（交通运输规划与管理专业论文）城市多模式公交线网优化研究.pdf

摘要 随着城市经济不断发展，城市交通问题日趋严重，公共交通成为 解决城市交通供需矛盾的重要手段。由于现阶段存在规划主体和执行 部门的博弈问题，造成多种公交方式之间存在过多的竞争而非合作， 使得城市公共交通的不同方式无法有效整合，公共交通系统的吸引力 难以提升，居民不同层次的出行需求难以满足，公共交通系统的整体 优势无法得到充分体现。基于此，本文结合传统公交规划方法，着重 探讨了城市多模式公交线网优化方法。 本文通过阐述单一模式公交和多模式公交的概念及其特性，对多 模式公交发展趋势以及各种公交方式之间的合作和竞争进行分析，在 此基础上确定了多模式公交线网优化的目标，以达到最短路径优化和 换乘结构优化。本文建立了多模式公交优化的数学模型，设计了最短 路路径搜索算法和换乘最优算法，结合福州案例，最后提出了“先主 后次、先粗后细、分层分级布设”的多模式公交线网布设方法。 通过对福州公交线网优化后结果进行评价，证明多模式公交线网 优化方法是合理的，能够取得较好的效果。 关键字：公共交通；多模式；最短路径；换乘优化；线网布设 a bs t r a c t w i t ht h ec o n t i n u o u se c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nc i t i e s ，u r b a nt r a f f i c p r o b l e mh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l ys e r i o u s p u b l i ct r a n s p o r ti sg o i n gt o b ea ni m p o r t a n tm e a n st os o l v et h ec o n f l i c tb e t w e e ns u p p l ya n dd e m a n d i nu r b a nc i t y s i n e et h es e c t o rp l a n n i n ga n di m p l e m e n t a t i o no ft h em a i n g a m ea tt h ep r e s e n ts t a g e ，c a u s i n gm u l t i m o d et r a n s i ti n v o l v e d i n e x c e s s i v ec o m p e t i t i o nr a t h e rt h a nc o o p e r a t i o n ，m a k i n gt h eu r b a n p u b l i ct r a n s p o r tu n a b l et oe f f e c t i v e l yi n t e g r a t ei nd i f f e r e n tw a y s ，t h e a t t r a c t i v e n e s so ft h ep u b l i ct r a n s p o r ts y s t e md i f f i c u l tt oa c h i e v e t r a v e l d e m a n d so fr e s i d e n t si nd i f f e r e n t1 e v e l sa r eu a b l et om e e t ，t h ep u b l i c t r a n s p o r ts y s t e m so v e r a l la d v a n t a g e sc o u l dn o tb ef u l l yr e a l i z e d b a s e d o nt h i s ，t h i st h e s i sc o m b i n dt h et r a d i t i o n a lm e t h o do ft r a n s i tp l a n n i n g ， f o c u s i n go nt h ec i t y sm u l t i m o d et r a n s i tn e t w o r ko p t i m i z a t i o nm e t h o d a c o r r d i n gt oe x p l a i nt h ec o n c e p ta n dc h a r a c t e r i s t i c so fs i n g l em o d e a n dm u l t i m o d et r a n s i ta n da n a l y s et h ed e v e l o p m e n tt r e n do f m u l t i - m o d a lt r a n s i t ，a sw e l la sw a y so fc o o p e r a t i o na n dc o m p e t i t i o n b e t w e e nm u l t i m o d et r a n s i t ，d e t e r m i n e