（交通运输规划与管理专业论文）城市常规公交线网的“一路一线”布局规划方法研究.pdf

摘要 合理的常规公交线网规划对于缩短居民出行时间、均衡公交客流、方便乘客换乘、增强公交吸引力， 从而提高公交系统的服务水平和整体效率、优化城市交通结构具有非常重要的意义。本文将大中运量快速 轨道交通系统催生出的“一路一线”制运用到常规公交线网布局中，提出适合我国公交需要的常规公交 线网布局规划理论与方法。 本文首先分析了现状常规公交线网存在问题， 局模式，并针对现有公交线网布局优化目标不足。 在此基础上，提出。一路一线”常规公交线网布 提出4 一路一线”常规公交线网布局规划目标。 在4 一路线”条件下，建立乘客最优选择路径模型，得到。一路线”常规公交断面客流；在分析。一 路线”常规公交断面客流的基础上。运用q 型层次聚类分析的方法，对常规公交进行功能等级划分 基于公交线路功能分级，以。一路线”常规公交断面客流为依据，通过规划实例详细阐述了常规公交 。一路一线”线网布设方法的步骤和特点；结合。一路线”特点，研究。路线”常规公交干线专 用道设置方法，提高。一路线”常规公交单条线路运行效率；基于“弃绕取直”的基本原则，采用合 并、延长或删除线路的方式进行现状线网调整：基于现状城市道路基础设施条件的公交线网布局是 制约城市公交线网覆盖率提高的基本原因，线髓优化调整应有主动式规划思想。最后，以现有常规 公交线网布局方法生成的网络作为评价对比对象，从方便性、迅速性、广泛性等方面建立评价指标体系， 对“一路线”常规公交进行线网评价，从线网评价可以得出该方法具有一定的应用性 【关键词】 公交优先常规公交线网一路一线布局规划公交专用车道线网评价 a b s t r a c t a b s t r a c t r e a s o n a b l eb u sl i n en e t w o r k sp l a n n i n gi si m p o r t a n tt os h o r t e nr e s i d e n t st r a v e lt i m e ，b a l a n c et h e t r a n s i tf l o w , f a c i l i t a 把p a s s e n g e rt r a n s f e r , s t r e n g t h e nt h et r a n s i ta t t r a c t i o n , i m p r o v et h et r a n s i ts e r v i c eo f l e v e l sa n do v e r a l le f f i c i e n c y , a n do p t i m i z eu r b a nt r a f f i cs t r u c t u r e t h ep a p e ra p p l i e s “o n er o a do n e r o u t e ”s y s t e me x p e d i t e db yl a r g e - c a p a c i t yr a p i dr a i lt r a n s i tt ob u sl i n en e t w o r k sl a y o u ha n dp r o p o s e st h e t h e o r y a n d m e t h o d o f b u s l i n e n e t w o r k s p l a n n i n g a n d l a y o u t w h i c h i ss u i t a b l e f o r t r a n s i t a tf i r s t ，t h ep a p e ra n a l y z e sp r e s e n te x i s t i n gp r o b l e m so fb u sl i n en e t w o r k s , b a s e do nt h i s , t h em o d eo f “o d er o a d o n er o u t e ”b u s l i n e n e t w o r k s l a y o u t i s g i v e n a c c o r d i n g t o t h e d e f e c t o f c u r r e n t b u s l i n e n e t w o r k s l a y o u to p t i m i z i n go b j e c t i v e t h ep a p e rp r o p o s e s o n er o a d 咖r o u t e ”b u s l i n en e t w o r k sl a y o u to b j e c t i v e b a s e d o r r o a d o n er o u t e s t h e m o d e l o f p a s s e n g e r o p t i m u mr o u t e i s b u f l t a n d t h e n t h e b u s f l o w i s o b t