（交通运输规划与管理专业论文）配合城市轨道交通的常规公交线网调整研究.pdf

中文摘要 大力发展公共交通已经成为解决城市交通问题的根本对策。在公共交通系统 中，城市轨道交通以其大容量、高速度、准时和高效的优势占据了城市客运交通 的主导地位。而城市轨道交通的投入运营势必会给影响区域内的常规公交线路带 来冲击，因此围绕城市轨道交通调整常规公交线网的布局已经成为当前城市发展 的客观需要。本文主要从以下几个方面研究了配合城市轨道交通的常规公交线网 调整： 1 对国内外常规公交的线网优化，以及常规公交与城市轨道交通配合方面的 研究进行了总结。 2 分析了城市公交网络的构成，对常规公交与城市轨道交通的技术经济特性、 功能定位做了分析比较，并阐述了配合城市轨道交通的常规公交线网调整的原则 及基本原理。 3 讨论了配合城市轨道交通的常规公交站点调整。通过合理调整公交出行 o - d 矩阵，并根据客流量大小原则确定常规公交起讫点：通过乘客总出行时间最 小建立最优站距模型，得出了常规公交与城市轨道交通相配合的最优站距。 4 在对常规公交起讫点调整的基础上，分析了已有常规公交线网进优化调整 的方法；研究了新增接运公交线网优化的模型及算法，将结合了模拟退火算法的 改进遗传算法应用于新增接运公交线网的优化。 最后，以北京地铁5 号线为例分析了常规公交线路与其衔接的情况，并提出 了相应的常规公交站点、线路调整建讥 关键词：线网调整；常规公交；城市轨道交通；接运公交 分类号：u 4 9 1 a b s t r a c t t h ep u b l i ct r a n s p o r th a sb e c o m eaf u n d a m e n t a lm e a s u r et os o l v et h ep r o b l e mo f u r b a nt r a n s p o r t i nt h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e m ，u r b a nr a i lt r a n s i to c c u p i e sal e a d i n g p o s i t i o no fu r b a np a s s e n g e rt r a n s i tf o ri t sa d v a n t a g e si nl a r g ec a p a c i t y , h i g hs p e e d , t i m e l ya n de f f i c i e n ta n d t h eo p e r a t i o no fu r b a nr a i lt r a n s i tw i l lc e r t a i n l yh a v eas t r o n g i m p a c to nt h ec o n v e n t i o n a lb u sl i n e s t h e r e f o r e ，a d j u s t i n gt h el a y o u to fc o n v e n t i o n a l b u sl i n en e t w o r k sf o ru r b a nr a i lt r a n s i th a sn o wb e c o m et h eo b j e c t i v en e e d so fu r b a n d e v e l o p m e n t b u sl i n en e t w o r k sa d j u s m a e n tf o ru r b a nr a i lt r a n s i ti ss t u d i e df r o mt h e a s p e c t sb d o w ： 1 s t u d i e so nd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lc o n v e n t i o n a lb u sl i n en e t w o r k s o p t i m i z a t i o n , t h ec o o r d i n a t i o no fc o n v e n t i o n a lb u s a n dr a i lt r a n s i ta r es u m m a r i z e d 2 t h ec o n s t i t u t i o no fu r b a np u b l i ct r a n s i tn e t w o r ki sa n n a l y e d t h e nt h et e c h n i q u e a n de c o n o m yc h a r a c t e r sa n dt h ef u n c t i o n a ll o c a t i o n so fc o n v e n t i o n a lb u sa n du r b a nr a i l t r a n s