 5 根据设定的服务水平调节系数，确定平均载客量,Step 6 按此平均载客量计算各时段发车频率,Step 7 按容量计算最大载客下的发车频率,Step 8 将以上两个频率与政策频率进行比较，得到最终频率,Excel 求解算例,2 服务频率确定方法,3.3.3 运营计划制定方法,（3）比较分析,2 服务频率确定方法,Excel 求解算例,算例五,3.3.3 运营计划制定方法,2 服务频率确定方法,（4）方法选择,载客密度：,对数正态分布模型：,其中：,为标准化后的距离,为标准化后的载客量,如果，需采用跟车调查，获取载客剖面信息，运用方法或 如果，可同时采取点查与跟车调查，为未来的计划调整作准备 如果，可采取点查获取发车间隔信息，运用方法或,3.3.3 运营计划制定方法,2 服务频率确定方法,作业一,根据洛杉矶217路公交的调查数据，请用以上四种方法，运用Excel计算该线路的服务频率与发车间隔，并确定调整方案，并说明理由。调查数据见frequency example.xls中的real life 工作表。要求：提交洛杉矶217路公交服务频率调整方案报告，用A4纸打印，图文并茂。,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（1）目标：,根据所需资源评价备选的时刻表根据乘客需要改善车辆的发车时间，同时，尽量减少资源消耗在某些可能的例外情形下，改变发 车频率采用时间平滑过渡技术，减少乘客等 待时间采用多种频率确定方法与多种时刻表 确定方法，选择最佳方案,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（2）时刻表制定需考虑的问题：,时刻表的类型 均匀时间间隔 均匀平均载客量频率确定方法 经验法 基于需求的方法 基于性能的方法特殊要求 时钟间隔 预先确定的发车时间,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（3）基准时间点的确定,首末班时间 可通过问卷调查得到最大载客点时间 可通过点查与跟车调 查得到 过渡时间点的确定 采用平滑技术员,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（4）数据准备,时间点（time point）往返行车时间（round trip time）,周转时间Cycle Time,周转时间包括来回行车时间、逗留时间（Layover time）以及额外逗留时间（excess layover time）Layover time一般要考虑劳动法、安全需要以及乘客的利益等。Minimum cycle time:=(round trip time+min.layover/recovery)=(72+(10%72)=(72+7.2)取整=(72+8)=80,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（4）数据准备,期望时间间隔 四种方法,车辆数 假设期望时间间隔为30min,为小数，取3，但周转时间需要随之改变,额外逗留时间（excess layover time）,可知：,额外逗留时间90-8010min,服务时间范围（span of services）如 6:00 AM-10:30 AM 1:30 PM-6:30 PM,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（5）时刻表一般制定步骤,Step 1 计算周转时间,Step 2 确定车辆数,Step 3 调整周转时间,Step 4 确定起始发车时间,Step 5 分配逗留时间,Step 6 用电子表格确定时刻表,某城市计划开行一条新公交线路，基本情况如下：服务时间:6:00 AM to 7:00 PM时间间隔:30 分钟运行方式:AD,D A修理厂:A 和D附近至修理厂的空驶时间:至A修理厂10 分钟，至B修理厂20 分钟里程与运行时间如下：,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（6）一个简单算例,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（6）一个简单算例,Step 1 计算周转时间,往返行车时间：,逗留时间：,周转时间：,Step 2 确定车辆数,Step 3 调整周转时间,周转时间调整为：,逗留时间调整为：,额外逗留时间：,Step 4 确定起始发车时间,AD：,DA：,Step 5 分配逗留时间,Step 6 用电子表格确定时刻表,算例六,Excel 求解算例,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（7）首末站发车时间的图上作业法,前面的方法简单易行，但存在如下问题：,没有考虑需求的变化（高峰、平峰）首末站发车时间随意性较大（逗留时间人为确定）无法满足特定需要（如学生放学）,在确定时刻表时，如果确定了首末站的发车时间，则线路上各时间点的时间便可确定。这种先确定首末站发车时间再确定其它站点时间的时刻表确定方法，称为“锚固”法。可用图上作业法确定。,均匀发车时间间隔,制图：以时间作为x轴，以累积发车频率作为y轴，以各时段发车时间间隔的倒数为斜率构造彼此相连的曲线。,时间,累积频率,图上作业法：,Step 1 确定首班车的发车时间；,Step 2 从频率为2开始，从y轴沿水平方向画直线，与曲线相交后，再沿垂直方向画直线，与x轴相交；,Step 3 计算与x轴的交点对应的时间，即为该班车的起点发车时间差；,Step 4 重复2和3，直到完成所有的班次。,注意：不同的频率确定方法，对应不同的发车时间。,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（7）首末站发车时间的图上作业法,均匀发车时间间隔,算例七,解：制图如上所示。已知首班车的发车时间为6:00，则频率为2（第2班车）时，其对应的时间：频率为4（第4班车）时，其对应的发车时间：,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（7）首末站发车时间的图上作业法,均匀载客量,制图：以时间作为x轴，以累积载客量作为y轴，以各时段乘客均匀到达率为斜率构造彼此相连的曲线。,时间,累积载客,图上作业法：,Step 1 确定首班车的发车时间；,Step 2 以 为一个单位（一个单位对应一台车），从y轴沿水平方向画直线，与曲线相交后，再沿垂直方向画直线，与x轴相交；,Step 3 计算与x轴的交点对应的时间，即为该班车的起点发车时间差；,Step 4 重复2和3，直到完成所有的班次。,注意：不同时段的 可能不同不同的频率确定方法对应不同的发车时间,3.3.3 运营计划制定方法,3 时刻表确定方法,（7）首末站发车时间的图上作业法,算例八,解：制图如上所示。已知首班车的发车时间为6:00，6:00-7:00的期望载客量为50，7:00-8:00的期望载客量为60。