a i n e l o n t h e b a s i s o f “蛐c r o a d o l x ：u 矽b u s f l o w a n a l y s i s t h e p a p e r a p p l e s q - s t y l a h i e r a r c h i c a l c l u s t e r a n a l y s i s t o d i v i d e b u s l i n e f u n c t i o n b a s e d o n c l a s s i f i c a t i o n o f t h e b u s l i n e f u n c t i o n a n d “0 1 er o a d o n e r o u t e ”p r i n c i p l e a n da c c o r d i n gt ot h e o r o a do o e r o u t e ”b u sf l o w , t h ep a p e rd i s c u s s e st h es t e p sa n d c h a r a c t e r i s t i c s o f b u s l i n e n e t w o r k s o n er o a d o n er o u t e ”l a y o u t m e t h o d i nd e t a i l t h r o u g h p l a n n i n g e x a m p l e a c c o r d i n g t o t h e f e a t u r e s o f 。o n er o a d o n er o u t e b u s n e t w o r k s , t h e s e t t i n g m e t h o d s o f m a i n b u s l a n ea l e s t u d i e dt oi m p r o v em a i nb u sl i n eo p e r a t i o ne f f i c i e n c y b a s e do l l g i v i n gu pd e t o u r i n g , t a k i n gs t r a i g h tw a y p r i n c i p l e ，c o m b i n i n g ，e x t e n d i n go rd e l e t i n gl i n e si su s e dt oo p t i m i z ec u r r e n tb u sl i n en e t w o r k s b u sl i n e n e t w o r k s l a y o u t b a s e d o l l f o u n d a t i o n f a c i l i t i e s h p r e s e n t u r b a nr o a d w a y s i s t h e b a s i c c a u s e o f r e s t r i c t i n g u r b a nb u sl i n en e t w o r k sc o v e r a g ei m p r o v e m e n t , b u sl i n en e t w o r k sp l a n n i n gm u s th a v ei n i t i a t i v ep l a n n i n g i d e a a t l a s t , c u r r e n t b u s l i n e n e t w o r k s i s u s e da s t h ec o m p a r a t i v e o b j e c t o f l i n e n e t w o r k sa s s e s s m e n t , t h e n t h ee v a l u a t i o nm d e xs y s t e mi st a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o na sf o l l o w s ：c o n v e n i e n c e ，r a p i d , u n i v e r s i t y b u sl i n e n e t w o r k sa s s e s s m e n ti n d i c a t e st h a tt h em e t h o dh a ss o m ev a l u ef o rp r a c t i c a lo p e r a t i o n k e yw o r d s b u sp f i o f i t yb u sl i n en e t w o r k so n er o a do n er o u t e p l a n n i n ga n dl a y o u t b u sl a l l e l i n en e t w o r k sa s s e s s m e n t 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 研究生签名： 斟日期：坐_ 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复 印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人电子文档的内容和 纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办 理。 