do nt h et a r g e to fm u l t i - m o d e t r a n s i tn e t w o r ko p t i m i z a t i o nt oa c h i e v et h es h o r t e s tp a t ho p t i m i z a t i o n a n dt r a n s f e rs t r u c t u r eo p t i m i z a t i o n t h i st h e s i se s t a b l i s h e da m u l t i m o d et r a n s i to p t i m i z e dm a t h e m a t i c a lm o d e l ，d e s i g n e dt h ep a t h s e a r c ha l g o r i t h m sa n ds h o r t c i r c u i tt r a n s f e ro p t i m a la l g o r i t h m ，w i t ht h e c a s eo ff u z h o u ，c o n c l u d e sw i t ha ”m i n o ra f t e rm a j o r ，s m a l la f t e rr o u g h ， h i e r a r c h i c a lc l a s s i f i c a t i o nl a i d ”m u l t i - m o d et r a n s i tn e t w o r kl a y i n g m e t h o d t h r o u g he v a l u a t et h eo u t c o m eo ft h ef u z h o up u b l i ct r a n s i tn e t w o r k o p t i m i z a t i o n ，p r o v et h a tm u l t i - m o d et r a n s i tn e t w o r ko p t i m i z a t i o n m e t h o di sr e a s o n a b l et 0a c h i e v eb e t t e rr e s u l t s k e yw o r d s ：p u b l i ct r a n s i t ；m u l t i - m o d e ；t h es h o r t e s tp a t h ；t r a n s f e r ； n e t w o r ks e t u p n 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其缝个人或集体已经发表或撰写的成采作晶。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 勃鹇 1 日期：司年 j 月“ e t 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。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的 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 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学镀论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：勃m 导师签名：坛搬 日期。叫年n 月“日 醐：印年p 胃彩霞 1 1 研究背景 第一章绪论弟一早珀下匕 目前，我国许多大中城市面临交通拥挤、道路堵塞、事故频发等 诸多交通问题，这些问题不仅影响城市居民的正常生活，也制约了城 市及其经济的健康发展，究其原因，除城市交通基础设施不能满足快 速增长的交通需求外，城市交通结构不合理也是一个主要因素。表现 在：公共交通服务水平低，缺乏竞争力，私家车数量猛增，这使城市 交通问题变得日益严重。随着经济快速发展，我国机动车的数量还将 进一步增长，在机动化迅速发展的前提下，城市交通需求与交通基础 设施供给之间的矛盾将更加突出。缓和这一矛盾的根本途径在于，继 续加强城市交通设施建设的同时，努力提高公共交通发展水平，并以 此为城市交通政策的核心，构建以公共交通为主体的城市客运体系。 20 0 4 年3 月颁布了建城 20 04 38 号“建设部关于优先发展城市 公共交通的意见 的文告，对公交优先政策的重要意义、发展目标、 主要任务、实施措施和落实保障等方面进行了阐述，并提出了具体指 导意见，是今后我国各大城市推行公交优先发展政策的重要指导性文 件。在此政策的指导下，我国特大以及大中型城市都进行了或正在进 行新一轮的公交规划，以指导未来城市公交的发展。而目前各地公交 发展规划中呈现二种趋势：特大型城市不断完善大容量快速公交系统 的同时，大中型城市也尝试发展大容量的快速公交系统，纷纷上马地 铁、轻轨、b r t ，由于规划主体的不同，对快速公交的发展规划没有 和常规公交的规划进行结合，多种公交方式之间存在过多的竞争而非 合作。