[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出了一种按需多式联运公交系统（ODMTS），用按需共享接驳车替代德克萨斯州奥斯汀市低客流固定路线公交线路，将其与现有固定路线公交整合，以提升可达性并降低运营成本。使用POLARIS模拟显示，运营成本降低37.5%，乘客行程时间得到改善，尤其在非高峰时段，同时通过动态接驳车调度维持了服务质量。

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.

研究动机与目标

• 为应对公共交通低客流区域中固定路线公交因班次稀疏和等待时间长而导致的高成本与不便问题。
• 探索在低需求区域用按需共享接驳车替代本地固定路线公交线路的可行性。
• 评估将按需接驳车与现有固定路线公交系统整合对乘客出行时间和运营成本的影响。
• 为交通机构提供一个数据驱动的框架，以在低客流区域向出行即服务（MaaS）模式转型。

提出的方法

• 设计一种按需多式联运公交系统（ODMTS），用按需接驳车替代选定的低客流固定路线公交线路。
• 使用POLARIS模拟平台在奥斯汀大都会区对ODMTS进行建模与评估。
• 实施一种动态接驳车调度算法，根据实时需求分配接驳车，并与固定路线车站实现整合。
• 模拟乘客行程规划，包括在按需接驳车与固定路线服务（如公交车、地铁、轻轨）之间的换乘。
• 对基础情形（当前系统）与ODMTS情景下的出行时间与运营成本进行定量比较。
• 对接驳车车队规模（5、10、20、30辆）进行敏感性分析，以评估成本与服务性能之间的权衡。

实验结果

研究问题

• RQ1 用按需接驳车替代低客流固定路线公交线路，对整体乘客出行时间有何影响？
• RQ2 在低需求区域从固定路线公交转向按需接驳车，运营成本可降低多少？
• RQ3 ODMTS在不同需求水平下的表现如何，特别是在高峰与非高峰时段？
• RQ4 为平衡成本与服务质量，所需的按需接驳车最优数量是多少？
• RQ5 按需服务在多大程度上可改善低客流区域的首末程连接？

主要发现

• 与基础情形相比，ODMTS将运营成本降低了37.5%，因为五辆按需接驳车替代了三条低客流线路的八辆固定路线公交车。
• 在非高峰时段，ODMTS的乘客出行时间显著低于基础情形，这是由于按需服务减少了等待时间。
• 在高峰时段，由于需求增加和接驳车数量有限，ODMTS的出行时间略有上升，但当接驳车数量达到20辆或以上时，时间保持稳定。
• 仅使用五辆接驳车，ODMTS即实现了37.5%的成本降低，表明即使在对接驳车规模和效率的保守假设下，也能实现显著节省。
• 模拟显示，将接驳车数量从5辆增加到30辆，可一致降低乘客出行时间，尤其在高峰期间效果更明显。
• ODMTS有效填补了首末程的连接缺口，提升了与固定路线公交的可达性与连通性，且无需重大基础设施改造。