（交通运输规划与管理专业论文）常规公交线路优化与资源配置评价指标体系研究.pdf

摘要 优先发展公共交通是解决城市交通问题的重要手段，业已成为社会各界的共识。然而，如何实 现公交线路优化与资源合理配置却是摆在公交行业主管部门和经营企业面前的一项难题。公交线路 布设与资源配置合理与否直接影响着公交线路的吸引力，也关系到企业的生产效率和经济效益的提 高。因此，建立一套科学的、易操作的公交线路优化与资源配置指标体系势在必行。 在对公交线网优化与资源配置基本原理和方法阐述的基础上，本文从线路布设、站点布局、车 辆配置、运营组织等四个方面对公交线路优化与资源配置进行了界定，并结合我国城市公共交通发 展状况，对公交线网系统、公交客流需求、公交线路等级以及公交参与主体等四个跟公交线路优化 与资源配置评价密切相关的因素进行了分析，为建立公交线路优化与资源配置评价指标体系提供了 依据。 在注重公交线路自身结构特点及各项功能发挥的基础上，本文从技术水平、服务水平与运营水 平等三个方面建立了公交线路优化与资源配置评价指标体系，并选取基于平衡记分卡的评价方法和 基于a h p 的d e a 评价方法对公交线路进行评价，旨在通过对公交线路进行全面分析与评价的基础 上，寻找公交线路在建设和运营过程中的不足之处，为公交线路的优化调整提供决策依据。 本文选取苏州市为示范城市，以其现状公交网络系统为依托，对苏州市部分公交线路进行分析 评价，以实际工程项目检验所选评价指标体系与方法。 关键词：公共交通；线路优化与资源配置；评价指标体系；平衡记分卡；d e a 评价方法 a b s t r a c t u r b a np u b l i ct r a n s i tp r i o r i t yi sa ni m p o r t a n tm e t h o dt or e s o l v eu r b a nt r a f f i cp r o b l e m so fc h i n a , i ti s t h ec o m m o ns e n s eo f a l ls p h e r e s 1 1 1 e i lh o wt og e tr o u t eo p t i m i z a t i o na n dr e s o u r c er a t i o n a ld i s t r i b u t i o ni sa p r o b l e m ，w h i c hi sf a c e dw i t hp u b l i ct r a n s i ta d m i n i s t r a t i o na n do p e r a t o r s t h er a t i o n a l i t yo ft h er o u t ea n d r e s o u r c ed i s t r i b u t i o no f t h ep u b l i ct r a n s i th a sad i r e c te f f e c tu p o nt h ea t t r a c t i o no f t h i ss e r v i c ea sw e l la st h e i n c r e a s eo f t h eo p e r a t o r s e f f i c i e n c ya n dp r o f i t t h e r e f o r e , u n d e rt h es i t u a t i o n ，i ti si m p e r a t i v et ob u i l du pa l o g i c a la n do p e r a t i v ei n d e xs y s t e mf o rt h er e s o u r c ed i s t r i b u t i o na n do p t i m i z a t i o no f t h eb u sr o u t e e x p o u n d i n gt h eb a s i cp r i n c i p l e sa n dm e t h o d o l o g i e so fo p t i m i z a t i o no ft h ep u b l i ct r a n s i tn e t w o r ka n d r e s o u r c ed i s t r i b u t i o n , t h ea u t h o rd e f i n e st h er o u t eo p t i m i z a t i o na n dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o nb y4a s p e c t s , w h i c ha r er o u t ed i s t r i b u t i o n , s t a t i o n sd i s t r i b u t i o n , v e h i c l ea l l o c a t i o na n do p e r a t i o no r g a n i z a t i o n a