城市公共交通由不同的公交方式组成，单独某一种公交方式的 网络优化只能是这种方式的独立优化，而如果各种公交方式之间独立 存在，那么就不能发挥出公共交通系统的整体效益，因此如何结合城 市发展的需要建设和优化公共交通网络，并将城市公共交通不同的方 式进行有效的整合，以提升公共交通系统的吸引力，来满足居民不同 层次的出行需求，进而提升公共交通系统的运营效益，就成为有必要 研究的问题。本文围绕如何结合城市发展和居民出行需求的需要，以 提升公共交通系统的服务水平为目标，研究了公共交通系统中多种公 交模式的整合，并提出了多种公交模式线网优化方法。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究状况 国外许多大城市交通发展的实践再次证明：只有采取大力发展公 共交通才能缓和由于小汽车过多给城市交通带来的各种交通问题，应 确定“以公共交通为主 的原则，尤其是对大城市。而我国的国情决 定不适合采取“小汽车为主体，公交车为辅助”的模式，应选择“公 交为主体，小汽车辅助 的模式n 2 引。 在亚洲国家和地区中，香港和新加坡公共交通都很发达，19 87 年，新加坡在联合国的帮助下，花十年的时间耗资13 00 万新加坡元， 进行了交通发展政策研究，结果认为应采取大中快速交通系统。新 加坡交通政策提出要提供一个方便、可靠、易于使用、舒适、经济以 及在出行时间上很有竞争力的公共交通系统。香港在公共交通系统的 规划、建设、管理等方面都有很多值得学习和借鉴的经验1 。 国外对公交线网的研究起步较早，目前在公交线网的优化技术领 域有广泛的研究，chu a 1 曾将这些方法归纳为规划手册法( m a n u a l a p p ro a ch ) 、系统分析法( s yste mana1ysis )( 具体有la m p kin 等以乘客的舒适度和出行时间作为公交线网服务指标，建立的网络设 计模型；hir s ch 等1 所作的公交网络优化问题研究，他们把公交线网 优化模型设计成一个固定的需求模型) 、市场分析计划法( m a r ke t a na1ysisp r oje ct ) 、交互式图形系统分析法( s yste ma r i a lsysiswith inter a ctiv eg ra p hics ) ( ja n a r th a n a n 1 等设计了公交线网设计的 辅助专家系统；f e r n a nd ezn 们等采用组合数学方法；pa ttr l aik 1 等将 遗传算法应用到公交线网设计中；su11iva n 等基于gis 系统，提出了 一种公交最佳路径的选择方法心83 ) 及数学寻优法( m a t he m a tic al a p p ro ach ) 等五类心。 1 2 2 国内研究状况 目前国内正处于公交急速发展阶段，随着国家公交优先政策的出 台，各城市的公交规划正在如火如荼的进行，建立适合中国国情的公 交发展模式正在被广泛讨论，形成的共识是协调各种交通方式，形成 一体化交通。作为整合公交资源的一个重要部分，各种公交模式的线 网规划与衔接成为了一个焦点，也是整个公交发展的重要环节，其理 论和实际应用正在不断完善和发展，同时各地由于经济水平不同分别 采取了不同的公交发展策略，北京、广州、深圳 2 43 、上海等一线大城 2 市提出“以轨道交通和快速公交形成骨干网络，实现绝大部分客流快 速交换，以常规公交辅佐轨道交通，补充线路覆盖，以换乘枢纽联系 各种交通方式 ，福州心3 1 、厦门3 、济南等省会城市提出“以br t 和常规公交干线为骨架，常规公交支线为基础，公交枢纽及换乘站点 为核心，构建快线、干线、支线层次分明、紧密衔接、功能清晰的公 交网络 。 西南交通大学瞿何舟对公共交通中的不同类别分别进行研究和 比较心5 1 ，对轨道公交线网、快速公交线网、常规公交线网、支线公交 线网进行整合，分别提出了各个层次公交线路的优化布局方案。 长安大学王玉萍分析了我国公交发展的外部条件和发展趋势6 1 ， 对常规公交和轨道交通的特性进行比较，定量研究了常规公交和轨道 交通之间的竞争和合作关系，对常规公交轨道交通之间的不同组合方 式的出行成本进行了量化，确定各自的出行优势范围。 东南大学王炜、杨新苗等在其著作城市公共交通系统规划方法 和管理技术1 ( 2 0 0 2 年) 中提出了轨道交通背景下常规公交线网 的优化模式，接运线路的优化函数模型，城市公交层次结构研究等。 东南大学陆建、胡刚分析了典型城市公交线路客流特征和居民公 交出行决策特征5 l ，基于常规公交线路等级划分的思想，研究了不同 等级公交线路的配置标准。在此基础上，提出了基于“逐条布设、优 化成网”的常规公交线网布局层次规划法，该方法对公交线路功能分 级以及干线布设提供了依据。 交通部科学研究院周伟、姜彩良提出城市交通换乘衔接是一个 十分复杂的问题，涉及多个部门和多个学科，具有很强的社会性、综合 性与交叉性针对这一问题对城市交通换乘衔接的内涵、分类及换乘 影响因素进行了深入的分析，并以此为基础，按照目标理论分析、内容 设计、检验实施的系统分析过程提出了城市客运交通换乘衔接研究的 理论框架，重点从换乘量分析、换乘衔接组织、换乘建设策略与方法 及换乘综合评价等方面介绍了城市客运交通换乘衔接问题研究的理 论与方法，并对其进行了理论分析和探讨。 