城市多模式公共交通方法：新加坡轨道交通案例研究

1.参数设置

新加坡轨道交通线路已成网运行，首班列车间换乘衔接关系复杂，需要系统优化，故进一步以新加坡轨道交通网络（如图9-5所示）对构建的首班列车运行计划优化模型进行应用，以评价模型的适应性和有效性。新加坡轨道交通网络（2015年）由12条线路和17个换乘站点构成[214]。线路基本属性参见表9-4。每条轨道交通线路沿途换乘站情况见表9-5。表9-6给出了各轨道交通线路重要度参数取值。

新加坡公众可通过多种途径获取轨道交通运行基本参数（线路计划发车间隔、首末班计划发车时刻、首末班各站点处计划到站时刻等），如可登录新加坡陆路交通管理局（Land Transportation Authority）专为公众提供各类交通资讯的网站（www.mytransport.sg）查询。根据公示的首班列车在两个连续换乘站点处的计划到站时刻可推算出站点间区段计划运行时间。表9-7给出了每条轨道交通线路的现状运行计划相关信息，包括首班列车计划发车时刻、区段内计划运行时间和站点处计划停靠时间。

图9-5　新加坡轨道交通网络图（2015）

表9-4　轨道交通线路基本属性

表9-5　轨道交通线路所途经换乘站点

新加坡轨道交通乘客往往乘坐首班列车从市郊居住区赶往市中心商务区或市郊工业区。连接上述地区的线路及其内部换乘关系为本案例中需要优化的关键换乘关系。通过分析从轨道交通网络中识别筛选出28对关键换乘关系，具体参见表9-8。同时这28对换乘关系现状首班列车乘客换乘等待时间也已在表9-8中列出。研究时间范围内轨道交通线路计划发车间隔参见表9-7。所允许的首班列车于各轨道站处的最早计划离站时刻和最晚计划离站时刻分别设为05：00：00和07：00：00。换乘站点内线路间乘客换乘步行时间统一设为3 min。

表9-6　轨道交通线路重要度参数取值

表9-7　首班列车现状运行计划（单位：min）

表9-8　现状首班列车乘客换乘等待时间

续表9-8

2.换乘关系无重要度差异(www.xing528.com)

表9-9列出了由基础模型产生的首班列车运行计划最优调整方案。通过与表9-7中的现状运行计划相比，发现优化后轨道交通线路1、线路2、线路4、线路5、线路6、线路7、线路8、线路9、线路10、线路11和线路12的首班列车计划发车时刻被提前；轨道交通线路3的首班列车计划发车时刻被延后。

表9-9　优化后首班列车计划发车时刻

表9-10　优化后首班列车乘客换乘等待时间

续表9-10

表9-10列出了首班列车运行计划优化后每个关键换乘关系对应的换乘等待时间。与表9-8中列出的现状换乘等待时间相比，可知这28对关键换乘关系总换乘等待时间由104 min减少为24 min，有效减少了76.9%的总换乘等待时间。

3.换乘关系有重要度差异

首先，利用轨道交通网络布局方案确定28对关键换乘关系的重要度。根据表9-6可知轨道交通线路1至线路12对应线路重要度参数的取值，其中，表征参数重要性的非负权重ε1、ε2、ε3、ε4的取值分别为0.4/个、0.3/条、0.2/个、0.1/km。各换乘站重要度参数的取值根据式（9-19）计算而得。继而，利用考虑重要度的优化模型（即目标函数为式（9-20）的数学模型）获取首班列车运行计划最优调整方案，如表9-11所示。

通过与表9-7中的现状运行计划相比，发现优化后轨道交通线路1、线路3、线路4、线路5、线路6、线路7、线路8、线路10、线路11和线路12的首班列车计划发车时刻被提前；轨道交通线路2和线路9的首班列车计划发车时刻被延后。

表9-11　优化后首班列车计划发车时刻（考虑重要度差异）

表9-12列出了利用考虑换乘关系重要度模型优化后每个关键换乘关系对应的换乘等待时间。与现状换乘等待时间相比，可知这28对关键换乘关系总换乘等待时间由104 min减少为24 min，有效减少了76.9%的总换乘等待时间。与未考虑重要度差异优化后换乘等待时间情况相比，总换乘等待时间由104 min减少为28 min，有效减少了73.1%的总换乘等待时间。进一步横向比较有/无考虑重要度差异情景下各换乘关系对应的换乘等待时间，尽管案例中考虑重要度差异时总换乘等待时间（28 min）高于不考虑重要度差异时总换乘等待时间（24 min），但却有效提高了关键换乘关系换乘效率，详见表9-12。

综上可知，线路间首班列车换乘情况可利用所构建的运行计划优化模型得到切实改善，且可根据实际情况选择合适的目标函数获取所需的首班列车运行计划。简言之，所构建模型可被运营调度人员作为有效的辅助分析工具帮助其调整现状运行计划以大幅度地提高整个轨道交通网络的换乘衔接性。

表9-12　优化后首班列车乘客换乘等待时间（方案比较）

续表9-12