【讲堂】关于需求响应式公交的那些事（上）
关于需求响应式公交的那些事
（上）
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需求响应公交简介
需求响应公共交通，通常称为电话预约公共交通(dial-a-ride transit)、辅助公共交通(paratransit) 等，是一类没有固定的运行线路, 并根据出行请求而在特定地点停站上下客的公交模式。美国交通运输研究委员会(Transportation Research Board，TRB) 将需求响应公交定义为一种路径可变的公交服务。它可以根据乘客的具体需求进行公交路径的选择，提供乘客合乘的运输服务。顾名思义，需求响应公交是通过响应乘客的出行需求进行运营服务的，其运营以乘客需求为导向，运营方式比较灵活，每次运营都需根据实际的乘客需求制定调度计划，进行车辆路径规划，兼具个人交通与公共交通的特性，可弥补传统公共交通的不足。
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需求响应公交发展背景
（1）社会可持续发展需要大力发展公共交通
私人小汽车的普及极大地便利了人们的出行，但同时给人类社会带来了严重的负面影响。在运送同样数量的乘客情况下，公共交通较小汽车节省土地资源、建筑材料等，而小汽车产生的空气污染大于公共汽车，比公交更容易发生交通事故。为了社会可持续发展，应当减少私家车使用，大力发展公共交通。
（2）传统的公共交通不能满足人们的机动性需求
传统的公共交通有许多天然的缺陷，例如，不能实现门到门的出行服务，在出行低峰时间以及出行需求分散或较少的地区不能经济有效的运营，对于特殊人群(如小孩、老人、残疾人) 不能提供令其满意的服务。不理想的传统的公共交通服务，不仅使人们生活不便，而且影响郊区对居民的吸引力，也是造成私家车使用量不断增加的重要原因。
（3）交通市场个性化需求的增长需要新型公共交通
随着社会经济的发展、人们生活水平的提高，像对其他产品和服务的个性化需求日益增长一样，人们也越来越追求出行个性化，这是私家车交通发展的另一动因。要抑制私家车交通的发展, 就必须发展新型的公共交通模式，使公共交通也能提供良好的个性化服务，包括实现门到门的出行服务。
（4）信息技术的发展为改进公共交通服务创造了条件
远程通信技术(如电话、移动通信系统、Internet 及其他终端) 和计算机技术的发展，以及全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS) 的应用，为改进公共交通服务创造了条件。
需求响应公交的起源最早可以追溯到20 世纪60 年代，由于固定型公共交通服务系统缺乏灵活性、便捷性，不能为特殊群体(老、弱、病、残等)提供出行保障服务，不能较好地满足乘客“最后一公里” 出行需求，且在城市公交客流稀疏地区存在车辆实载率较低、空驶率较高、供给过剩导致资源浪费、公交运营企业亏损等问题，专家学者开始致力于寻找一种新的公共交通服务系统，以达到兼具固定型公共交通的经济性以及私家车的灵活性的目的。
1976 年，Flusberg 通过在美国威斯康星州进行实例研究发表了一篇论文，首次提出了灵活公交系统这一构想。1990 年, 为保障残疾人群体的出行，美国颁布残疾人法案(Americans with Disabilities Act，ADA) 规定公共交通系统必须能够为残疾人等特殊群体提供出行服务，这一事件促进了需求响应公交的发展。需求响应公交在欧洲、美国等地区已经积累了40 年的发展经验, 如美国威斯康星州的Merrill-Go-Round 系统、欧盟的“先进的公共交通运营系统” ( System for Advanced Management of Public Transport Operations，SAMPO) 以及波兰的“Tele Bus” 需求响应公交系统，早期主要是为了满足老、弱、病、残等特殊群体的出行需求或客流稀疏地区的乘客出行需求，后来慢慢扩展到服务于具有特定出行需求的群体，如医院看病、学校上学、机场及火车站出行的群体，乘客一般通过电话或短信的方式提前预约车辆。随着计算机及互联网技术的发展，需求响应公交开始广泛应用于城市外围区、广大农村偏远地区等乘客出行需求密度较低、公共交通服务不完善的区域和无公共交通服务的城市中心区域等。
