客運(yùn)樞紐選址模型：覆蓋模型的改進(jìn)研究

摘 要： 在交通系統(tǒng)和城市都在高速發(fā)展的今天，客運(yùn)樞紐選址問題不僅是交通系統(tǒng)考慮的重點(diǎn)，也是城市規(guī)劃建設(shè)者考慮的重點(diǎn)。本文在介紹了客運(yùn)樞紐選址經(jīng)典模型-覆蓋模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合交通系統(tǒng)發(fā)展的走向，交通需求者的需求變化和城市高速發(fā)展的實(shí)際情況，對(duì)覆蓋模型進(jìn)行了新的研究，并提出了一些改進(jìn)意見。這些意見不僅可以優(yōu)化覆蓋模型本身，也可以為交通系統(tǒng)發(fā)展和城市規(guī)劃建設(shè)帶來同樣的益處。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)樞紐；覆蓋模型；樞紐配置點(diǎn)

在鐵路客運(yùn)系統(tǒng)飛速發(fā)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(shí)際情況的綜合客運(yùn)樞紐。這其中，樞紐的選址問題就顯得尤為重要，一個(gè)優(yōu)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(jìn)交通的改善和城市的發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來新的活力。由此可見，客運(yùn)樞紐選址問題在今天依然是一個(gè)很值得研究和重視的方面。

客運(yùn)樞紐的選址問題通常都會(huì)采用樞紐選址模型進(jìn)行確定，在這一類的模型中，覆蓋模型是一個(gè)最經(jīng)典的模型。因?yàn)闅w根結(jié)底而言，客運(yùn)樞紐的選址問題是起源于覆蓋概念的，存在臨界的服務(wù)距離（或時(shí)間或費(fèi)用），并且在臨界距離以內(nèi)能滿足需求。典型的覆蓋問題包括：（1）覆蓋所有需求點(diǎn)的最少樞紐的數(shù)量（覆蓋集問題）；（2）讓一個(gè)客運(yùn)樞紐選址最大化覆蓋需求（最大覆蓋問題）；（3）樞紐到覆蓋點(diǎn)的最短徑路問題（P中心模式）。

覆蓋集問題的目標(biāo)是找到最小的備選方案總數(shù)，以便使所有的需求在其臨界服務(wù)距離范圍內(nèi)被覆蓋。最大覆蓋問題是在樞紐布設(shè)數(shù)目給定的前提下，使得被涵蓋在樞紐服務(wù)范圍內(nèi)的需求者數(shù)量最大化，亦即使設(shè)施布設(shè)后可服務(wù)到最多的需求者。P中心模式是在將給定的設(shè)施總數(shù)分布在規(guī)劃區(qū)域上，以使需求點(diǎn)與最近樞紐間距離的最大值極小化。以上三個(gè)方面問題就構(gòu)成客運(yùn)樞紐選址的覆蓋模型問題。

1 覆蓋模型簡(jiǎn)介

1.1 覆蓋集問題

該模型也是0-1整數(shù)規(guī)劃問題。目標(biāo)函數(shù)（9）是使各個(gè)需求點(diǎn)與最近樞紐間距離的最大值極小化，最大值由式（13）規(guī)范，由于目標(biāo)在追求W值的最小化，故此式會(huì)自動(dòng)地使每個(gè)需求點(diǎn)i對(duì)應(yīng)到距離最近的樞紐（Mindij），使其Yij值為1，而W 洽會(huì)成為這些距離值中最大者。（11）限制每個(gè)需求點(diǎn)僅被一處距離最近的樞紐所服務(wù)，（12）限制需求點(diǎn)只能被分配到有設(shè)置樞紐的位置去接受服務(wù)，當(dāng)Xj=0時(shí)代表位置j不設(shè)置樞紐，此時(shí)Yij=0；而當(dāng)Xj=1時(shí)代表位置j設(shè)置樞紐，此時(shí)Yij可為0或1，若為1，表示位置j的樞紐時(shí)距離最近的設(shè)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(jìn)意見

