智能交通方案 一種基于軌道公交一體化的公交線網(wǎng)優(yōu)化方法

引言

軌道交通與常規(guī)公交是城市公共交通系統(tǒng)的主體，由于線網(wǎng)規(guī)劃缺乏協(xié)調(diào)，二者之間客流競(jìng)爭(zhēng)普遍存在。要發(fā)揮軌道交通優(yōu)勢(shì)并弱化其對(duì)公交帶來(lái)的沖擊，需將軌道和公交一體化統(tǒng)籌考慮，從空間上實(shí)現(xiàn)二者良好銜接，以提升軌道和公交系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率及服務(wù)水平。

圖1 我國(guó)常規(guī)公交與軌道交通歷年客運(yùn)量發(fā)展情況

數(shù)據(jù)來(lái)源：《中國(guó)城市客運(yùn)發(fā)展報(bào)告（2010-2019）》

已有基于軌道交通的公交線網(wǎng)調(diào)整方法通常分為模型法、逐條搜索法和經(jīng)驗(yàn)法三類(lèi)，多以軌道交通為公共交通系統(tǒng)主體，提出接駁公交線路優(yōu)化和新增方法以提高二者銜接水平。然而，隨著軌道交通線網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷變化，公交與軌道的“競(jìng)合”隨之變化，公交線路優(yōu)化調(diào)整應(yīng)結(jié)合二者在公共交通系統(tǒng)定位變化而有所側(cè)重。

本文分析了軌道交通建設(shè)不同階段下，公交和軌道在城市公共交通系統(tǒng)中的功能定位。我國(guó)大部分城市軌道交通發(fā)展正處于骨架網(wǎng)階段，本文結(jié)合此階段軌道交通和常規(guī)公交的功能定位及一體化發(fā)展要求，提出基于軌道公交一體的公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整方法。以昆明市為例進(jìn)行方法應(yīng)用，結(jié)果表明該方法可行有效。

1

常規(guī)公交與軌道交通的功能定位

軌道交通線網(wǎng)在形成過(guò)程中主要經(jīng)歷建設(shè)初期、骨架網(wǎng)和成網(wǎng)穩(wěn)定等3個(gè)階段，各階段中常規(guī)公交與軌道交通的發(fā)展定位與關(guān)系也均有差異。

表1 不同階段常規(guī)公交與軌道交通的功能定位

注：公共交通客運(yùn)量?jī)H包括軌道交通和常規(guī)公交客運(yùn)量

2

基于軌道公交一體化的常規(guī)公交線網(wǎng)調(diào)整方法

2.1

既有線路調(diào)整方法

以弱化競(jìng)爭(zhēng)為目標(biāo)，優(yōu)化調(diào)整既有軌道交通沿線競(jìng)爭(zhēng)性公交線路。

（1）線路診斷與評(píng)價(jià)

首先，對(duì)軌道800m直接吸引范圍內(nèi)與軌道平行的客流競(jìng)爭(zhēng)性公交線路進(jìn)行重合度計(jì)算，公交線路與軌道平行路段超過(guò)2km（一般為2~3個(gè)軌道站）則認(rèn)為其重合，根據(jù)重合段長(zhǎng)度占軌道線路長(zhǎng)度的比例將重合度分為四級(jí)。其次，對(duì)低、中、高度重合的公交線路進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)公交線路所在區(qū)域的空間布局，對(duì)公交線路長(zhǎng)度、客運(yùn)量及公交線路與軌道線路空間關(guān)系屬性（并線長(zhǎng)度、并線站點(diǎn)、平行長(zhǎng)度和平行站點(diǎn)）指標(biāo)進(jìn)行聚類(lèi)分析及綜合評(píng)價(jià)。

表2常規(guī)公交線路與軌道交通線路重合度分類(lèi)