c c o r d i n g t ot h ed e v e l o p m e n to ft h eu r b a np u b l i ct r a n s p o r t a t i o ni nc h i n a f o u rf a c t o r sc l o s e l yr e l a t e dt ot h er o u t e o p t i m i z a t i o na n dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o ne v a l u a t i o no f p u b l i ct r a n s p o r t a t i o n , w h i c ha r en e t w o r k s ，p a s s e n g e r s d e m a n d ，r o u t el e v e l sa n dt h em a i nb o d yo f p u b l i ct r a n s i tp a r t i c i p a n t s ，a r ea n a l y z e dt op r o v i d et h ep r o o f sf o r b u i l d i n gu pt h ei n d e xe v a l u a t i o ns y s t e mo f p u b l i ct r a n s i t sr o u t eo p t i m i z a t i o na n dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o n w i t ht h eb a s i ce m p h a s i so nt h ef u n c t i o n i n ga n ds t r u c t u r eo f t h er o u t e ，t h el e v e l so f t e c h n o l o g y , s e r v i c e a n do p e r a t i o na r ec o m b i n e df o rt h ei n d e xe v a l u a t i o ns y s t e m w h i l et h em e t h o d o l o g yb a s e do nt h eb a l a n c e s c o r ec a r da n dd e ae v a l u a t i o nm e t h o dw i t ha l i pa r eu s e df o rt h eb u sr o u t ee v a l u a t i o n t h eg o a lj st o l o c a t et h ei n e f f i c i e n c yi nt h ep r o c e s so fc o n s t r u c t i o na n do p e r a t i o no ft h er o u t ea n dp r o v i d et h ep r o o f sf o r t h er o u t eo p t i m i z a t i o nb yt h eg e n e r a la n a l y s i sa n de v a l u a t i o n i nt h i sp a p e r ，t h ep u b l i ct r a n s i tn e t w o r ki nt h es u z h o uc i t yi ss e l e c t e da sa l la p p l i c a t i o ns a m p l et ot e s t t h ei n d e xs y s t e ma n dt h em e t h o d o l o g y k e yw o r d s ：u r b a np u b l i ct r a n s i t ；r o u t eo p t i m i z a t i o na n dr e s o u r c ed i s t r i b u t i o n ；i n d e xe v a l u a t i o ns y s t e m ； b a l a n c es c o r ec a r d ；d e ae v a l u a t i o nm e t h o d n 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。 研究生签名：辑导师签名：燃日期：坦查：垒2 第一章绪论 1 1 立题的背景及意义 第一章绪论 纵观城市发展史，可以看到一个普遍的现象：城市的形成与演变取决于交通，而城市的发展又 促进了交通i l j 。改革开放以来，机动化交通需求迅速增长与交通基础设施建设滞后之间的矛盾，使 人们在享受汽车文明的同时，却带来了交通拥堵、交通事故、能源消耗和环境污染等一系列交通问 题。这在一定程度上影响了城市经济的健康发展以及人民生活水平的进一步提高，因而，交通问题 已经成为影响城市功能正常发挥和城市可持续发展的一个关键性问题。 