（交通运输规划与管理专业论文）基于城市轨道交通的常规公交线网调整方法.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 摘要 随着我国大力发展和建设城市轨道交通，其在公共交通体系中所扮演的角色越来 越重要。轨道交通的开通运行，势必与沿线现有常规公交形成客流竞争关系。然而， 无论是常规公交系统还是城市轨道交通，都因各自局限性而无法满足不同人群的出行 需求。因此，只有将城市轨道交通和常规公交两者结合起来，适时调整常规公交站点 及线网布局，才能充分发挥轨道交通的骨干作用及其整体效益，使轨道交通与常规公 交系统最终达到“双赢”目的。 本文首先对国内外城市基于轨道交通开行的常规公交线网协调的理论和实践研 究进行总结综述，然后结合两大公交方式的技术经济特性进行客流分析和功能定位。 从公交站点，公交线路及公交线网三方面研究了以轨道交通为核心的常规公交线网的 布局调整问题。剖析了由点到线到面的常规公交线路的调整方法。 在常规公交的站点协调优化中，以站点换乘客运周转量最大为目标，构建了接运 公交首末站的优化选取模型，并以乘客总出行时间最小为原则建立最优站间距求解模 型；从现有常规公交线路的调整和新增接运公交线路两个方面论述完成轨道接运任务 的常规公交线路调整方法。以客运周转量的接运效率最大为规划目标建立接运效率模 型。 最后，以成都市即将开通运营的地铁1 号线为背景，分析l 号线沿线常规公交运 营现状，给出了公交线路调整建议。 关键词：城市轨道交通；线网优化；接运公交 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 | 页 a b s t r a c t w i t ht h ev i g o r o u sd e v e l o p m e n ta n dr a p i dc o n s t r u c t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i t ，i tp l a y sam o r e a n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei nt h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mi nc h i n a t h eo p e r a t i o no ft h er a i l t r a n s i tw i l ld e f i n i t e l yc o m p e t ew i t ht h ee x i s t i n gc o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s i t h o w e v e r , n e i t h e r o ft h e mc a l lm e e tt h ed i f f e r e n td e m a n do fd i f f e r e n tk i n d so fp e o p l ea l o n e ，f o rb o t ho ft h e m h a v et h e i ri n d i v i d u a ll i m i t a t i o n s t h e r e f o r e ，i ts e e m st h a to n l yb yc o m b i n i n gu r b a nr a i l t r a n s i tw i t hc o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s i t ，a d j u s tt h ec o n v e n t i o n a lb u ss t a t i o na n dn e t w o r k a l l o c a t i o na p p r o p r i a t e l y , c a l lt h eu r b a nr a i lt r a n s i tg i v ef u l lp l a yt oi t se f f e c ta n do v e r a l l e f f i c i e n c y , s oa st og e ta w i n w i n s i t u a t i o nf o rb o t ht h eu r b a nr a i lt r a n s i ta n dt h ep u b l i c t r a n s p o r ts y s t e m t h i sp a p e if i r s tm a k e sas u m m a r yo nt h et h e o r ya n dp r a c t i c es t u d yo ft h ec o n v e n t i o n a l p u b l i ct r a n s i tl i n ea n dn e t w o r kc o r p o r a t i o nb a s e do nr a i lt r a n s i to p e r a t i o n b o t ha th o m ea n d a b r o a d a