i ta r ea n a l y z e da n dc o m p a r e d f u r t h e rm o r e ；t h ep r i n c i p l ea n db a s i ct h e o r yo f c o n v e n t i o n a lb u sl i n en e t w o r k sa d j u s t i n ga r ea n a l y z e d 3 t h ec o n v e n t i o n a lb u ss i t e sa d j u s t m e n tf o ru r b a nr a i lt r a n s i ti sd i s c u s s e d a f t e r a d j u s t i n gt h ep a s s e n g e r s t r a v e l i n go - dm a t r i x ，t h eo r i g i n - d e s t i n a t i o ns i t e sf o rb u s - m u t e a r ed e t e r m i n e da c c o r d i n gt op a s s e n g e rf l o wv o l u m e t h e nt h r o u g he s t a b l i s h i n ga l l o p t i m a ls t o p - s p a c i n gm o d e lo fm i n i m i z i n gt h et o t a lt r a v e lt i m eo fp a s s e n g e r s ，t h es t o p s p a c i n go f b u sa n du r b a n r a i lt r a n s i ti sd e t e r m i n e d 4 o nt h eb a s i so fa d j u s t i n go r i g i n - d e s t i n a t i o ns i t ef o rb u s - r o u t e , t h ea d j u s t m e n t a n do p t i m i z a t i o no fc o n v e n t i o n a lb u sl i n en e t w o r k sa r ea n n a l y e d t h em e d o la n d a l g o r i t h mo fo p t i m i z i n gf e e d e rb u sn e w o r k sa r es m d i e d ，a n dt h ei m p r o v e dg e n e t i c a l g o r i t h mc o m b i n e dw i t hs i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h mi sa p p l i e di nt h eo p t i m i z a t i o n o ff e e d e rb u sn e t w o r k f i n a l l y , t h r o u g ha c a s es t u d yo fb e i j i n gm e t r ol i n e5 ，t h ej o i n i n go fc o n v e n t i o n a l b u s 奶mu r b a nr a i lt r a n s i ti sa n a l y s e d ，a n dt h ec o r r e s p o n d i n ga d j u s t m e n t so ft h e c o n v e n t i o n a lb u ss i t e sa n dl i n e sa r ep r o p o s e d k e y w o r d s ：n e t w o r ka d j u s t i n g ；c o n v e n t i o n a lb u st r a n s i t ；u r b a nr a i lt r a n s i t ； f e e d e rb u s c l a s s n o ：u 4 9 1 北京交通大学硕士学位论文 图目录 图目录 图1 1 论文框架图6 图2 1 城市轨道交通吸引范围示意图1 0 图3 1 配合城市轨道交通的常规公交起讫点确定方法流程1 5 图3 2 减小公交站点间距时的效益影响示意图。1 9 图3 3 站距与公交乘客出行时间关系的示意图2 0 图3 4 乘客选择常规公交车站的分界点示意图。2 l 图3 5 常规公交车辆运行速度与时间关系曲线2 2 图4 _ l 接运公交线网。3 6 图5 1 地铁5 号线沿线各站南行上下车客流量之和4 0 图5 - 2 地铁5 号线沿线各站北行上下车客流量之和4 2 图5 3 北京地铁5 号线走向图。