[論文レビュー] Revitalizing Public Transit in Low Ridership Areas: An Exploration of On-Demand Multimodal Transit Systems

Jiawei Lu, Connor Riley+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2023

Transportation and Mobility InnovationsEngineering被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、オースティン（テキサス州）における低乗客数の固定路線バス路線を、オンデマンドで利用可能な共同乗車シャトルに置き換えるオンデマンドマルチモーダル輸送システム（ODMTS）を提案する。既存の固定路線輸送と統合することで、アクセス性の向上とコスト削減を実現する。POLARISを用いたシミュレーションでは、運用コストが37.5％削減され、特にピーク時以外の時間帯において乗客の移動時間が短縮された。動的シャトル配車により、サービス品質を維持したままである。

ABSTRACT

Public transit plays an essential role in mitigating traffic congestion, reducing emissions, and enhancing travel accessibility and equity. One of the critical challenges in designing public transit systems is distributing finite service supplies temporally and spatially to accommodate time-varying and space-heterogeneous travel demands. Particularly, for regions with low or scattered ridership, there is a dilemma in designing traditional transit lines and corresponding service frequencies. Dense transit lines and high service frequency increase operation costs, while sparse transit lines and low service frequency result in poor accessibility and long passenger waiting time. In the coming era of Mobility-as-a-Service, the aforementioned challenge is expected to be addressed by on-demand services. In this study, we design an On-Demand Multimodel Transit System (ODMTS) for regions with low or scattered travel demands, in which some low-ridership bus lines are replaced with flexible on-demand ride-sharing shuttles. In the proposed ODMTS, riders within service regions can request shuttles to finish their trips or to connect to fixed-route services such as bus, metro, and light rail. Leveraging the integrated transportation system modeling platform, POLARIS, a simulation-based case study is conducted to assess the effectiveness of this system in Austin, Texas.

研究の動機と目的

• 固定路線が低頻度・長時間待機のため、コストが高く不満が生じる公共輸送地域における低乗客数の課題に対処すること。
• 低需要地域における地域の固定路線バス路線を、オンデマンドで利用可能な共同乗車シャトルに置き換える可能性を検討すること。
• オンデマンドシャトルを既存の固定路線輸送システムと統合した場合の、乗客の移動時間と運用コストへの影響を評価すること。
• 低乗客数地域におけるモビリティ・アズ・ア・サービス（MaaS）モデルへの移行を支援するデータ駆動型フレームワークを提供すること。

提案手法

• 特定の低乗客数の固定路線バス路線をオンデマンドシャトルに置き換えるオンデマンドマルチモーダル輸送システム（ODMTS）の設計。
• オースティン都市圏におけるODMTSのモデル化と評価に、POLARISシミュレーションプラットフォームの使用。
• リアルタイムの需要に基づき、固定路線駅と統合された動的シャトル配車アルゴリズムの実装。
• オンデマンドシャトルと固定路線サービス（例：バス、メトロ、ライトレール）間の乗換を含む乗客の移動計画のシミュレーション。
• ベースケース（現行システム）とODMTSシナリオとの間で、移動時間と運用コストを定量的に比較。
• シャトル車両数（5両、10両、20両、30両）の感度分析により、コストとサービスパフォーマンスのトレードオフを評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低乗客数の固定路線バス路線をオンデマンドシャトルに置き換えると、全体の乗客移動時間にどのように影響するか？
• RQ2 低需要地域において、固定路線バスからオンデマンドシャトルに移行した場合、運用コストの削減の可能性はどの程度か？
• RQ3 ODMTSのパフォーマンスは、需要レベルによってどのように変化するか、特にピーク時とオフピーク時に注目する。
• RQ4 コストとサービス品質のバランスを取るために、最適なオンデマンドシャトルの数は何か？
• RQ5 オンデマンドサービスは、低乗客数地域における最初の1kmと最後の1kmの接続性をどの程度向上できるか？

主な発見

• ODMTSでは、3つの低乗客数路線で8両の固定路線バスが5両のオンデマンドシャトルに置き換えられ、ベースケースと比較して運用コストが37.5％削減された。
• オフピーク時間帯には、オンデマンドサービスによる待機時間の短縮のおかげで、ODMTSにおける乗客の移動時間がベースケースよりも顕著に短縮された。
• ピーク時間帯では、需要の増加とシャトルの数が限られているため、ODMTSにおける移動時間がわずかに延長されたが、20両以上で運用すれば安定した水準を維持した。
• 5両のシャトルのみで運用した場合でも、シャトルのサイズや効率に関する保守的な仮定のもとで37.5％のコスト削減が達成された。
• シャトル数を5両から30両に増やしたシミュレーションでは、特にピーク時において乗客の移動時間が一貫して短縮された。
• ODMTSは最初の1kmと最後の1kmのギャップを効果的に埋め、大規模なインfra整備を要せず、固定路線輸送へのアクセス性と接続性を向上させた。