理论研究与国内外城市交通建设的实践表明，解决城市交通问题的根本出路在于：通过优先大 力发展公共交通，优化城市交通结构，实现有效的道路交通资源的高效利用。城市公共交通是城市 各种交通方式中社会成本最低、综合效益虽高的方式，不仅可以获得城市交通的总体效益，还能为 城市的中低收入居民提供低价格的选择机会【2 j 。 优先发展城市公共交通，为城市居民提供安全、方便、舒适、快捷、经济的出行方式，是实践 “三个代表”重要思想，坚持立党为公、执政为民的一项重要工作，也是改善城市人居环境，促进 城市可持续发展的必然要求。但是，由于缺少公交系统优先发展保障体系，缺乏公交线路优化与资 源配置决策技术的支持，近十多年来，我国城市公共交通并没有得到大力的发展，特别是在一些经 济发达地区，随着个体机动化水平的日益提高，公共交通的发展面l 晦着严峻的挑战。究其原因主要 有两个方面，一是公交方式对居民出行缺乏足够的吸引力，公交出行比例偏低；二是公交企业效率 低下，资源配置不合理，亏损严重，从而影响公交服务质量。上述两个方面的原因相互影响，使公 交发展陷入了恶性循环的状况。因此，要大力发展公共交通，必须进行公交系统的优化，合理配置 运力资源，进一步提高公交的吸引力和公交企业的经营效益。 随着“公交优先”理念在全社会的广泛宣传，有利于城市公共交通持续、稳定、健康发展的社 会氛围将逐步形成。值此契机，各地城市公共交通行业主管部门和公共交通企业越来越重视公交系 统的优化，把优化公交线路、站点、运力配置、调度管理以及提供优良的乘客信息服务，作为提高 公交吸引力和企业经营效益的有效措施来实旋，但是，在实施过程中普遍存在以下问题：( 1 ) 线路 设置与客流分布不协调。线路的增加与调整主要依赖于市民的反映和公交企业的观察和经验，缺乏 对公交需求的定量分析、线路功能定位与客流分布的相互协调；( 2 ) 站点设置与道路交通条件不协 调，导致公交车辆间干扰严重，道路通行能力下降，公交停靠延误增加；( 3 ) 运力配置与运营调度 主要依赖于经验判断和手工操作，实时性较差，运营计划无法得到及时更新。目前，摆在公共交通 行业主管部门和公共交通企业面前有一系列的问题：线路走向如何调整才算优化? 公交站点位置、 站距如何控制才能满足需求? 公交发车间隔多大才算经济、合适? 单条线路的增加或调整是否影响 整个公交网络系统的优化? 由于缺少一套成体系的适合我国发展现状的指标体系与评价方法，这就 使得公交系统的优化具有一定的盲目性，同时也给公交行业主管部门和公交企业带来了较大的难度。 公交线路布设与资源配置合理与否直接影响着公交线路的吸引力，同时也影响到企业的生产效 率和经济效益的提高。目前，我国对于公共交通线路优化与资源配置技术的研究在深度和广度上都 很有限，还没有建立起实用的公交线路优化与资源配置指标体系。因此，研究公交线路优化与资源 配置技术，建立一套科学的、易操作的公交线路优化与资源配置指标体系势在必行，具有十分重要 的现实意义。 论文以。江苏省建设厅科技发展计划项目城市公交线路优化与资源合理配置技术研究”为 依托来开展研究，其中，公交线路优化与资源配置指标体系研究为该课题的重要组成部分。本文从 系统的角度出发，建立一套简单易行的公交线路优化与资源配置的指标体系，并对公交线路优化与 资源配置评价方法进行探讨，为公共交通行业主管部门和公交企业进行线路优化与调整提供决策依 东南大学硕士学位论文 据。这无疑对进一步提高城市公交的吸引力，促进我国城市公交的发展乃至解决我国城市交通存在 的问题具有重要的意义。 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外研究概况 国外发达国家的公共交通事业起步较早，因而对于公共交通系统的理论研究也比较多，已经形 成了较为完善的公交线网规划、站点布局、公交优先及智能公共交通等方面的理论体系。在公共交 通评价指标体系的研究方面，从目前来看。主要集中在公共交通系统的服务水平及公交网络优化等 方面，而关于公交线路优化与资源配置指标体系的研究相对较少。 b o t z o wj j ( 1 9 7 4 ) 在文献 3 中针对美国旧金山市快速交通系统的出行服务质量提出了相应的指 标体系及评价方法；a l l e nwg 等( 1 9 7 6 ) 在文献 4 中讨论了服务水平评价方法在公交企业管理、 政府政策制定和补贴水平确定等方面的应用；a l t e r c h ( 1 9 7 6 ) 在文献【5 】中将可达性、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流量的6 项服务质量水平评价指标； d h i n g r asl 等( 1 9 8 7 ) 在文献 6 中分析了印度南部德里市三条公交线路的不同运行情况，考虑了9 项重要的指标因素；r a y as ( 1 9 9 4 ) 在文献 7 】中评估了印度加尔各答市的2 条路线上不同类型公交 车辆的服务质量水平；c h u n g - h s i n g y e h 等( 2 0 0 0 ) 在文献 8 1 4 运用多目标模糊决策分析方法，从服 务水平、经济效益和社会效益等三个方面建立了评价指标体系，并对中国台湾的十家公交企业的发 展水平进行了综合评价与排序；h a y a ts ( 2 0 0 2 ) 在文献【9 】中选取可达性、舒适性、安全性、清洁性 等参数作为评价指标，提出运用f i m i c a 方法对公交乘客满意度进行综合评价。 