f t e rt h a tt h i sp a p e rc a r r i e so u tt h ep a s s e n g e rf l o wa n a l y s i sa n df u n c t i o no r i e n t a t i o n b a s e do nt h et e c h n i c a la n de c o n o m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ea b o v et w om a j o rp u b l i c t r a n s p o r tf o r m s c o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s i tn e t w o r ka d j u s t m e n tp r o b l e mw i t hr a i lt r a n s i ta s t h ec o r eh a sb e e ns t u d i e df r o mt h r e ea s p e c t s ，w h i c ha r eb u ss t a t i o n ，b u sl i n ea n dp u b l i c t r a n s i tl i n en e t w o r k t h ec o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s p o r ta d j u s tm e t h o d sh a v ea l s ob e e n a n a l y z e d i nt h ec o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s i ts t a t i o nc o o r d i n a t i o na n do p t i m i z a t i o np r o c e s s ，u s i n g m a x i m i z et h es t a t i o nt r a n s f e rp a s s e n g e rp e r s o nk i l o m e t e r sa st h eo b j e c t i v ef u n c t i o n ，t h i s p a p e rb u i l ta l lo p t i m a ls e l e c tm o d e lw h i c hc a l lc o n n e c tt h eo r i g i ns t a t i o na n dt h et e r m i n a l s t a t i o n ，a n dt h eo p t i m a ls t a t i o ns p a c i n gs o l v i n gm o d e lh a sb e e nb u i l to nt h ep r i n c i p l eo f m i n i m u mt h et o t a lt r a v e lt i m eo ft h ep a s s e n g e r s t h i sp a p e ra l s od i s c u s s e dt h ec o n v e n t i o n a l p u b l i ct r a n s i tl i n ea d j u s t m e n tm e t h o d t oa c h i e v et h el i n ef e e d e rt a s kf r o mt w oa s p e c t sw h i c h a r ec o n v e n t i o n a le x i s t i n gp u b l i ct r a n s p o r ta d j u s t m e n ta n dn e w l yi n c r e a s i n gp u b l i ct r a n s i t f e e d e rl i n e s u s i n gm a x i m i z et h ef e e d e re f f i c i e n c yo ft h ep a s s e n g e rp e r s o nk i l o m e t e r sa st h e p l a n n i n go b j e c t i v e s ，t h ef e e d e re f f i c i e n c ym o d e lh a s b e e nb u i l t f i n a l l y , t h i sp a p e rm a k e sa na n a l y s i so ft h ec u r r e n to p e r a t i o n a ls i t u a t i o no fc o n v e n t i o n a l p u b l i ct r a n s i ta l o n gt h ec h e n g d us u b w a yn o 1l i n e ；a d j u s tt h em o u n d i n g b u ss t a t i o