1 2 3 存在问题 国内外关于城市公交线网规划的方法很多，且对于各环节如线网 规划、换乘枢纽、公交政策的研究都有，但对于城市的各种公交方式 均采取同一种分析方法，对于公交线网的层次分析和研究较少，且公 交线网的分层分析主要基于同一种公交形态内部，对于多种公交方式 3 的共同存在以及相互之间的关系分析没有过多涉及，对于不断扩大的 城市来说，城市公交线网布局受城市客运交通需求，城市用地布局等 影响，由于城市发展形态的不同、城镇发展水平的不同，带来居民出 行不同层次的交通需求，且由于各种公交方式在不同的层面具有不同 的适应特性，对于各种公交方式的发展政策应当按照城市发展的不同 而进行区分，优先发展公共交通的一个重要内容是整合公共交通各个 线网层次，整合公交层次是提高公交系统服务水平，提升公交竞争力 的基础。在公共交通发展中，城市公共交通是由不同的公交方式组成， 单独某一种公交方式的线网优化只能是这种方式的独立优化，而如果 各种公共交通方式之间独立存在，那么就不能发挥出公共交通系统的 整体效益。因此如何结合城市发展的需要建设和优化公共交通网络， 并将城市公共交通不同层次进行有效的整合，以提升公共交通系统的 吸引力，来满足居民的不同层次的出行需求，进而提升公共交通系统 的运营效益，就成为了有必要研究的问题。本文由此提出了多种公交 模式下的线网分级优化方法，对城市公交线网进行合理分级，设置不 同等级的线路，有利于针对不同模式的公交采取不同的运营标准，科 学合理的配置有限的资源，提高公交运营效益，提供不同层次的服务 以满足居民不同层次出行需求。 1 3 研究内容及意义 1 3 1 主要研究内容 1 研究思路 高效的城市公交体系是各种公共交通方式有机衔接的集合，各种 功能的公交线路各司其职，常规公交内部的有序运行和各交通方式之 间的有效换乘衔接能够实现大部分居民的出行需求。要提出合理的线 网优化方式，就必须看到传统优化方式的局限性以及特大城市规划的 超前性和不可移植性。本文首先总结了国内外在公交发展的经验和未 来的趋势，对大中城市未来将要形成的多种公交方式共同协作的交通 体系下各种公交方式所扮演的角色进行分析，对未来多模式公交共存 有一个初步认识。 对多模式公交方式要进行优化，就必须对传统单一常规线网优化 中不适应未来变化的因素进行分析，确立多模式公交规划的优化目标 和各限制因素之间的关系。 4 着重研究从公交线路的服务功能和类别进行研究，以线路交织所 形成的公交结构入手，把握公交线路所形成的功能结构，根据未来各 种大容量快速公交形式如轨道、b r t 等对现有常规公交网络的影响， 对常用的公交线路规划方式进行改进，从结构上采取逐层优化，根据 每个层次所受到影响的程度采取不同的方式，提出适应多种公交方式 相协调的公交线网规划方法。 2研究内容 图1 - 1 主要研究内容 基于上述研究思路，主要从以下几个方面开展工作： 一、从单一公交模式向与多种公交模式发展的必然性入手对未来 城市发展中各种公交模式的地位进行分析，确定其在不同的城市公交 发展策略中的多模式公交方式之间的关系。 二、对常规公交线路的服务功能和性质进行细分，根据服务区域， 客流数量，建立多模式公交线网优化的目标函数。 三、在传统的单一的公交模式线网优化中，将线路层次、最短路 径、换乘结构等需要与多模式公交相结合的因素进行分析，对传统线 网优化方式进行改进，结合福州公交线网优化进行研究，得出适合大 中型城市的多模式公交线网优化方法和布线方式。 1 3 2 研究意义 通过研究特大型城市公交规划和大中型城市公交规划之间的区 别以及大中城市的公交发展趋势，对常规单一模式公交规划过程中各 5 -一-_-一-， 种受大容量快速公交方式影响较大的因素进行分析，研究适合大中城 市未来多种公交模式共存的线网优化方式。 借鉴国外公交发展经验，结合大中型城市公交发展的特点，提出 建立适应国内未来大中型城市的公交线网优化模式：即通过整合优化 各层次公交网络、内部公交换乘以及未来大运量快速公交方式接驳体 系来形成一体化公交系统。 6 第二章多模式公交线网理论分析 2 1 基本理论 2 1 1 单一模式公交概念及其特点 1单一模式公交概念 单一公交模式是指城市公共交通以巴士、无轨电车和有轨电车等 常规公交为主体的交通模式，是现阶段较多城市公共交通系统的主要 形式。现状除北京、上海、深圳、广州等一线大城市外，其余省会城 市和二级城市均仍为常规公交为城市公共交通主体。 2单一公交模式的特点 在单一模式的公共交通体系中，城市常规公共系统作为城市公共 交通的主要组成部分，具有明显的特点： ( 1 )满足城市土地及交通设施资源的有限性； ( 2 )具有经济性( 包括交通供应者和需求者的经济性) ； ( 3 )改善交通和环境。 同时，城市常规公共交通较其他公共交通客运方式，还有以下的 特点： ( 1 )线路设置灵活； ( 2 )对需求者经济性高； ( 3 )投资回收较快、成本较低、总体经济收益好； ( 4 )城市道路资源利用率高。 2 1 2 多模式公交概念及其特点 1多模式公交概念 多模式公交是指城市交通发展中公共交通的组成由原有的单一 常规公交和辅助公交的发展中增加了各种大容量快速公交、如b r t 系 统，轨道交通，其中轨道交通分为轻轨( lr t ) ，重轨( hr t ) 引。