1 2 2 国内研究概况 国内关于公共交通规划的研究起步较晚。但是近年来，随着“优先发展城市公共交通”的城市 交通发展策略的确立，公共交通规划的研究成果也不断涌现。国内诸多高校、研究机构的教授、学 者及研究生等以国内城市为依托。在城市公共交通评价方面作了许多探索，同时也取得了一定的成 果。 在城市公交系统评价指标体系的研究方面，东南大学的王炜等( 2 0 0 2 ) 在其著作 1 0 1 中比较系统 的给出了城市公共交通系统的评价指标体系以及评价指标的计算方法；吉林大学的王建智( 2 0 0 1 ) 在其硕士论文 1 1 1 中以长春市公交发展的现状调查为基础，从公交服务水平、社会效益、经济效益等 三方面入手，分别以单项指标和综合指标构造了长春市公共交通系统的评价指标体系；东南大学的 周爱娣( 2 0 0 4 ) 在其硕士论文【1 2 】中对城市常规公交线网的评价指标的计算方法进行了改进；东南大 学的李铁柱等( 2 0 0 5 ) 在文献 1 3 】中从规划的协调性、运行的有效性和环境的持续性等三个方面着手， 建立了公交首末站的评价指标体系，并提出了基于系统聚类分析的评价方法。 在城市公交优先方面的评价主要集中在公交专用道和公交信号优先等方面。东南大学的陆建等 ( 1 9 9 8 ) 在文献 1 4 】中讨论了公交专用道的设置条件与效益分析；同济大学的白玉等( 2 0 0 4 ) 在文献 【1 5 】中探讨了公交专用车道效益评价方法；东南大学的黄艳君( 2 0 0 3 ) 和张卫华( 2 0 0 3 ) 分别在其学 位论文【1 6 】和【1 7 】中对城市公共交通路段通行技术、信号交叉1 2 1 通行技术进行了分析评价；另外，国 家公安部、建设部“畅通工程”专家组对公共交通优先的指标也进行了规定和探讨【1 8 】【1 9 1 。 1 2 3 现状研究的不足 通过对国内外研究现状的分析，可以看出目前关于公交线路优化与资源配置的评价指标体系的 研究方面还存在一定的不足之处。主要表现在以下四个方面： 1 、在公交评价的研究范围方面，仍然主要集中于建立公交系统的综合评价指标体系，对于线网 中单条线路的研究还有待进一步加强。近期公交线网规划是以现状线网为基础，进行部分线路的调 整而实现整体上的优化，因而有必要建立公交线路优化与资源配置的指标体系和评价方法。 2 第一章绪论 2 、在公交线路优化及配置指标方面，一般仅涉及到不同类型公交线路的服务水平设定、沿线的 站点布设与站台设计标准、车型配置、发车间隔和区间车的设置、公交运营车辆调度与乘客信息系 统相关的信息自动采集、传输、处理和输出显示等智能化、信息化水平设定等方面，还没有形成一 套科学的、易操作的公交线路优化与资源配置指标体系。 3 、在公交线路优化与资源配置指标的选取和计算方面，未能够充分利用公交i c 卡等智能化数 据采集技术，对公交线路优化以及评价相关数据的挖掘技术有待进一步提高。 4 、在公交线网评价方法方面，大多数仍然采用传统的数值评价方法。采用定量分析的方法，不 能够从各个角度反映出公交线路与资源配置的合理程度，需要做一定的定性分析补充，且多以比较 性评价方法为主，诊断性评价较少。 1 3 研究目标与主要研究内容 1 3 1 研究目标 本文立足于我国城市公共交通的发展特点，以常规公交线路为研究对象，在保证公交网络系统 整体合理性的前提下，建立实用的、科学的公交线路优化与资源配置评价指标体系，并寻求适合于 定性分析与定量分析相结合的评价方法，为公交行业主管部门和公交企业提供切实可行的公交线路 优化与资源配置的决策依据。 1 3 2 主要研究内容 1 3 2 1 公交线路优化与资源配置评价基础理论 从公交线路布设、站点布局、运力配置和运营组织等四个方面界定公交线路优化与资源配置， 并对公交线路优化与资源配置方法进行阐述；分析城市公共交通发展现状以及公交企业在进行线路 优化过程中存在的问题，明确建立公交线路优化与资源配置评价指标体系的背景与意义：分析公交 线网系统、公交客流需求、公交线路功能等级和公交参与主体等跟公交线路优化与资源配置评价密 切相关的因素，为建立公交线路优化与资源配置指标体系提供依据，以期在保证现状公交线网系统 整体合理性的基础上实现单条线路的优化。 1 3 2 2 公交线路优化与资源配置评价指标体系建立 以最大程度满足乘客的公交出行需求为根本出发点，综合考虑公交线路的社会效益和经济效益， 遵循指标的整体性、科学性、导向性、可比性、实用性以及定量定性相结合的原则来选取评价指标， 运用目标层次分类展开法建立多目标多层次的公交线路优化与资源配置评价指标体系，即在保证公 交网络系统整体合理性的前提下，以公交线路优化与资源配置评价为目标系统，从线路技术水平、 服务水平、运营水平三个方面建立子目标系统，选取评价指标。