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需求响应公交的特点与其他交通方式的对比
（1）需求响应公交的特点
“十三五” 以来，我国在新的公共交通发展政策指导下，需求响应公交作为一种新型的公共交通模式，是整个公共交通系统的一部分，是城市轨道交通、常规公交系统的辅助和补充，是供给侧结构性改革在公共交通领域的体现。同时，作为道路客运的一部分，需求响应公交与快速公交、常规公交、网约车、出租车等在服务定位、运营方式、出行特征、服务质量上均有着很大区别, 现将需求响应公交与其他道路客运方式作对比，详见表1。
通过以上各个指标的对比，可知需求响应公交具有以下特征。
① 以人为本
需求响应公交以互联网技术为依托，以乘客需求为导向，根据实际的乘客预约出行需求分布及出行时间要求进行车辆行驶路径的规划，线上预约使乘客可以较好地表达自身的乘车需求，相比于传统公交(包括BRT 和常规公交)，可以较好地满足乘客个性化的出行需求，为乘客提供定制化的出行服务，同时可以很好地满足特殊群体的出行需求，体现了以人为本的服务宗旨。
② 灵活便捷, 服务水平较高
在车辆选择方面，与传统公交相比，需求响应公交一般车型较小，受道路条件限制较小，可达性较强，车辆运行速度较快, 具备较好的灵活性、便捷性，能够较大程度为乘客提供门到门的出行服务；乘车环境良好，安全舒适，让乘客有着较好的乘车体验；乘客可自主选择乘车时间，车辆根据乘客预约上车时间进行运营调度, 能够在时间上最大程度的满足乘客的出行需求，准时可靠，减少乘客等车时间。以上特征使得需求响应式公交有着较高的服务水平。
③ 车辆满载率较高, 资源利用充分, 运营效益有保证
传统的常规公交具有固定线路、固定站点、固定车辆配置以及发车时刻表等，以服务供给带动乘客出行需求，其建设、运营成本较高。而需求响应公交仅仅根据线上预约的乘客出行需求进行车辆调度，灵活确定投入车辆数，一般无固定发车间隔, 站点也不固定，无站点建设成本，成本投入较少，并且定制化的出行服务，使得车辆满载率较高，资源利用充分，能够保障一定的运营效益。
④ 定位于提供低客流密度下的集约化出行服务
传统公交提供大容量、集约化的出行服务，经济环保，适合服务于具备高公交出行密度的城市区域；网约车及出租车提供非集约化的灵活出行服务，出行成本高；需求响应公交是两者的结合，兼具经济性和灵活性，适合为低客流密度区域的乘客提供集约化出行服务，如城市新区、城乡结合部、大型居民社区以及无常规公共交通服务的城市区域等。
（2）需求响应公交区别于其他交通方式
需求响应公交与传统公交、传统出租车及定制公交都有很多不同。传统的公交特点是: 定线路、定时间、定站点、定票价( “四定”)，完全的集约化模式，乘客之间没有排他性，行车路线不由乘客决定，可描述成“人找车” 模式。
传统的出租车特点是: 预约或者扬招，完全个性化，点到点, 最短路，行车路线由乘客决定。
需求响应公交特点是: Demand Responsive Transit (DRT), 介于完全个性化与完全集约化之间: 不定点、不定线、不定时、动态票价(都不定)，乘客通过平台提出带有时间窗的出行OD 需求, 车公司通过平台派车接送，不是一对一的出租车模式，是一车接送多人的“车找人” 模式。
定制公交特点是: 在一段时间(如一个月、一周甚至一天) 内可以开出相对稳定的线路，为乘客提供定制服务，即所谓的定制公交。不能实时变线。
从运营服务随需求变化的灵活性度看，灵活性最高的是出租车: 4 人之内同时乘坐，同起终点；其次是拼出租，包括网上拼车，基本都是5 座以下车辆；最后是需求响应公交。
以上模式都可以形象的描述为“车找人”， 都可以称为需求响应服务。需求响应公交= 预约式灵活公交，简称灵活公交、动态公交、网约公交。