na n d t h eb u sl i n ea l i g n m e n t k e yw o r d s ：u r b a nr a i lt r a n s i t ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ；f e e d e rb u s 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密d ，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打- c ，) 学位论文作者签名：王谫 日期：叫箩占7 指导老师签名： 日期：切f0 譬 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 本文分析了常规公交线网调整的目标和原则，在此基础上，提出了协调城 市快速轨道交通的常规公交线网分区域调整的理论和方法。在确定了轨道交通 吸引范围的基础上，提出了以轨道交通吸引范围为研究区域，以接运公交接运 效率最大为模型，建立了轨道交通与常规公交线网协调模型。 对成都地铁l 号线吸引范围内居民乘坐地铁出行衔接意愿以及线路周边常 规公交现状进行了认真细致的调查，并对结果进行分析，依据公交线网调整方 法提出了在轨道交通影响下常规公交站点及线网调整设计方案。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名：王西 日期功f 2 7 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 人口密集、用地紧张是我国大城市的普遍特征，随着城市规模的迅速膨胀，随之 ，船泉的交通需求量尤其是机动车保有量和出行量迅猛增长，在城市化和机动化进程的 舣! 建冲击下，城市面临的交通拥挤问题日益突出。目前，我国各大城市都在大力发展 ，r ? jj 乏通系统，为城市交通问题谋求出路。借鉴西方发达国家城市交通发展的经验和 ，戥：1 1 【雪内各界人士已达成共识，建设完善的轨道交通网络是改善城市交通状况的一 条一i 效途径。它使用专用道路，快速高效、安全准点地疏散交通，在交通走廊地带、 j ，j ：1 i 人型集散点之间的联系等方面发挥着其他交通方式无以比拟的作用，同时它具有 f 氏! 耗、节约土地资源、低污染的特点。此外，轨道交通的发展轴作用可引导城市形 冬少化，有助于实现商贸的聚集效益，是特大城市及其交通可持续发展的必然要求。 自1 8 6 3 年，世界上第一条地铁线路在英国伦敦建成投入运营以来，至今，全世 ? ，_ 瞎争有4 3 个国家的1 4 4 座城市建成地铁或轻轨等形式的城市轨道交通系统，线路 ，o ? f 批程已达8 1 0 0 公里，有2 1 座城市的地铁和轻轨营运线路长度超过了1 0 0 公里， 0 ， f 1 伦敦的地铁和轻轨线路超过了4 0 0 公里，2 6 0 0 万人口的东京圈目前有快速轨道 表1 1 拥有地铁1 0 0 k m 以上的城市 ( 注：由于数据获取原因，客运量大部分为0 7 及0 6 年数据，和里程车站数据不致) 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 页 总里程2 0 0 0 公里，每天运送旅客3 0 0 0 多万人次。目前，全球地铁线路1 0 0 公里以上， 客运总量排序位于前列的城市如表1 1 所示。 轨道交通作为解决城市交通问题，特别是大城市和特大城市交通问题的一种手段 而广为推行，对城市社会经济发展起到了巨大的推动作用。然而，轨道交通特别是地 铁的建设不仅投资大而且工程复杂，施工期长，要形成完善的轨道交通网络系统需要 很长时间，因此，加强轨道交通与常规公交的合作以提高现有公共交通的服务水平、 增强公交竞争实力是城市交通可持续发展的需要。 在我国各大城市中，均是先有地面常规公交，而后有轨道交通。随着轨道交通的 引入，特别是形成网络与一定的规模后，与常规公交之间的客流竞争不可避免。要发 挥出轨道交通大容量优势及其客流的规模效益，并且处理轨道交通给常规公交带来的 冲击，最好的方法就是合理规划常规公交线网，使其与轨道交通形成较好的衔接，达 到相互合作的目的，从而使得公共交通系统的客流吸引力增长，交通资源得到合理的 重组与整合，形成衔接顺畅的常规公交与轨道交通组合网络，以此获得“双赢”的良 好局面。该论文研究的主要目的就是合理的规划常规公交线网及其站点布设，使其与 轨道交通形成较好的接运模式，对轨道交通与常规公交的正常高效运行具有重要的意 义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 发达国家在经历过大规模的轨道交通建设实施阶段以后，开始重视轨道交通与常 规公交体系的协调发展问题。国外大城市内各种交通方式运输设备匹配和布置日益一 体化，衔接组织技术日趋成熟。八十年代中期，前苏联在城市轨道交通与其它交通方 式之间的有机协调、轨道交通车站合理步行区与接运距离、轨道交通换乘枢纽的布置、 换乘时间及其换乘方式以及轨道交通出行时间节约等方面进行过较深入的研究。 在汉堡公共交通联会( h v v ) 经过的地区，共有1 8 8 个轨道交通车站，其中有 1 5 0 个车站能换乘常规公交，2 2 个车站已经形成综合换乘枢纽，乘客可以方便、舒适、 快捷的换乘。