注：重合度為軌道交通直接吸引范圍內(nèi)與軌道交通平行的公交線路長(zhǎng)度同軌道交通線路總長(zhǎng)之比。

（2）線路初篩

結(jié)合聚類(lèi)評(píng)價(jià)結(jié)果，根據(jù)公交線路客流量大小、與軌道并線和平行段長(zhǎng)短及站點(diǎn)數(shù)量，綜合篩選出需保留、撤銷(xiāo)和調(diào)整的備選線路集合。

表3 待調(diào)線路篩選標(biāo)準(zhǔn)

注：先綜合考慮各方因素確定撤銷(xiāo)線路集合，再?gòu)拇思现羞x取需撤銷(xiāo)和合并的線路。

（3）調(diào)整方法

根據(jù)線路初篩結(jié)果，將待調(diào)公交線路按照與中心區(qū)的位置關(guān)系分為盡頭線、區(qū)內(nèi)線、過(guò)境線和區(qū)外線4種類(lèi)型，不同類(lèi)型線路的調(diào)整方法詳見(jiàn)表4。

表4 既有公交線路調(diào)整方法

2.2

接駁公交布設(shè)方法

以“強(qiáng)化銜接”為目標(biāo)，在軌道交通大型集散點(diǎn)增設(shè)接駁公交以高效運(yùn)送客流。

（1）首末站選擇

客流量是設(shè)置接駁首末站點(diǎn)的重要依據(jù)，當(dāng)交通區(qū)的發(fā)生或吸引量大于該交通區(qū)軌道中間站的運(yùn)載能力值時(shí)就需要設(shè)置接駁首末站。通常，可選擇高峰期公交客流集散量變化較大且滿(mǎn)足首末站設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的軌道站點(diǎn)和軌道換乘站作為接駁公交備選首末站。

（2）接駁中間站

接駁公交合理接駁范圍通常為以軌道交通站點(diǎn)為中心輻射的2~5km服務(wù)圈，以軌道交通站點(diǎn)為中心，選取服務(wù)圈周邊重要的公交站點(diǎn)作為接駁公交的備選中間站，如：大學(xué)居住小區(qū)、集貿(mào)市場(chǎng)、體育場(chǎng)館、商業(yè)大樓、高校、客運(yùn)樞紐及多線換乘公交站等。

（3）接駁線路規(guī)劃方法

新增接駁公交主要借鑒常規(guī)公交單條線路的布設(shè)方法，接駁公交對(duì)居民的出行和公共交通系統(tǒng)整體效率的提高有顯著的影響，因此線路規(guī)劃采用單位乘客的出行時(shí)間費(fèi)用最小為目標(biāo)約束函數(shù)。接駁公交線路布設(shè)應(yīng)考慮土地利用、住宅區(qū)分布和就業(yè)地點(diǎn)分布等情況，盡可能按最短距離布線，盡量以直達(dá)線路為主、減少中間接駁站數(shù)量。

3

案例分析

截至2019年底，昆明市共運(yùn)營(yíng)4條軌道交通線路，中心區(qū)形成了以1、2、3號(hào)線為主的“十字形”骨架，軌道交通客運(yùn)量占公共交通客運(yùn)量的21.8%（見(jiàn)圖2），處于軌道交通骨架網(wǎng)發(fā)展階段。昆明市415條常規(guī)公交線路中，與軌道交通骨架重合的線路占31.6%，其中高度重合的有18條。以公交與軌道一體化銜接為目標(biāo)，利用上述調(diào)整方法，圍繞昆明軌道交通1、2、3號(hào)線對(duì)常規(guī)公交線網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

圖2 昆明市公共交通（軌道交通、常規(guī)公交）客運(yùn)量發(fā)展情況

3.1

既有線路優(yōu)化

首先，通過(guò)TransCAD建立公共交通線網(wǎng)模型，對(duì)軌道沿線800m范圍內(nèi)的公交線路進(jìn)行重合度測(cè)算（見(jiàn)圖3~圖5），并利用SPSS對(duì)重合線路的相關(guān)指標(biāo)（客運(yùn)量、平行和共線長(zhǎng)度、平行和共線站點(diǎn)數(shù)等）進(jìn)行K-means聚類(lèi)分析，軌道交通1號(hào)線分析示例見(jiàn)表5。