需求响应公交与传统定制公交最大的区别即实时性。与传统定制公交至少提前一天收集需求然后发布线路不同，需求响应公交则是按照乘客实时出行需求，及时响应，重点满足提交需求后1 ～15 分钟内的出行需求，实时性极强。当然，需求响应公交也包括提前预约，但确定服务的响应时间可能会很长，需要匹配客流。需求响应公交的灵活性介于出租车和定制公交之间。
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需求响应公交实施的主要模块
需求响应公交的实施需要特殊的技术支持和运营组织管理与调度模式，相关的应用基础和平台条件及管理方法包括地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、车辆定位技术(AVL) 和调度中心、公交车辆、公交站点和乘客。
调度中心是DRT 中最重要的组成部分，主要包括预约信息管理模块、车辆信息管理模块以及路径优化模块。
预约信息管理模块主要功能为处理乘客或站点传递的预约信息，主要功能包括: 接收乘客(预约站点) 传送的预约信息(预约上车站点、预约下车站点、预约上车时间等)，将由路径优化模块得到的是否满足预约服务以及满足预约服务的反馈信息(服务车辆、服务时间等) 传递给乘客。
车辆信息管理模块主要功能是接收车辆GPS 的实时信息，并记录车辆乘客信息(乘客数量以及车辆满载情况)，以及可服务车辆的数量等，为调度中心分派不同的车辆接送乘客提供基础数据支撑；将由路径优化模块得到的车辆运行路径、停靠站点以及到达时间等信息传送至车辆移动数据终端，以供驾驶员使用。
路径优化模块方面，首先，地理信息系统提供DRT 路径优化需要的基础信息，包括道路网信息(道路结构、交叉口位置)、公交站点位置(固定式站点、预约站点) 等，为路径优化提供基础信息资料。其次，根据乘客的预约需求，结合车辆运行的固定式站点以及预约站点，确定车辆运行线路、车辆到达各站点时间等信息。调度中心监控DRT 运营过程中的各种变化，如乘客新的预约/ 预约取消等。基于目前车辆的运行情况以及车辆响应预约乘客的信息, 满足乘客的最新出行需求。一旦发生变化，调度中心将最新的运行路径以及时刻表信息发送至车载移动数据终端(MDTS)， 以供驾驶员使用。
路径优化调度模块是运用先进的路径优化调度模型与算法针对乘客的预信息以及车辆运行状况，得出车辆最佳发车时刻和发车频率、接送乘客的最佳数量以及最佳运行路径等。其中，路径优化调度算法需要能够满足对静态数据与动态数据的同时处理， 并保证其可靠性与有效性。路径优化调度算法包括两个主要部分：静态数据处理部分与动态数据处理部分，具有相同的功能, 目的均是形成车辆运行的最佳发车时刻。唯一不同的是，动态数据处理部分需要结合实时的乘客预约信息、道路状况以及乘客取消预约等信息不断地更新车辆的发车时刻以及到站时间等内容。当实时信息被更新后，此模块会形成新的车辆时刻表与运行路径并及时传送至车辆，供驾驶员使用。
公交车辆主要配备车载GPS 与车载移动数据终端。车辆基础信息由车载GPS 获得后向调度中心传输车辆的实时位置信息等， 从而满足车辆监控以及调度分配的需要；车载移动数据终端可以接收并更新调度中心发送的车辆运行路径以及时刻表等信息。
DRT 公交站点类型主要包括：固定式公交站点以及预约式公交站点。固定式公交站点与常规固定式运营模式公交站点相同， 乘客仅需在站点等候车辆即可。在预约式公交站点，乘客可以通过站点按钮(刷卡) 的方式向调度中心传送信息，告知站点等候的人数等信息。此站点有信息反馈系统，可以通过语音或显示的方式告知乘客DRT 车辆预计到达的时间。另外，预约式公交站点的乘客也可以通过手机的方式向调度中心发送预约申请，并接收反馈的车辆预计到达的站点时间等。因此，预约式公交站点具备向乘客反馈信息的语音或显示设备。
乘客通过电话、短信、网络等预约方式向调度中心提交预约信息，如乘客预约出发地、乘客预约出发时间、乘客预约目的地以及乘客预约到达时间等。调度中心在优化调度后，通过手机、短信或网络等方式向乘客反馈预约辆到达乘客出发点(固定式站点或预约式站点) 时间、预计车辆到达目的地时间等信息。（未完待续）
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