（交通运输规划与管理专业论文）基于约束线法的中小城市公交线网布设方法研究.pdf

r es e a r c ho nt h ep u b l i c t r a ns p o r tn e t w o i d i s t i u b u t i o ni nt h es m a l la n d m e d i u m s i z e dc i t i e sb a s e do n c o n s t r a i n e dl i n es ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i t y f o rt h ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y 後n g w e i s u p e r v i s e dbyervlsea p r o f d e n g w e i t r a n s p o r t a t i o nc o l l e g e s o u t h e a s tu n i v e r s i t y j a n u a r y 2 0 1 0 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。 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。 期：孕渺2 1 7 摘要 随着社会经济的快速发展和技术进步，交通运输成为人们生活中的基本组成部分，对保 证社会经济及日常生活正常运转发挥着至关重要作用。但由于交通需求的增长速度与道路交 通基础设施的建设速度发展不平衡，带来许多交通问题，致使城市交通矛盾日益突出。我国 近年汽车化进程速度太快，使得城市政府无法在短时间内做出具有长远战略意义的积极应对 行动，交通拥堵、对农田的过度占用、政府投资导致的债务、能源安全以及温室气体排放等 问题对社会经济和人们的生活已经造成了一定的负面影响，只有优先发展公共交通才是解决 城市交通问题的根本方法。公交线网布设是城市公共交通规划的重要组成部分，合理的线网 布设对于缩短居民出行时间、减少换乘次数，从而提高公交系统的服务水平和整体效率具有 非常重要的意义。随着我国城市化进程的不断推进，中小城市基本建设规模的不断扩大，作 为城市化代表之一的城市公共交通发展也应与城市化的发展水平相适应。 目前国内介绍较多的是通过逐条布线，优化成网的方法，这是一种简便而实用的公交线 网优化方法，最早由王炜提出，其布线原则是最短路径( 时间) 直达客流量最大。但是，对 于中小城市而言，由于其公交线路与大城市相比长度更短，乘客出行量更小，若公交线路均 采用最短走向，不一定能吸引较大的客流量，将使公共交通失去对乘客的吸引力，公交企业 效益不佳，不能产生很好的经济效益和社会效益。本文将介绍一种新的约束线法，对中小城 市的公交线网布设进行研究，在各公交站点已知的情况下，综合考虑乘客流量与出行时间， 以服务乘客的利益为前提，兼顾公交公司的效益，对中小城市的公交线网合理布设。 关键词：公交线网，客流量，出行时间，约束线 a b s t r a c t w 弛t h er a p i dd e v e l o p m e n to f t h es o c i o - e c o n o m i ca n dt e c h n o l o g i c a lp r o g r e s s ，t r a n s p o r t a t i o n b e c o m e sa l le s s e n t i a lc o m p o n e n to f p e o p l e sl i f e h o w e v e r , t h e r ea r eal o to f t r a f f i cp r o b l e m s ， w h i c hh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l yc o n s p i c u o u su r b a nt r a f f i c i nr e c e n ty e a r s ，f o rt h ef a s tp r o c e s so f c h i n a sm o t o r i z a t i o n , t h ec i t yg o v e r n m e n tc a l ln o tm a k eal o n g - t e r mp o s i t i v es t r a t e g i ci nas h o r t t i m e t r