2.1 樞紐可能配置點(diǎn)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(yùn)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(shí)，得出的最小備選方案中的某些點(diǎn)可能是不可行的，這主要是約束條件不足或是與實(shí)際脫離造成的，原模型中只有樞紐合理最大服務(wù)范圍這一個(gè)約束條件，一次求得的樞紐可能配置點(diǎn)就可能會(huì)跟城市規(guī)劃相沖突，甚至有些點(diǎn)在地理?xiàng)l件上就是不可行的，因此還需要對(duì)得到的方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，剔除其中的不可行點(diǎn)，以此得到更加切合實(shí)際的備選方案。

2.2 客運(yùn)樞紐投資建設(shè)的考慮

在這個(gè)經(jīng)典的覆蓋模型中，投資建設(shè)的問題被放在了一個(gè)很尷尬的地位，甚至是一個(gè)被忽視的地位。

在城市當(dāng)中，需求者越多，表明該區(qū)域人口密度越大，而要覆蓋該區(qū)域的樞紐勢(shì)必會(huì)靠近該區(qū)域，由此會(huì)造成諸如土地價(jià)格較高，征地困難，與城市規(guī)劃、商業(yè)利益相沖突等問題。因此還應(yīng)建立針對(duì)每一個(gè)樞紐備選點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，綜合考慮每個(gè)點(diǎn)的可能投資以及可能收益，最后選取經(jīng)濟(jì)效益較好的若干點(diǎn)形成更為可行的方案。然后根據(jù)這個(gè)方案，結(jié)合城市規(guī)劃方案，在力爭(zhēng)和諧共贏的基礎(chǔ)上得到最終方案。

2.3 客運(yùn)樞紐與城市公共交通的協(xié)調(diào)

在采取了以上的改進(jìn)措施之后，覆蓋模型增加了其可行性，經(jīng)濟(jì)性以及與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)性。

在減少了備選的樞紐設(shè)置點(diǎn)后，相當(dāng)于減少了樞紐內(nèi)的可能客運(yùn)站數(shù)量，從而降低了運(yùn)營(yíng)成本和建設(shè)成本，但由于客運(yùn)站數(shù)量變少，旅客的選擇相應(yīng)減少，造成旅客出行費(fèi)用和換乘次數(shù)都有可能增加。原覆蓋模型第三步中將需求點(diǎn)與最近樞紐間的距離最大值極小化，實(shí)際上也在盡量減少旅客出行費(fèi)用和換乘次數(shù)。

另外，由于旅客出行費(fèi)用和換乘次數(shù)的可變部分主要是在樞紐內(nèi)部產(chǎn)生的，要解決這方面的問題，還需要城市交通系統(tǒng)的通力合作，例如增開重要需求點(diǎn)至客運(yùn)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(shù)的約束條件來進(jìn)一步優(yōu)化樞紐可能配置點(diǎn)，或是對(duì)最后確定的樞紐設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行旅客換乘次數(shù)的檢驗(yàn)，只要換乘次數(shù)在可以接受的范圍以內(nèi)就可以認(rèn)為這個(gè)樞紐設(shè)置點(diǎn)是合理的，如果超出了這個(gè)范圍，樞紐規(guī)劃部門還可以同城市交通部門進(jìn)行協(xié)商，或是在超出范圍的需求點(diǎn)和樞紐點(diǎn)間增開公共交通，或是采取其他措施，以使換乘次數(shù)可以接受。

3 結(jié)束語

以原有的覆蓋模型為基礎(chǔ)，采納以上的三點(diǎn)意見進(jìn)行改進(jìn)，可以使得城市客運(yùn)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(yùn)樞紐選址最終方案中若有多個(gè)樞紐設(shè)置點(diǎn)，則形成了分散式的樞紐布局。然后，可以根據(jù)路網(wǎng)整體規(guī)劃，樞紐性質(zhì)功能定位，在合理分配客運(yùn)量的基礎(chǔ)上，再結(jié)合各個(gè)樞紐設(shè)置點(diǎn)所處的地理位置，服務(wù)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(nèi)各個(gè)客運(yùn)站的分工方案。如此，不僅可以更好地發(fā)揮大交通條件下客運(yùn)樞紐的本身優(yōu)勢(shì)，也可以通過客運(yùn)樞紐推動(dòng)城市建設(shè)，改善城市交通，使得城市得到更好的發(fā)展。

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