研究生签名：蚪导师签名：v、 f 1 艇 ， ，一 = 一， 町。 日期：鬯赵l 砷 | 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 改革开放以来。我国社会经济高速发展，城市人口快速增长，城市化进程加快，居民出行总量 激增。目前我国每年新增城镇人口1 3 0 0 万左右，预计到2 0 1 0 年中国城市化水平达到4 7 ，城镇人 口将达到6 3 亿 到2 0 2 0 年，中国的城市化率将达到5 8 - 6 0 ，中国的城市人口将达到8 4 亿“1 。 我国人多地少的特殊国情决定了我国只能主要采用密集型城市的发展模式，注重城市内涵式发展。 要满足如此庞大人口的出行需求，同时促进城市紧凑发展和节约土地资源，应采用何种交通发展模 式? 随着社会各界对城市交通的日益关注与重视，人们希望城市交通便捷、安全、高效、低害，但 现实中的城市交通呈现出逐步恶化的迹象，甚至被冠以。城市病”的首要症状，如何才能满足人们 对城市交通提出的希望和要求? 从城市公平的角度，路权是全体市民的路权，路权的分配是按照出行人数而不是出行车辆进行 分配。从城市环境的角度，交通环境是城市生态环境的重要组成部分，人们在享受便利交通的同时 要求享有舒适、洁净的交通环境，为了减少交通污染，应鼓励使用污染最少、交通整体效率最高的 交通工具，从而构建合理的交通结构，促进城市交通协调发展的动态平衡。科学发展观”的提出进 一步明确了我国城市交通必须走可持续发展之路，公共交通系统具有运载量大、运送效率商、能源 消耗低、相对污染少，运输成本低等优点，优先发展公共交通符合城市发展的公平和效率原则。2 0 0 4 年6 月2 5 日，国务院总理温家宝作出批示：。优先发展城市公共交通是符合中国实际的城市发展和 交通发展的正确战略思想”；建设部、国务院法制办等部门陆续出台了关于优先发展城市公共交通 的意见) ，关于优先发展城市公共交通若干经济政策的意见和城市公共交通条例；在建设部的 倡议下，1 0 9 个城市于2 0 0 7 年9 月1 6 - 2 2 日举办主题为。绿色交通与健康”的首届中国城市公共交 通周及无车日活动，建设部同时建议设市城市每年9 月1 6 - 2 2 日举办中国城市公共交通周及无车日 活动，“公交优先”正在通过政策性规定和具体措施得以逐步落实和推广 按各种交通方式在城市客运交通系统中的地位，可将城市公共交通系统分为常规公共交通系统、大中 运量快速公共交通系统、辅助公共交通系统和特殊公共交通系统四类。大中运量快速轨道交通系统具有 运量大、车速高，可靠性高、不与其他车辆相互干扰冲突等优点，的确是一种较为理想的公共客流 运输方式，但由于轨道交通投资巨大，建设周期长，切实可行的公交梦圆之途恐怕还是要在常规公交上 多费心机、多下功夫、多加探索“，可以预见，常规公共交通系统作为我国城市公交系统主体的地位在相 当长的一段时间里难以改变。常规公共交通系统灵活机动、成本较低，合理的常规公交线网规划对于缩短 居民出行时间、均衡公交客流，增强公交吸引力，从而提高公交系统的服务水平和整体效率、优化城市交 通结构具有非常重要的意义。 目前，国内在常规公交线网规划方面经过近二十年的有益探索，提出了多种常规公交线网优化理论与 方法，但是，大多数理论缺乏实用性，而优化方法又缺乏相应的理论支持。现有的应用于实际工作中的常 东南大学硕士学位论文 规公交线网布局规划方法多为“中心城区聚焦型布线模式”，这种布线模式导致公交线网布局不合理、线 路重复系数高、线路非直线系数亳、断面公交客流不均衡、公交线网覆盖面小、公交线网服务水平降低等 诸多问题出现。广大市民日益增长的公交出行需求与现有公交供给能力和水平之间的矛盾日益扩大， 现有的常规公交线网布局模式已经不适应当前的城市规模和交通需求快速增长的需要，城市公交线网布局 呼唤新的革命。本文提出新的城市常规公交线网布局 & o p i 法城市常规公交的“一路线”线网布局 模式。 大中运量快速轨道交通系统催生出。一路线”制。该方法欧美国家在实践中取得了些成果，但 是对其理论研究很少，只在直线式公交的设置方面有少量研究，尚未进行系统性的理论研究。我国对。一 路线”城市公共交通系统的研究尚属空白。 鉴于此，为切实贯彻公交优先政策，本论文将基于“一路线”的原则，系统地探求适合我国公交需 要的，实用性强的常规公交线网布局规划理论与方法，为规划部门制定科学、合理的规划方案提供帮助， 从而促进我国公共交通事业健康发展。 