由 于与常规公交在运营速度，运营形式以及路权所有等方面相区别，因 此在公共交通体系中的地位与常规公交不同。随着城市交通的不断发 展，未来这几种公交方式将共同存在，并且城市公交的主体地位以及 客流主要载体都会由单一常规公交向多种公交模式的主体转变。下面 分别介绍各种大容量快速公交的形式： ( 1 ) b r t 系统概述 7 b r t 快速公共汽车交通，是一种介于轨道交通和常规交通之间的 新运营系统，它是利用现代公交技术配含智能交通系统的运营管理， 在加上利用先进酶公交车辆，在公共交逶专用道路空闻上进行运营， 并由专用信号控制从而保持轨道交通特性且具备普通公交灵活性的 一种便利快速的公共交通方式，又被称之为使用公交车的路面“地 铁。 b r t 系统的构成 b r t 系统是高质量，消费者向导的，提供快速、舒适和低成本的 城市灵活便捷的交通服务和公共交通方式。为了保障b r t 系统的运营 速度、运营能力、服务水平和质量的可靠性以及运营的有效型，快速 公交系统包括六个组成部分：道路空间、车站与枢纽、线路、车辆、 收费系统以及运营保障体系。 b r t 系统特点 国外b r t 建设经验表明快速公交系统主要特点有：专用车道、引 入注目的车站设施、方便乘客上下的br t 车辆、率下购票、利用i t s 智能公交系统、高频全天候服务( 每天王龇以上，葛高峰期发车频率 最多l5 min ，雨高峰期发车频率最多lo m in ) 。总结大量b r t 应用实 践，br t 有以下8 个方面的优点和4 个方面的不足，在决策时需要根 据具体情况权衡利弊作出正确的判断。 优点有：客运能力大，建设和运营成本低，速度快、时闻少、可 靠性高，建设运营实施灵活性高，公交服务对用户友好，污染小、耗 能少，有利于城市土地开发，安全性能高。 缺点有：占有独立的道路空闻，抑制其拖车辆的使用，可笼影响 交叉口交通秩序，同时可能会增加乘客的换乘次数，相对于轨道交通 而言对环境污染严重。 ( 2 ) 轨道交通概述 轨道交通分类 轨道交通系统就是利用轨道( 1 根或2 根) 来输送旅客或货物的 运输系统。各国对于轨道交通系统的分类有一些概念上的差异，这些 差异是因为人们对轨道交通技术经济参数的认识不同而孳| 起的。墨前 对城市轨道交通分类方法很多。 类如jim en e ss j 对快速轨道交通做了分类，认为目前世界上主 要有四种城市抉速孰道交通形式： 1 地铁( su b w a y ，英国称u n d e rg ro un d ，欧洲也称m etr o ) ，用 于通过大城市城区、商业中心区。 8 2 轻轨( 1ig h tr ailtra nsit ，简称l r t ) ，郊区及卫星城、连 接机场等远离市区的重要人流集散地，中小城市中心的客运 走廊。 3 通勤铁路( 美国称为co m m u te rr ail ，又称市郊铁路r u ral r ai1 ) ，连接都市外围城镇。 4 高架单轨电车( m o n o r ai1 ) 应用在客流强度不大的走廊。 轨道交通特点 城市轨道交通系统作为大城市客运交通骨干的作用已经得到广 泛的重视，综合城市轨道交通系统的运输特性、能耗、环保的各方面 因素，城市轨道交通系统的特点可以归纳如下： ( 1 ) 提供环状或带状( 交通走廊) 的干线运输服务为主，是承担 大城市客运交通的主要手段。 ( 2 ) 载量大，速度快，不受路面交通拥挤的影响，具有畅通性、 准时性。 ( 3 ) 能源消耗远小于私人交通和常规公共交通，减少空气污染和 噪声对城市环境的影响。 ( 4 ) 城市轨道交通不仅能够环节城市客运交通的压力，配合城市 规划还能够引导城市的发展，调整城市的空间结构。 ( 5 ) 城市重要基础建设，投资大，建设费用高。 ( 6 ) 轨道交通是综合了车辆、轨道、车站设施及机电设备的复杂 系统，需要强大的专业技术管理人员进行设施、设备的维护及运营。 2 1 3 各公交方式特性比较 公交需求的流量和公交方式的客运能力无疑是城市选择公交方 式的重要依据，轨道交通、b r t 以及常规公交在建设周期、工程造价、 运营成本等方面都有较大差异，因此在经济发展水平不同的地区在各 种公交发展形式上有不同的选择。在工程造价方面，地铁远高于轻轨 和br t 等快速公交形式，同时其运营速度和承担的客运量也具有相当 大的优势。 快速公交系统在国内外城市公共交通系统中运用的形式是灵活 多变的，各个城市的交通需求，城市土地规划，以及城市的财政状况 决定其快速公交系统的发展类型，各种公交方式在实际中的服务范围 如下图所示，随着公交需求的不断扩大，公共交通的方式依次由普通 公交、中运量轨道交通、大运量轨道交通的过程，同时由于br t 在运 9 量上具有较大的服务范围，因此能够成为各个层次的联系以及过渡公 交方式。 乘 客 满 意 度 0 81 01 53 06 0 单向客运能力 图2 1 各种公交方式运营能力比较 对于大容量快速交通的各种形式和常规公交相比较可知，常规公 交在线路设置和投资方面具有较大灵活性，而轨道交通和b r t 交通在 路权和服务质量方面有较大优势，能够提供较高的运营速度和较大的 运量，但是由于其高建设投资和运营成本，使得只有在相当大的客流 需求和一定的经济能力支撑下这些快速公交方式才能充分发挥优势。 