城市一体化公交系统中接驳巴士路线规划研究

李进才

【摘要】随着地铁、轻轨、BRT等中大运量公共交通系统的快速发展，对常规地面公交的客流集散作用提出了更高的要求，但是传统的地面公交系统无论是在运量、还是在灵活性上都难以独自承担这一任务。而接驳巴士系统以其运量小、灵活性高、可靠性高等特点可以协同常规地面公交或者在适当地区单独承担大运量公交系统的客流集散任务。本文首先对接驳巴士在一体化公交系统中的功能定位进行了详细阐述，随后针对接驳巴士系统设计中的关键技术——线路设计问题建立了模型，然后选用了计算案例进行分析，最后对此方法进行了结论评价，提供的方法可以为初步估算接驳巴士线路密度、平均站点间距、平均发车频率等提供依据。

【关键词】接驳巴士；线路设计；一体化公交系统

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.014

随着城市化的不断提高，城市区域规模不断发展，运输能力越来越不能满足大城市的交通需求，机动车逐渐成倍增加与城市道路资源有限形成了鲜明的对比，交通出行拥堵成为城市发展的突出的问题。为进一步解决交通问题，地铁、轻轨、BRT等中大运量公共交通系统的快速建设，常规公交也凸显不足。调整优化城市交通机构成为解决城市交通问题的有效途，解决最后一公里出行问题，做好衔接接驳与集散，发挥接驳巴士优势刻不容缓。

1、接驳巴士的概念

在大容量公交系统的枢纽或站点一定区域内（通常是居民区内），为了提高公交系统的可达性而设置的、线路走向灵活、服务方式多样、中低容量的一种新型公交系统。接驳巴士由于服务范围小、服务目标群体明确、服务时间固定等特点，具有了可靠性高、能够为乘客提供“门到门”服务等其他公交系统所不具备的优势。

2、接驳巴士的功能定位

接驳巴士属于地面常规公交的一类，要准确地了解接驳巴士的功能定位，首先应明确地面常规公交系统在一体化公交系统中的定位，随之确定常规公交系统自身的层次，最后获得接驳巴士在地面常规公交系统中的定位。

2.1 地面公交系统的定位与分层

随着交通的发展，地面常规公交系统的功能将从原来全面承担长、中、短距离运输逐渐转向以中、短距离运输为主，在轨道线路没形成规模的区域承担部分骨干客流、兼顾中长距离运输。地面公交网络的功能虽然发生了转化，但仍保持覆盖面相对于轨道更广的优势，并继续向与轨道交通这两种公交模式良好配合的方向发展，充分发挥两种交通方式的长处，更好的服务市民出行需求，提供多层次的服务，满足多层次的要求，适应城市的发展。最终形成具有三层网络结构——由公交干线、公交区域线和接驳巴士组成的地面公共交通一体化系统。[1]

2.2 接驳巴士的层次结构与功能定位

2.2.1一体化公交系统的层次结构

一体化公交系统中的各个层次之间存在着相互作用，下一层对上一层起到客流集散的作用，是上一层能够正常发挥职能的基础。接驳巴士系统作为系统的最下一层，可以为多个上层结构提供客流集散服务。

2.2.2接驳巴士系统的功能定位

协同公交干线系统为轨道交通集散客流（图1中线①所示）。

由于轨道交通系统与公交干线系统的运能不平衡所致。轨道与常规公交共同承担城市内部部分换乘客流，其中轨道交通需要常规公交为其集散客流，二者相辅相成，客流分布规律在时间上有一定的叠合性。高峰时期内，干线公交系统的运力趋于饱和，而轨道交通此时也处在客流高峰期、急需大量的常规公交车辆来集散，这种运力和运量之间的供需矛盾会造成车站附近地区交通紧张与滞塞。此时接驳巴士系统可以协同公交干线系统一起为轨道交通集散客流，缓解公交干线系统客流压力。

直接为轨道系统集散客流（图1中线②所示）

在公交线网没有覆盖的“空白区”，可以直接为轨道系统集散客流。需要指出的是，①与②作用的不同之处在于①作用主要发生在轨道线路与公交干线相交的重要客流枢纽处，而②作用发生在一般客流枢纽或是轨道站点处。

直接为公交干线系统集散客流（图1中线③所示）

在城市外围地区或新城，轨道交通在近期尚未形成规模时，公交主干线承担着大量中长距离的出行，公交区域线在郊区新城和中心镇的内部、重要枢纽、轨道站点附近中短距离的出行。接驳巴士可以与公交区域线一起为公交主干线提供接驳服务，考虑到范围较小的区域内要尽量减少换乘次数及运能的合力配置等要求，接驳巴士无需为公交区域线提供接驳服务。

3、国内外接驳巴士的应用研究情况

Avishai Ceder，Youngbin Yim[2]等人在加利福尼亚州的Alameda地区，利用仿真模型对十种类型的接驳巴士系统在该地区的适用性进行了研究。