为了避免换乘乘客不能及时换乘所需常规公交线路，在1 8 个公交站点、 4 9 条公交线路上安装了联动保证系统( a s s ) 。计算机通过该系统发送信息给公交车 驾驶员，指示是否在车站等待换乘乘客。同一时期中，许多西方城市也改变传统航空 与城市交通方式之间的转换，越来越强调一体化交通体系的建立，重视各种交通方式 之间的衔接，发展了综合航空、铁路、地铁、公共汽车等为一体的换乘新模式。其中 以巴黎戴高乐空港最为有名，该空港在同一屋顶之下，可以方便地与航空、法国高速 铁路( t g v ) 、区域快速地铁( r e r ) 、空港内部的小型地铁( m i n i m e t r o ) 相互换乘， 做到了“不出机场就可以到达欧洲的各主要城市”，成为空港建设的典范。大阪关西 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 国际机场和香港国际机场不仅与都市区的客运有着便捷的联系，还与都市带内其它都 市的客运枢纽有着方便的衔接。 为了实现各种交通方式之间的有效衔接，各个国家都做了不懈的努力。最主要的 方法是在轨道交通影响下城市常规公交线网的规划与调整，使其与轨道交通能达到合 理的运能配置，从而使乘客的换乘衔接更加顺畅。国外在公交网络路径寻优算法方面 的研究始于上世纪七十年代初，线网优化一般的思路是：利用有关理论与网络站点优 化方法，将居民公交o d 合理分配到公交网络中，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。国外一些专家建立了大容量公交站点布 局和设计专家系统，该专家系统采用组合数学方法，模拟决策者的决策过程。另外还 有专家提出应用模糊逻辑设计公共交通网络。1 9 6 7 年l a m p k i n 等【1 】将乘客的舒适度同 出行时间共同作为公交线网服务指标，建立公交线网设计模型，并研究对未来公交网 络规划的t r a n s e p t 软件包。1 9 8 6 年c e d a r 和w i l s o n t 2 】将三阶段法引入到公交网络 设计中，即出行分配、规划路径和确定发车间隔。1 9 9 8 年p a t m a i k 等 3 】提出以公交乘 客出行费用和运营费用总和最小为目标的遗传算法设计公交线网，该模型首先生成线 路备选集，然后通过遗传算法进行优选，是国外专家普遍采用的一种线网规划方法。 国外专家h u r d l e 研究了接运公交线路位置、公交发车间隔以及轨道站点的选址问题， 得到总成本函数最优化的解1 4 1 。 近几年，国外对轨道交通影响下的常规公交线网布局关注日益增多，主要集中在 接运公交系统优化方面，并形成了网络优化和收益分析两种主要的研究方法。m a t i n s cl t 5 】等人采用启发式算法，对网络优化模型进行了求解。该模型将接运服务区域视 为不同的点，将乘客需求集中于这些点之上，并利用启发式算法将需求分配在公交线 网上，用于求解最佳的接运公交网络结构，或用于评价现有接运公交网络的可靠度和 易达性。k u a hgk 等人【6 1 提出了接运公交收益分析模型，对伴随接运公交产生的最大 社会效益或系统效益进行了求解。 1 2 2 国内研究现状 我国的轨道交通建设时间较短，早期的轨道交通建设也主要是从战略方面进行考 虑的，真正通过轨道交通解决交通问题应该算是从2 0 世纪9 0 年代开始。长期以来， 轨道交通的规划建设研究往往局限在单一系统之中，忽视本系统与其它系统的衔接和 大系统的整合，因此功能完善的大型综合换乘枢纽还较少。即使是进行详细规划研究 的枢纽，对枢纽的交通规律和对周边地区的交通影响把握不清，在使用中难以保证功 能合理。对轨道交通的研究一般也局限于线网规划、客流预测和线路线形结构等方面， 在交通衔接方面往往是一笔带过，缺少深入的讨论。交通衔接最主要的就是常规公交 与轨道交通的合理衔接。1 9 9 8 年中国城市规划设计研究院城市交通研究所指出合理 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 的接运公交线网规划是城市快速交通系统充分发挥作用的保证，其关键环节是接运站 点的选取和接运路线的优化。 1 9 9 3 年东南大学徐吉谦教授、王炜教授主持研究的南京地铁路网规划客流预测 项目中，提出了一种城市快速轨道交通客流预测模式一“宏观控制，微观竞争”【1 7 1 。 王炜教授在公交线网优化设计方面提出的“逐条布设、优化成网”常规公交线网 布局规划方法【1 8 】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。但在线路优化 设计的过程中未考虑公交线路的功能层次。 韩传峰，胡志伟【1 9 】通过建立数学模型，研究城市公共交通路网的拓扑结构，计算 反映其综合性能的指标一平均换乘次数，并对该城市的公共交通路网性能做出评价， 据此评价给出该公共交通路网的发展战略。 赵巧霞【2 0 】分析了一般公共交通的特点，建立了以换乘次数最小为第一目标，途经 站数最少为第二目标的最优公共交通出行路径模型，针对这一组合优化问题，设计了 广度优先搜索算法，包括换乘次数上界确定和换乘点选择算法。 