表2 1 各种公交方式特性一览 系统特性 城市快速轨道交通 b r t常规公交 地面、地下、高架地面、高架 路权形式混行、专用道 专用专用道 行驶速度( k m h ) 2 0 502 0 一351o 一2 5 车辆容量( 人 3 0 0 4 5 015 0 3 0 04 0 12 0 车) 线路客运量( 千 3 0 6 010 5o8 2 0 人h ) 服务质量高高中 建设运营成本高 中低 1 0 2 2 多模式公交发展必要性 2 2 1 单一公交模式的不足 近年来，各大城市的常规公交线路无论在线路数量、线路运营里 程以及公交客运量都呈逐年递增的趋势，但随着城市经济水平不断的 提高，居民的出行总量增长幅度大于常规公交的客运量增长速度，且 公交的服务水平和市民的期望仍有很大的距离，因而采用公交方式出 行的比重却显下降趋势，表现在以下多各方面： ， ( 1 ) 道路拥挤、公交比例下降、小汽车比例上升 城市公交的运营速度越来越低，部分大中型城市高峰时刻的市区 内行驶速度甚至低于1o 公里小时，同时随着城市公交服务水平的不 断恶化，各城市的公交出行率逐年下降，同时小汽车出行的比例越来 越高，根据深圳市居民出行调查结果心，2 0 05 年，公交出行比例为 41 ，比20 01 年下降了4 个百分点，而小汽车的出行比例则由19 9 0 年的25 增长到36 ，上升了1 1 个百分点。公共交通出行比例和国际 大都市相比，存在较大的差距。 ( 2 ) 公交服务水平低 随着小汽车交通不断增加，公交缺乏专用路权，车辆行驶速度较 慢，乘客居民公交出行时间包括步行到站时间、等车时间、换乘时间 在内都逐渐增加，出行速度平均较低，部分城市甚至低于自行车的平 均出行速度，大大低于小汽车出行速度20 公里小时。速度方面和其 它方式相比，地面公交表现出竞争力的缺乏。根据调查，福州市公交 部门调查引，40 的被调查者将“等车时间长视为对乘坐公交不满 意的方面。方便性方面突出表现为“换乘不方便 ，平均换乘距离为 3 55 米，有3 0 的换乘距离在500 米以上，尤其在立交桥等地方，问 题更为突出，公交换乘距离最大达到8 00 米以上。舒适度方面集中表 现为“满载率高”，高峰时段许多线路出现过饱和状态。 ( 3 ) 线网结构不合理 。不合理主要体现在“功能层次单一、运力分布不均衡、换乘设施 匮乏、多方式协调薄弱 四个方面。由于线路没有功能层次的差异； 站距大都在50 0 米左右，速度单一，和服务客流特征的多样性不相协 调。运力在时间和空间分布存在严重的不均衡性，线路重复性高。同 时由于没有合理规划换乘枢纽，线网依靠自然的交叉形成换乘，换乘 的压力集中在交叉口上，严重影响换乘方便性和周围的交通环境。由 于公交线路大部分集中在主干道和次干道，很大一部分支路和胡同没 有公交线路；常规公交线网与与其他交通形式的协调性较差，高峰时 刻公交拥挤不堪，且部分公交干线的运力没有得到发挥。 ( 4 ) 公交优先措施不够 匿然大多数城市已经设置了公交专用道，但是由于公交专用道不 成网，同时虽然路段公交专用道的使用提高了车辆路段行驶速度，但 交叉飚的优先不足，没有交叉口优先的情况下，公交的整体运送速度 依然不能得到晴显的提高；此外站点设施容量不足，港湾设施匮乏， 一方面公交车辆停靠受到影响，同时还影响到邻近的机动车道上车辆 的行驶。 2 。2 2 多模式公交发展的必要性 1 贯彻公交优先 2 005 年9 月，国务院办公厅转发“关于优先发展城市公共交通的 意见( 4 6 号文) ，要求其备条件的城市应结合城市道路网络改造， “因地制宜地发展大运量快速公交系统”。目前，大多数城市人口不 断扩大的同时，目机动化出行需求量也有极大的增长，但公交客流的 分担率却没有褥到较大程度的增加，公交豢务水平和居民的期望仍畜 较大差距，发展大容量快速公交具有极大的市场空间。 2满足不同层次客流需求 2 s l 豳于城市规模不断扩大，城市发展轴线上的客流分布不均镶，且 各种级别之间的客流需求不相同，建立多模式的公交体系是满足不同 层次客流需求的必然要求，在服务于核心干线的道路附近建立轨道交 通网络将主要覆盖级需求走廊。丽其他快速公交形式则能够适应中 运量、中距离、准快速出行要求的交通方式，适合于覆盖二、三级交 通需求走廊。 3形成公交导向( t o d ) 发展 函外经验表明，大容量快速公交发展可以有力促进城市遗开发 与交通的良性互动，引导形成t o d 的城市发展模式。随着城乡一体化 进程的不断推进，外围地区的主要发展轴上公交服务质量较低，难以 支撑城市化发展和城市功熊的拓展。发展大容薰快速公交对于带动城 市主要轴线的土地利用开发、弓l 导城市空间布局结构的形成、促进城 乡一体化发展均具有重要意义。 4 进一步提升城市竞争力 匿外的各大城市如伦敦、东京，其成熟的公共交逶体系，正是通 过其成功的大容量快速公交系统，成为世界城市交通发展的典范。对 于我国各大城市而言，在满足客流不断增长的前提下，建设具有规模 的轨道交通网络以及b r t 网络，提高公交服务水平，对于提升城市的 竞争力和影响力具有重要意义。 2 3 多模式公交发展的趋势及内部关系 2 。3 。l 。