本文建立的评价指标体系应该能够 全面反映公交线路对居民出行、运营效果和经济效益的影响，以及要综合考虑城市居民与公交企业 的利益。 1 3 2 3 公交线路优化与资源配置综合评价方法研究 对于多指标体系无法直接比较其优劣，必须借助某种评价方法将多指标系统转化成单一值以便 于进行横向或者纵向的比较。目前已有几十到上百种评价方法。即使一个确定的指标体系对应不同 的评价方法也会得出不同的评价结果，而且不同的评价方法也适用于不同的评价阶段，因此选取合 适的评价方法尤为重要。本文立足于城市公交线路交通功能的发挥和企业的经济效益的平衡，选取 适合公交线路优化与资源配置的定性与定量相结合的评价方法，来实现判断公交线路是否优化以及 寻找线路的问题症结所在的目标，为选择合适的公交优化方法提供依据。 一3 东南大学硕士学位论文 1 3 2 4 工程实例应用 论文研究的最终目标在于寻求科学的、实用的公交线路优化与资源配置的决策依据与方法，因 而，所得研究成果应付诸于实践以期得到检验。选取苏州市为示范城市，以其现状公交网络系统为 依托，以城市交通调研为基础，整理与分析调查数据，对苏州市部分公交线路进行分析评价，以实 际工程项目检验所选评价指标体系与方法。 1 3 3 论文章节安排 图1 - ! 论文章节结构图 4 第二章公交线路优化与资源配置界定与分析 第二章公交线路优化与资源配置界定与分析 目前，常规公共交通系统是我国城市公共交通的主体，是城市客运交通中社会成本最低、综合 效益最好的交通工具，为城市的中低收入居民提供了低价格的出行机会i l q 。可以说，常规公共交通 系统的发展状况在很大程度上反映了一个城市的公共客运交通系统的整体水平，而公交线路优化与 资源配置状况是衡量常规公交发展水平的重要依据。本文依托于“江苏省建设厅科技发展项目 ( j s 2 0 0 3 0 6 ) 城市公交线路优化与资源合理配置技术研究”，初步给出公交线路优化与资源配置 的整体概念，并对影响线路优化与资源合理配置的因素进行分析，为建立公交线路优化与资源配置 评价指标体系提供依据。 2 1 公交线网优化与资源配置的基本方法 城市常规公共交通系统指的是在城市道路上运行的公共电车、汽车组成的交通系统，不包括轨 道交通、出租车等非常规公共交通方式【1 q 。常规公交线网是城市客流的主要承担者，合理的城市常 规公交线网布局与资源配置能够发挥运力优势、提高运营效率、缓解城市交通紧张的局面。因此， 公交线网优化与资源合理配置的主旨在于： ( 1 ) 为城市居民提供安全、舒适、经济、方便和高效的服务； ( 2 ) 提高公交运营效率、促进公共交通的发展和兼顾企业效益； ( 3 ) 建设良好的城市交通环境、推动土地开发和城市发展。 2 1 1 公交线网优化原则 城市公共交通线网的布设对城市居民的生活有很大影响，所以，公交线网的布设与调整必须以 居民采用公交方式出行o d 量为依据，以方便城市居民出行并兼顾公共交通经营企业的经济利益为 指导思想。为此，城市公共交通线网的优化必须遵循以下原则： ( 1 ) 适应城市发展。城市公交线网布局与结构，必须与城市总体规划相匹配，尽量适应城市社 会经济的发展【2 0 】。城市规模的不断扩大、城市人口的持续增长、人们生活水平的逐年提高，都要求 城市公交线网的布局应达到一个新的水平，以便促使城市公共交通的服务范围不断扩大，服务质量 不断提高。否则，常规公共交通系统将失去固有的吸引力，城市必然会陷入交通需求不断增长与交 通堵塞日益加剧的恶性循环中去。 ( 2 ) 满足乘客要求。城市公交线网的布设应使得各主要客流集散点之间尽可能有直接的线路相 连接，方便乘客乘车，保证人流密集地区较大的覆盖性；线路的走向应与客流的主流向一致，特别 是要使上下班乘坐公共交通的乘客乘车得到可靠的保证，以方便并吸引大多数城市居民使用公交方 式出行；公交线路的布设应尽量选取最短距离线路，以保证公交的服务质量；公交线网结构应合理 设置，方便乘客不换乘或减少换乘，以实现车辆的经济运行和乘客的实惠出行。 ( 3 ) 兼顾企业利益。公交线路平均客流不应低于最低开线标准1 2 lj ，要保证较高的公交运输效率， 同时应保证公交企业的经济效益；公交线路的布设应充分考虑客流量的稳定及线路间客流量的均衡， 客源充足才能保证线路的正常运行和公交企业的运营效益。 2 1 2 公交线网优化模式与方法 2 1 2 1 公交线网优化模式 城市公交线网的布局与结构合理与否是有效吸引城市居民出行采用公交方式至关重要的因素之 一，也是影响公共交通发展战略实施的关键。因而，公交线网优化是城市公交规划中的核心内容。 一般来说，城市常规公交线网优化包括现状公交线网优化和规划公交线网优化两类1 2 ”。 现状公交线网优化的研究年限为3 年以内，主要是针对现有公交系统的缺陷，提出相应的调整 5 - 东南大学硕士学位论文 措施。主要是对公交线路进行调整优化。现状优化调整是在现有的基础设施和运营条件下进行的， 比较注重规划的操作性与可实旆性。由于受各种因素如资金、政策、场站等方面的限制，同时考虑 到长期以来居民的出行习惯，对现有线路一般不会做大的变动，只调整少量既有线路或增设部分新 线路。该内容为线路优化与资源配置研究的核心内容之一。 规划公交线网优化的研究年限为3 1 5 年【l ，分为近期和中远期两个阶段，是城市公共交通规划 的重要内容之一。