王志栋【2 1 】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。 蒋冰蕾、孙爱充【2 2 】指出接运公交线网规划最关键环节是接运站点的选取和接运线 路的优化。其中，接运站点以它可能为轨道线路接运的最大客运周转量来选取；接运 线路以接运效率最大为目标搜索优化。 还有很多国内的专家学者在公交网络优化与轨道交通客流预测方面都有一定的 建树，这些已有的研究对于开展后续的研究工作具有重要的意义。但是如何通过客流 预测以及合理的运能匹配来规划调整接运公交线网还需要进一步更深入的研究。 1 3 研究目的及意义 本为旨在根据轨道交通客流分布及客流量预测结果，在轨道交通开行后对城市常 规公交线网进行调整，促进常规公交和轨道交通的共同发展，形成“双赢”的局面； 并通过对常规公交与轨道交通在运能匹配、站间距、线网组合、换乘时间及交通枢纽 等合作方面的详细设计，以达到利用常规公交路网稠密、灵活性强、投资少、周期短 的优势协助发挥轨道交通网络速度快、运量大、准时、环保的特点，使常规公交与轨 道交通各尽所能，各司其职，做到常规公交和轨道交通的共同、协调发展，提高公交 效率和吸引力，进而提高公交系统在综合交通体系中的出行比例，缓解大城市的道路 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 交通压力和紧张的交通局面，促进城市交通良性发展。总之，本文的研究旨在针对轨 道交通的发展，就常规公交和轨道交通之间的接运关系，提出理论和方法，为城市交 通发展决策提供依据。 1 4 主要内容及框架 论文研究框架如图1 1 所示，研究主要内容如下： 第l 章绪论。内容包括论文的研究背景、国内外轨道交通对常规公交线网布局 影响的研究现状以及该论文研究的主要内容等。 第2 章常规公交与轨道交通协调基础理论。主要是对现阶段我国轨道交通以及 常规公交发展的一个综合阐述，并且将常规公交与轨道交通之间的相互关系做一个系 统的分析。对轨道交通与常规公交功能定位及换乘协调性进行分析。 第3 章轨道交通与常规公交的站点协调优化。根据协调换乘理论对轨道交通线 路与常规公交线网接驳的站点进行调整，将乘客的换乘时间缩至最短。 第4 章基于轨道交通开行的常规公交线网优化设计。从现有常规公交线网调整 和新增接运公交线网优化两个方面对城市常规公交线网进行调整，使其能够满足与轨 道交通接运的要求，达到合作共赢的目的。 第5 章应用实例。主要是结合上述研究内容对成都地铁1 号线开行对周围常规 公交线网的影响进行分析，并对其周边公交线网和站点进行调整，使整个线网运量最 优。 结论与展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 图1 1 论文框架图 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章常规公交与轨道交通协调基础理论 2 1 我国常规公交发展概况 随着城市化进程加快，城市居民出行量递增，城市建设中，现代化的公共交通系 统建设需求越来越迫切。目前，我国城市公共交通系统中，公共汽车、电车占主体， 承担了城市8 0 以上的客运量【2 3 】。轨道交通作为一种快速、舒适、安全、节能的公共 交通运输方式，在我国大城市的建设速度明显加快，但是由于其投资巨大，尚处于起 步阶段。就目前的经济情况来看，大城市还是以地面常规公共交通为主要运输方式。 我国目前的城市为6 6 6 个，其中特大城市3 2 个，大城市4 3 个，中等城市1 9 2 个， 小城市4 0 0 多个，城市化水平达3 0 【2 4 】。城市的快速发展和城市人口的迅猛增加，导 致大部分城市都出现交通拥堵蔓延、交通污染加剧、交通事故增多等亟待解决的交通 问题。受土地资源稀缺等条件约束，解决城市交通问题仅靠大量增加小汽车是不可能 的，优先发展公共交通，解决公共交通存在的问题，才能从根本上解决大、中城市普 遍存在的交通拥挤等问题，才是实现城市交通可持续发展的必由之路。然而，据2 0 0 4 年的数据显示，城市公共交通年运量从1 9 9 5 年的2 9 9 亿人次增长到4 2 7 2 亿人次， 但在城市居民出行结构中，中等以下城市居民公共交通出行的比重普遍不足5 ，而 大城市公交出行的分担率仍只在1 0 左右，特大城市也只有2 0 左右，与欧洲、日本、 南美等大城市4 0 6 0 出行比例相比，差距很大。另外，据资料显示，目前城市公 交车速只有1 0 k m h ，甚至低于自行车1 2 k m h 的速度。与1 0 年前相比，公交出行时 间平均延长1 0 分钟，居民对城市公共交通服务的不满意率高达7 0 t 2 5 1 。 我国大城市都意识到了发展公共交通的重要性，提出“优先发展公交，建立以公 交为主体多种方式协调运行的综合客运体系”的战略目标。但是，在制定目标时，很 多城市往往脱离了城市特性和交通特征，没有做到“因地制宜”，在小汽车出行强有 力的冲击下，近几年公共交通发展成绩并不让人满意，运输能力的大幅度提高并未带 来公共交通出行比例的相应增长，一些城市甚至出现持续下滑，公交发展举步维艰。 因此因地制宜合理优化公交线路是我国城市亟待解决的问题。