定时交通系统特征分析

邹涛　梁彪　杨越思

摘 要：公共交通在居民日常出行中扮演着重要的角色，但随着公交种类的日益多样化，将公交作为整体进行研究的传统做法已难以适应实际情况。当前，具有时刻表的公共方式在公交系统中占有主要地位，文章在公共交通基础上借助时刻表来定义了定时交通系统并对其进行了详细分析。针对城市轨道交通系统、地面公交系统、铁路客运系统及民航系统4类定时交通系统，从运营特征及客流特征两个角度进行了分析。在运营层面，从时刻表、系统独立性、线路、站点及运输能力5个方面进行了特征分析；在客流层面上，给出了定时交通系统客流的定义和分类，归纳了定时交通系统客流的影响因素，并从时间和空间两个角度对定时交通系统的客流分布特征进行了分析。

关键词：定时交通系统；运营特征；客流特征

随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，居民出行需求日趋复杂。公共交通在居民日常出行中扮演着重要角色，当前使用率较高的几种公共交通方式主要包含轨道交通、地面公交、出租车、铁路客运及民航等。其中，轨道交通系统作为城市交通的主动脉，服务于中长途客运出行，具有运能大、速度快、准时安全、票价低、缓解地面拥挤、保护环境等优点；地面公交系统是城市公共交通出行的主要承担者，服务于通勤出行，具有票价低、可达性强、节约道路资源等优点；出租车以其可达性强、舒适性好等优点承担了换乘次数要求严格、舒适性要求高的出行；铁路客运系统是区域间交通出行的主动脉，服务于中长距离客运出行，具有运能大、速度快、准时安全等优点；民航系统以其舒适性好、速度快等优点承担了舒适性要求高、出行时间严格的出行。

值得注意的是，大多数公共交通方式均是按时刻表运行的，如地面公交系统中的公交时刻表、铁路客运系统中的火车经停时刻表以及民航系统中的机场航班表等。据此将按照时刻表运行的交通方式总体称为定时交通系统，通常涉及的定时交通系统包含城市轨道交通、地面公交、铁路客运及民航4类。尽管生活中很多类似的定时交通系统，但是却鲜有人对此类系统的具体特点进行全面的分析总结，为更加清晰地了解日常生活中常见的定时交通系统，本文通过运营特征及客流特征两个方面对常见的定时交通系统进行了详细的分析。

1 定时交通系统运营特征

1.1 定时交通系统时刻表

定时交通系统最典型的特征就是具有时刻表，系统中运营的交通工具班次、时间等均由时刻表决定，合理的时刻表可有效提高交通系统的使用效率，更好地服务于居民出行[1]。本节从不同定时交通系统中交通工具运行时间的波动性、时刻表对出行者的约束特点、时刻表在定时交通系统运营组织方面的作用3个方面对定时交通系统的时刻表进行分析。

定时交通系统有着规定的时刻表，其总体运行较为稳定，但受不同区段道路状况、站点上下客人数、外在气候等因素干扰，定时交通系统运行仍存在一定的波动性。对于定时交通系统，有了确定时刻表之后，定时交通系统中每一个班次的交通工具便具有了固定始发时间，且运行速度在不受外界或内部因素影响的情况下，各班次交通工具到达系统中各站点的时间也是固定的。运行时刻表在不同的定时交通系统中的特点不同，对封闭性较好的定时交通系统，其运行时刻表受干扰较少；对封闭性较差的定时交通系统，交通工具频繁与外界道路、交通等交互的定时交通系统，其运行时刻表受干扰较大且难以准确调节。城市轨道交通系统、铁路客运系统和民航系统的封闭性较好，受外界干扰的可能性较小，其各班次交通工具在沿途各站点相对较少会出现早点或晚点的情况，仅在少数出行高峰期、仪器故障或恶略天气等极端条件下才可能出现出发及达到站点时间的扰动；而地面公交系统由于封闭性，其运行时间的稳定性受道路条件、交通负荷、站点上下乘客数等诸多因素干扰，易出现运行时间的扰动。

运行时刻表的存在，使出行者的出行时间受到自身需求及车辆排班时间的双重约束。与其他自由交通系统内乘客可按照出行需求来选择出行时间不同，由于定时交通系统时刻表的存在，定时交通系统内乘客的出行时间选择除了受乘客自身出行需求的影响，还受到系统中各班次交通工具运行时间的约束。