a f f i c j a m s ，o v e r - o c c u p a t i o no f f a r m l a n d ，t h e d e b to f g o v e r n m e n ti n v e s t m e n t , e n e r g y s e c u r i t ya n dg r e e n h o u s eg a se m i s s i o n se t ch a v ec a u s e da c e r t a i na m o u n to fn e g a t i v ei m p a c t , a n d t h ep r e f e r e n t i a ld e v e l o p m e n ts t r a t e g yo fp u b l i ct r a n s p o r ti st h eo n l ys o l u t i o nt ou r b a n 倘c p r o b l e m p u b l i ct r a n s p o r tn e t w o r kd i s t r i b u t i o ni sa ni m p o r t a n tp a r to fu r b a np u b l i ct r a n s p o r t p l a m d n g ar e a s o n a b l en e t w o r kd i s t r i b u t i o nh a sag r e a ts i g n i f i c a n c ef o rs h o r t e n i n gt h et r a v e lt i m e o f t h er e s i d e n t sa n dr e d u c i n gt h et r a n s f e rt i m e si no r d e rt oi m p r o v et h es e r v i c el e v e la n do v e r a l l e f f i c i e n c yo f t h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m w i 也t h ep r o m o t i o no f c h i n a su r b a n i z a t i o np r o c e s s ，t h e e s s e n t i a lc o n s t r u c t i o ns c a l eo fs m a l la n dm e d i u m - s i z e dc i t i e sb e c o m el a r g e ra n dl a r g e r a sa r e p r e s e n t a t i v eo f u r b a n i z a t i o n , u r b a np u b l i ct r a n s p o r ts h o u l da d o p tt ot h el e v e lo f d e v e l o p m e n to f u r b a n i z a t i o n a tp r e s e n t ，t h em o s ti n t r o d u c e dm e t h o di sas i m p l ea n dp r a c t i c a lm e t h o do fp u b l i c t r a n s p o r t a t i o nn e t w o r ko p t i m i z a t i o nc a l l e d f i r s tm i n kl i n e ，t h e nb r a n c h e s ”i ti sf w s tp r o p o s e db y w a n g w e ia n dt h ep r i n c i p l ei st h el a r g e s tt r a f f i cf l o wi nt h es h o r t e s tr o u t e b u tc o m p a r e dt ol a r g e c i t i e s ，t h eb u sl i n e si n t h es m a l la n dm e d i u m s i z e dc i t i e sa r es h o r t e ra n dt h ev o l u m eo fp a s s e n g e r s i ss m a l l e r i tm a yn o