圖3 與軌道交通1號(hào)線重合的公交線路（重合度大于10%）

圖4 與軌道交通2號(hào)線重合的公交線路（重合度大于10%）

圖5 軌道交通3號(hào)線重合的公交線路（重合度大于10%）

表5 以空間關(guān)系為基礎(chǔ)的公交線路聚類(lèi)分析結(jié)果（以軌道交通1號(hào)線為示例）

注：重合度為軌道交通直接吸引范圍內(nèi)與軌道交通平行的公交線路長(zhǎng)度同軌道交通線路總長(zhǎng)之比。

然后，基于評(píng)價(jià)結(jié)果篩選出56條待調(diào)線路，并對(duì)待調(diào)線路按照與昆明二環(huán)路的空間位置劃分類(lèi)型，根據(jù)不同線路類(lèi)型制定初步的調(diào)整方案。在初步調(diào)整方案基礎(chǔ)上，綜合考慮每條線路的走向、功能，最終確定調(diào)整既有公交線路11條，典型線路調(diào)整方案見(jiàn)表6。

表6 昆明軌道交通1、2、3號(hào)線沿線常規(guī)公交調(diào)整方案（部分）

3.2

政策的主要內(nèi)容

選擇高峰公交集散客流量較大的23個(gè)軌道站和11個(gè)軌道換乘大站作為接駁公交線路的備選首末站。然后，以軌道站點(diǎn)5km區(qū)域?yàn)橛?jì)算范圍，設(shè)定線路長(zhǎng)度閾值為5~15km，利用TransCAD通過(guò)最短路徑法生成接駁公交線路18條（見(jiàn)圖6）。

圖6 軌道交通骨架線路新增接駁線路圖

3.3

優(yōu)化效果分析

利用TransCAD對(duì)調(diào)整后的公交線網(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)論如下：

>>>調(diào)整后公交總數(shù)增加19條，公交線網(wǎng)長(zhǎng)度增加92.7km，公交線網(wǎng)密度增加0.21 km/km2，公交站點(diǎn)500m覆蓋率增長(zhǎng)3.2%。

>>>與軌道交通線路高度重復(fù)的競(jìng)爭(zhēng)性公交線路減少了7條，公交線路重復(fù)系數(shù)降低了0.08，常規(guī)公交與軌道交通客流競(jìng)爭(zhēng)有效緩解。

>>>新增接駁公交線路更好地發(fā)揮常規(guī)公交接運(yùn)軌道交通客流功能，彌補(bǔ)公共交通服務(wù)盲區(qū)。

4

結(jié)語(yǔ)

本文以軌道公交一體化發(fā)展為背景，重點(diǎn)圍繞軌道交通骨架網(wǎng)建設(shè)階段的公共交通系統(tǒng)發(fā)展需求，提出基于軌道公交一體化的公交線網(wǎng)優(yōu)化方法。首先對(duì)軌道沿線競(jìng)爭(zhēng)性公交線路進(jìn)行優(yōu)化，其次新增接駁性公交線路，利用TransCAD建模和SPSS聚類(lèi)分析，對(duì)昆明軌道交通1、2、3號(hào)線沿線常規(guī)公交線網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化效果分析。

分析結(jié)果顯示調(diào)整后的公交線網(wǎng)規(guī)模和覆蓋率有所提高，與軌道線路重復(fù)情況有所降低，軌道公交一體化銜接得到改善。下一步將對(duì)軌道交通成網(wǎng)后的常規(guī)公交網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整方法、軌道公交一體化協(xié)調(diào)體制機(jī)制、設(shè)施銜接、票價(jià)和運(yùn)營(yíng)組織等多方面進(jìn)一步研究，以形成高效協(xié)調(diào)的一體化公共交通網(wǎng)絡(luò)。

審核編輯：劉清