参考国内外大量数据以 及结合我国城市交通特点，公共交通线网进行优化时，必须考虑以下一些因素：( 1 ) 为更多乘客提供服务；( 2 ) 使全体乘客总出行时间最短，减少换乘次数；( 3 ) 使路线 的效率最大；( 4 ) 保证良好的可达性，尤其是要减少公交乘客的步行距离；( 5 ) 扩展 公交服务范围，减少公交盲区。 2 2 我国轨道交通发展概况 城市轨道交通按固定的运营线路走向行驶、按固定的站点停靠、有计划的开发列 西南交通大学硕士研究生学位论文 第8 页 车、以承运城市客运交通出行为职责，属于城市公共交通的范畴。 城市轨道交通包括有轨电车、地铁、轻轨交通、单轨交通和市郊铁路，是现代化 都市的标志之一。地铁和轻轨作为特大城市主要采用的两种交通方式，具有运量大、 速度快、安全、准时、能耗少、无污染排放、占地面积小等诸多优点。随着“优先发 展公共交通”发展战略的提出，我国加快了城市轨道交通建设速度。近十几年来，我 国建有轨道交通的城市，从2 个增加到十多个，投资以每年1 0 0 多亿元的速度在推进， 具体数据见表2 1 。目前，又有2 2 个城市投入地铁建设规划，总投资达8 8 2 0 0 3 亿元。 以北京为例，到2 0 1 5 年，北京将形成5 6 1 公里的轨道交通线网，总投资为1 6 6 9 6 亿 元。成都地铁l 、2 号线也相继子2 0 0 5 年1 2 月和2 0 0 7 年1 2 月开工建设，目前在建 线路两条，其中地铁1 号线一期工程将于2 0 1 0 年投入运营，成为西部第一座开通地 铁的城市。随着各大城市地铁的建设、开通，对缓解城市交通拥堵、提高居民出行效 率、引导城市的良性发展具有重大意义。 表2 1 国内城市轨道交通发展现状 ( 注：由于数据获取原因，客运量数据基本较为陈旧，部分根据日均客运量推算，个 别城市相关数据难以获得) 城市轨道交通大容量集散的特点决定了轨道交通换乘枢纽将是城市最为重要的 综合交通枢纽之一。然而，由于轨道交通不能很好的实现“门到门”的服务，一定要 把轨道交通与其他交通方式的衔接规划作为其建设的重要环节加以重视。尤其在轨道 交通未形成规模前，轨道交通与其他交通方式的衔接状况是决定轨道交通能否取得预 期运营效益的关键环节之一。通过衔接的纽带作用，可以提升轨道交通服务水平、发 挥辅助交通方式作用，更好的贯彻公共交通优先的主体思想，优化各种交通方式的资 源，缓解城市交通压力，促使城市交通按照规划的良好方向发展。 我国香港的轨道交通发展有一定的历史，已形成一定规模，且城市发展水平较高， 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 交通运行状况良好；其轨道交通的接驳经验丰富，很多做法值得内地城市借鉴。而内 地城市的轨道交通发展历史较短，缺乏相关的经验，轨道线路一般都未对交通接驳进 行过研究，造成大部分轨道运营都处于亏损状态，不过目前内地城市不断借鉴国内外 先进经验，并能结合城市自身交通特征，考虑各种交通方式的特性，提出分区域、分 功能的衔接要求和政策导向，使得轨道交通运营状况有所好转。 2 3 轨道交通与常规公交协调性分析 2 3 1 轨道交通与常规公交功能定位 城市公交网络由多种公交方式构成，不同公交方式功能定位各不相同，要使它们 协同运作，有效、有序地发挥作用，必须将它们融合在统一的城市公交网络系统中， 使各公交方式的线路之间既分工又合作，把互相衔接的公共交通线路深入到城市的各 区内。而在所有的城市公共交通方式中，最重要的就是常规公交和城市轨道交通，故 将其技术特性做一比较，见表2 2 。 表2 2 轨道交通与常规公交的比较【1 8 】 通过比较，轨道交通作为一种大容量快速的客运方式，在整体化公交客运系统中 居于主导地位。但其造价高、站距大、周期长、成网困难，无法完成城市交通“可达 性”需求，需要借助其他交通方式来集散客流。常规公交作为我国目前最主要的公交 方式，虽然线网设置灵活度高、投资成本低，具有较强的可达性，但是与社会车辆混 行或平交，严重影响其服务水平，导致车速降低、准点率及舒适性较差，对客流的吸 引率较低。 合理的城市公共交通体系是保证轨道交通与常规公交协调、快速、高效运营的一 个非常重要的方面，该体系是由多层次、多模式、综合性的交通网络组合交织而成的 多元系统。一般情况下，出行距离越长，对机动性的要求越高，出行距离较短时则会 增加可达性的要求，如图2 1 所示。 从公交系统的总体定位上，轨道交通网络是整个公交系统的主骨架，具有快速、 准时、舒适、安全的系统特征，最适宜承担中长距离的集中大运量客运交通出行任务， 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 0 页 出 行 距 离 长 短 机动性需求 可达性需求 图2 1 出行距离和机动性、可达性关系图 以满足居民出行机动性的需求。轨道交通系统的网络布置应尽量增加在市区的覆盖面 积，以覆盖主要交通走廊和主要集散点为主，重点解决交通走廊和主要客流集散点的 交通出行问题。常规公交由于其灵活方便，是解决中、短客流运输的主力，适合作为 轨道交通的辅助交通工具，完成“门到门”的交通出行。其网络布局主要是垂直于轨 道交通线路而布设，以完善补充轨道交通路网覆盖的不足，同时应减少线路的重复设 置，避免系统之间的无序竞争。据国外经验，一条轨道交通建成后，将吸引沿线常规 公交客流的6 0 7 0 2 6 1 。因此常规公交网络的客流应是轨道交通客流集散的来源。 