ta t t r a c tm o r ep a s s e n g e r si ft h eb u sl i n e sa l la d o p tt h es h o r t e s td i r e c t i o n t h a t w i l lm a k et h ep u b l i ct r a n s p o r tl e s sa t t r a c t i v et ot h ep a s s e n g e r sa n dt h ep u b l i ct r a n s p o r te n t e r p r i s e s w i l ln o tp r o d u c eg o o de c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t s t h i se s s a yw i l li n t r o d u c ean e wm e t h o d c a l l e dc o n s t r a i n e dl i n e st or e s e a r c ho nt h ep u b l i ct r a n s p o r tn e t w o r kd i s t r i b u t i o ni nt h es m a l la n d m e d i u m - s i z e dc i t i e s w i t ht h eb u ss t o p sk n o w na n dt h ei n t e g r a t e dc o n s i d e r a t i o no ft h ep a s s e n g e r t r a f f i ca n dt r a v e lt i m e ，w ec a nt a k ei n t oa c c o u n tt h ei n t e r e s t so ft h ep a s s e n g e ri nt h ep r e m i s ea n d t h e nt h eb e n e f i t so fp u b l i ct r a n s p o r tc o m p a n i e si no r d e rt od i s t r i b u t et h ep u b l i ct r a n s p o r tb u sl i n e s i nt h es m a l la n dm e d i u m - s i z e dc i t i e sr e a s o n a b l y k e y w o r d s ：p u b l i ct r a n s p o r t a t i o nn e t w o r k ，t r a f f i cf l o w ，t r a v e lt i m e ，t h ec o n s t r a i n e dl i n e sm e t h o d n 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目勇匙i h 第一章绪论1 1 1 研究意义与背景1 1 1 1 研究背景l 1 1 2 研究意义1 1 2 国内外研究概况2 1 2 1 国外研究概况2 1 2 2 国内研究概况3 1 3 研究内容、方法与思路4 1 3 1 研究内容4 1 3 2 研究技术路线5 第二章常规公交线网布设方法6 2 1 公共交通线网布设的原则6 2 2 常规公交线网布设方法6 2 3 常规公交布线方法研究的评价8 第三章基于约束线法的中小城市公交线网布设方法1 0 3 1 中小城市特点介绍10 3 1 1 中小城市的划分标准1 0 3 1 2 中小城市发展的城市化进程l o 3 1 3 中小城市道路分类及其交通功能1 0 3 2 中小城市公共交通现状。1 l 3 2 1 中小城市交通结构分析1 1 3 2 2 中小城市公交目前存在的普遍问题1 2 3 3 中小城市公交线网布设方法研究1 4 3 3 1 现状中小城市公交线网布设特点分析1 4 3 3 2 约束线法的提出1 4 3 3 3 初始网络的建立1 5 3 3 3 1 初始网络的基础1 5 3 3 3 2 连接初始网络16 3 3 4 约束线的产生1 6 3 3 4 1k 5 线。