4 4 图5 _ 41o l 路的站距调整4 8 图5 5119 路常规公交的走向4 9 图5 - 6 接运公交站点。5 2 图5 7 目标函数的迭代过程对比。5 5 图5 8 最后得到的接运公交线路布设方案。5 6 表目录 表2 1 城市轨道交通与常规公交的技术特性比较8 表2 - 2 城市轨道交通与常规公交的舒适度比较8 表2 3 城市轨道交通的经济效益及受益者9 表4 1 最大出行耗时2 7 表铊复线系数杨建议值3 3 表5 12 0 0 9 年地铁5 号线的预测高峰小时断面流量4 l 表5 2 地铁5 号线各站换乘公交线路4 2 表5 35 号线开通前的常规公交客流o d 表4 5 表5 4 消除5 号线直达客流后的常规公交客流o d 矩阵4 5 表5 5 调整后的常规公交客流o d 矩阵4 6 表5 - 6 参数取值4 7 表5 710 1 线路站间距4 7 表5 81 0 1 线路调整后的站间距4 8 表5 9 与地铁5 号线重复的公交线路4 9 表5 1 0 各站点间的高峰小时客流o - d 矩阵5 3 表5 1 1 各站点间的最短路距离矩阵5 4 表5 1 25 种不同参数策略得到的计算结果一5 l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 袁洞文 签字日期：矽8 年6 月q 日 导师签名：辱仰 签字日期：游年6 月p 日 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他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。 学位论文作者签名：袁闩叉 签字日期：擗石月。日 致谢 本论文的工作是在我的导师宋瑞教授的悉心指导下完成的。两年的研究生学 习，宋老师渊博的知识，严谨求实的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮 助和影响，让我不断进取，并将在今后的人生中不断催我上进。在此谨向宋老师 致以崇高的敬意和衷心的感谢! 同时，特别感谢在读研两年中给过我很多关心和帮助的师兄许旺土、赵航， 以及其他的师兄师姐，感谢他们对我实验室科研工作给予的热情帮助，以及在我 论文的撰写、修改和最后的定稿过程中给予我的悉心指导、无私帮助和一些建设 性的建议。 另外，撰写论文期间，孙杨、郭钰、陈强等同学对于我的论文都提出了许多 的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 最后，也感谢远在家乡的父母和亲人，感谢他们多年来对我的理解和支持， 使我能够在学校专心完成我的学业。 1 1 研究背景 l 绪论 随着我国社会经济的持续快速发展和城市化进程的加快，近二十多年来我国 城市发展出现了城市经济、人口高速增长以及城市规模急剧扩大的势态，越来越 多的城市，尤其是一些人口超过1 0 0 万的大城市，交通需求增长迅速，伴随而来 的是众多城市普遍存在的交通拥堵现象。要缓解城市交通问题除了实施有效的交 通需求管理之外，必须大力发展功能完备的公共交通系统，实现公交优先。 在公共交通系统中，城市轨道交通以其大容量、高速度、准时和高效的优势 占据了城市客运交通的主导地位。目前，国内许多大城市都把发展城市轨道交通 作为城市交通发展战略的重要组成分。然而，在我国已投入运营的地铁线路中， 除北京1 、2 号线外，上海、广州、天津和深圳的地铁客流却均不尽如人意。探究 起来，原因是多方面的，包括票价因素、乘车习惯等，城市轨道交通与常规公交 缺乏有效的协调也是一个重要的方面。如在上海地铁l 号线沿线，地铁车站与常 规公交站点换乘距离较长，相互脱节现象普遍；除少数地铁车站如上海新客站、 徐家汇站外，大部分车站与常规公交线路衔接不好：矛盾特别大的如地铁锦江乐 园站，由于在地铁车站布局时没有充分考虑与其他公交线路的换乘，造成地铁运 营后车站周围交通混乱；2 号线和明珠线，在考虑与常规公交的换乘时，分别把有 效换乘距离定为6 0 0 米与5 0 0 米，而且在车站公交配套调整规划中，对新增线路 考虑较多，对原有线路少有调整，从而使这两条城市轨道交通线路也存在不同程 度的换乘难题。再如，广州地铁l 号线与常规公交之间的步行换乘时间( 含候车时 间) 达1 1 1 6 m i n ，乘客普遍感到不便。 造成以上情况的原因，首先是在城市轨道交通线网规划阶段，对城市轨道交 通建成以后如何与常规公交进行配合与衔接考虑不够，造成换乘站规模不当，换 乘效率不高；或站间距过短，城市轨道交通的快速优势无法充分发挥，减小了对 乘客的吸引力。其次，在城市轨道交通线路建成以后，对于影响区常规公交线网 的调整，缺乏成熟的理论和方法，使城市轨道交通客流无法快速、方便的集散， 乘客感到换乘不便。 城市轨道交通投资昂贵，技术要求高，建设周期长，要形成系统的运营网络 需要个长期的发展过程。城市轨道交通特殊的结构形式、空间形态和资源占用 情况，也决定了其在线网密度和覆盖程度方面都难以与常规公交相比。