城市公共交通线路优化研究

(重庆交通大学交通运输学院 重庆 400074)

一、引言

城市公共交通是城市的重要组成部分，是城市发展的重要纽带，同时也体现城市的形象。城市公共交通是社会和经济发展的先导行业，人口增多，城市规模不断扩张，市场经济不断活跃，公交出行的需求会越来越大。大部分城市车辆增多，道路越来越拥堵，公交线路运营效率不高，无法满足居民日益增长的出行要求。某些线路重复系数过高，线网分布不均等问题影响了公交整体的运行效率。为解决这些问题公交线路规划显得就很有必要。

二、国内外研究现状

(一)国内外研究现状。国外对公交线网规划的研究起步较早，20世纪 60年代和70年代，运筹学、计算机仿真和建立目标函数来进行优化。后来公交线网规划研究将公交营运调度、公交方式优化、公交票价优化加入到其中，实现公交系统的整体优化。基于有关理论，将居民公交 OD 量分配至公交网络中，然后建立满足一定约束条件的目标函数，运用一些复杂的数学方法，如遗传算法、神经网络、蜂群算法等寻求模型的最优解，具有代表性的有Janarthanan 等通过开发可视化的图形式交互式知识专家系统，模拟分析公交线网设计方案，辅助公交线网优化设计[5]。

(二)国内研究现状。国内研究现状始于80年代。随着城市的发展公交线网的发展也很有必要。比较常用的模型如：模糊方法、灰色模型、遗传算法、仿真模拟等方法都运用到了公交线网中。目前更多的是基于模型的优化研究。张国伍等在扩展福劳德算法的基础上，提出了公交线网的多条最短路径算法。冯树民在公交客流分配中提到了多路径分配方法、容量限制分配法。为推进公交运营模式转变，优化公交线网布局，实现公交资源效益最佳化，这些文献拓宽了我们的思路，具有很高的借鉴价值。

三、公共交通现状分析

出行组成了交通的重要部分，对人们的出行特征进行分析，发现其中的规律，明确其主导因素，这对研究公交出行有重大作用，公交出行特征分析是线网优化的基础，全面分析与研究存在的问题与城市特点，这样才能系统地全方位的确定城市未来发展的方向、思路和规划目标等。只有充分地认识现状中存在的问题和发展中的特点，才能进一步改善和优化城市公交线网结构。为此可以通过统计分析已有的问卷调查、跟车调查数据，整理得到城市居民公交出行特征数据，为线网优化提供依据。

(一)各项特征分析：(1)出行目的分析；(2)换乘次数与换乘后方式选择；(3)步行到达车站时间、步行到目的地时间分析；(4)候车时间分析计算

(二)线路与线网评价。公交线路网的指标很多，根据实际情况与可操作性，从网络结构的线路指标角度，选择线路长度、非直线系数、公交线网覆盖率、重复系数、复线条数和线路网密度这几个指标，对遂宁公交线路网现状进行综合评价。

1、线路长度评价。道路规范建议市区公共汽车主要线路长度宜为8～12km[14]，依据城区带状的城市结构较长，所以取10km为适宜的公交线路长度。

2、非直线系数。非直线系数指公交线路长度与首末站直线距离之比，它反映公交线路的曲折程度，公交线路的布设原则上应以接近直线为宜，但也需考虑到地形地貌、服务人群和服务范围等。《城市道路交通规划设计规范》规定其应不大于1.4。

3、线网密度。线网密度是反映公共交通服务水平的一个重要指标理论上线路网密度值为2.5km/km2时最佳，此时居民出行的非车内时间(步行及候车时间)最短；密度过大、过小都会造成非车内时间的增加。为此，在市中心区规划线网密度应尽量为3～4km/km2在城市边缘地区放宽到[14]2～2.5km/km2。

4、重复系数。重复系数指公交线路总长度与道路网长度之比，用于指示公交线网空间分布密集程度。建议取值1.25～2.5。

四、公交线网优化研究

(一)公交线网优化目标。城市公交线网都是建立在道路网上的，每条公交线网都是相邻路段组成连续的路径，将所有线路结合起来就形成了公交线网，作为一个完善并且高效的公交线网必须满足下面的条件：1、直达性较高：尽量使整个网络中的需求都能得到满足；2、换乘次数少：减少换乘时间，加快乘客到达目的地的时间；3、出行时间短：使乘客的出行时间最短，线路长度合理，在空间上按最短距离布设。4、线网效率高：在充分发挥路线以及运载工具的运能的前提下，分析客流密集的线路，并对其进行优化布设。

(二)公交线网优化的约束。公交线网的优化过程中应考虑到一定的约束条件，约束是公交线网优化的理论标准，一般采用线路长度、非直线系数、线路客运能力、复线条数、线网密度、居民出行时耗等。一般一个城市都有现有公交线路，其中大部分是合理的，出行习惯已经形成，在现有线路评价结果后是最有效率的。

(三)线网整体优化方法。每个城市道路网的结构布局方式是不同的，为了研究方便从城市道路功能出发，可以按层次将道路分为主干道、次干道、支线这些等级。各条道路的等级与速度都不相同，对于公交线网应该具体问题具体分析，大体上采用层次划分的方法。除此之外城市的不断发展会让城市结构发生变化，这也需要布局跟上城市的规划发展计划。在城市中公交枢纽分为不同的等级，枢纽的等级功能不同决定了线网的分层等级，各个等级的枢纽布设相应的线路，这样使公交线路的布局结构越来越清晰，从而达到整个线网优化的目的。“逐条布设、优化成网”的公交线网优化方法，该方法的基本思路为以“分层结构为基础，以枢纽为核心，分层、分区逐条布设，优化成网”[11]。将城市分为三个层次，首先是贯穿城市的主要干线为第一层，将与各个交通小区间联系为第二层，最后第一二层次没有覆盖的区域线路为第三层，同时城市周边开发区域延伸的线路逐层布设，得到最初形成的公交线网。在此之外考虑一个已建成的城市，城市原本就具有自身的公交系统，全部重建并不是很科学，对于在新建的公交线路，人们熟悉需要一定的过程，大规模的变化，会对居民出行产生较大的影响，与提升居民出行方便度的目的完全相反。针对这一实际问题，优化公交线路的思路就可以结合城市原有的初始公交线路加上预测的理想线路进行综合分析调整。在这之后，通具体的评价指标，对线路进行优化。

五、结论

公交线网优化在每个城市发展过程中都是必须的，一个良好的公交线网可以优化城市的资源配置。对于不断发展的城市来说，公交线网的优化显得很有必要，公交优化随时都在进行。优化过程采用线网分层，线路逐条分析、逐条优化的方式，结合城市功能与习惯分布对每条线路的合理性进行分析，才能合理地设置城市公交，更好地解决城市交通拥堵。