1 6 3 3 4 2o - d 线1 7 3 3 5 约束线的选择标准1 8 3 3 5 1 选择标准的建立1 8 3 3 5 2 算法参数1 9 3 3 5 3 选择算法1 9 3 3 6 约束线的连接2 0 3 3 6 1 连接标准2 0 3 3 6 2 连接方法2 l i i i 东南大学硕士学位论文 3 - 3 7 线路优化与完善2 3 3 3 8 计算过程的优化2 3 3 4 本章小结2 3 第四章实例研究2 4 4 1 濮阳公共交通现状2 4 4 1 1 公交发展历程2 4 4 1 2 公交线路及车辆配置2 5 4 1 3 公交场站设施2 6 4 2 濮阳公交线网布设方案。2 6 4 2 1 濮阳公交路网结构的建立2 7 4 2 2 约束线的产生2 7 4 2 3 约束线选择标准的确定2 8 4 2 4 濮阳公交线网布设方案2 9 4 3 公交专用道规划3 2 4 2 1 公交专用道布局原则3 2 4 2 2 濮阳市区公交专用道规划3 2 4 2 3 公交专用道设置形式3 3 4 4 城乡公交一体化规划3 4 4 5 本章小结。3 5 第五章指标评价3 6 5 1 公交线网评价指标体系3 6 5 2 濮阳中心区线网指标评价3 7 5 2 1 线网密度。3 8 5 2 2 线路长度3 8 5 2 3 线路重复系数3 9 5 2 4 线路非直线系数4 0 5 - 3 本章小结。4 1 第六章结论与展望4 2 6 1 论文主要研究成果总结4 2 6 2 研究展望4 3 致谢4 4 参考文献4 5 附录4 7 攻读硕士学位期间所参加项目及发表论文5 6 第一章绪论 1 1 研究意义与背景 1 1 1 研究背景 第一章绪论 随着社会经济的快速发展和技术进步，交通运输成为人们生活中的基本组成部分，对保 证社会经济及日常生活正常运转发挥着至关重要作用。世界各国在近几十年内都先后建立起 了完善的交通运输网络，以满足日益增长的交通需求，但由于交通需求的增长速度与道路交 通基础设施的建设速度发展不平衡，带来许多交通问题，致使城市交通矛盾日益突出，公共 交通又因具有个体交通无法比拟的强大优势而备受关注。公共交通系统的发展远滞后于城市 人口的增长，导致更多的出行者选择不同种类的交通工具，进一步加深了城市交通堵塞、道 路承受能力下降、环境污染严重、交通事故急剧上升等一系列严重的问题，给整个社会造成 了巨大的物质损失和经济损失。在此背景环境下，各国学者提出了优先发展公共交通的战略。 “公交优先”即公共交通优先发展，是指在城市发展和规划中，把公共交通的规划、建设及管 理放在优先的位置上，给予政策、资金、技术等方面的扶持，使其能以畅通的道路、良好的 车况、纵横密集的线网站点，为公众出行提供更多、更好、更快的服甜1 】【2 】。 目前，我国城市的公交系统普遍存在以下几个问题： ( 1 ) 换乘次数多。体现出公交线路在直达性方面尚不能满足乘客的需求，这是一部分乘 客感到不方便的主要原因。 ( 2 ) 站点覆盖率低。造成人们乘公交车不方便，步行距离太长。 ( 3 ) 车外耗时多。虽然公交乘客的出行效率有所上升，但由于经济水平不断提高，乘客 的时间忍耐性降低了，许多乘客反映等车时间太长，耗时太大，这无疑影响了居民对公交出 行的选择。 产生这些问题的原因是多方面的，公交线网与站点布设不合理，公交线网密度低，网络 密度分布与出行需求量密度分布不匹配，都是其中的重要原因。在公交系统中，线网是运行 的基础，因此，优化线网是提高公交系统服务水平和公交客流吸引率的根本所在，也是最经 济、最有效的手段。合理的线网结构，对于提高系统的整体效率，缩短居民出行时间、减少 换乘次数、均衡公交客流会产生积极影响。 1 1 2 研究意义 目前国内介绍较多的公交线网布设方法主要是逐条布线，优化成网，这是一种简便而实 用的公交线网优化方法，最早由王炜提出，其布线原则是最短路径( 时间) 直达客流量最大。 东南大学硕士学位论文 但是，对于中小城市而言，由于其公交线路与大城市相比长度更短，乘客出行量更小，若公 交线路均采用最短走向，不一定能吸引较大的客流量，将使公共交通失去对乘客的吸引力， 公交企业效益不佳，不能产生很好的经济效益和社会效益。 对中小城市的公交线网布设进行有效研究，从乘客服务量与乘客出行时间出发，综合考 虑中小城市的具体状况，以服务乘客的效率为前提。对中小城市的公交线网进行合理布设， 研究出符合中小城市自身特点的线网布设方法，对于中小城市公交优先的实现具有非常重要 的意义。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外研究概况 国外对公交线网规划的研究起步较早，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。后来，研究方向 注重于常规的中、小运量的公共交通工具与地铁、轻轨等大运量、快速公共交通工具的联合 运输线网和换乘站点布置等的研究。