1 2 国内外理论和应用研究概况 城市公共交通系统是一个复杂的大系统，其中的公交线网布局规划同样涉及到很多方面，国内外对其 数十年的研究，专著，论文非常多，而且几乎涉及了公交线网布局规划的各个角落，主要涉及如- f ；q 面： 1 2 1 线网规划与优化 公交线网的优化设计受到很多条件的限制，特别是道路交通基础设施的限制，直接影响公交服务水平， 直以来都是国内外学者关注的热点。 国外对公交线网规划理论和应用的研究起步于2 0 世纪6 0 年代和7 0 年代，多运用运筹学的有关原理、 方法，并通过计算机仿真，在既定的目标函数下进行线网的布设优化，提出了很多具有代表性的观点 l a m p k i n 等将乘客舒适度与出行时间起作为公交线网服务指标，建立了个网络设计模型，并开发了对 未来公交网络规划的t r a n s e i y r 软件包。j a m r t h a n a n 等设计了公交线网设计的辅助专家系统，该系统 可以提供交互式图形支持，并对设计方案进行模拟分析，有效提高公交网络的设计效率b a a j 和 m a n l m l a s s a n i 提出了人工智能和运筹学混合算法，该方法将人工智能中车辆路径搜索启发式算法和运筹 学中的公交系统分析方法结合起来“p a t t n a i k 等将遗传算法应用到公交线网设计中，该模型以系统中乘 客出行费用和运营费用综合晟小为目标，首先生成各选线路集，然后通过遗传算法进行优选。二十世纪 后期，美国一些路同型式为方格网式，路网密度较大的城市开始尝试公交线路随直线式布设方法，后逐步 演化为一条道路上布设条公交线路，公交线网形成与城市路网样的方格网型式。 国内关于公交线网规划理论和应用的研究始于2 0 世纪8 0 年代末，目前主要集中于数学寻优模型及 已有模型算法的研究。王炜提出了一种相对实用的公交网络逐条布设方法，这种方法以直达客流量最大目 标，采用“逐条布设，优化成网”的思想进行线网的优化”：“台北市大众运输路线研究规划”采用事先 设定的公交线网方案进行线网的优化布设；周刚在系统最优客流分配的基础上，用“取大法”“舍小 2 第一章绪论 法”截取网络得至初始网络”；韩印提出了逐条预选与搜索优化法。单连龙等提出了用双层规划模型来 描述连续平衡公交网络设计问题1 。孙艳车和常玉林等分别使用遗传算法和逐步筛选法对公交网络规划模 型进行求解王志栋提出了以乘客总出行时间最小、客流直达率最高、线网覆盖率最高、线路 重复系数最低、公交经济效益最高为目标，以路网、线路长度、线路非直线系数、线路晟大客流量 限制、道路流量限制，站点客流量限制和换乘次数为约束条件的公交网络优化模型“”。陆建、胡刚 等提出了将城市公交线网分为主、次、支线分层规划的方法。陈学武等提出了基于公交线网规划与城市 道路网络基础设施之间的适应关系的主动式公交线网规划模式。周惠等和李刚分别在r 一路线，随 意换乘”的新公交体系构想及快乐公交之旅北京公交系统改革方案中提出了。一路线”方法 的雏形”( i j o 1 2 2 线网客流分配技术 通过常规公交网络客流分配。可以获锝不同线网布局方寨下的线路客流量和站点流量，国内外 学者对其进行了深入研究 国外d a f t 最早进行公交分配技术的研究，提出了l o g i t 递推模型，逐个弧段进行计算和分配。 d a g a n z o 和s h e f f i 提出了一种概率分配模型，该模型枚举所有的超级路径”基于出行策略理论最 典型的客流分配模型时s p i e s s 和f l o r i a n 提出的以优化策略为目标，适用于非拥挤公交网络的客流分 配方法。针对传统网络表示方法的不足，n g u y e n 和p a l l o t f i n o 引进了超级路径的概念。同n g u y e n 等研究类似，c e a 等提出了将客流分配到最短线路上去的有效算法。l a m 等提出一种适用于拥挤公 交网络的随机用户平衡分配模型，并给出了相应算法 国内对于公交客流的分配有一定的研究。王炜等提出了多路径概率分配与容量限制分配相结合 的公交客流分配算法”四兵锋等在城市道路交通均衡配流模型的基础上，探讨公交网络的均衡原 则，提出一种较为简单的城市公共交通网络描述方法，并给出公交网络配流问题的均衡模型及求解 算法“。 1 2 3 公交专用车道设置方法 设置公交专用车道是实现公交路权优先的重要措施，可以提高公交车行驶车速，减少延误，从而有效 地保证公交车的准时率，许多学者对其进行了研究。 1 9 5 9 年1 月在美国c i v i le n g i n e e r i n gr e p o r t 中发表的篇题为“国家首都地区的交通调查”的文章中， 曾提出了在机动车道上中央分隔带规划设计公交专用道的研究方案。1 9 6 6 年美国汽车商协会的研究报告 “城市未来交通和停车问题”中指出：在市中心闱市区，最好划出公交专用道，线路要多。2 0 0 3 年孵t c r p r e p o r t 9 0 ”的第卷快速公交系统案例分析，通过对全球2 6 个城市快速公交系统的对比分析，对专用道 系统实施过程中的经验教训进行了总结。 杨晓光、史春华、张卫华、曾奕林等对不同形式公交专用车道的性能和适用性进行了研究”8 陆建、黄艳君、刘伟等分别从不同的角度对公交专用道的设置条件进行了研究”。