北京市公交线路均等性分析及优化策略

孙鹏宇，王振报

（河北工程大学建筑与艺术学院，河北 邯郸 056000）

0 前言

《北京市公交“十三五”发展规划》提出：“北京市公交将在公交多样化发展、中心城区线路优化、城乡一体化等方面着力，致力于为公众提供更好的公共出行服务。”随着首都经济高速发展，北京市公交在一定程度上仍然存在分布不均衡、人流不均衡、资源分配不均衡等问题，导致公交车在北京城市客运交通分担率偏低。降低交通压力、保证首都居民出行效率等一系列问题已经成北京城市优化的焦点。优化公交网络、提高公共交通的效率和竞争力是缓解城市交通资源压力的有效方式。

现阶段关于公共交通问题有三类研究方向。

第一类是寻求优解，根据自建公共交通数学模型优化改造当前公交线路布局。胡启洲[2]等通过线路长度和覆盖面积等数据整理集合用粒子群算法进行了求解计算，建立了公交线网优化的线性模型。这种模型宏观上对公共交通路网进行了改造，但在一定程度上缺少对乘客流量方面主观的分析；Bin Yua[5]等通过从乘客成本和运营成本方面对公共交通线路进行分析，建立了相应的数学模型算法，计算出公交班次间距的最优解；QIAN Runhuaa[8]等、Lu(Carol)Tonga[9]等则都是通过利用互联网管理信息系统，使用计算机整合优化模型，达到优化路网的目的找到优解。

第二类是对公共交通现状进行评估。王振报[3]等通过研究单条公交线路得到调整方案的预评估流程及方法，并建立评价指标体系进行评估；Panasyuk[6]等以服务质量和设计原则为切入点，形成了由路线作为变量相互组合并得到最优分配的方法，提出了路由网络质量分级的方法和指标。

第三类是对城市公共交通系统中问题线路进行改造。徐婷[4]等通过解决公交线网覆盖不合理、运行成本高等一系列问题。分析矩形城市空间结构和路网特征,构建了以公交运行成本最小、居民平均出行时间最少为优化目标的多目标公交线网优化改造模型。这种模型单纯从两个方面分析问题，没有全面的分析交通线路存在的根本的问题。

基于以上的研究，结合北京交通不均衡现状，本文以北京市公交线路各项指标的均等性的角度，分析公交线路网络的各项指标数据，针对不均等性最大的指标进行分析并结合现状来对问题公交线网进行改造。

1 北京市公交线现状

目前，我国大多数城市公交存在的共同问题包括公交线路庞大复杂、总体线路流量大、线路重复路段多、换乘不便等。通过对北京市市民问卷调查统计，一共收回1782个问卷，其中1600份可用问卷。北京市民反映公交相关问题其中，公交车的运行速度、换乘情况、车辆拥挤程度、公交站点拥挤程度、线路绕行的状况，均有超过30%占比表示不满意。反映了北京市公交存在特定区段速度慢、换乘次数多、车辆内满载率不佳、站点登降量不均衡和迂回绕行多等问题。

2 指标收集与体系建立

基于大数据（IC卡、GIS格式数据和GPS定位系统）结合北京线路存在的相关问题确定研究分析指标。通过IC卡数据库提取2018年4月9日-13日选取共650条线路客流数据，以早高峰7：00～9：00期间运营线路班次进行相关指标统计并做平均值处理。将记录数据整理集合生成评价体系（表1）。

表1 公交线路运行评价指标

3 整体均衡性分析

3.1 各项数据指标解析

基尼系数（Gini）是20世纪初由意大利经济学家基尼研究得到的判断收入分配公平程度的指标。是用于表示社会分配公平性的重要工具。Gini是处于0-1之间的数值，当Gini越大表现分配越不均匀。数据的连续性同样适用于交通线路的研究。本文运用基尼系数来表示北京线路各指标的均衡性。对基尼系数最大的指数进行分析改造。

基尼系数使用洛伦兹曲线来表示。横坐标表示车辆的累加，纵坐标分别代表单班次客运量累计、断面客流不均匀系数累计、站点登降量不均衡系数累计、非直线系数累计、早高峰速度累计、满载率平均值累计。当坐标图像为y=x时，表示每一辆车的所承受的运载量和运行情况都分配均匀。当分配不均时产生洛伦兹曲线，洛伦兹曲线弧度越大则分配程度越不均匀。洛伦兹曲线与y=x所围合的部分面积与y=x直线与x周围合的三角形面积之比即为基尼系数。