城市多模式发展趋势 城市的规模往往决定了城市的客流量及交通用地的供应量及相 互之间的矛盾。不同规模城市对不同客运交通方式的需求也有很大的 差异，居民平均出行距离不同、时耗不同、客运需求量也不同，因此 对各种公交方式需求的合理结构，优先发展顺序自然也有不同的要求 和选择( 相同规模的城市也不一定有完全相同的客运结构) 。 我国大城市公共交通系统的可持续发展，必须从公共交通系统的 内部枧制出发，建立与其谴公交方式( 特别是轨道交通和常规公交) 整体协调的一体化交通体系。按照我国大城市的发展特点，在公共 交通客运系统发展时，对多模式公交发展的定位和发展策略可能形成 以下三种模式。 ( 1 ) 以轨道交通为骨干，快速公交为支撑的大运量客运系统 目前国内建设轨道交通的城市有北京、上海、天津、广州、武汉、 南京等9 个 钉轴。其城市人豳大部分都在40 0 万以上，甚至达到千 万以上，属超大型城市。对于这些城市而言，入因密度高、城市公共 交通运量大，建设大运量轨道交通系统是大势所趋。但是由于轨道交 通的建设耗资大、周期长、难度高，一般不能在短期内修建覆盖城市 的足够密集的轨道交通嚼络。所以这些城市在发展轨道交通的同时， 应该充分重视快速公交的地位与作用，使快速公交系统成为城市公共 交通的重要组成部分。 ( 2 ) 近麓以快速公交为主体远期与轨道交通楣结合的大运量客 运系统 在人口规模大于20 0 万的大城市中，公共交通需求量相对于超大 城市要小，近絮采耀地铁方案，不仅运量浪费较大，而且投资运量也 不合理。所| 以应在满足运量要求的前提下，积极用快速公交系统方案 替代轨道交通。以相对较低的资金投入建设城市快速公交网络，近期 发展快速公交为城市的主干系统，培育客运走廊，远期逐步形成以快 速公交翻辘道交逶相结合的大运量公共客运系统。 1 3 ( 3 ) 以快速公交系统为骨干( 常规公交为主体) 的公共交通客 运系统。 相对于一些普通规模的大城市，公共交通发展模式近期以常规公 交为主，在城市客流主干道上适当发展快速公交系统，作为城市公共 交通系统的骨干。远期建立完整的、覆盖城市大部分地区的快速公交 网，包括公交专用道路网络系统以及公交换乘设施。该模式成本低， 服务水平较高，覆盖面积大，容易体现网络效应，建设方式灵活，但 需要协调在道路资源有限的条件下为快速公交发展创造条件。 2 3 2 多模式公交的合作关系 1多模式公交之间合作的定义 合作是指不同对象为了共同目标、目的、利益和愿望一起工作， 以求整体( 集体) 优化通过。合作，其核心意义就是协调和谐和。 世界本来就是一个普遍联系的统一体，从事物的存在和发展的过 程看，更多的是彼此共存，相互以来，只有善于合作，借势助力，才 能在合作中发展自我，才能增强参与新的竞争的实力，竞争和合作都 是促进事物发展的动力。 城市各种交通方式在发展过程中也是相互以来的，任意一种交通 方式，对使用它的出行者来说，都是必要的。事实上，随着城市规模 的扩大，居民出行距离的不断增加，乘客由起点道终点完成一次出行 往往需要使用更多种交通方式。系统论认为，一个系统只有在其组成 要素达到相互协调时，才能大道系统整体最优，充分发挥整体效益。 大容量快速交通与常规公交作为公共交通系统种的两大重要元素，只 有在协作种充分发挥各自的优势，取长补短，实现优势互补，资源互 补，才能形成对各种私人交通方式的强大竞争力，确定其在城市综合 交通体系中核心地位，促进城市交通的可持续发展。 2多模式公交之间合作的必要性 城市大容量快速公交和地面常规公交组成的城市公共交通客运 系统，给市民的出行提供很大程度的方便，同时由于它们处于同一城 市的客运市场之中，竞争亦不可避免。 居民出行的多样化，要求加强常规公交与大容量快速公交之间的 合作。城市居民的出行不但目的多样化，出行距离也是长短不一，由 此对出行过程的速度和舒适程度要求也有所不同。通常短途出行者对 速度与舒适性要求不高，而长距离出行者则对此都非常注重，因此面 对多样化的出行，要求具有不同速度特性，舒适特性的两种重要公共 1 4 交通方式( 常规公交和大容量快速公交) 加强相互之间的合作，满足 不同出行需求。 大容量快速公交的低密度要求常规公交为其做客流的二次吸引。 对于出行这而言，尤其上下班通勤出行，不论乘客使用哪一种公共交 通方式，其两端的步行时间都有一定的承受线路。根据大量调查统计 资料分析，80 的乘客期望两端步行时间能够控制在5 10 分钟之内。 当然，乘客可接受的两端步行时间及候车时间与出行总耗时也有一定 的关系。一般的，总耗时越短，可接受的步行时间也越短，一般不应 超过总耗时的20 。按照人的心里与生理承受能力，合理的步行距离 一般不超过6o o m 。然而，如果要使所有大容量快速公交乘客步行距离 6 0o m 以内，又不使用其他接运方式，那么大容量快速公交的平均密度 至少要高于1 2 1 7 k m k m2 ，这实际上是很难做到的，也是不经济的。 事实上，就西方轨道交通发展比较成熟的城市而言，如果采用低 负荷高密度线网布局的巴黎其线网密度也仅0 73 k m k m2 ，受线网密度 的限制，轨道交通只能覆盖其线路两侧一定范围内的交通走廊。