中华人民共和国 3 东南大学硕士学位论文 公共安全行业标准( 公交专用车道设置) 提出了公交专用车道的设置条件标准。 1 2 4 线网优化调整 王炜等提出用重复线、穿城线、绕行线、改变走向、联接和分割等方法进行现状路网的调整和对未来 公交线网的优化。胡凡q 考虑了远期规划、中期规姒和现状调整三种规划类型规划内容、方法程式和限制 条件的差异性，提出了以远期公交线网优化方案为现状网络调整和近期网络优化的框架，将三个规划联系 起来相互配合的优化方法 1 2 5 线网评价 线网评价的目的是揭示公交网络的服务质量、验证规划方案的合理性、技术可行性，许多学者对评价 指标体系进行了研究 国外a l 岍将可达性，出行时间、可靠性，直达系数、服务频率和客流密度作为吸引潜在乘客的6 项 服务水平评价指标d l a i n g r a 等分析了印度德里市三条公交线路的不同运行情况，考虑了9 项主要的指 标因素等 国内王炜等从方便性、迅速性、广泛性和高效性等建立评价体系。吕慎等从城市公交系统技术评价 的内容上进行分析，提出了城市公交技术评价指标体系 1 3 研究目标和主要内容 1 3 1 研究目标 本文在分析现状常规公交线同存在问题的基础上，将大中运量快速轨道交通系统催生出的。一路一 线”制运用到常规公交线网布局中，研究提出城市常规公交线网。一路线直行式”布局规划方法。 1 3 2 研究主要内容 本文旨在通过对国内外公交线网规划与优化相关研究成果的全面学习和总结，提出城市常规公交线网 的。一路线”布局规划方法，主要研究内容包括“一路线”常规公交线网布局模式及规划目标、“一 路线”城市常规公交线网布设方法及线网评价等。 研究工作框架见下图； 4 第一章绪论 论文的章节结构如图1 - 2 所示： 图1 - 1 论文研究内容框架 图1 - 2 论文章节结构 5 东南大学硕士学位论文 第二章“一路一线”常规公交线网布局模式及规划目标 2 1 我国城市常规公交线网存在的问题分析 常规公交线网是公交系统的重要组成部分。现状城市常规公交线网布局基本采用“中心城区聚 焦型布线模式”，即公交线路大多以连通城市客流集散点为目的，当城市规模扩大时，公交网络都是 随着所在城市城区规模的扩大而在原有基础上不断补充添加而形成实际上，公交客流分布是不断 变化的，利用原有公交设施不断扩大公交规模是种方法，被动适应了城市土地利用布局和人口分 布的发展变化，但是如此形成的公交网络很难保证它是完善合理的。虽目前我国众多大城市的公共 交通无论是线路总里程、线路数、线网密度还是配车都已发展到相当的规模，但公交发展中的个 严峻现实是。增车不能增效一，客运量不能随着新运力的投放和新线路的开设而同步提高 2 1 1 公交线路重复系数高 由于我国的城市结构一般具有向心的特征，耳道路功能和道路两侧用地使用性质相互矛盾，使 得在城市的繁华区域公交线路多，部分城市干道上公交线路重复系数过高。线路重复系数推荐值一 般在1 2 5 2 5 之问，而从表2 - 1 可以看出，诸多城市公交线路重复系数都超过推荐值，苏州市南 北向主干道人民路最大断面上的公交线路多达1 1 条，其中有三条线路贯穿始终，公交线路重复 系数则高达6 3 1 ：东西向主干道干将路最大断面上的公交线路也多达8 条，公交线路重复系数 也已达5 4 5 ”。市场机制条件下公交运营公司在公共交通经营中为提高效益竞开热门线路、竞走热 门道路，过高的公交线路重复系数导致公交。长龙”和公交车赖站现象严重，影响城市道路交通的 畅通和道路资源整体利用效率。 表2 - 1 部分城市平均公交线路重复系数 苏州番禺扬州 湖州淮北 城市 ( 2 0 0 2 年) ( 2 0 0 3 年)( 2 0 0 3 年)( 2 0 0 4 年)( 2 0 0 5 年) 平均线路重复系数 2 7 6 2 6 95 o2 72 7 7 2 1 2 公交断面客流不均衡 参考文献i ”定义线路的断面流量均衡性系数为线路中最大断面的客流量与平均断面客流量之比。 箕值不宜超过1 5 。本文基于断面流量均衡性系数，采用断面流量均衡性指标和方向不均匀 旨标来评 定公交断面客流均衡性，其中断面流量均衡性指标为线路中单向一断面客流量与相邻断面客流量之 比，方向不均匀指标为线路两方向上较高一方的断面客流量与另一方客流量之比。由于城市结构的 向心性布局和现状城市公交线路习惯上是随客运发展的要求而安捧。导致每条公交线路断面客流不 均衡现象十分严重。以安庆市为例，如图2 - 1 所示，尽管方向不均衡指标值较优，但最高断面客流 量甚至是最低断面客流量的加倍以上，公交线路集散性差，造成公交运营和道路资源的巨大浪费。 6 第二章。一路一线”常规公交线网布局模式及规划目标 图2 - 1 安庆市公交9 路和1 9 路断面客流量 2 1 3 公交线路菲直线系数较大 由于现状城市公交线路习惯上是随客运发展的要求而安捧，哪儿有公共交通服务的要求，就把 公交线路延长到哪儿，公交线路过分追求较少的人均换乘次数，一般都将客源直接连通，线路迂回 曲折，非直线系数铰大。按照城市道路交通规划设计规范 要求，公共交通线路非直线系数不应 大于1 4 ，而很多城市公交线路都超过规范推荐值。