近年来，国外发达国家在公交线网规划方面的研究己进 入新的阶段，将公交营运调度、公交票价优化和公交方式优化纳入线网规划中，实现公交系 统的整体优化【3 】。 国外线网规划的发展进程一般可以分成三个阶段：第一阶段，战后至2 0 世纪6 0 年代初。 这阶段主要采用经验定线法，这种方法有两种形式：一、自然演变法城市的扩大使公交线路 逐渐增加，增加的主要依据是市民的反映和公交公司的观察和经验。二、权威定线法主要依 据某些权威机构或个人依据经验和知识确定线路网方案。 第二阶段为2 0 世纪6 0 年代至2 0 世纪8 0 年代初。这阶段随着系统工程学科的迅速发展，线 路网确定的主要方法为系统分析法。l a m p k i n 等将乘客舒适度与出行时间一起作为公交线网 服务指标，建立了一个网络设计模型，并研究对未来公交网络规划的t r a n s e p t 软件包【4 】。 h i r s c h 等在固定费用公交网络优化问题上作了尝试，把公交线网优化模型设计成一个固定需 求模型【5 】。求解这类模型的分枝定界法、假定公交网络上各公交车间隔相等的启发式算法、 分解算法也相继提了出来。m a n d l 采用近似算法，求较优可行解，并与经验方法结合，在线 网初次形成后进行调整。 第三阶段是2 0 世纪8 0 年代至今。这阶段是研究的高潮，大概有十几种方法出现，一般的 思路是：利用有关理论与网络站点优化方法，将居民公交o p 台理地分配到公交网络中，形 成优化流分布，在一定的约束条件下，采用各种优化方法产生最佳线路网络。2 0 世纪9 0 年代， 人工神经网络和遗传算法等生物进化算法被引入到公交网络优化求解中。1 9 9 5 年，b 喇和 m a n h m 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【副。j a n a r t h a n a n 等设计了公交线网设计专家系 2 第一章绪论 统，专家系统对设计方案进行模拟分析，并提供交互式图形支持，借助该专家系统可有效提 高公交网络设计效率【7 j 。k i k u c h i 等提出了应用模糊逻辑设计公共交通网络。f i t z p a t r i c k 等通 过乘客问询调查、现状站点的观测以及对公交企业布设站点经验的总结，提出了用于指导公 交站点布局和优化设计的准则，并设计了相应的公交站点计算机辅助设计软件。p a t t n a i k 等 提出了运用遗传算法设计公交线网。该模型以公交乘客出行费用和运营费用总和最小为目 标，首先生成线路备选集，然后通过遗传算法进行优选。 1 2 2 国内研究概况 国内关于公交线网规划的研究主要在逐条布线的线网规划方法上，南昌市1 9 9 0 年线网优 化中应用人工智能理论中的a 算法进行优化，这种算法是人工智能中启发式搜索技术a 算法 的推广，它以社会总交通时间、客流直达率等作为实现的主要目标，确立估计函数表达式， 采用启发式搜索技术，从每对端点搜索出满足约束条件的备选线路，然后以此为基础按二进 制理论组合成若干优化网络，再进行比划引。长沙市线网优化时采用了a ，法( 层次分析法) ， 建立了以乘客直达率最高作为主要目标，以线路长度、线路重复系数等为约束条件的公交线 网优化模型【9 1 。吉林工业大学提出了逐条预选与搜索优化法，采用人工预选方法确定候选路 线，流量分配后进行方案比选，确定最优的线路，优化目标为公交乘客平均乘距最短、乘客 出行的直达率最高和车辆日均满载率最大【1 0 】。另外，杨超等人则用图论方法，以城市客流 o d 分布为基本依据，给出了城市公交线网的图论模型1 1 】。在对公交配流方法的研究也比较 深入，对非拥挤条件和拥挤条件下的配流方法都进行了广泛地研究。 近几年来，有不少新方法在公交网络优化上应用。王炜教授等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为最大目标，采用“逐条布设，优化成网”的思 想进行线网的优化【1 2 】。林柏梁等从组合优化的角度，提出了公交网络优化设计的非线性0 1 规划模型，以乘客的出行时间和实现公交网络的资金投入为目标函数，在满足车站容量限制 条件下，最小化目标函数，以获得公交线路的优化决策【1 3 1 。胡坚铭以直达客流量最大为优 化目标，建立了公交线网的优化模型，并用蚂蚁算法进行了求解【1 4 1 。王志栋提出了以乘客 总出一行时间最小、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、线路最大客流量限制、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【l5 1 。