由上述分析可见，常规公交与轨道交通共同构成了城市客运系统的不同层次、不 同功能、不同服务水平的多元化整体，两者属于相辅相成的关系。对轨道交通与常规 公交换乘枢纽的合理规划和接运公交线网的优化布设，既可方便乘客转车，节省乘客 时间，又对吸引客流、使城市客流均衡有很明显的作用。在轨道交通网络未能覆盖的 区域内，常规公交作为骨干的客运系统；在轨道交通网络覆盖的区域内，常规公交作 为一种接驳方式起集散客流的作用【2 7 】。 2 3 2 轨道交通与常规公交换乘协调分析 我国大部分城市的轨道交通建设尚处于起步阶段，线路还未形成网络，各条线路 独立运行，尚未发展到多线连通、联运。因此进入轨道交通线网的客流被分为直接吸 引客流和间接吸引客流。其中以步行方式直接到达轨道交通车站的客流称为直接吸引 客流；通过其他非步行交通方式到达轨道交通车站，换乘轨道交通的客流称为间接吸 引客流，是城市轨道交通的影响区范围。我国轨道交通间接吸引客流的交通方式包括： 常规公交、自行车、出租车、小汽车和对外交通方式，如图2 2 所示。其中对外交通 方式一般包括长途汽车、铁路、飞机、轮渡等，具有此种衔接方式的轨道交通车站多 位于城市综合交通枢纽内，由于采取对外交通方式的客流最终以步行方式进入轨道交 通车站，往往利用内部设施( 步行通道、楼扶梯等) 解决，对车站周边道路交通基本 西南交通大学硕士研究生学位论文 第11 页 无影响。 一 步行 卜_一步行卜 出 一 公交 卜_ 轨 一 公交 卜 目 道 一自行车卜 的 发 刊自行车 一4 交 地 通 地 p _ 出租车 _ 出租车 叫小汽车卜叫小汽车卜 图2 2 轨道交通间接吸引客流方式 根据2 0 0 9 年初对成都市居民的出行衔接意愿调查，轨道交通开行后，居民采用 步行方式换乘轨道交通比例为5 6 ，常规公交2 6 ，自行车和电动车1 2 ，出租车 3 ，小汽车及其它3 。由于成都市现状没有运营地铁线路，居民没有地铁衔接经验， 调查数据与实际情况可能有一定的偏差，但是总体反应了我国居民的出行特征，即直 接吸引客流为主导，作为问护吸引客流方式之一的常规公交次之。可见常规公交的衔 接是否完善，是保证轨道交过客流效益、城市公共交通协调、高效运营的一个非常重 要的方面。 到达轨道交通车站的直接步行区最大半径为0 6 7 k m ，而作为本文研究重点的常 规公交接驳轨道交通的最大半径为2 6 - 4 1 k m ，很大程度上提高了轨道交通的吸引范 围。本文主要对轨道交通周边的常规公交线网进行调整、优化，使轨道交通客流效益 达到最大。在协调优化中，主要思路是以轨道交通为骨干，常规公交为主体，形成“鱼 骨”结构网络，使得轨道交通借助常规公交的辐射功能提高自身的客流吸引范围，如 图2 3 所示，充分体现轨道交通较高的运量成本比、较低的占地和能耗以及相对较少 的环境污染的优点。 图2 3 常规公交影响下的轨道交通客流吸引范围 西南交通大学硕士研究生学位论文 第12 页 基于轨道交通开行的常规公交线网布局优化主要包括接运站场( 站点) 优化设置 和公交接运线网优化调整两方面内容。目前优化方法有很多，本文主要借鉴比较简单 实用的东南大学王炜教授的“逐条布设、优化成网”的方法，该方法基于以下已知条 件：轨道交通线路确定并已知；轨道交通吸引范围内客运需求o d 量已知；轨道交通 直接吸引客流量和路线客流限制条件已知【1 8 】。 常规公交具体优化原则如下： ( 1 ) 满足换乘客流量的需要。 ( 2 ) 调整轨道交通沿线重合段长的地面常规公共交通线路，将其改设在轨道交 通线直接吸引客流半径以外的地区，实现轨道交通与常规公交的有效衔接。 ( 3 ) 在局部客流大的轨道交通线的某一段上，保留一部分常规公交线路，起分 流作用，但重叠长度不宜超过4 k m ，据统计分析，若超过这个值，就失去了分流的优 势。 ( 4 ) 将轨道交通线路两端的地面常规公共交通线路的终点尽可能的汇集在轨道 交通终点，组成换乘枢纽站。 ( 5 ) 改变地面常规公共交通线路，尽量做到与轨道交通车站交汇，以方便换乘。 ( 6 ) 增设以轨道交通车站为起点的地面常规公交线路，以接驳轨道交通乘客。 ( 7 ) 近期方案与现有网络相配合，远期方案与近期方案相配合，即在进行公交 线网调整时，应保留部分合理的公交线路，因为人们对新设公交线路需一个比较长时 间的熟悉过程，经常或大规模的变动公交线路会给居民乘车带来很大不便。 常规公交线网调整，主要目标是直达乘客量最大( 换乘次数最少、运送量最大) 。 从配合城市轨道交通的角度出发，以城市轨道交通的影响区域为研究范围，在轨道交 通居民出行o d 矩阵的基础上，扣除轨道交通线路直接吸引的客流o d 量，以剩余的 o d 矩阵为己知条件对研究范围内的常规公交线网进行优化调整，具体调整技术路线 见图2 4 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第13 页 轨道交通线网卜一轨道交通吸引范围 i 轨道交通直接吸引客流o d吸引范围内居民出行o d 线网调整原则 上 剩余o d 量 待调线网 确定公交调整线路 + 调整公交线网 公交线网整体评价 一否 提出线网优化方案 图2 - 4 轨道交通影响下常规公交线网调整方法 西南交通大学硕士研究生学位论文 第14 页 第3 章轨道交通与常规公交站点协调优化 轨道交通与常规公交通过站点进行客流转换相互衔接。