如安庆市现状1 5 条公交线路仅1 条公交线路达到 规范的要求，公交9 路和1 9 路非直线系数分别高至3 6 和2 2 ，1 5 条线路的平均值为1 8 2 1 4 公交线网覆盖面小 公交线网覆盖面一股用公交线网密度和公交站点覆盖率来反映。城市道路交通规划设计规范 中规定城市中心区的公共交通线羁的密度应达到3 - 4 k i n k i n 2 ，在城市边缘地区应达到2 - 2 5 k m k m 2 ； 站点覆盖率以3 0 0 m 半径计算，不得小于城市用地面积的5 0 ，以5 0 0 m 半径计算不得小于城市用 地面积的9 0 ，但我国很多城市因常规公交线网布局基本采用“中心城区聚焦型布线模式”，远远没 有达到这一标准。以番禺为例进行说明，番禺现状老城区公交线网密度仅为1 7 3 l m 岫1 2 ，这就造 成城市中“摩的气黑中巴及其它非法客运猖獗，居民出行需求得不到满足，番禺老城区公交站点5 0 0 m 半径所覆盖的范围只达到建成区面积的8 4 1 ，公交站点的覆盖范围小使得乘客步行距离与步行 时问过长，不完善的公交系统导致居民被迫转向私人交通工具，居民使用公交车的出行比例较 低 2 1 5 公交线网服务水平降低 居民时间观念的增强和生活水平的提高促使人们对公共交通设施提出了新要求，他们不仅要到达 目的地，而且要求更快更舒适的到达目的地，而现有常规公交线网布局模式使得公交线网服务水平日 益降低。以苏州市为例，9 , 2 0 0 3 年到2 0 0 6 年，作为表征指标的线网重复系数增长了8 2 ，车站候车时 问增长了1 6 4 ，与2 0 0 3 年公交专项规划提出的目标逐步背离；其他城市公交调查( 胧2 ) 显示车 内太挤、行车不准时、等车时间太长是造成公交乘客不满意的三个主要原因。一般情况下，公交车内 太挤与公交线路运力配置不足有关，行车不准时主要原因是公交线路过长、非直线系数大、线路重复 7 东南大学硕士学位论文 系数大等，等车时问长与发车间隔长有关，不方便与站点覆盖率低，公交出行两端步行距离长有关。 调查结果说明，公交线网服务水平不断降低使得公交吸引力不高，特别是表征公交出行效率的 重要指标公交线路准点率低，增加了乘客的出行时间，导致有些城市公交分担率下降。近些年，很 多城市非机动出行方式主要向摩托车和私人小汽车方式转移，而向公共交通转移量很少，个重要 的因素就是公交乘客对公交服务的准点性和便利性不满意。 表2 - 2 公交乘客对公交服务不满意的原因 2 1 6 公交停靠站布局不合理及换乘不便 布局不合理的公交停靠站处是城市道路交通安全的隐患无论在路段还是交叉口，公交停 靠站处行人、非机动车，公交车和其他机动车流相互冲突和交汇，往往是交通最繁乱的地方。 选型不当、设计不好的公交停靠站会经常导致交通事故的发生。在公交车站。由于数辆公交车相 连、乘客的流线重叠交叉、下车乘客的涌出等，造成了乘客乘坐公交车的安全性下降。如图2 - 2 所示。 图2 - 2 公交停靠站附近上下车客流交织 公交换乘不便。我国目前很多城市路网继承的主要是在总体规划阶段确定的路网结构形态，也 就是在道路网规划建设中，往往只重视快速路和主干路网规划建设，“干道网”最后就转变成“道路 网”，造成城市仍然延续着“大街区、稀路网”的传统形态；现有公交线网站距多基于道路等级确定， 公交干线承担乘客中长距离出行，站距较长，甚至达到l o o o m ，乘客换乘步行时间常超过步行乘公 交车可以忍受的5 0 0 m 范围，导致公交服务效率日益低下。 8 第二章。一路一线”常规公交线网布局模式及规划目标 2 2 。一路一线”新型常规公交线网布局模式的提出 目前国内城市现有常规公交线网布局虽然在一定程度t 满足了居民公交出行的需求，但这种。面 多了加水、水多了加面”的线网布局模式使得公交线网存在布局不合理、线路重复系数高、线路非 直线系数高、断面公交客流不均衡、公交线网覆盖面小、公交线网服务水平降低、乘客换乘不便等 诸多问题，导致城市主要道路公交线路。扎堆”、乘客上下车耗时过长等现象发生。带来了“公交出 行效率下降”和“交通拥堵加剧”的负效应，这种负效应又引发公交服务质量下降。常规公交线网 布局模式和公交吸引力这两个方面相互影响，导致公交发展进入恶性循环。在城市人口不断膨胀、 机动车数量不断增加、大运量快速公交系统尚不发达的客观因索制约下，如何发展有竞争力的常规 公共交通系统，从而突破城市公交发展的时空“瓶颈”椭效缓解公交拥堵、提高公交出行效率? 针对现有城市常规公交线网布局模式存在弊端，因现状常规公交线网布局规划模式已经难以解 决这些制约常规公交发展的根本性问题，本文提出应对策略；采用。一路线”新型城市公交线网 布局规划模式 探索高效、便捷的城市公共交通新模式方面，国内外很多城市都将大力发展地铁、轻轨、b r t 等大运量快速公交系统作为提高公交出行效率的重要途径。这些大中运量快速公交系统因其结构复 杂、造价昂贵不可能铰到一路多线、路路交叉，均为。一路线”模式，具有运力大，路权专用的 特点，但由于建设成本高、周期长，难以在短期内发挥效用。在我国快速轨道交通尚不发达的客观 因素制约下，将有地铁催生出的“一路线”制运用到地面常规公交中来，并通过对城市总体公交 布局模式的优化，能有效弥补城市快速公交只能局部提高公交效率的不足。 国外一些城市已做了初步尝试。