在这种情 况下城市轨道交通客流的吸引与疏散需要常规公交及其他交通方式的有力支持。 也可以说，城市轨道交通效能的充分发挥依赖于其他交通方式尤其是常规公交的 配合与衔接。另外，城市轨道交通和常规公交作为城市公交系统中不同层次的两 种方式，各自所承担的责任，所适合运用的出行距离都有所不同，配合城市轨道 交通对常规公交的线路进行调整，可以使两者避免不良竞争而做到扬长避短、优 势互补。 因此，围绕城市轨道交通调整常规公交线网的布局已经成为当前城市发展的 客观需要。在此背景下，本文选题为配合城市轨道交通的常规公交线网调整研究。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外对公交线网的研究起步比较早，目前在公交线网的布局及优化领域有较 多的研究。而对于常规公交与城市轨道交通的线网协调优化研究，主要集中于对 接运公交理论的研究。 1 公交线网优化 具有代表性的有，1 9 6 7 年l a m p k i n 等【1 】首先对公交线网进行了规划，将乘客 的舒适度同出行时间一起作为公交线网服务指标之一，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。1 9 6 8 年h i r s c h 等【2 】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。 1 9 7 9 年m a n d l t 3 】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。1 9 8 6 年c e d e r 和w i l s o n 4 】将三阶段法引入到公交网络设计中，所 谓的三阶段法包括：出行分配、规划路径和确定发车间隔；1 9 9 8 年p a t n a i k 等【5 】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。2 0 0 0 年m a u r i z i o b i e l l i t 6 j 等在将遗传算法用于公交网络优化时提出了一种新的计算适应度函数的方 法。2 0 0 6 年j f ( 沁a n 【7 】等提出了将公交线路结构和乘客出行线路分配同步优化的 模型。2 0 0 7 年f a n gz h a o 8 j 等提出将混合启发式算法用于公交网络的优化，包括线 网设计、发车间隔以及时刻表的设置。 2 接运公交线网优化 近几年，国外对接运公交系统的关注日益增多，并形成了两种主要的研究方 法：收益分析和网络优化。收益分析模型通常基于道路网络的物理和几何特性， 借助乘客需求时空分布函数对接运公交系统进行收益水平的探讨，其目标函数大 2 多为求解最优收益值，w i r a s i n g h e 等【州1 0 1 ，k u a h 和p e r l 1 1 1 ，c h i e n 和s c h o n f e l d l l 2 、 c h i e n 等【1 3 】、m d s h o a i bc h o w d h u r y l l 4 l 等人分别提出了各自的接运公交收益分析模 型，从各个不同的角度求解了接运公交所能带来的最大社会效益或系统效益。网 络优化模型不以街道的几何特性分析为侧重点，而是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，并根据不同的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，s h r i v a s t a v a 和0 m a h o n y 1 5 1 、m a r t i n s 和p a t o 1 6 1 、s h r i v a s t a v a 和d h i n g r a 0 7 、 s n k u a n 1 3 】等人采用不同的启发式算法完成了相应的工作；v u c h i c _ 【l 明则从轨道交 通线网规划的实践中提出了根据最大客运需求确定接运公交线网结构的有效方 法。 1 2 2 国内研究现状 国内对线网优化的研究相对国外较晚。 i 公交线网优化 1 9 9 7 年王志栋【2 0 】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。1 9 9 8 年杨超等【2 1 l 用图论方法，以城市客流o d 分布为基本依据，给出了城市公共交通线网优化的图论模型，并对k u l m m u n k r e s 算法作了一些改进，使之适应双向约束条件，并提高了运算速度。1 9 9 9 年林柏梁 等【捌从组合优化的角度，提出了公交网络优化设计的非线性m 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的条 件下，最小化目标函数，以获得公交线路的优化决策。2 0 0 1 年陈洪仁田】等以居民 乘车出行时间最短和公交部门投入最少为目标建立公交线网优化的模型，并指出 可用遗传算法对模型进行求解。