唐利民等通过对上海市公 交问题的分析，提出的f i ，a 盯模型，并以客流直达率为优化目标，进行网络布局优化【1 6 】。 单连龙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，并设计了基于灵敏度分析 的求解算法【1 7 l 。遗传算法是通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，在解决复杂的全局 最优化问题方面，己得到了成功应用。孙艳丰等和陈洪仁等从不同的角度，使用遗传算法对 规划模型进行求解【1 8 】【l9 】。而在中小城市方面公交线网研究方面，葛志涛等对东北地区某小 城市进行了小城镇公交线网规划研究【2 们，袁传镔等基于网络图论法对中小城市公交线网进 行了规划研究【z l j 。 3 东南大学硕士学位论文 总的看来，国内相关研究工作虽取得了一定得成绩，但研究的深度和广度都还很有限， 与先进国家相比，差距是明显的。虽然国外有许多可借鉴的成果，但国内公交有别于国外情 况，因此，要研究出符合我国自身特点的公交线网规划，从国内的研究情况来看，公交线网 布设主要侧重于基于城市道路网络基础设施的被动式公交线网布设，即在已有的城市道路等 级基础上进行公交线网布设，由于受到城市道路等级结构、道路网密度、道路通达覆盖水平、 用地条件和交通管理水平等的制约，公交线网布设难以有效地覆盖居民出行的起迄点和满足 公交出行便捷的要求。 1 3 研究内容、方法与思路 1 3 1 研究内容 城市公交线网合理布设是公交发展技术保障体系的关键技术之一，如何结合具体情况， 着眼未来，探求属于中小城市特点的公交线网布设正是本文研究目的所在。 在现有的研究成果基础上，本文提出一种新的公交线网布设方法对中小城市的公交线网 进行研究，可以对现有线网进行适当调整优化，本文将这种方法称为约束线法，主要研究内 容有： ( 1 ) 中小城市公交线网布设特点分析，因为本文要分析的是国内中小城市的公交线网 布设，所以与对国内大城市的公交线网布设要有区别，因此需要对中小城市公交线路运行的 特点进行分析，找出中小城市公交线网布设需要注意的问题和要求。 ( 2 ) 约束线法的建立，对于中小城市来说，公交出行量较少，若按照最短路来进行公 交线网布设，对乘客的吸引力可能会降低，与城市发展要求的公交出行量占城市出行方式比 例较大的大趋势相悖。在国外的研究方面，r e i n e c k ea n dr e i n e c k e 研究过一种双集法( t h e d u a ls e tm e t h o do f p a p e ) 的方法【2 2 1 ，这是一种主要考虑直线客流量最大的方法，前提是公 交站点已知，采用k 线法对公交线网进行布设，本文考虑在双集法的基础上加入o - d 线法， 将o d 线与k 线混合起来使用，将这两种线统称为约束线，这种方法称为约束线法，通过约 束线对中小城市的公交线网布设进行研究。 ( 3 ) 针对某个合适的中小城市采用约束线法进行实例研究，定义全局目标函数，同时 考虑路网布局进行合理布设，连接成公交线网。然后再对整个线路进行优化，通过优化将得 到我们想要的全局线网。 ( 4 ) 公交线网指标评价，找出适合中小城市的线网评价横向指标，如线网密度、线路长 度等，通过与现状及分层布线法得到的公交线网对比分析，对采取约束线法得到的公交线网 进行评价，验证约束线法对于中小城市进行公交线网布设的可行性。 4 第一章绪论 1 3 2 研究技术路线 目前国内介绍较多的是通过逐条布线，优化成网的方法，这是一种简便而实用的公交线 网优化方法，其布线原则是最短路径( 时间) 直达客流量最大，对大城市的效果很好，但是 对中小城市来说，有时采用这种方法并非最完美的选择，本文尝试研究一种新方法来对中小 城市公交线网进行规划，具体技术路线如下； ( 1 ) 确定研究目标，总体研究目标是以后所有工作的纲领，确定工作的总体思路和技 术路线。 ( 2 3 查阅国内外有关公交线网设计、公交优先发展等方面的资料，吸取其成功经验， 开拓研究思路。 ( 3 ) 对中小城市的城市的特点及公共交通状况进行研究，介绍约束线法。 ( 4 ) 通过实际应用示例对论文的理论研究成果进行反馈、检验。 ( 5 ) 提出研究方法的不足之处，远景展望。 图1 1 论文研究技术路线图 5 第二章常规公交线网布设方法研究 第二章常规公交线网布设方法 城市公共交通为各区域( 入居住、工作地点、对外交通枢纽、市中心区等) 之间的居民 提供良好、方便的乘车条件。线网布局决定公共交通运营服务的范围，决定网点分布和相互 之间的衔接交替。线网规划的水平，是衡量公共交通的发展程度、服务供应能力和运营服务 质量的重要标志。 