近期规划注重从系统性和整体性的角度出发优化调整现状公交线网，对现状系统 改动不是很大，在适当的资金范围内，可以较快的付诸实施；中远期规划重点考虑线网结构、场站 枢纽规划及政策研究等内容，而非具体的线路规划。 针对两类公交线网优化所处阶段和考虑重点不同的特点，本文提出“宏观指导+ 微观调整”的线 网优化模式，实现线网优化过程的连续和平稳。公交线网的现状调整和近期优化要结合中远期规划 统筹考虑，在满足当前要求的前提下，场站布置、线路优化调整要尽可能向中远期的线网结构靠拢， 以实现与中远期规划的协调统一。 规划公交线网优化 年限为3 1 5 年，分近期、中远期两个阶段； 宏观指导，注重线网的结构性、整体性优化 j r 一一 现状公交线网优化 1 、年限为3 年以内，近期线网规划的前奏； 2 、微观调整，注重单条线路的优化调整。 圈2 - i 城市公交线网优化模式 2 1 2 2 公交线网优化模型与方法 城市公交线网优化是一个多目标规划问题，在优化过程中通常考虑服务于大多数乘客、使乘客 总出行时间更小、线网效率最大、保证良好的可达性等目标。一般而言，使公交线网在约束条件下 尽可能达到既定目标的过程就是线网的优化过程。典型的有以“费用最小”为目标函数【1 0 1 以及以“总 乘车时间、换乘损失和因无路径受到惩罚最小”为目标函数删的线网优化模型等，该类模型将多个 目标合并为一个目标函数，是运筹学解决多目标规划问题的基本方法之一 以“费用最小”为目标函数模型由a n b a “s a l ( 1 9 8 1 ) 提出，目标为在已知固定需求条件下所 有乘客的乘车和等车时间费用及车辆运营费用之和最小，即： ，、，门 m i n c r = 巳净，+ 争驴夸彰+ 专g 驴彰等 ( 2 _ 1 ) 式中：c r 一公交线网系统的总费用( 元，j 、时) ；c 口运营费用单价( 元，小时) ；c v 乘车时 间价值( 元小时) ；c w 一等车时间价值( 元，小时) ；q ，一路线，的最大断面流量( 人) ：吼一节点 i ，j 间的公交需求量；c 一公交车平均载客能力( 人) ；一公交车平均运行速度( k m h ) ；i i 一 线路i 的长度( k m ) ；巧钱路，站点f ，间的距离( k m ) ；一经过节点f ，_ ，的客运需求量在 6 - 第二章公交线路优化与资源配置界定与分析 线路，上的分配比例；r 一路线集合；4 ，一线路，的节点集合。 城市公交线网优化方法很多，但大多数方法仅限于理论研究，很难在实际工程中操作。相比较 而言，王炜教授于1 9 8 9 年提出的“逐条布设、优化成网”则是一种简便实用的线网优化方法。“逐 条布设、优化成网”的思路【”l 是：以直达客流量最大为主要目标，通过分析被选路线的起终点位置 及客流分布，确定线路的最佳配对及各条线路的最佳走向。实现其它目标、并满足约束条件。 2 1 3 公交资源配置方法 确切地说，公交资源配置是一个涵盖范围较广的概念，既包括人力资源配置问题，又包括车辆、 站点等资源配置问题。本文资源配置主要研究公交车辆配置问题。 城市公交车辆配置的合理程度是一个城市公交发展水平的主要标志。为了保证城市公交的客流 分担率、提高公交的吸引力，除了采用先进的技术手段和管理方法外，必须考虑为城市公交发展提 供必需的运能，也就是说，城市应当拥有足够的公交车辆服务于居民出行。 城市公交车辆总体配置可通过下述两种方法综合使用来确定： ( 1 ) 客运周转量法【2 4 】 根据调查或预测所得公交客运周转量及其它相关数据用式2 - 2 计算： ：丝：!(2-2) v h 脚k 行 式中：城市的公交车辆数( 标台) ；m 一公交客运周转量( 人公里) ；a 一季节不均衡 系数；矿一公交车运送速度( k m h ) | ；h 一公交车每日工作时间( h ) ；m 标准车载客量c a ) ；k 一日均满载率；行一公交车辆利用率。 ( 2 ) 规范控制法1 0 】 按照城市道路交通规划设计规范( g b 5 0 2 2 0 9 5 ) 的要求，城市公交车保有量应满足： 大城市： 上笪上( 2 - 3 ) 1 0 0 0p8 0 0 小城市： 上型上( 2 - 4 ) 1 5 0 0p1 2 0 0 式中：p 城市人口数。 单条公交线路的车辆配置是线路优化与资源配置研究的核心内容之一，将在随后的内容中进行 介绍。 城市公共交通的任务是在一定的时间内利用有限的运输资源，通过优质的运输服务满足不同乘 客的出行需求。完善的城市公交系统应该是一个由线路系统、车辆系统和管理系统组成的统一体。 因此，要建立一个运行良好的城市公交系统，必须解决以下3 个问题【”l ：根据乘客的出行需求、道 路条件、起终点限制和某些政策因素，确定合理的公交线路网；根据不同公交线路的特征及流量分 布，选择类型适宜的公交车辆；确定科学合理的公交运营管理体系，以提高线路和车辆的使用效率、 实现二者的最佳匹配。 2 2 公交线路优化与资源配置的界定与分析 2 2 1 公交线路优化与资源配置界定 正如前文分析的公交线网一样，公交线路优化与资源配置也应是一个系统概念，因此，系统分 析方法是研究公交线路优化与资源配置技术的行之有效的方法。