2 0 0 4 年汤可夫【2 4 】等将基于优先级的编码和多染色 体结构的改进遗传算法用于公交线网的整体优化。2 0 0 5 年冯树民等【2 习从节点、线 路和线网三方面对公交线网优化约束条件和目标函数进行研究，以居民乘车出行 时间最短和公交运营投入最少为目标建立了公交线网优化模型。2 0 0 7 年刘好德、 杨晓光【2 6 】基于候选线路集生成、公交线路优选暨公交客流分配方法，研究公交线 网优化设计问题，并重点研究了一种改进遗传算法在公交线路优选过程中的应用 理论与方法。 2 接运公交线网优化 1 9 9 8 年蒋冰蕾、孙爱充【刎指出合理的接运公交线网是城市快速轨道交通系统 3 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。接运站 点以它可能为轨道路线接运的最大客运周转量来选取；接运路线以接运效率最大 为目标搜索优化。2 0 0 1 年陆化普瞄】提出接运公交线网规划的关键环节是接运站点 的选取和接运路线的优化。接运站点以它可能为轨道交通线网接运的最大客运周 转量来选取，而接运线路则以接运效率或接运乘客量最大为目标搜索优化。2 0 0 5 年曹玫1 2 9 介绍了一种轨道交通接运公交线网规划中出现的一种新模型方法一遗 传算法，通过界定车站影响区并将其离散化编码，以运营者消耗和使用者消耗之 和最小为公交线网优化目标函数，建立模型，最后使用遗传算法搜索最优接运公 交路线。 另外，国内对常规公交与城市轨道交通的协调也有一些研究。2 0 0 5 年范海燕 等【羽从公交站点、公交线路及公交线网等三方面研究了以轨道交通为中心的常规 公交线网的调整问题，在公交调整原则的基础上给出了基于轨道交通的公交线网 调整流程。姚新虎【3 l 】论述了面向公交一体化的轨道交通线网规划，并且基于点、 线、面三个层次，构建了城市轨道交通与常规公交线网协调评价的指标体系。高 永【3 z 】搭建了轨道交通与常规公交的宏观规划框架，在充实协调规划理论的基础上， 借鉴现有的先进技术方法和分析工具对轨道交通与常规公交协调的微观方法进行 研究，提出枢纽站交通组织方法的整体设计流程和主体步骤的技术方法，形成枢 纽站交通组织的技术体系，为具体的实际问题解决提供技术方法的支持。曹玫 3 3 】 研究了轨道交通与常规公交一体化客流形成的机理。 1 3 研究的目的及意义 城市轨道交通与常规公交属于城市公共交通中不同层次的两种方式。城市轨 道交通与常规公交的协调，就是研究如何通过一系列的协调、规划手段，使两种 交通线网达到紧密联结、互补短长【蚓，使换乘枢纽方便出行人员的换乘，为构建 体化的城市公共交通系统打下基础，最终目的则是提高城市公共交通系统的整 体运行效率，增强其在城市交通中的竞争力。 本文研究的意义主要有以下四点： ( 1 ) 实现优先发展公共交通战略的需要 居民选择出行交通方式时，需要考虑方便、快捷、经济、舒适、安全等各种 因素。要引导城市交通结构向公共交通方向发展，就要使公共交通在居民出行所 要考虑的因素上优于其它交通方式。然而，单凭城市轨道交通或常规公交，显然 无法满足居民的所有要求，因为这两种公交方式各有短长，而实现高水平的公共 交通服务就要求将这两种公交方式整合起来，发扬各自的长处、弥补彼此的不足。 4 ( 2 ) 城市交通可持续发展的需要 目前我国正处于城市化加速发展阶段，城市用地规模迅速扩大，城市人口急 剧增长，由此所带来的交通问题愈加严重。如果城市轨道交通的发展不能促成足 以与私人交通相抗衡的公共交通系统，那么未来城市交通中私人交通的地位将难 以撼动。对比以城市轨道交通为骨干的城市公共交通和小汽车交通对城市结构及 形态的影响，公共交通在节约土地利用、维持城市中心区活力，以及促使城市形 成组团式发展等方面作用巨大，并可以减少小汽车交通带来的环境污染、能源消 耗、交通事故的增加等一系列社会问题。因此，城市轨道交通与常规公交相协调 以提高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。 ( 3 ) 增加城市轨道交通客流量的需要 城市轨道交通建设投资巨大、工程复杂、施工期长，要形成完善的网络系统 需要一个长期的发展过程，而且即使城市轨道交通已经形成网络，其覆盖面与线 网密度也不可能达到常规公交的水平。因此与地面道路交通系统，特别是常规公 交系统的配合与衔接，对扩大城市轨道交通的吸引范围，增加其客流量具有重要 的作用。 ( 4 ) 优化常规公交网络布局的需要 城市轨道交通运量大、速度高、安全、便捷，其投入运营势必会给影响区域 的常规公交线路带来冲击。某些常规公交线路可能因为与城市轨道交通线路平行 而客流量大减，需要取消或更改走向；某些城市轨道交通站点附近可能需要设置 常规公交站点，以方便城市轨道交通客流的集散。原来运行稳定的常规公交网络 因为城市轨道交通的介入而变得不再合理，这就需要根据新的情况重新调整，以 保持常规公交网络运转的协调性与高效性。 1 4 主要内容及框架 论文研究的框架如图1 1 所示。 