二十世纪后期，美国一些路网型式为方格网式，路网密度较大 的城市开始尝试公交线路随直线式布设方法，后逐步演化为一条道路上布设一条公交线路，公交线 网形成与城市路网一样的方格网型式；居民出行无须记线路，仅需记方向，辨认和寻找目的地非常 方便。该方法欧美国家在实践中取得了些成果，以美国纽约曼哈顿为例，见图2 - 3 ，在局部路网的 一条道路上设置一条公交线路，线路命名和道路名称致，如1 2 5 路公交线路运行于1 2 5 大街。 图2 - 3 曼哈顿城市路网布局( 右侧图为局部放大图) 中国传统的城市空间结构多为“方城直街、城外延厢”，很多城市道路网布局，因有着地势乎坦 9 东南大学硕士学位论文 的地势，同时受以周礼考工记为代表的皇权至e 的城市规划思想体系影响。“格网交织、轴线 纵横”，多呈“方格网式”或近似“方格网式”。路网是城市的骨架，路网模式往往受到城市发展历 史、地形地貌等多方面因素的影响，延续性很强上述。方格网式”典型城市路网划分的街坊形式 整齐，有利于建筑的布置，由于平行方向有多条道路，交通分散，灵活性大，便于交通组织 本文以“方格网式”典型城市路网模式为常规公交线路布设载体，将大中运量快速轨道交通系 统催生出的。一路一线”制运用到常规公交线网布局中，研究提出城市常规公交线网“一路线 直行式”布局规划方法。 在公交支撑系统一“经纬分明”的道路上原则上只设置一条公交线路的话。可减少线路重复 系数，线路有很好的连通性，线路直行，方向简单。从而引导公交客流均衡分布，换乘站设置在交 叉1 2 1 附近，使公交乘客可以在纵横交错的道路上随意换乘，使换乘客流分散。其特点主要表现在： 一是通过。条道路条公交一，太幅减少线路重复系数，明确道路功能；二是通过“直线型”覆盖， 减小公交非直线系数，提高直达性和覆盖率，从而提高居民公交出行的效率；三是通过将换乘站设 置在交叉口附近。提高公交线路的可识别性和可达性，同时也方便公交系统车辆区域动态调度与交 叉1 ：3 信号控制的一体化协调，提高公交系统运营的效率；四是通过公交线网与道路网的协调布局， 使得“主动式”公交变得可能设置层次分明的常规公交。一路线”线网后，公交运营机构只需 要根据各时段乘客密度来有效配置这条线路的出车频率，乘客换乘也十分方便。 2 3 “一路一线”常规公交线网布局规划目标 “凡事预则立，不预则废。”目标的确定是线网布局规划的重要前提。 城市常规公交线网布局规划和优化是国内相关研究工作的热点之一，取得了一定的成绩常见 的公交线网布局规划目标有：社会总出行时间最少、直达乘客量最大、线网覆盖面最大、公交企业 经济效益最高，公交线网效益最大等，若将上述5 个目标及其约束条件综合考虑，还可得到多目标 规划模型。但大多数方法因模型求解繁琐或困难等因素仅圃于理论研究，尤其在网络比较庞大时， 方法的求解甚至变得：v - f 能，实际应用非常困难。在我国城市公交专项规划和运营管理中，公交线 网布局多以定量分析和定性分析相结合的方法进行规划和优化，定量分析中应用较广的方法为“逐 条布设，优化成同”方法，其线网布厨优化方法的目标为”1 ： ( 1 ) 线路的走向应与主要客流方向相致，以满足乘客乘车的需要； ( 2 ) 尽可能组织直达运输，使全服务区乘客总换乘次数最少； ( 3 ) 尽可能按最短距离布设线路，使全服务区乘客总乘行时间( 乘行距离) 最短： ( 4 ) 使规划区的线路分布均匀，消除公交空白区； ( 5 ) 使线路上的客流均匀，以充分发挥运载工具的运能。 即以直达乘客量最大为主要目标( 换乘次数最少、运送量最大) ，确定拟设线路的起讫点站后， 对起讫点站进行配对，以构成公交线网。在定线过程中，诸多下述约束条件在线两布设过程中或在 晟后的流量检验、线网调整过程中考虑。 依据既有城市常规公交线网布局规划目标布设的公交线网仍然存在线路重复系数高、非直 1 0 第二章。一路一线”常规公交线网布局模式及规划目标 线系数高、断面公交客流不均衡等诸多问题。基于“一路线”布局模式的内涵，针对我国城市 公交存在闯题和既有规划目标存在不足，本文提出。一路线直行式”常规公交线网布局规划目标： ( 1 ) 原则上一条道路设置一条公交线路，线路直行，减少线路重复系数和线路非直线系数； ( 2 ) 乘客换乘次数原则上不超过1 ； ( 3 ) 功能明晰的公交线路形成合理的集散，公交线路断面客流均衡； ( 4 ) 保证线网的服务面积率，减少公交盲区。 可见，“路线直行式”常规公交线网布局规划仍是一个多目标问题。本文以乘客换乘次数原 则上不超过1 为约束条件，分析公交断面客流分布，基于公交断面客流，按“一路线直行式”原 则进行常规公交线网布局，从而提高公交系统和乘客出行效率。 2 4 本章小结 本章首先分析了城市常规公交线网存在主要问题，针对现状线网存在问题，提出。一路线” 新型常规公交线网布局模式 现有公交线网布局优化实际工作中般以直达客流量最大为目标，在定线过程中，要采取一系 列的限制，修正措施才能保证线路走向和客流方向基本一致。基于。一路线”布局模式的内涵， 针对我国城市既有公交规划目标存在不足，本文以乘客换乘次数原则上不超过1 为约束条件，分析 公交断面客流分布，基于公交断面客流，按“路线直行式”原则进行常规公交线网布局。 