客運樞紐選址模型：覆蓋模型的改進研究

摘 要： 在交通系統和城市都在高速發展的今天，客運樞紐選址問題不僅是交通系統考慮的重點，也是城市規劃建設者考慮的重點。本文在介紹了客運樞紐選址經典模型-覆蓋模型的基礎上，結合交通系統發展的走向，交通需求者的需求變化和城市高速發展的實際情況，對覆蓋模型進行了新的研究，并提出了一些改進意見。這些意見不僅可以優化覆蓋模型本身，也可以為交通系統發展和城市規劃建設帶來同樣的益處。

關鍵詞：客運樞紐；覆蓋模型；樞紐配置點

在鐵路客運系統飛速發展，綜合大交通的理念得到前所未有的重視的今天，各大城市幾乎都在考慮修建符合各自城市實際情況的綜合客運樞紐。這其中，樞紐的選址問題就顯得尤為重要，一個優秀的樞紐選址方案不僅可以方便旅客出行和換乘，為旅客提供便利，也可以極大地促進交通的改善和城市的發展，為國民經濟帶來新的活力。由此可見，客運樞紐選址問題在今天依然是一個很值得研究和重視的方面。

客運樞紐的選址問題通常都會采用樞紐選址模型進行確定，在這一類的模型中，覆蓋模型是一個最經典的模型。因為歸根結底而言，客運樞紐的選址問題是起源于覆蓋概念的，存在臨界的服務距離（或時間或費用），并且在臨界距離以內能滿足需求。典型的覆蓋問題包括：（1）覆蓋所有需求點的最少樞紐的數量（覆蓋集問題）；（2）讓一個客運樞紐選址最大化覆蓋需求（最大覆蓋問題）；（3）樞紐到覆蓋點的最短徑路問題（P中心模式）。

覆蓋集問題的目標是找到最小的備選方案總數，以便使所有的需求在其臨界服務距離范圍內被覆蓋。最大覆蓋問題是在樞紐布設數目給定的前提下，使得被涵蓋在樞紐服務范圍內的需求者數量最大化，亦即使設施布設后可服務到最多的需求者。P中心模式是在將給定的設施總數分布在規劃區域上，以使需求點與最近樞紐間距離的最大值極小化。以上三個方面問題就構成客運樞紐選址的覆蓋模型問題。

1 覆蓋模型簡介

1.1 覆蓋集問題

該模型也是0-1整數規劃問題。目標函數（9）是使各個需求點與最近樞紐間距離的最大值極小化，最大值由式（13）規范，由于目標在追求W值的最小化，故此式會自動地使每個需求點i對應到距離最近的樞紐（Mindij），使其Yij值為1，而W 洽會成為這些距離值中最大者。（11）限制每個需求點僅被一處距離最近的樞紐所服務，（12）限制需求點只能被分配到有設置樞紐的位置去接受服務，當Xj=0時代表位置j不設置樞紐，此時Yij=0；而當Xj=1時代表位置j設置樞紐，此時Yij可為0或1，若為1，表示位置j的樞紐時距離最近的設施。（14）和（15）為決策變量的值域。其余約束條件意義同前。

2 覆蓋模型改進意見

2.1 樞紐可能配置點的篩選

覆蓋模型主要考慮的是需求者的利益，一是盡量使旅客到客運站更加的方便，一是盡量覆蓋到最多的旅客，但在解決第一步最小備選方案時，得出的最小備選方案中的某些點可能是不可行的，這主要是約束條件不足或是與實際脫離造成的，原模型中只有樞紐合理最大服務范圍這一個約束條件，一次求得的樞紐可能配置點就可能會跟城市規劃相沖突，甚至有些點在地理條件上就是不可行的，因此還需要對得到的方案進行進一步優化，剔除其中的不可行點，以此得到更加切合實際的備選方案。

2.2 客運樞紐投資建設的考慮

在這個經典的覆蓋模型中，投資建設的問題被放在了一個很尷尬的地位，甚至是一個被忽視的地位。

在城市當中，需求者越多，表明該區域人口密度越大，而要覆蓋該區域的樞紐勢必會靠近該區域，由此會造成諸如土地價格較高，征地困難，與城市規劃、商業利益相沖突等問題。因此還應建立針對每一個樞紐備選點的經濟效益評價，綜合考慮每個點的可能投資以及可能收益，最后選取經濟效益較好的若干點形成更為可行的方案。然后根據這個方案，結合城市規劃方案，在力爭和諧共贏的基礎上得到最終方案。

2.3 客運樞紐與城市公共交通的協調

在采取了以上的改進措施之后，覆蓋模型增加了其可行性，經濟性以及與城市規劃的協調性。

在減少了備選的樞紐設置點后，相當于減少了樞紐內的可能客運站數量，從而降低了運營成本和建設成本，但由于客運站數量變少，旅客的選擇相應減少，造成旅客出行費用和換乘次數都有可能增加。原覆蓋模型第三步中將需求點與最近樞紐間的距離最大值極小化，實際上也在盡量減少旅客出行費用和換乘次數。

另外，由于旅客出行費用和換乘次數的可變部分主要是在樞紐內部產生的，要解決這方面的問題，還需要城市交通系統的通力合作，例如增開重要需求點至客運站的公交路線，緩解城市交通擁堵等。在模型中也可以新增旅客換乘次數的約束條件來進一步優化樞紐可能配置點，或是對最后確定的樞紐設置點進行旅客換乘次數的檢驗，只要換乘次數在可以接受的范圍以內就可以認為這個樞紐設置點是合理的，如果超出了這個范圍，樞紐規劃部門還可以同城市交通部門進行協商，或是在超出范圍的需求點和樞紐點間增開公共交通，或是采取其他措施，以使換乘次數可以接受。

3 結束語

以原有的覆蓋模型為基礎，采納以上的三點意見進行改進，可以使得城市客運樞紐在選址上更加地靈活、合理與高效。通過這種模型確定的客運樞紐選址最終方案中若有多個樞紐設置點，則形成了分散式的樞紐布局。然后，可以根據路網整體規劃，樞紐性質功能定位，在合理分配客運量的基礎上，再結合各個樞紐設置點所處的地理位置，服務范圍的需求類型，并綜合考慮線路走向，順直情況等，完成樞紐內各個客運站的分工方案。如此，不僅可以更好地發揮大交通條件下客運樞紐的本身優勢，也可以通過客運樞紐推動城市建設，改善城市交通，使得城市得到更好的發展。

參考文獻

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