各章节具体内容如下： 第l 章：绪论，包括研究背景、国内外研究现状、研究的目的及意义、论文 的主要内容及研究框架。 第2 章：论述了城市公交网络的构成，对城市轨道交通与常规公交的技术、 经济特性及其功能定位进行了分析，并在此基础上阐述了配合城市轨道交通的常 规公交线网调整的原则及基本原理。 第3 章：为了提高城市轨道交通的吸引力，扩大城市轨道交通的客流吸引范 围，需要对常规公交的站点进行调整。本章从配合城市轨道交通的常规公交起讫 5 点的调整以及站间距的调整两方面进行了论述。 第4 章：结合第3 章客流调整的结果及常规公交起讫点的确定，研究了已有 地面常规公交线网的优化调整，并将结合了模拟退火算法的改进遗传算法用于新 增接运公交线网的优化。 第5 章：实例分析。结合第3 、4 章的理论，以北京地铁5 号线为例，分析了 常规公交与其衔接的情况，并对存在的问题提出了改进建议。 第6 章：结论与展望。在总结本论文主要研究结论之后，提出研究中还有待 进一步深化的若干问题及发展方向。 图1 - 1 论文框架图 f i g u r e1 - 1t h em a i nf r a m eo f t h e s i s 6 2 配合城市轨道交通的常规公交线网调整的基础理论分析 2 1 城市公交网络的构成 城市公交网络的构成从交通方式划分的角度来看，可以分为常规公交网、城 市轨道交通网、辅助公交网和特殊公交网【3 5 1 。其中，常规公交方式分为公共汽车、 有轨电车、无轨电车、小型公共汽车；城市轨道交通方式分为地铁、轻轨、郊区 铁路、单轨铁路；辅助公交方式分为单位客车、旅游车、出租车；特殊公交方式 分为轮渡、缆车等。这些公交方式网络共同构成了整个城市公交网络系统。 各种公交方式的技术、经济特性不同，服务范围不同，各自的功能定位也不 相同，要想使它们协同运作，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，本文研究的正是这两种公共交通方式线网之间的协 调配合关系。 2 2 两种公交方式的特性对比及功能定位分析 在进行配合城市轨道交通的常规公交线网调整研究时，为了有效地剖析城市 轨道交通和常规公交之间相对稳定的联系方式、组织秩序及其时空关系的内在表 现形式和整体的有序性特征，有必要对这两种交通方式的技术、经济特性进行分 析研究。 2 2 1 两种公交方式的技术经济特性比较 1 技术特性的比较 城市轨道交通与常规公交技术特性的比较见表2 1 【3 l l 。 由表2 1 可知，城市轨道交通在车辆容量、路线客运量及旅行速度等方面都要 明显优于常规公交。其中，城市轨道交通车辆的最大容量比常规公交车辆最大容 量大三倍多，城市轨道交通路线的客运量可以达到常规公交的三到五倍。 在路权方面，城市轨道交通可运行于地面、高架和地下，特点是专用路权， 无交通阻塞，运行准点两且安全性商。常规公交可与其它地面交通混合行驶，也 可以用专用线、隔离线的形式分离行驶，特点是线路设置灵活，但专用线和隔离 7 线要占用宝贵的地面道路空间。 在总成本方面，城市轨道交通则是处于不利的地位，无论是建设投资还是运 营成本都要明显高于常规公交。 表2 1 城市轨道交通与常规公交的技术特性比较 系统特性城市轨道交通常规公交 投资巨大，提供全天候高质量服专用、隔离线设置占用道路空间， 优缺点 务，无交通阻塞线路设置、投资方面非常灵活 路权形式地面高架地下 混行专用线隔离线 车辆容量( 儿车)3 0 0 3 7 53 0 0 3 7 53 0 08 0 1 2 08 0 1 2 01 2 0 路线客运量( 千a h ) 5 07 0 7 0l o 1 51 5 2 0 3 0 旅行速度( k m h ) 1 5 3 5 3 0 3 53 0 3 5l 肛1 21 5 1 81 5 3 0 总成本( 包括利息) o 1 铷旬1 5o 1 2 国2 00 1 5 一旬2 5o 1 2 向2 4o 0 2 旬1 0o 0 2 加0 5 ( 美列入公里) 另外，出行舒适度通常也是居民选择交通方式时所要考虑的重要因素之一， 城市轨道交通与常规公交在旅行舒适度方面也有很大差异，如表2 2 3 6 所示 表2 - 2 城市轨道交通与常规公交的舒适度比较 公共交通方式拥挤度( 人m 2 )运行状况 列队运行。车速低，准点率差、车内环境差、 常规公交 7 0 l l 安全性差 城市轨道交通( 地铁) 4 - 7 安全、可靠、准点、车内环境较好 从表2 2 中反映出，城市轨道交通比常规公交的乘车环境要好得多，这大大增 强了城市轨道交通对客流的吸引力。 2 经济特性的比较 城市轨道交通的主要效益见表2 - 3 3 l 】。 表2 3 中调查数据表明，城市轨道交通节约乘客时间占总效益的7 0 ，可以看 出城市轨道交通的显著优势在于其快捷性；城市轨道交通的最大受益者是原先使 用公共汽车而现在使用城市轨道交通的一般乘客，其余的公共汽车乘客也因为公 共汽车的压力减轻而获利，说明发展城市轨道交通有利于提高公共交通的服务水 平和竞争能力，促进公共交通的发展。 