因此，站点是轨道交通及 常规公交规划的重要环节。在轨道交通系统比较发达的大城市，以轨道交通车站为主 的公交换乘枢纽在城市用地结构中占有极其重要的地位，是城市交通系统的“心脏”。 如莫斯科地铁的日客运量超过9 0 0 万人次，地铁换乘车站共计3 5 个，全市6 0 0 多条 公交线路能与地铁换乘的就有5 0 0 条【2 引。 轨道交通与常规公交站点协调优化包括站点布局宏观协调和轨道交通与常规公 交换乘站点设计微观协调。本节将以轨道交通与常规公交相互协调为基础，从轨道交 通的宏观布局及换乘站点微观设计这两个方面对轨道交通与常规公交站点规划协调 进行研究。 3 1 轨道交通与常规公交换乘枢纽等级划分 公交站点是公交客流的集散地点，是公交线网中的重要节点，包括客流的发生点、 吸引点和客流换乘点。站点的间距、位置、设计和管理直接关系到公交线网的服务范 围。其位置的确定应结合轨道交通站点的位置、沿线道路两侧的土地利用性质及公交 的发生量等来进行，同时应消除公交空白区。其规模则根据换乘轨道交通需求的不同 来确定。为了分析常规公交接驳换乘对城市轨道交通枢纽的重要性，在进行接驳换乘 规划之前，应先根据轨道交通枢纽常规公交接驳换乘的重要性对枢纽接驳换乘规模进 行分级，一般可分为3 个等级： ( 1 ) 综合枢纽站。综合枢纽站一般位于能吸引多种交通方式汇集的客运中心， 即城市对外交通进出口处。它不只限于城市轨道交通和地面常规公交，还包括长途汽 车、地面铁路、水运设施等。综合枢纽站具有客流集中、换乘量大和辐射面广等特点。 在此，常规公交线路一般呈放射型布置，可以多达十几条，站场规模一般在1 0 0 0 0 m 2 以上。在综合枢纽站，要进行详细的综合规划布局，一般采用先进的设施和空间立 体化衔接，合理组织人、车流分离，使人流换乘便捷，车流进出通畅，便于管理。 ( 2 ) 大型接驳站。大型接驳站指位于轨道交通首末站、地区中心及换乘量较大 的车站换乘点，在此布置的地面常规公共交通线路主要为某一扇面方向的地区提供服 务。公交车站可采用总站或规模较大的中间站两种形式，总站规模一般为 3 0 0 0 5 0 0 0 m 2 ；中间站需提供3 4 个车位线，设置有停车功能的港湾式停靠设施。大 型接驳站的布置宜设于轨道交通车站2 0 0 m 范围内，有条件时可以考虑与轨道车站建 筑结合。在规划设计时，除考虑尽可能减少人流、车流交叉外，还要配备必要的运营 服务设施和导向标志。 ( 3 ) 中间换乘站。它是一般轨道交通中间站与地面常规公交线路中间站的换乘 西南交通大学硕士研究生学位论文 第15 页 点，较多位于用地紧张的市区。在规划设计时，公交站点应尽量靠近轨道交通出、入 口，距离控制在5 0 - - 8 0 m 之内，并将公交车站设置成港湾式停靠站。与轨道线路相交 的横向公交线路，在条件允许时公交车辆可以进入车站广场。在市中心区和城市边缘， 还应根据需求设置出租车停靠点或停车场。 轨道交通与常规公交换乘主要通过站点来实现，因此站点的调整，包括公交首末 站( 即上述大型接驳站) 和中间停靠站，是常规公交线网优化所需考虑的重点，而在 不同区域这两种设施的关注度不同。在公交线路较成熟的城市中心区，中间停靠站的 优化是线网优化的关注重点；而在外围区尤其是轨道交通末端站，由于线路尚不完善， 公交客流的衔接需要通过增设公交首末站，开设新的常规线路或区域小公交来完成。 由此判断，在大多数轨道交通车站，中间停靠站的优化是公交线网优化布局调整的主 要内容。 3 2 接运公交首末站设置原则 3 2 1 接运公交首末站确定方法 1 根据客运需求设站 设置接运公交线路时，在轨道交通吸引范围内，某些区域发生量、吸引量超过公 交线路中间站点的运载能力，仅靠中间站点不能运送完这些发生量、吸引量时，可考 虑设置接运公交线路的首末站，以增加运载能力。另外，当轨道交通站点吸引范围内 总的发生量或吸引量达到公交首末站运载能力时，需要设置首末站。因此，可将中间 站的运载能力以及公交首末站的运载能力作为设站标准，当轨道交通某站点吸引范围 内的发生量或吸引量超过中间站的运载能力或达到首末站运载能力时，需设公交首末 站。 以交通区i 为单位常规公交中间站的运载能力为： e = 6 0 b j r z ( 3 1 ) m r 式中 c j 一交通区f 内中间站点的总运载能力( 人高峰小时) ； m 一交通区i 内中间站点个数； 召一标准公交车额定载客人数( 人) ，铰接车1 2 9 人，单节车7 2 人； ，其它车型相对标准车的换算系数； ，一常规公交高峰小时满载率，一般取0 8 5 ； z 一高峰小时发车间隔，取2 - - 5 m i n 。 由于各个交通区的性质、面积、出行量大小以及线路布设情况不同，公交线路的 站点在规划区域内各个交通区的分布是不均匀的，在公交线路尚未确定前，可以根据 区域面积及密度确定各交通区的公交线路站点个数m 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第16 页 n i = s i p i j d ( 、3 2 、) 式中 s 一交通区i 的规划区面积( k m 2 ) ； 肛一交通区i 公交线网密度， p = 4 5k m k m 2 3 4 k m k m 2 2 3k m k m 2 市中