第2班车的发车时间为 对应的X值，即：第4班车的发车时间为 对应的X值，即：,均匀载客量,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,3.3.3 运营计划制定方法,（1）目标：,确定单个车辆的运行安排，包括：出场时间（pull out time)运行趟次与时间进场时间,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,（2）准备工作,线路时刻表,逗留时间(layover time)与恢复时间(recovery time),区别：恢复时间是指为保证班车的准点到达而预留的时间。当车辆晚点到达时，可通过压缩恢复时间来保证下一班次的准点到达。逗留时间则是通过劳工谈判或相关法律规定的驾驶员休息时间。有时，将两者的和统称为逗留时间。,车辆逗留地点,单趟逗留多趟逗留,线路组织方式,单线路运行多线路运行,劳动协议,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,（3）计划步骤,Step 1 数据准备,Step 2 从第一个班次开始，安排第一辆车，并编号,Step 3 计算返回时间，寻找匹配班次,Step 4 重复操作，直到工作时间结束,Step 5 继续其它班次的车辆安排,Step 6 更新车次表,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,（4）算例,继续前面的算例，某城市计划开行一条新公交线路：线路时刻表如右图所示逗留时间包括恢复时间A、D两站均逗留单线路组织没有额外的劳动协议,算例九,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,（4）算例,Step 1 数据准备,Step 2 从第一个班次开始，安排 第一辆车，并编号,Step 3 计算返回时间，寻找匹 配班次,Step 4 重复操作，直到工作时间 结束,Step 5 继续其它班次的车辆安排,Step 6 更新车次表,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,（4）算例,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划（vehicle scheduling/blocking）,（4）算例,3.3.3 运营计划制定方法,4 车辆计划,（4）算例,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（1）目标,合法解：“Legal”Solutions,有效解：Efficient Solutions,潜能解：“Streetable”Solutions,友好解：“Friendly”Solutions,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（2）排班方式,Split Run,Break(swing,normally unpaid),Part Time Run,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（3）时间构成,Report0:15,Travel/Pull0:20,Revenue Time3:15,Travel/Pull0:15,Sign Off0:05,Report0:10,Travel/Pull0:18,Revenue Time3:00,Travel/Pull0:20,Sign Off0:10,Unpaid Break(Swing)3:00,Total Hours=8:08,Total Spread=11:08,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（3）时间构成,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（4）数据准备,车次表,劳动协议规定的工作时间,成本约束,换班类型、地点与时间,加班制度以及费用计算方法,时间构成,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（5）计划步骤,Step 1 数据准备,Step 2 计算排班数,Step 3 确定排班方式,Step 4 从连续班次开始，分割时间,Step 5 安排间断班次，组合排班,Step 6 计算每班运行时间参数,Step 7 计算每班带薪时间,Step 8 检查是否满足成本约束，是，结束，否，转Step 4,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,Step 1 数据准备,算例十,公交排班尽可能做到不加班理想时间=Guarantee sign-in or report time clear time or end of run time travel time to the route.理想时间=8 hours 15 min 15 min 10 min=7:20.,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,Step 2 计算排班数,（6）算例,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,Step 2 计算排班数,（6）算例,排班数可取7或8,Likely Split Runs,Likely Straight Runs,Step 3 确定排班方式,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,Block 2:Start Time=6:01Report time=15 Min or 5:46Ideal end time=13:11+clear time and travel would=8 hour run.由于必须在A点换班,12:09 或 13:39备选.,Block,16,5,6,7,8,9,10,17,18,19,20,21,11,12,13,14,15,Step 4 从连续班次开始，分割时间,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,Step 4 从连续班次开始，分割时间,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,重复blocks 3 and5,Run 1,Run 2,Run 3,Run 4,Run 5,Run 6,Step 4 从连续班次开始，分割时间,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,不能超过10小时非法,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,Step 5 安排间断班次，组合排班,Step 7 计算每班带薪时间,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,Excel 求解算例,3.3.3 运营计划制定方法,5 人员计划（crew scheduling/runcutting）,（6）算例,