8 表2 - 3 城市轨道交通的经济效益及受益者 占总效益的百分比( ) 城 节约乘客时间 7 0 市 舒适方便 8 轨 增加乘客8 道 小汽车7 交 通 经营( 驾驶) 者公共交通 2 的 小计 9 效 其它5 益 总计 1 0 0 继续乘用小汽车者1 6 小汽车及其使用者转乘城市轨道交通者 2 城 小计 1 8 市 继续乘用公共汽车者 2 9 轨 道 公共交通乘客转乘城市轨道交通者 3 8 交 小计 6 7 通 增加的薪乘客 8 的 城市轨道交通经营者3 受 益 经营者公共汽车经营者6 者 小计 9 其它 2 总计 1 0 0 2 2 2 城市轨道交通吸引范围的确定 城市轨道交通吸引范围是指城市轨道交通所吸引客流的全部区域范围。城市 轨道交通吸引范围包括一次吸引范围和二次吸引范围，一次吸引范围也称直接吸 引范围，是指步行到城市轨道交通的客流分布范围，是城市轨道交通的合理步行 区的范围，其最大接驳半径为0 6 7 k i n ：二次吸引范围也称间接吸引范围，是指通 过非步行交通方式与城市轨道交通换乘的客流区域范围，是城市轨道交通的影响 区范围。本文中的二次吸引范围是指地面常规公交与城市轨道交通的接驳范围， 其最大接驳半径为2 似1 k m t j 。图2 1 【3 l 】为城市轨道交通的吸引范围示意图。 9 图2 - 1 城市轨道交通吸引范围示意图 f i g t w e 2 1a t t r a c ts c o p eo f u r b a nr a i lt r a n s i ti l l u s t r a t i o n 图2 - 1 中m 为城市轨道交通的一次吸引范围，鸠为城市轨道交通的二次吸引 范围。垂直距离r o 6 7 k m ，2 6 k m 是4 1 k m 。 2 2 3 功能定位分析 1 城市轨道交通的功能定位 作为一种大容量、快捷、安全、高效的客运交通工具，城市轨道交通在城市 客运交通体系中起到骨干交通的作用。这种骨干交通作用也是由城市轨道交通本 身的一些特点所决定的f 3 3 】1 3 8 】： ( 1 ) 具有专用路权。城市轨道交通在城市客运交通体系中自成系统，虽然也 是按城市的主客流方向、主要沿城市道路行驶，但其行驶道路是专用的，在其行 驶过程中，不受其它交通工具干扰，两条城市轨道交通线路的交叉问题用立交方 式解决，互相也不影响。因此，其行驶过程中受路口堵塞、路面交通拥挤等因素 影响，速度可保持快捷。 ( 2 ) 造价高昂。由于城市轨道交通具有专用路权，因此不仅与其它交通方式 一样要投入大量资金购置车辆，而且要投入巨额资金，修建专用道路、车站等设 施。在城市用地异常紧张的情况下，城市轨道交通的行驶空间只能离开其它交通 方式通常使用的地面道路，向地下或空中发展，所以其造价之高是可想而知的。 ( 3 ) 不宜调整。由于城市轨道交通建设的投入较大，其所拥有的专用道路与 整个城市建设形成一体，在运营过程中，随着城市建设的发展、客运需求的变化， 如果发生城市轨道交通线路走向、站点设置、运输能力的不适应，改建的投入是 相当大的，特别是道路和车站的土建改造几乎是不可能的，因此城市轨道交通的 道路、车站等设施具有永久固定性。城市轨道交通的特点要求在进行城市轨道交 通路网规划时，其线路走向、站点设置的选择对城市建设和发展的适应性要强， 1 0 这充分说明了研究城市轨道交通路网的重要性。 因此，要将有限的建设资金发挥最大的经济效益，就要尽可能地提高城市轨 道交通的利用率，发挥城市轨道交通在城市客运交通系统中的骨干作用，将城市 客运交通的主体客流吸引到城市轨道交通上来，缓解城市客运交通能力的不足， 减轻城市客运交通出行对城市道路的压力，提高城市居民的出行质量，从而充分 发挥城市轨道交通的运输效能，获取最大的经济和社会效益。 2 常规公交的功能定位 由于城市轨道交通的建设投资大、路网密度低，决定了它是一种适合于中长 距离运输的交通方式。而且，修建城市轨道交通所需要巨额资金投入及目前我国 可用于发展城市轨道交通建设的资金很紧张也是不争的事实，不可能在短期内建 成高密度、发达的城市轨道交通路网系统。这样的条件决定了城市轨道交通在承 担城市客运交通骨干作用的同时，尚难以同时承担我国城市公交的主体作用。相 比之下，常规公交线路灵活，投资较小，适合于中短途运输，不但可以独立输送 部分公交客流，而且可以为城市轨道交通接运换乘客流，所以常规公交仍适合承 担我国城市公交的主体重任。 综上所述，结合我国国情，我国对城市轨道交通和常规公交的定位应该是： 以城市轨道交通为骨干，常规公交为主体，形成“鱼骨 结构网络，达到时间上 与空间上的整体化，城市轨道交通借助常规公交的辐射功能提高自身辐射功能【3 2 1 ， 充分体现城市轨道交通较高的运量成本比、较低的占地和能源消耗，以及相对较 少的环境污染的优点。也就是说，城市轨道交通与常规公交的关系应定位为主干 与支流的关系，城市轨道交通是城市主要客流走廊，主要以承担中远距离客流为 主。常规公交运量小，但机动灵活，是解决中、短途交通的主力，其更多地应考 虑网络覆盖范围，为区内出行提供方便条件。 