1 1 东南大学硕士学位论文 第三章。一路一线”常规公交线网布设方法 城市公交网络是公共运输系统与城市用地相结合的产物，公交线路的走向与分布及换乘站点的位置等 因素将直接影响居民对公交方式的选择。因此，公交网络结构是否完善将从根本上决定个城市的公交出 行比例。然而，从第二章常规公交线网存在问题分析可知，目前公交网络常常不能满足居民公交出行的要 求，常规公交线网布局规划模式亟需改进 论文在对常规公交断面客流进行分析的基础上，基于常规公交线网布局目标，提出了种分层次的“一 路线”常规公交网络布设方法；为提高“一路线”常规公交单条线路运行效辜，研究“一路线”常 规公交干线设置方法 在线网调整过程中充分考虑与现有常规公交线路的过渡，同时通过常规公交线网与道路网的协调 布局，使得。主动式”公交变得可能 3 1 。一路一线”常规公交断面客流 在现有常规公交布局规划中，线路断面客流量为线路上从上游某站点上车到下游某站点下车的公交客 流量，路段公交断面客流量为相应路段的每条公交线的断面客流量累加值。由。一路线”布局模式的内 涵可知，每条道路原则上只布设一条线路，故。一路线”常规公交线路断面客流量和路段公交断面客流。 量等同。 下面以一实例来说明。路线。常规公交断面客流分析过程。图3 1 所示为某区域的交通分区及道 路网络，道路路段编号见图3 - 2 基于现状公共交通调查结果，进行常规公交需求预测，“路线”常规公交需求预测同样采用。四 阶段”预测模型，公交方式分担率预测采用宏观和微观相结合、定性和定量分析相结合的方法。在宏观 上要体现政策对未来交通发展方向的引导作用，建立与公交优先发展交通政策导向相适应的客运交 通方式分担预测框架。在微观上要调整交通小区之间的各交通方式分担率，使各交通方式总体分担 率落在宏观预测的范围之内方式分担率的微观调整分两个阶段来进行首先应用根据现状调查数 据建立的距离曲线模型对分担率进行调整，这种调整反映了现状水平下居民出行自然选择的结果， 也是各交通方式纵向上的调整；第二阶段考虑公共交通与其它交通方式之间的竞争关系，从横向上 对各交通方式的分担率进行调整将交通区全方式分布量和公交方式分担率相乘。就得到其分布 矩阵，即公交方式的出行量，得出高峰时段乘客o d 表见表3 - 1 。 第三章。一路线”常规公交线网布设方法 图3 - 1 某区域道路网络和交通分区图3 - 2 道路路段编号 表3 - 1 公交乘客o - d 量单位：a x 时 萨尽 1234 5 6 合计 l9 6 51 3 2 51 3 2 1 2 7 61 5 2 3 1 3 2 66 5 4 7 21 3 2 19 1 01 5 1 61 7 6 31 5 2 92 1 97 2 5 8 31 2 51 5 嘴1 7 2 62 9 61 6 5 21 “5 4 9 1 41 2 5 71 7 5 32 8 7，1 3 5 62 6 62 5 7 5 1 7 6 51 5 1 41 5 1 61 6 4 12 4 86 9 41 9 6 5 8 0 9 6 1 3 1 8 2 0 61 7 2 2 4 61 8 2 7 0 6 2 8 3 0 合计6 5 0 0 7 2 1 85 4 7 4 5 l 晒5 8 4 62 8 鹪3 3 1 1 1 按一条道路布设一条公交线路原则，布设初始公交线网，见图3 3 在实际公交出行过程中，乘客对 换乘站点的选取有时是唯一的，有时有多种选择，般而言，城市居民对换乘的线路、站点均比较熟悉， 尤其是出行目的为上班、上学的出行者，因此，乘车在换乘站点的选取上随机性因素比较小。一路线” 布局模式下，乘客从起点到讫点或直达，不发生换乘，如图3 4 中的线路c ；或进行一次换乘，乘客选 择图3 - 4 中的线路a 或b 从起点到讫点 图3 - 3 初始公交线网 东南大学硕士学位论文 n 8 jg 弋 s 箸舻 i| 召 c 8 ； _ l 霉 7 1 ”归 ： 1 f 图弘。路线”布局模式下乘客换乘线路示意( 数字为公交行驶时间) 参考文献“1 以d i j k s w a 算法为基础，并吸收m o o m - p a p e 算法链表管理技术的优点，提出以换乘次数最 小、出行距离最短为目标的公交乘客出行路径优化模型。具体算法思路是：先找出起点r 周围的站点集合 并把s 放入链表r 中，然后在每次执行过程中找出r 表中公交权值最小时个站点i ，在将i 点从t 表 中删除之前，以f 点作为当前的基点往外搜寻，然后修正寻到的站点权值，并应用g i s 方向估值函数判断 是否为有效站点，将搜索到的有效方向上的站点放入t 表，以此过程反复进行。直到搜寻到的基点为终点 周围的站点为止。这时通过逆向搜索便可以得到从起点到终点的公交最优出行路线。在算法中通过公交权 值的判断和赋值实现对换乘次数和出行时间的控制，控制和判断的原则是优先选择换乘次数小的路径，在 换乘次数相同的情况下再考虑出行耀离。 本文结合“一路线”常规公交站一条线路停靠和站点设置在交叉口附近的特点，对以换乘次数最 小、出行距离最短为目标的公交乘客出行路径优化模型进行简化。首先对公交网络进行数学描述，本文用 四元组0 ( 哪工谛毛示，其中： 蜘k i f f i l , 2 一j