运行时刻表是定时交通系统运行的基础，既是定时交通系统运营调度的依据，也是其相关管理部门或工种进行系统组织的参照。以城市轨道交通系统为例，如图1所示，其运行时刻通常表现为列车运行图。列车运行图表述了轨道列车的时—空关系，具有以下两个方面的作用。

（1）展示了各班次列车在各站点之间的排列情况、各站点的发车时间及到达时刻、站点停留时间、折返站的折返时间等信息，直观地展示出城市轨道交通列车在各区间的运行状态及在各站点的停车或通过状态。

（2）确定了各相关部门、各工种的工作要求，所有与列车运行有关的部门、工种均应根据列车运行图的要求，严格按照一定程序有条不紊地进行工作。

1.2 定时交通系统的独立性

定时交通系统均具有独立性，但不同类型的定时交通系统具有的独立性程度不同，其中轨道交通系统、铁路客运系统、民航系统及地面公交系统中的快速公交系统具有较高的独立性，常规地面公交具有较低的独立性。

当前国内外大多数城市轨道交通系统、铁路客运系统、民航系统以及地面公交系统中的快速公交系统（Bus Rapid Transit，BRT）为全封闭的交通系统，其全封闭的特点导致其运行基本不受自由交通系统的影响[2-4]，因此这些定时交通系统具有较高的独立性。

常规地面公交系统线路一方面与其他交通工具公用道路空间具有较强的开放性，频繁与各类道路设施、交通条件交互；另一方面为提升运行效率，确保与运行时刻表的一致性，在路段上设置公交专用道，在交叉口设置公交专用相位已逐渐成为常态，在一定程度上具有较低的独立性。

1.3 定时交通系统的线路

自由交通系统中，出行者自身为驾驶员，以在可接受的时间及舒适程度下到达目的地為目标，可依据自身出行目的、驾驶员性格特性、道路交通状况来实时调节行驶线路。定时交通系统中，出行者为被服务方，驾驶员为经营方，为服务于更多的乘客、追求车辆满载率，每一个班次的交通工具均会沿着事先规定好的唯一线路行驶，而这一线路往往是客流的主要流通路径，交通工具仅在运行途中遇到突发的特殊状况时，才可能临时改变行驶线路。

定时交通系统中的固定行驶线路具有两方面的功能：（1）与客流走廊共线，服务更多的出行；（2）为时刻表的严格执行提供保障，确保准时可靠性。

1.4 定时交通系统的站点

与自由交通系统停车地点灵活不同，为确保定时交通系统的运行效率，定时交通系统以固定的站点来实现乘客的等待及乘降。定时交通系统的站点具有以下特征：

（1）乘客集中乘降，站点等待时间与线路道路交通状况、时刻表相关。

（2）站点乘客数量对车辆执行时刻表存在一定干扰。

（3）除乘客乘降功能外，还具有维护、停放、调度、休息等功能。

（4）多条线路存在公用站点，为换乘提供了便利。

1.5 定时交通系统的运输能力

自由交通系统承载力较低，传统的研究仅有通行能力的概念，即单位时间内通过道路某横断面的车辆数，而定时交通系统中的交通工具的承载力往往大于自由交通系统的交通工具，单借助通行能力仅能反映车辆层面的交通特性，难以反映客流层面的出行特性。因此，定时交通系统运输能力不仅体现在系统能够通过的交通工具数量方面，还体现在系统中能够输送的乘客数量方面，据此，定时交通系统的运输能力包括通过能力和输送能力两个方面。

1.5.1 通过能力

通过能力是对交通工具通过数量上限的衡量，定义为在一定交通工具类型和运行组织方法下，定时交通系统的线路、站点在单位时间内所能通过的最大交通工具数量。对影响定时交通系统通过能力的各种因素进行研究，优化定时交通系统通过能力的计算方法、分析定时交通系统通过能力的改善措施，对于今后的新线路规划、设计以及已有线路的运能安排、扩能技术改造等，都具有一定的指导意义。