2 3 配合城市轨道交通的常规公交线网调整的原则及基本原理 2 3 1 线网调整的原则 配合城市轨道交通的常规公交线网调整，其宗旨是使常规公交与城市轨道交 通之间能够互相协调，互相补充，不因重复建设而引起资源浪费，注重运力配备 的相对均衡。在调整过程中应贯彻以下原则： ( 1 ) 沿城市轨道交通线路走向，结合城市轨道交通车站的布置，尽可能地增 加与轨道线路垂直或交叉方向的常规公交线路，根据需要适当减少平行方向的常 规公交线路，尤其是在城市轨道交通建设初期，要有意识地引导城市轨道交通沿 线区域的客流转入城市轨道交通。 ( 2 ) 将城市轨道交通线路两端的地面常规公共交通线路的起点尽可能地汇集 在城市轨道交通终点，并增设以城市轨道交通车站为起点的地面常规公交线路， 组成换乘站，以接运城市轨道交通乘客和快速地疏散客流，方便乘客。 ( 3 ) 对城市轨道交通线路，客流超饱和的局部路段上，可以保留部分公共汽 车线路，起一定的分流作用，但重叠长度不宜超过4 k m 。根据初步的统计分析， 常规公交与城市轨道交通重合超过4 k m ，就失去了分流的优势【3 。 ( 4 ) 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。这是因为人们对新设公交线路需一 个较长时间的熟悉过程，经常或大规模地变动公交线路会给居民乘车带来很大不 便。 2 3 2 线网调整的基本原理 配合城市轨道交通的常规公交线网调整，主要是从配合城市轨道交通的角度 出发，把城市轨道交通线路作为已知条件，以城市轨道交通的影响区域为研究范 围，在城市公交客流o - d 矩阵的基础上，对研究范围内的常规公交线网进行优化 调整。 对于常规公交线网的优化，目前方法很多，但大多数仅限于理论研究，很难 在实际中操作，相比之下东南大学王炜教授提出的“逐条布设，优化成网 4 0 1 方 法，则具有简便实用的优点。该方法的工作原则是：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讫点位置及客流分布， 确定线路的最佳配对及各线路的最佳方向，实现其它目标，并满足约束条件。 这里的问题是，对于配合城市轨道交通的常规公交线网调整，单纯的常规公 交客流o - d 矩阵无法通过调查、预测的常规方法得出。如果能够得出常规公交的 客流o d 矩阵，知道城市轨道交通各站点的公交换乘客流，再通过吸收“逐条布 设，优化成网的规划思想则必能得出满意的规划效果。 现有的资料是城市公交客流o - d 矩阵的调查和预测结果，而通过城市轨道交 通线网规划，也知道了城市轨道交通线路、线网的客流矩阵，因此可以通过两个 矩阵的关系来设法推出常规公交未来的客流o d 矩阵，以及城市轨道交通站点的 公交换乘客流【3 1 1 。 在以上思路的指导下，配合城市轨道交通的常规公交线网调整基本工作步骤 是： ( 1 ) 对公交客流o - d 矩阵进行修整，去除城市轨道交通所运送的客流部分， 1 2 然后主要按照各站所表明的客流情况，确定常规公交线路的起讫点； ( 2 ) 按直达客流量最大原则对起讫点配对，验证其是否满足形成公交线路的 约束条件，如满足约束条件，则按该起讫点的最短线路布设常规公交线路： ( 3 ) 从o - d 矩阵中除去由该条线路承担直达客流量，再对所得的新的公交客 流o - d 矩阵重新进行起讫点选择、线路布设，直到全部完成。 其中第一步不但是第二、第三步的基础，也是整个线网调整工作不同于一般 公交线网规划的特别之处。 2 4 本章小结 本章首先论述了城市公交网络的构成，然后对城市轨道交通与常规公交的技 术、经济特性及其功能定位进行了分析，并在此基础上阐述了配合城市轨道交通 的常规公交线网调整的原则及基本原理。 1 3 3 配合城市轨道交通的常规公交站点调整 公交站点是公交客流的集散地，包括客流的发生点、吸引点和客流换乘点。站 点位置是否合理，是评价公交线网乘车环境以及乘客的步行时间、候车时间的综合 指标。公交服务区域是以站点为中心向外辐射的。站点的选取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斟4 1 】1 4 2 1 。 公交站点设置是否合理，不仅影响到居民乘车的方便性，也影响到乘客吸引量 的大小。因此，合理的站点设置可以协调客运能力和交通负荷相互间的关系。公交 站点的调整包括起讫点的调整和中间站点的调型4 3 1 。中间站点的调整：一种是位置 的调整，实现站距的优化；一种是功能的调整，即中间站变为起讫站。本章主要讨 论起讫站点位置的调整及站间距的优化。 3 1 配合城市轨道交通的常规公交起讫点的确定 城市轨道交通是解决大城市交通问题的有效途径，城市轨道交通线路确定以 后，需要对常规公交线网布局进行优化调整。调整常规公交线网，目前普遍采用的 方法是“逐条布设，优化成网一，基本思路是利用预测得到的公交客流。一d 矩阵定 常规公交的起讫点，再根据最短时间、最大客流量原则，重新生成公交网。因此， 如何利用公交客流o - d 矩阵，确定常规