国内对于接驳巴士的研究情况还比较少，部分研究仅在概念或者是系统设计方面对此略有涉及[3]，但对接驳巴士的客流需求研究问题、线路布设问题、运营调度问题、时刻表协调问题均少有涉及。

4、接駁巴士路线设计模型

本文将采用解析法求解接驳巴士路线设计问题。[4]

4.1 模型设定

模型设定主要包括：服务区域为矩形，接驳巴士线路完全垂直于轨道线路（或地面干线公交线路）；轨道交通系统内如轨道站点、轨道线路等特性均为已知；起点处于这一矩形的乘客可以通过接驳巴士到达轨道站；接驳巴士线路与轨道交通线路相互垂直；假定乘客选择距离起点最近的站点；接驳巴士路线之间的间距与公交站点路线之间的间距较这一矩形边小得多；假定轨道交通站点的间距也较这一矩形边小得多；假定接驳巴士在此区域内的行驶车速相同。

根据上述假定，问题如下图2所示。

4.2 变量声明

见表1。

几点说明：

p（x，y）：接驳巴士的客流需求，是一个连续的二元密度函数，反应了客流需求在矩形内部的分布情况。

w（x，y）公交站间距，是一个关于线路位置（x）、到轨道线路的距离（y）的二元连续函数。w（x0，y0）指原点与点（x0，y0）构成的矩形区域内公交站点的密度，是公交站点密度函数的分布累积函数，即连续可导的函数。

t（x）公交线路密度沿轨道线路方向（即x方向）的连续函数。t（x0）指沿轨道方向（x轴）从原点到x=x0区间内的公交线路密度，是公交线路密度函数的分布累积函数，即连续可导的函数。

4.3 设计目标与决策变量

设系统的总成本Z为：Z=运营成本+乘客的步行时间成本+乘客的等待时间成本+乘客的车上时间成本。

决策变量主要分为：公交线路的密度；站点的密度；每一条线路的发车频率。

4.4建立模型

根据已有的假定，从起点到每一条公交线路的距离大致为线路间距的1/4。则：

乘客从起点到达最近的公交线路的时间成本为：

5、算例分析

5.1 案例简介

本文选择了某市某新城西区作为计算案例。案例团泊大道（即图中团泊快速路）作为一条重要的主干道贯穿整个西区，近期将修建BRT。BRT作为中大运量的交通运输方式，需要接驳巴士系统帮助其完成客流的集散。此案例的研究区域选为编号为9的规划小区。如下图所示，小区东邻团泊大道，区域内的土地利用类型为住宅。小区内设计的接驳巴士可以完成将居民运送到BRT线路上的任务。

5.2 模型适用性分析

本小区实际为一梯形，根据面积相等的原则，将小区近似为一矩形。另由于BRT线路位置已知，可以运用上述模型进行初步分析。

另一方面，小区内部客流需求分布均匀，路网为方格网式构造，并且交叉口间距较为统一，可以将站点密度w设为是一个与x，y相互独立的变量，则可以采用上述模型的解法。

5.3 模型参数确定

根据已有规划资料确定该研究区域内客流需求密度，随后再根据该市人均GDP计算乘客每小时的时间价值，并假定乘客的步行到站的时间价值、候车时间价值、车上时间价值相同。关于模型中的运营成本，由于该新城西区属于新建区，目前还没有这方面的数据，所以可以采用一经验数据。模型参数的数值如下表2。

5.4 计算结果及分析

则该新城西区编号为9的小区内：总共设置线路数=2.581*1.03=2.7条接驳巴士线路；发车频率为6.53分钟，站点密度为12.380站点数/平方千米，平均站间距为280米。

结论：

（1）此模型概念较为清晰，可以直接采用手算的方法进行计算。在对于粗略地估算接驳巴士系统内公交线路的线路条数、公交站点数、平均站间距方面较有优势。

（2）针对所设定的模型特征，通过设计改进算法进行求解。将算法与案例模型结合起来，探索了接驳巴士线路设置问题，以便在接对驳巴士路线设计中得到实际应用提高，能够更好适应实际环境。

（3）通过本研究模型的提出，为初步估算接驳巴士线路密度、平均站点间距、平均发车频率等提供依据，在未来的解法可以引入更为先进的数学方法，对此类模型进行进一步的推广完善。

参考文献：

[1]吴娇容，王显璞.上海公共交通一体化新模式研究[J].城市交通，2004，2（3）：27-30

[2]Avishai Ceder，Youngbin Yim. Integrated Smart Feeder/Shuttle Bus Service[EB/OL].2008.1.11.

[3]陳非，陈小鸿.上海世博会公共客运系统设计[J].城市交通，2007，5（6）：58-64

[4]Kuah，Geok Koon.THE FEEDER BUS ROUTE DESIGN PROBLEM [D].University of Maryland，1986.