要发 挥出大容量快速公交大运量的优势，保证大容量快速公交的客流效 益，形成与个体交通方式相抗衡的力量，必须依靠自行车、摩托车、 地面常规交通等其他交通方式的接驳，使其服务范围间接延伸道城市 的各个角落，进而实现人流在城市空间内快速、安全、舒适有序的移 动。 然而需要指出的是：在中国，由于自行车、摩托车出行比例本来 就高，而其交通效率又比较低下，给城市交通带来很大压力，尤其是 在市中心区，城市空间与停车空间的不足，也不宜采用自行车与摩托 车换乘。因此，常规公交与大容量快速公交的合作就显得尤为重要。 在我国，城市大容量快速公共交通还仅处于起步阶段，还没有形 成完善的网络，通常在运营的都是几条独立的线路。为了确保大容量 快速公交沿线客流走廊的形成，争取大范围的客流，必须在大容量快 速公交线路的基础上，合理的配以常规公交线路，为大容量的快速公 交快速便捷的集散客流。两者相辅相成，通过彼此之间的配合，形成 城市公共交通超级网络，大幅度提高公共交通的吸引力，为提高公交 系统在城市客运中的主体地位提供有力保障，有利于有效的环节城市 交通。 3 常规公交与大容量快速公交合作的表现形式 随着城市规模的扩大，居民出行距离的不断增加，当乘客由起点 道终点使用多种交通方式完成一次出行时，不同交通方式之间的换乘 1 5 成为居民出行中的主要一环。换乘也是整个城市交通系统优化的关 键，换乘的不便将直接导致客流的大量流失，这必将使公交系统在客 运竞争市场中处于不利地位。城市范围的扩大以及人们出行距离的增 长更增加了对换乘的需求，而我国目前大容量快速公交与地面常规公 交线路之间的换乘现象屡见不鲜，一些已建成的地铁车站与地面公交 站点换乘距离过长，存在互相脱节现象，大容量快速公交线路与地面 公交线路衔接不好，车站在布局时没有充分考虑与其他公交线路的换 乘。如上海目前投入运营的三条轨道线，由于地面常规公交的配套迟 迟没有跟上，导致换乘步行距离要在1o mif i 左右。广州地铁一号线与 地面公交之间的步行换乘( 含候车时间) 达1 1 1 6 min ，乘客普遍感 到不便，直接导致大容量快速公交的运营效果不尽如人意。为了从根 本上解决常规公交与大容量快速公交之间的换乘问题，更好的发挥两 者的优势，体现大容量快速公交与地面常规公交之间的最佳效益，需 要构筑完善的公共交通换乘体系，以提高公共交通整体运转效率，缩 短公共交通出行时耗，从根本上提高公交系统的吸引力。要实现完善 的换乘体系，就必须对大容量快速公交系统与地面常规公交的换乘进 行有效的设计。 地面常规公交与大容量快速公交之间换成合作主要存在以下三 种组合方式： 起点( 0 点) 接驳公交大容量快速公交终点( d 点) 起点( 0 点) 大容量快速公交接驳公交终点( d 点) 起点( 0 点) 接驳公交轨道线路接驳公交终点( d 点) 其中第三种方式经过二次换乘，在居民实际出行方式选择中所占 比例较低。 4常规公交与大容量快速公交合作的内容及目标 大容量快速公交与常规公交之间的合作包括以下五个方面： 表2 2 常规公交与大容量快速公交合作方面 合作的各方面实现的目标 时空上运能匹配满足运量需要和换乘客流的需要 时空上站间距合理配合减少乘客门到门交通出行总时间 科学合理的规划城市快速公交 扩大公交吸引覆盖范围，调整相 空间上 交线路方向，创造良好的换乘条 与常规公交线网之间的配合 件 空间上车站枢纽之间的配合包括换乘 结合不同地理特性所具有的交通 1 6 合作的各方面实现的目标 通道的设计特性不同布置车站形式，尽量缩 短换乘的行走距离 出行总时间最小，保证换乘的连 时间上换乘时间最短 续性和紧凑性 通过合作内容的有效设计，旨在实现常规公交和大容量公交时间 上和空间上的衔接整体化，借助已有常规公交的高密度线网扩大大容 量快速公家的辐射服务范围，使常规公交与大容量快速公交能够形成 一体，发挥出整体网络的运输能力，充分实现快速大容量快速公交较 高的运量成本比，较低的战地和能源消耗以及相对较少的环境污染， 从而大道提高公共交通吸引力的目的，进而改善城市交通环境。 2 3 3 多模式公交的竞争关系 l多模式公交之间竞争的必然性 。 显然，大容量快速公交与地面常规公交都是为城市居民的出行服 务的，这既是他们当初建设的初衷，也是最终要实现的目标，如果将 大容量快速公交与地面常规公交分别看作两个不同的群体性厂商，那 么他们所生产的产品是同类的，即：人的空间位移，而且他们还同处 于同一个市场一一同一个城市范围。 因此，对于一个同是存在大容量快速公交系统与地面公交系统的 城市而言，两者之间不可避免的存在一定的竞争。 2 多模式公交之间竞争的特性 运输产品不同于工农业等物质生产部门的一般产品，它是实现人 和物的空间位移，这种产品本身不能存储，具有如下特点： ( 1 ) 非物质性 交通运输不改变它所输送的产品的质量和数量，不能创造新的物 质产品。它的唯一产品是以吨公里( 或人公里) 表示的客货位移的一 种特殊产品，其客货运量愈大，运输里程愈长，反映运输工作量( 或 周转量) 的运输产品量也愈大。 ( 2 ) 运输产品的非实体性 以吨公里或人公里表示的运输产品不能脱离生产过程而单独存 在，它在生产出来的同时，就被消耗掉了。因此，它既不能调配也不 能储存。 ( 3 ) 运输产品的同一性 1 7 工农业生产各个部门的产品是不同类型和不同规格的，以满足社 会各方面的需要。但是各种运输方式的产品都是以吨公里( 或人公里)