2 1 公共交通线网布设的原则 公共交通线网由若干条线路和车场组成，线网布设要遵从以下的三个原则： 尽量满足乘客的需要 乘客对公共交通的要求是以一定时间、地点和条件为转移的。不同的乘客有不同的要求。 同一乘客在不同时间的要求也不一样。比如，一些居民搬进新建住宅区，离公交车站较远， 就要求将公交线路延伸进新区；有了一条线路后，有些居民为了换乘次数少些，有要求多辟 几条线路；而后，部分居民还要求多设些车站：再往后又会提出新的要求，这是正常现象。 居民不断提高的乘车需求，需要公交企业随时随地要加以调查研究，而且要作为公交营运服 务的重大问题，应当经常注意改进和解决。 具体来说，要经常调查了解客流的流向和流量，使线路的走向和客流的主流向一致，使 各主要人流集散点之间尽可能有直接得公交线路相连接，以减少居民出行的换乘次数，尤其 要使高峰小时客流特别集中的职工上下班乘车得到保证。 尽力适应城市发展的需要 随着现代化建设的进程，城市不断扩大，对公共交通的要求越来越高。公共交通线网的 布设要遍及城市各个区段，依据不同区段的用地特征和人口规模，布设不同类型的线网。 尽可能利用城市道路 城市道路是公交线路的依托。公交线路通行能力取决于所选道路的通行能力。公交线网 应尽量均匀地分布在各条道路上。一则增加线网密度，二则增加线网的客运能力，三则可避 免不必要的弯曲走向，使乘客花最少费用和最少时间，在最短距离内完成出行。 2 2 常规公交线网布设方法 城市常规公交线网布局规划的方法很多，在第一章中有很多介绍，但大多数方法仅局限 于理论研究，难以在实际工程中操作。目前国内使用较多的是东南大学王炜教授提出的“逐 条布设、优化成网”的常规公交线网布局规划方法，这是一种简单实用的公交线网布局规划 方法，其原则是以直达乘客量最大为主要目标( 换乘次数最少、运送量最大) ，通过分析备选 6 东南大学硕士学位论文 线路的起终点位置及客流分布，确定线路的最佳配对及各线路的最佳走向，并满足约束条件 p 】，首先确定拟设线路起讫点站，每一交通区发生或吸引的客流量，一般都是由经过该交通 区的公交线路中间站点所运送，当该交通区高峰小时的发生量和吸引量超过中间站点的运载 能力时；确定了拟设线路的起讫点后，便可对其起讫点站进行配对，以构成公交线网，不同 的起点讫站配对，能构成不同的公交线路，不同线路能运送不同的最大客流量，为了使全服 务区总换乘次数最少，在设置公交线路时，应以直达乘客量最大为目标。本算法不仅适用于 中远期规划交通网络的全新公交线网规划，同样适用于现有公交线网的优化改造，该方法的 流程见图2 1 。 确定优化目标、分析约寐条件 选定拟设线路的起终点集 线网优化 线路客流预测 线路及断面流最检潮 目标实现? 1y 提出规划线网实施 | 身j 确定箍大直达客流量线 路起终点财 按最短线路布设直达客 流最最大的线路 复线系数修正 线路约求条件修芷 图2 1 “逐条布设、优化成网”规划方法流程图 在“逐条布设、优化成网”的常规公交线网布局规划方法的基础上，不停地有学者对其 进行改进和优化，提出各种不同的层次规划方法，比如基于“逐条布设、优化成网”方法和 公交线路功能等级划分的常规公交线网布局层次规划法，其具体规划流程如下： ( 1 ) 确定公交主干线网络。公交主干线服务于长距离的片区间出行，流量大，站距长， 运营速度快，根据公交主干线的运行特点，认为以交通小区为单位的客流o d 矩阵不利于分 析公交客流主流向和主要的客流产生点，因此，提出在以交通中区为单位的公交o d 矩阵基 础上，应用“逐条布设、优化成网”方法确定公交主干线网络。 ( 2 ) 确定公交次干线网络。根据公交次干线的运行特点，认为公交次干线服务于中等距 离的公交出行，流量、站距和运营速度适中，在以交通小区为单位的公交客流o d 矩阵基础 上，应用“逐条布设、优化成网”方法确定公交次干线网络。所产生的公交线路中可能有与 公交主干线相重复的线路，因此对生成的公交次干线网络进行检查，删除与公交主干线重复 的线路。 7 第二章常规公交线网布设方法研究 ( 3 ) 确定公交支线。公交支线的功能是填补线路空白、加密线网，与公交主干线和次干 线换乘，提高公交系统的覆盖性和服务质量。对已经生成的公交主干线和公交次干线网络覆 盖状况进行检查，对照公交o d 矩阵、公交线网密度以及3 0 0 ( 5 0 0 ) m 半径站点覆盖率等评价指 标，填补线路空白，加密公交线网，布设公交支线。该方法的流程见图2 2 。 图2 2 常规公交线网布局层次规划法流程图 在“逐条布设、优化成网”方法中，其特点是公交中间停靠站的规划设置是在公交首末 站以及公交线路走向确定之后才进行，即先有公交首末站和路线，再有中间停靠站。