当前，我国城市公共交通正面临着 城市化、机动化、城乡统筹发展以及可持续发展等各种外部因素的挑战，而公共交通本身的运营技 - 7 - 东南大学硕士学位论文 术含量又过低，从而导致服务水平低下，公共交通仍处于继续发展之中，因此，对于公交线路优化 与资源配置的研究应该从发展的角度出发。鉴于研究对象和篇幅所限，本文仅针对现状公交线网中 “单条公交线路”的优化调整，从以下四个方面对公交线路优化与资源配置进行界定： 线路布设：基于对公交出行o d 和城市用地性质变化的掌握，优化调整路线走向或布设新线， 使其满足公交线路的布设准则，更好的为沿线居民提供良好的服务功能；现状公交线网的优化调整 中线路布设包括既有线路调整和新线布设两种形式。 站点布局：基于对公交出行o d 分布的调查和分析，依据公交线路走向、道路断面形式及所 在交叉口的交通状况，合理设计公交停靠站的类型、规模和站距，以提高公交运营速度和安全程度。 车辆配置：基于既定路线走向和公交客流总量，合理配置公交车辆数目，以提高车辆的利用 率和降低公交企业的运营成本。优化公交车辆车型构成，发展低地板化、环保化、人性化的公交车 辆，以提高公交服务质量，增强公交吸引力。 运营组织：基于既定的公交线路和车辆配备，确定合理的发车间隔，制定可行的运营计划， 逐步建立智能化的运营调度优化系统、乘客信息服务系统和电子收费系统。 在上述四个方面中，线路布设和站点布局是基础，一条公交线路只有具有合理的走向和站点间 距才能保证系统功能的正常发挥；以线路作为载体，合理的运力配置和车型构成是实现公交服务功 能发挥和公交企业效益的重要因素之一；在线路、站点和车辆配备既定的前提下，运营组织水平的 高低是决定整条线路运行效率的关键。 尤为值得注意的是，近年来，随着城市化进程迸一步加快，城市规模不断扩大，部分新开发区 公交线路较少或几乎为零的现象颇为突出，公交的发展已经难以满足居民出行的需要。在这种情况 下，对现状公交线路进行优化调整则成了最可行的办法，其意义就在于通过局部改变现状线网结构 或加强运营组织管理来实现线网整体性能的进一步优化。 2 2 2 公交线路布设基本原则与方法 2 221 公交线路布设影响因素 现状公交线网优化调整是在现有的条件下，针对公交网络的缺陷进行优化调整，以满足乘客需 求及增进系统整体效益，同时为公交线网的近、远期优化打下基础。然而，公交线路调整必然会对 原有使用者造成负面影响，因此，公交线路的调整应慎重进行，以降低调整产生的风险。就调整机 制的分析发展来看，公交线路调整的研究应该朝有效、实用与具备弹性的目标迈进 2 6 1 。 本文认为在对既有线路进行调整或布设新线的过程中，应综合考虑三个方面的影响因素： ( 1 ) 硬件设施：一般来说，城市的用地是非常紧张的，在短期调整的范围不会有新的公交停车 场出现，所以在调整公交线路时，只能以现有的首末站停车场作为公交线路至少一端的停车场。除 此以外的区域只能作为中间站点。但不能成为开行线路的首站【2 7 】；现有的城市道路条件是进行公交 现状调整的基础，一般来说，应尽量避免在路宽不到7 米的支路上布线i l o l 。 ( 2 ) 乘客利益：既有线路的调整势必对线路的原有使用者造成影响，因此在线路调整时应当尽 可能的减小调整对使用者所带来的不便；新线布设应在保证直达率的基础上，尽量选取最短距离线 路，方便乘客不换乘或减少换乘，以实现车辆的经济运行和乘客的实惠出行 ( 3 ) 企业效益：公交线路的调整，涉及到线路走行区域和走向，将会直接影响营运企业的营运 效益，所以调整路线对企业的影响应列入调整限制条件进行综合考虑，在保证线路技术合理性的条 件下，适当降低对业者的负面冲击，将可减少路线调整时来自企业的阻力。 2 2 2 2 单条公交线路优化算法 一般来说，组成现状公交线网的路线有经验布设线路、各种最短路线、实际或最优分配客流拟 合路线、搜索优化路线以及它们的合并、组合和延长路线i l q 。其中，搜索优化路线是对所有可能路 线进行优选获得的，从理论上说是最好的，且便于计算机实现；而最短路线大大简化了布设算法， 且符合线路布设的要求。 8 第二章公交线路优化与资源配置界定与分析 路线搜索法【1 0 】：其基本原理是从起点出发，向其所有邻接交通区扩展，再以各邻接交通区为新 的起点，继续向所有邻接交通区作连续的扩展，直至到达路线的长度限制。对到达每一个节点，考 虑约束条件和目标函数，从而求得满足约束条件的所有可能线路中效率最大的一条或几条线路。实 际上是一个以起点为根点，在交通区邻接网络中进行树状搜索的过程。 最短路径法：其基本原理是选定能够形成公交线路其起起点的两个端点，求得两个端点之间可 能形成的线路集，一般选取两点之间最短路径进行布线，以降低运营成本，减少乘客的乘车时间。 最短路径的性质是该路径中任意两个结点之间的距离都是这两个节点间的最短距离。 2 2 2 3 公交线路调整常用方法 常用的公交线路调整方法 2 8 1 有：线路保留、线路取消、线路延长、线路截短、线路改道以及线 路合并等方法。 ( 1 ) 线路保留 完全保留线路一般具备以下一个或几个特点： 线路承担的客流量较大，且沿线各点客流较为均匀； 为广大城市居民所熟悉和接受的传统线路，开行时间较长； 长度适当的联系城市外围片区或郊区和城市中心区的线路； 公交密度较小区域内起连通作用的线路等。 ( 2 ) 线路取消 对于客流需求较小、运营效果较差的线路，且与公交客流主方向不符的线路，可考虑取消。 ( 3 ) 线路延长 当延长线路能够达到以下一个或几个目的时，可以考虑延长线路： 消除公交服务盲区，扩大公交的服务范围； 接驳轨道交通( 包括b r t ) 或大型交通枢纽； 完全替代一些较短线路，减少线路重复等。 ( 4 ) 线路截短 对于联系城市外围片区或郊区和城市中心区的线路，如果线路长度过长，且深入城市中心区域， 一般选择在靠近城市中心区域边缘的公交枢纽处截断，通过换乘其它线路进入中心区。 ( 5 ) 线路改道 城市中心区道路上过于密集的公交线路可考虑改道其它平行线路；速度或直达要求高的公交线 路，可考虑改道快速路以填补公交盲区或外围公交系数较小区域。 ( 6 ) 线路合并 对于线路重复系数较大的道路上，可以考虑合并一些其它线路可以完全替代的线路，以便于运 营调度，降低运营成本、提高运营效率。 2 2 3 公交站点布局基本原则与方法 公交站点的位置、间距、管理和设计对公交线路功能的发挥有着重大的影响，尤其是公交站点 间距，是影响乘客乘车便利程度、车辆运营速度和公交运营调度计划的重要因素口9 】p “。 2 2 3 1 公交站点选址 公交站点( 主要指中途停靠站) 尽管只占城市道路很短的一段，但却是道路和交叉口通行能力 的重要影响因素。公交站点的选址应在保证公交乘客候车安全的基础上，尽量减少对路段和交叉口 的影响。在公交线路的起讫点及线路走向确定后，应按照以下原则选择公交站点位置i lo j ： ( 1 ) 应设置在公共交通线路沿途所经过的各主要客流集散点上； ( 2 ) 应沿街布置，选择在能按要求完成车辆的停和行两项任务的地方； ( 3 ) 一般设在过交叉口5 0 m 以外处，在大城市车辆较多的主干道上，宜设在1 0 0 m 以外处。 9 - 东南大学硕士学位论文 2 2 3 2 公交站点站距优化模型 一般来说，增大站距，能够减少乘客车内运行时间，但是增加了乘客的车外运行时间；缩短站 距，情况则相反。常用的站距优化模型【3 1 1 有以下两种： ( 1 ) 乘客总出行时间最小的站距模型 公交乘客总出行总时间包括车外运行时间和车内运行时间两部分，其中：乘客车外运行时间f 。包 括乘客到站步行时间 、乘客候车时间r 2 和乘客步行离站到达目的地的时间，3 ；乘客车内运行时间“ 包括乘客车内运行时间f 4 和乘客因公交车辆站点停靠损失的时间f 5 。目标函数为【2 9 】： m i n t = f 。+ = f i r = 等d 降2 vn 华d + 盟2 + 协s ， v wi 2 v j 三停+ 讣 鲁曙饥) 式中：三一公交线路长度( m ) ；p 一公交线路单位长度的乘客需求量( x m ) d 一公交线路 平均站距( m ) ；v 一公交车平均运行速度( f n ，s ) ；v ，一乘客步行速度( m ，s ) ；白一公交车辆站点 停靠产生的延误时间( s ) ，等于加减速延误与停靠时间之和；形一乘客步行到达公交线路的平均距 离( m ) ；厶一公交乘客的平均乘距( m ) 。 为求得最优站距矗，使得乘客总出行时间t 最小，将目标函数对d 求偏微分，并令其等于零， 妣扣产磊孚。 ( 2 ) 线路系统运营总成本最小的站距模型 公交线路总成本分为公交运营成本和乘客总出行时间成本两个部分。该模型既考虑了乘客的出 行时间价值，又兼顾到公交运营者的经营成本，以系统总成本最小为目标。其中：公交运营成本c 。 包括公交站点的维护管理和折旧费用c l 和车辆运营产生的油耗和损耗费用c 2 ；乘客总出行时间成 本c 6 包括乘客的车外时间价值成本c 3 和乘客的车内时间价值成本c 4 。目标函数为。”： 幽c = q + c 6 = c c 畸( 制苷鲁拜鲁吩”( 詈+ 针 c ：巧， 等d 等2 vn 华d + 盟2 卜一& d ( 川v ，l 2 v j l v朋 1 0 - 第二章公交线路优化与资源配置界定与分析 式中： 个公交站点平均每天的维护管理和折旧费用( 元，天) ；如l 一公交车辆正常行驶时 单位时间的平均油耗和损耗费用( 元如) ；如一公交车辆每次停站时的平均油耗和损耗费用( 元次) 厶一公交乘客车外单位时问价值成本( 元，s ) ；以一公交乘客车内单位时间价值成本( 元，s ) ；一 公交营运时间内，高峰、平峰等不同的时段长度( s ) ；囊一时段的公交线路发车间隔( s ) ；q 一 时段公交车辆在路段的平均运行速度( m s ) 。 为求得最优站距d o ，使得线路系统运营总成本最小，将目标函数对d 求偏微分，并令其等于零， 则：d o = v 该模型虽然保证了公交线路的系统总成本最小，但是并不能使公交乘客的利益得到很好的保证， 因此要对公交乘客步行最大容忍距离、公交线路车辆运行条件及车内乘客舒适度加上限制条件。 2 2 4 公交车辆配置基本内容与方法 2 2 4 1 公交线路车辆配置算法 公交线路车辆的配置应极大程度的满足乘客的出行需求，车辆配置合理与否直接影响到公交系 统的整体