1.5.2 输送能力

输送能力通常用出行工具容量或线路的运力来表征，定义为某类交通工具在给定运行控制方法，运输设备的数量、容量下，定时交通系统线路在单位时间所能输送的最大客运或货运量。在通过能力一定的情况下，研究输送能力的影响因素、提高输送能力的方法等，有助于增强系统的服务能力，提高乘客对系统运营服务的满意程度。

此外，定时交通系统运输能力不同于自由交通系统，自由交通系统的运输能力具有固定性，仅由交通工具的承载力决定，而定时交通系统运输能力具有弹性，其运输能力的主要决定因素包括：系统内各类设备运行或工作效率；系统的运行组织方法；从业人员的质量及人数。

2 定时交通系统客流特征

2.1 定时交通系统客流的概念及分类

定时交通系统的“客流”可定义为在单位时间内，定时交通系统内乘客流动人数和流动方向的总和[5]。该概念表明了乘客在空间上的位移以及数量，也突出了这种位移的方向性以及具有起讫点的特征。

从时间分布特征的角度出发，定时交通系统客流的分类与自由交通系统类似，包括全年客流、全月客流、全日客流、小时客流和高峰小时客流等概念。

从空间分布特征的角度出发，由于定时交通系统存在乘客集散的固定站点，因此，定时交通系统客流可分为断面客流与站点客流，即单位时间内通过定时交通系统线路中某一区间的客流和单位时间内在定时交通系统站点进行乘降活动和换乘活动的客流[6]。

2.2 定时交通系统客流的影响因素

定时交通系统客流的影响因素既包含政策、区位等宏观因素，也包含线路特征、出行需求等微观因素。

（1）从宏观的角度出发，影响定时交通系统客流的因素主要为社会、经济因素，包括社会经济发展水平、人口规模、站点周边的土地利用、交通运输政策、系统线网规模与布局等。

（2）从微观的角度出发，影响定时交通系统客流的因素主要为出行需求、线路站点因素，包括乘客出行需求、定时交通系统时刻表[7]、价格、服务质量（包括系统自身的服务水平）、步行到站距离、换乘便利性等。

2.3 定时交通系统客流的时间分布特征

受定时交通系统自身时刻表、出行时间规律及随机性影响，系统将表现出间断流、周期性及微观波动性3个时间特征。

2.3.1 间断流特征

定时交通系统有固定运营时间段，在非运营时段内，系统处于关闭状态，便产生了客流的间隔。因此，随着时间的推进，定时交通系统的客流呈现典型的间断流特征，这也是定时交通系统的客流在时间分布方面与自由交通系统最根本的差别。

2.3.2 周期性特征

由于定时交通系统的时刻表固定且一般为周期性分布，系统的每个运营周期内往往会出现较为固定的客流高峰期和客流平峰期。此外，为市域范围内通勤客流服务的定时交通系统还会在工作日与休息日呈现出周期性的客流分布特征。

2.3.3 微观波动特性

定时交通系统的微观波动性主要体现在不同时间区段间的微观波动性及同一时段内的微观波动性。

（1）客流在不同时间区段间的微观波动性表现为客流的时变规律。受居民出行规律的影响，出行在早高峰、午高峰及晚高峰较为集中，且周内比周外集中，造成了客流在不同时段间的微观波动性。

（2）客流在同一时段内的微观波动性表达为客流的离散性。如果高峰小时内的客流量一直保持在平均流量水平，则该时段内客流无离散性，但实际客流是实时变化的，有大于或小于平均流量的可能型，呈现离散的状态。这种离散性实质上表达了与特定客流水平相对应的置信水平，如平均客流对应的置信水平是50%，即实际客流有50%的可能性低于或者高于平均客流，若以平均客流為指标进行运营，则运营方案有50%的可能性满足实际客流，即提出的方案仅具有50%的可靠度。

2.4 定时交通系统客流的空间分布特征

定时交通系统硬件部分一般由线路、站点构成，在不同硬件间、相同硬件不同组成元素间，客流表现出的空间分布特征存在差异。

2.4.1 线路客流分布

定时交通系统客流线路多种多样，不同线路服务的区域不同，相同线路不同区段服务的区域也不同，造成了定时交通系统的客流空间分布差异。线路的客流分布差别主要体现在不同线路间、相同线路不同流向间、相同线路不同断面间3类客流差异。