也有人 在站点问题上做出改进，提出“先主后次、优化成网”的方法，这种方法将站点设置放在了 公交路线设置之前，先确定中途的主要站点，再确定线路，最后决定首末站的位置。在具体 的线网设置过程中，以各站点的公交客流预测量大小为依据，先得出公交核心线路，然后设 计公交主干线，再将其余站点与之连接，从而得到整个公交线网。 另外还有一些新思想的提出，比如在国外有过很好应用的“一路一线直行式”的线网规划 方法，这种方法也有很大的应用空间，它比较适合于棋盘式的地面，划分原则是一条道路只 布设一条公交线路，公交线路沿道路直行，公交站点可以设置在交叉口进口处。 2 3 常规公交布线方法研究的评价 我们可以对目前应用较多的几种常规公交线网布设方法进行比较，见表2 1 ， 8 东南大学硕士学位论文 表2 1 常规公交线网规划方式比较一览表 常规公交规划方 优点缺点适用情况 法 “逐条布设、优化 高度受制于既有道路，容易 常规方法，先设置线路，再设置站点建成区 成网”出现公交盲区 “先主后次、优化 先设置站点，再设置线路，保证站点覆出现道路改建时，需要资金 新建区域 成网” 盖率，消灭公交盲区支持 “一路一线直行自由型式道路网时，设置较新建区域、棋 设置简单，公交线路重复系数大大降低 式” 为复杂盘区 在常规公交线网规划方法中，通常使用的是“逐条布设、优化成网”方法，其公交站点 的规划设置是在公交首末站以及公交线路走向确定之后才进行，即先有公交路线，再有中间 停靠站。这种方法目前使用的较为普遍，然而其缺点也很明显，高度受制于既有道路网络， 如果道路网络设置得不够完善，就会使得公交线网的设置也受到影响。比如在各城市的老城 区，常常因为道路不够宽无法通行公交车而出现大面积的公交盲区。对于已经应用“逐条布 设、优化成网”方法进行规划的区域，可以结合“先主后次、优化成网”规划方法中先行布 设站点的思想对公交盲区进行改造。 “一路一线直行式”的优点众多，最适合于棋盘式的地面划分。公交线路原则上沿道路 直行，公交站点可以设置在交叉口进口处。地铁就是“一路一线直行式”的最大体现。在现实 中，城市的新建地区往往都是采用的棋盘式规划道路网，这些区域能够很好的适应“一路一 线直行式”的公交线网设置，然而在老城区，道路网络往往并不是十分规整，“一路一线直行 式”的设置方式会遇到较多的困难。 总体来说。“逐条布设、优化成网”常规公交线网布局规划方法的基础是以交通小区为单 位的公交客流o d 矩阵【2 3 】，以全服务区总换乘次数最少，总乘车出行时间最短，客流分布均 匀，线路走向与主要客流方向一致等为优化目标，算法简便，并成功避免了公交优化中普遍 存在的“维数灾难”问题，特别适用于大中型城市的公交线网优化。但是对于中小城市而言， 由于城市公交出行量本身较少，若完全按照最短路来进行公交线网布设，对乘客的吸引力可 能会更加降低，与城市化发展要求增加公交出行量在城市出行方式中的比例的要求相悖。 9 第三章中小城市公交线网布设方法研究 第三章基于约束线法的中小城市公交线网布设方法 3 1 中小城市特点介绍 3 1 1 中小城市的划分标准 衡量城市大小的数量概念，包括城市人口规模与城市地域规模两种指标，通常人口规模 是衡量城市规模的决定性指标。 按城市聚居人口大小可以区分城市规模大小，各国的具体分级标准不尽一致。联合国将 2 万人作为定义城市的人口下限，l o 万人作为划定大城市的下限，1 0 0 万人作为划定特大城市 的下限。这种分类反映了部分国家的惯例。中国在城市统计中对城市规模的分类标准如下： 按市区非农业人口，2 0 万人以下为小城市，2 0 万人5 0 万人为中等城市，5 0 万一1 0 0 万人为 大城市，1 0 0 万人以上为特大城市。我们这里所研究的中小城市指的就是按照国内对城市规 模的分类标准，5 0 万以下人口的城市。 3 1 2 中小城市发展的城市化进程 人口学认为，城市化是“指居住在城市地区的人口比重上升的现象”。地理学认为，城市 化是居民聚落和经济布局的空间区位再分布，并呈现出日益集中化的过程。经济学认为，城 市化是各种非农产业发展的经济要素向城市集聚的过程。社会学学认为，城市化是一种城市 性生活方式的发展过程，它意味着人们不断被吸引到城市中，并被纳入城市的生活组织中去， 还意味着随城市的发展而出现的城市生活方式的不断强化，包括思想感情的城市化、社会结 构的城市化等【2 4 】。不同的研究目的对城市化的含义理解也不同，根据城市规划基本术语 标准，城市化( u r b a n i z a t i o n ) 指的是人类生产和生活方式由乡村型向城市市型转化的历史过 程，表现为乡村人口向城