公式中的n表示公交各线路个数，pi表示每项公交指标空间要素在各分区所占比例。将pi分别表示单班次客运量、断面客流不均衡系数、站点登降量不均衡系数、非直线系数、早高峰速度和满载率平均值。其中,0|Gini|1越大越集中。北京市公交线路各项基尼系数为：单班次客运量0.22、断面客流不均衡系数0.10、站点登降量不均衡系数0.19、非直线系数0.18、早高峰速度0.12、满载率平均值0.28。

北京市公交系统各项数据整体上处于0.1～0.3之间。经过数据对比，数据中北京市公交系统的断面不均衡系数处在0.1左右，显示出断面不均衡系数指标均衡性最优，表示了所有线路中上下车乘客比例均衡性一致，没有较大浮动。单班次客运量、站点登降量不均衡系数、非直线系数、早高峰速度基本分布在0.2左右，同样说明了这些指标有较优的均衡性。线路满载率平均值基尼系数最大在这些数据指标中分布最不均衡，表现出满载率平均值在各条线路中公交车空间资源分配不均的问题上为主要因素，致使资源利用率不高。

3.2 整体线路聚类分析

运用 SPSS 22（Statistical Product and Service Solutions）软件进行聚类分析，满载率平均值指标作为不合理指标，对原始数据进行聚类分析。使用系统聚类，以组之间的连接平方Euclidean距离为运算方法进行聚类分析。

根据分类统计，线路417路,、478路、553路、专120路、807路、965路、933路、98路、58路、505路、433路、980路、114路、832路、991路、93路、468路，17个线路被归为满载率最高且均大于1的一类。这一类线路需要相对应的改造工作。

4 短、中、远程线路均衡性分析

线路长度因为功能不同需要分情况作进一步分析，同时为了验证公交线路长度，对挑选出来的17条需要改造的线路的影响。将公交线路按照长度分为短程（L≤1500m）、中程（1600m≤L＜3000m）、远程（L≥3000m）。短程共273条，中程共262条，远程共115条。在总体聚类中问题线路，短程路线占9条，中程路线占6条，远程路线占2条。整体上短程和中程线路满载率平均值问题线路占了78%，满载率平均值指标问题比较严重。对三种分类下的线路求各指标下的基尼系数（图1）。

短程 中程 远程单班次客运量 0.21 0.19 0.27断面客流不均衡系数 0.09 0.09 0.13站点登降量不均衡系数 0.17 0.20 0.18非直线系数 0.24 0.11 0.15早高峰速度 0.10 0.09 0.10满载率平均值 0.30 0.27 0.29

图1 短中远三类线路各指标基尼系数对比图

满载率分别在短程、中程和远程各指数的基尼系数最高分别为0.3、0.27和0.29。短程基尼系数最高。

由各线路程基尼系数雷达图可以清晰对比出，除满载率平均值指标三种路程分别受其他指标影响程度不同，短程路线受非直线系数指标影响较大明显，站点登降量不均匀系数指标对中程路线产生影响较大，远程路线因单班次客运量指标影响程度大且明显。可以看出三种路线除满载率之外，其他影响指标存在差异。

对短、中、远程线路按功能分类分析。满足北京线路整体分析，满载率平均值符合整体分析结果，局部产生差异。其中短程线路，861路、862路非直线系数远远高于其他线路，一定程度上影响了短程线路的均衡性，但对满载率平均值影响较小。满载率平均值对于中程线路影响小，没有形成满载率平均值的聚集集合。因此中程线路需要考虑登降量不均匀系数指数对交通线路均衡性的考虑。远程线路聚类结果较为复杂，说明两种均衡性指标均会对线路均衡性产生影响。

5 重要因素及改造策略

当前影响北京市公交服务水平不均衡的重要因素为满载率。其中，满载率作为主要因素可以考虑到公交线路网的改造中。通过对短程数据分析需要对468路、505路、93路、114路、58路、专120路、98路、417路、553路满载率平均值高的线路推荐进行新开线路改造解决线路中超负荷问题。对861路、862路非线性系数高的线路做出截弯取直线路调整减少不合理绕行。中程线路需要将登降量不均衡系数作为重要指标对 76路、40路、684路、597路、653路、72路、5路、355路、693路进行截短线路改造来减轻个别路段车内乘客骤增骤减提高均衡性。远程推荐对832路进行撤销线路改造。