（1）不同线路的间客流差异。不同线路的功能、线路与接运交通的换乘复杂度不同，加之不同线路的沿线经济、人口、土地利用等状况差异，造成了定时交通系统客流在各线路间分布的不均衡。

（2）不同流向的客流差异。在微观层面上，城市功能区的划分将工作、商业区与居住区进行了隔离，使潮汐交通成为城市交通中的典型常见形式，早晚高峰相同线路不同方向客流存在较大差异。在宏观层面上，受各城市发展定位、经济状况差异，外出务工、外出旅游人数极大，使区域客流迁徙成了各大节假日城际交通中的典型常见形式，节假日开始及结束日相同线路不同方向客流存在较大差异。

（3）不同断面的客流差异。自由交通系统一般只服务于单次出行，驾驶员即出行者，在其出行路径上较少存在乘降，路径断面流量保持不变。而定时交通系统中各站点进行乘降的乘客量不同，线路上各区间的断面客流便存在差异，甚至相差悬殊。

2.4.2 站点客流分布

定时交通系统站点所处位置、站点功能的不同，造成了各站點客流存在较大差异的情况。一方面，站点周围的用地类型对该区域的出行产生率有影响；另一方面，定时交通系统的站点种类多样，不同站点有着不同功能的功能，不同线路的换乘站、不同交通方式的枢纽站往往伴随着大批量的乘降产生。

2.4.3 站点内部客流分布

观察定时交通系统站点内部的乘客流向及活动轨迹，可发现，站点内的客流也具有在空间分布上的不均衡现象[8]。

（1）地面公交。为及时发现车辆并做好乘车准备，出行者习惯在站点右部候车。此外，对多条线路共用的站点，此类现象更加常见，因多线并站易在站点处出现公交列车化现象，为前方车辆遮挡后续车辆信息严重，出行者更倾向于在站点右部候车以便获取后续车辆信息。

（2）城市轨道交通、铁路客运及民航。各出站闸机的客流分布比较均匀，而各进站闸机的客流分布差异较大。这是因为，进站客流呈陆续到达特征，为节省时间，在各检票机服务强度不大时，大多数乘客会使用步行距离最短的进站检票机，而出站客流为集中到达，为避免排队，大多数乘客会使用通过人数较少的出站检票机。

3 结语

本文对定时交通系统的运营特征和客流特征进行了分析总结。从定时交通系统的运营角度来看，具有时刻表是定时交通系统最典型的特征，也是其区别于自由交通系统的最根本特征；同时，定时交通系统均为独立的交通系统，且具有不同程度的封闭性；此外，各定时交通系统均存在不同数量的固定线路和固定站点，以承担乘客的输送任务并实现乘客的乘降；在运输能力方面，定时交通系统的运输能力体现在车辆层面的通过能力和乘客层面的输送能力两个方面。从定时交通系统的客流特征角度出发，给出了定时交通系统客流的定义，并给出了分类方法，然后归纳了定时交通系统客流的影响因素，并从时间和空间的角度对定时交通系统客流的分布特征进行了分析，分析认为定时交通系统客流在时间上具有间断性、周期性及微观波动性，在空间上具有线路、站点间及站点内部分布的不均匀性。

[参考文献]

[1]陈志杰，毛保华，柏赟，等.城市轨道交通追踪列车定时节能操纵优化[J].铁道学报，2017（8）：10-17.

[2]马占奎.考虑线路运营特征的城市轨道交通系统能耗估算研究[D].北京：北京交通大学，2016.

[3]杨国元，史天运，方凯，等.铁路客运管理信息系统总体架构及关键技术研究[J].铁路计算机应用，2016（3）：22-26.

[4]陈婉，王兵，陈宽民.地铁与公交换乘信息智能化服务系统框架研究[J].都市快轨交通，2016（2）：41-43.

[5]张韶华.城市公交线路运力配置优化方法研究[D].济南：山东大学，2014.

[6]谭章智，李少英，黎夏，等.基于地铁客流的广州地铁站点类型识别[J].热带地理，2017（1）：102-111.

[7]马超云.城市轨道交通换乘站列车时刻表的协调和优化[D].北京：北京交通大学，2010.

[8]韦胜，袁锦富，徐建刚，等.京沪高铁站点客流时空分布特征分析[J].地域研究与开发，2018（1）：54-57.