基于客流量的公交线路规划研究

吴冰帆+程丽燕

摘 要 本文在获取公交站点及线路的上客/下客流量信息的基础上，对公交线路进行分析评估和规划研究，提出基于客流量的公交线路评价模型。

关键词 公共交通；公交客流量；线路规划

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）160-0203-02

1 课题背景

随着时代的进步、社会经济的快速发展，我国城市建设不断加快，城市化人口越来越大，路上机动车辆出行量不断增加，交通需求日益增加。交通设施建设的步伐却远远跟不上交通需求的增长速度，交通拥堵已经成为国内很多城市面临的主要问题。国内外很多专家、学者及行业内人士对城市交通进行了详细、深入的研究，研究结果表明解决目前城市道路交通拥堵问题的最佳方法为：大力发展城市公共交通，提高城市交通的信息化水平，建立先进的公共交通系统，提高公交运营部门的管理水平，实现公交调度的智能化[1]。大力发展公共智能交通，提高公交分担率，已经成为缓解拥堵问题的重要选择。

城市公共交通系统能否有效、高效地运行，不仅取决于道路建设和车辆配置等硬件设施条件，更有赖于提升公交系统的信息化水平。公交线路规划的合理与否关系到公交系统能否满足城市快速发展带来的实际需求，合理的公交线路规划是依靠公交系统解决城市拥堵的关键所在。

2 本文研究目标和内容

2.1 研究目标

本文在获取公交站点和公交线路的上下客流量信息的基础上，对公交线路规划进行研究，提出基于客流量的公交线路评价模型。

2.2 研究内容

本文研究的主要内容是公交线路规划研究。具体研究内容是：利用得到的公交营运基本信息及公交客流量信息，对现有的公交线路进行分析评估和规划研究，提出基于客流量的公交线路评价模型。

3 公交线路规划研究现状

国外专家、学者对公交线路规划的研究起步比较早，有比较广泛和深入的研究，主要可以分为以下几个阶段。

第一个阶段为20世纪40—60年代。这个阶段，主要根据经验来进行公交线路规划。当城市扩大的过程中，为了满足城市的发展需求，公交线路需要不断的增加，增加的依据主要有2点。一是根据城市居民的反应或者公交公司的调查；二是由某些权威机构或者专家根据经验来确定增加方案[2]。

第二个阶段为20世纪60—80年代。这个阶段，学者主要利用系统分析法来进行公交线路规划。1967年，Lampkin提出将乘客的乘坐舒适度和出行时间作为公交线网的服务指标之一，依此建立了一个网络设计模型[3]。Hirsch等学者将公交线网优化模型作为一个固定的需求模型，之后各种数学算法被提出来用于求解这类模型[4]。

第三个阶段为20世纪80年代至今。这个阶段是公交线路规划研究的黄金阶段，大量的学者专家参与其中，各种新的方法被提了出来。Patttnaik等学者将遗传算法应用于公交线网设计，以将公交乘客出行费用总和最小作为目标，首先生成线路备选集，然后利用遗传算法进行优选[5]。

国内学者对于城市公交线路规划的研究起步较晚。20世纪80年代，吴稼豪、李硕、夏伟民等学者较为全面的叙述了城市公共交通线路规划的模型和求解模型的方法[6，7]。杨兆升等人提出了以客运工作量最小为目标，在一定的约束条件下，交公交OD分配到出行路径上[8]。

20世纪90年代以来，由于国内很多学者投入到城市公交线路规划的研究上来，很多新的方法被提出来。王炜等学者提出了以公交直达客流量为目标的“逐条布设，优化成网”方法[9]。1999年，林伯梁等从组合优化的角度，提出了一种公交网络优化模型，模型考虑了经营者和乘客的利益，在满足站点容量限制的情况下尽可能减少乘客出行时间和降低线路建设成本[10]。

城市公交线路网络的优化是公交线路规划研究的核心内容。解优法和证优法是公交线网优化的两种常用思路[11]。其中，解优法的过程如下：预测城市交通的需求，设定特定目标函数，求取最优解。证优法则是通过对多个备选线网规划方案进行分析比较，选择其中的较优方案。两种思路经常结合使用，如将解析优化得到的线网与经验线网共同组成备选线网，对解析优化得到的线网根据实践经验进行调整，还有要对经验线网的解析优化调整[12]。

当前国内外很多学者进行公交线路规划研究，提出了大量的模型和求解算法。本文基于公交客流量进行公交线路规划研究，依据公交线路规划的常用原则，提出了线路规划时的评价指标，并建立了线路评价模型，为公交线路调整提供了依据。

4 基于客流量的公交线路规划

公交线路规划时，一般已经存在一个初具规模的公交线网体系，该体系是在城市发展的过程中，由陆续开通的各条线路逐渐组成网络的。进行公交线路规划，并不是要全盘推翻原有的所有线路，建立一个全新的线网系统。合理的线路规划方案，应该将现有线网体系与线路规划相结合，进行规划时，保留乘客量较大的线路，去除乘客量较小的线路，然后根据需求调整现有线路或增加新线路。

根据公交线路网络生成过程的不同，目前有两大类的常用方法，一类采用单条线路的优化方法，另一类是

线网整体优化[12]。

第一类方法一般是采用逐条布设的思路，根据实际约束或需求，对现有网络中的线路通过线路的合并，组合灯方法进行优化。王炜提出的“逐条布设，优化成网”就是这类方法的代表。

第二类方法首先确定规划的目标，然后开始建立模型，并针对模型提出算法，求取最优解。该类方法在1974年由steebrink首先提出。近些年来，很多复杂的算法不断被提出，如遗传算法等。

本文基于公交客流量进行公交线路规划研究，依据公交线路规划的常用原则，提出了线路规划时的有关客流量的评价指标，并依此线路评价模型，为后续的公交线路调整提供依据。

公交线路规划是一个多目标的优化问题，主要关系到乘客和公交运营商两方面的利用。乘客方面希望出行的时间成本和经济成本尽可能低，运营商方面则关心公交网络的运营效率与效益，希望服务客流密度尽可能大，投入成本尽可能低。本章根据这两方面目标，设定公交规划时的参考指标，初步建立公交线路评价模型。

5 公交线路规划的指标和评价模型

公交线网需要尽可能得平衡乘客和运营商两方的利益，布设的过程中应尽量满足下面的原则。

乘客出行时间短：尽可能按照最短线路进行布设，减少换乘，缩短乘客出行时间。

线路长度合适：应尽量避免布设过短和过长的线路，保证线路长度在合理的范围内。

服务客流量较大：应优先布设客流量较大的线路。

本文以公交客流量为参考，根据以上3个原则，进行公交线路规划研究，以下面几点作为线路规划时的参考指标：线路客流量，线路客流密度，线路满载率，线路直达客流量，站点客流量。各指标的计算方法如下。

线路客流量：根据公交流量统计系统可以得到线路全天客流量，包括全天客流量以及高峰时段客流量。

线路客流密度：由线路客流量和线路长度可以得到线路客流密度。

线路公交满载率：根据客流量和公交承载能力，可以得到公交线路的满载率。

线路直达客流量：根据公交流量统计系统，可以得到线路的客流量和具体刷卡乘客，然后根据乘客的出行轨迹，可以判断乘客是否是直达，进而得到线路的直达客流量。

站点客流量：根据公交流量统计系统，可以得到站点的客流量，包括全天客流量和高峰时段客流量。

根据以上参考指标提出下面的公交线路评价公式：

可以利用以上模型对现有的公交线路进行评价，即判断现有路网的合理性，得到的结果可以为后续的公交线网调整提供参考。

上述指标还可以用于公交线路规划时其他阶段的参考，如某线路流量过大，满载率过高，可以考虑增加该线路的车辆分配数目；某站点的流量明显超过该站点的实际承载能力时，可以考虑在其附近加设线路。

6 总结与展望

本文首先介绍了课题的研究背景和相关知识，提出了论文的研究目标和内容—基于客流量的公交线路规划；接着，对线路规划常用的方法进行了总数；然后提出了线路规划的目标。在此基础上，提出了线路规划的原则基于公交客流量的线路规划所采用的衡量指标。最后，提出了基于客流量的公交线路评价模型。

本文提出的基于公交流量的线路规划方法，主要是在理论方面的研究，下一步工作，在此基础上，验证并完善该线路规划方法。

参考文献

[1]王笑京，齐彤岩，蔡华.智能交通系统体系框架原理与应用[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[2]胡刚.城市公共交通网络站点优化技术研究[D].南京：东南大学.

[3]Lampikin，Saalmans. The design of routes，Undertaking： A case study. Transportation Reaseach，1967：43-49.

[4]Hirsch and Dantzig. The fixed charge problem. Rand Co.1968.

[5]Patamaik S.B， Mohan. Urban bus transit route network design using genetic.

[6]吴稼豪.城市公共交通网络设计的一种优化方法[J].上海机械学院学报，1983（2）：15-18.

[7]夏伟民.城市公共交通线路的优化设计.运筹学，1985（1）：54-59.

[8]杨兆升.城市公共交通网络优化[J].汽车运输，1985.

[9]王炜，杨新苗，陈学武.城市公共交通系统规划方法与管理技术[M].北京：科学出版社，2002.

[10]林柏梁.基于出行费用最小化的公交网络优化模型[J].中国公路学报，1999（1）：79-83.

[11]王炜，杨新苗，陈学武，等.城市交通系统规划方法与管理技术[M].北京：科学出版社，2002.

[12]冯艳春.基于IC卡数据的公交规划方法研究[D].长春：吉林大学，2005.

[13]GV50220-95 城市道路交通规划设计规范[S].