基于客流量的公交線路規劃研究

吳冰帆+程麗燕

摘 要 本文在獲取公交站點及線路的上客/下客流量信息的基礎上，對公交線路進行分析評估和規劃研究，提出基于客流量的公交線路評價模型。

關鍵詞 公共交通；公交客流量；線路規劃

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0203-02

1 課題背景

隨著時代的進步、社會經濟的快速發展，我國城市建設不斷加快，城市化人口越來越大，路上機動車輛出行量不斷增加，交通需求日益增加。交通設施建設的步伐卻遠遠跟不上交通需求的增長速度，交通擁堵已經成為國內很多城市面臨的主要問題。國內外很多專家、學者及行業內人士對城市交通進行了詳細、深入的研究，研究結果表明解決目前城市道路交通擁堵問題的最佳方法為：大力發展城市公共交通，提高城市交通的信息化水平，建立先進的公共交通系統，提高公交運營部門的管理水平，實現公交調度的智能化[1]。大力發展公共智能交通，提高公交分擔率，已經成為緩解擁堵問題的重要選擇。

城市公共交通系統能否有效、高效地運行，不僅取決于道路建設和車輛配置等硬件設施條件，更有賴于提升公交系統的信息化水平。公交線路規劃的合理與否關系到公交系統能否滿足城市快速發展帶來的實際需求，合理的公交線路規劃是依靠公交系統解決城市擁堵的關鍵所在。

2 本文研究目標和內容

2.1 研究目標

本文在獲取公交站點和公交線路的上下客流量信息的基礎上，對公交線路規劃進行研究，提出基于客流量的公交線路評價模型。

2.2 研究內容

本文研究的主要內容是公交線路規劃研究。具體研究內容是：利用得到的公交營運基本信息及公交客流量信息，對現有的公交線路進行分析評估和規劃研究，提出基于客流量的公交線路評價模型。

3 公交線路規劃研究現狀

國外專家、學者對公交線路規劃的研究起步比較早，有比較廣泛和深入的研究，主要可以分為以下幾個階段。

第一個階段為20世紀40—60年代。這個階段，主要根據經驗來進行公交線路規劃。當城市擴大的過程中，為了滿足城市的發展需求，公交線路需要不斷的增加，增加的依據主要有2點。一是根據城市居民的反應或者公交公司的調查；二是由某些權威機構或者專家根據經驗來確定增加方案[2]。

第二個階段為20世紀60—80年代。這個階段，學者主要利用系統分析法來進行公交線路規劃。1967年，Lampkin提出將乘客的乘坐舒適度和出行時間作為公交線網的服務指標之一，依此建立了一個網絡設計模型[3]。Hirsch等學者將公交線網優化模型作為一個固定的需求模型，之后各種數學算法被提出來用于求解這類模型[4]。

第三個階段為20世紀80年代至今。這個階段是公交線路規劃研究的黃金階段，大量的學者專家參與其中，各種新的方法被提了出來。Patttnaik等學者將遺傳算法應用于公交線網設計，以將公交乘客出行費用總和最小作為目標，首先生成線路備選集，然后利用遺傳算法進行優選[5]。

國內學者對于城市公交線路規劃的研究起步較晚。20世紀80年代，吳稼豪、李碩、夏偉民等學者較為全面的敘述了城市公共交通線路規劃的模型和求解模型的方法[6，7]。楊兆升等人提出了以客運工作量最小為目標，在一定的約束條件下，交公交OD分配到出行路徑上[8]。

20世紀90年代以來，由于國內很多學者投入到城市公交線路規劃的研究上來，很多新的方法被提出來。王煒等學者提出了以公交直達客流量為目標的“逐條布設，優化成網”方法[9]。1999年，林伯梁等從組合優化的角度，提出了一種公交網絡優化模型，模型考慮了經營者和乘客的利益，在滿足站點容量限制的情況下盡可能減少乘客出行時間和降低線路建設成本[10]。

城市公交線路網絡的優化是公交線路規劃研究的核心內容。解優法和證優法是公交線網優化的兩種常用思路[11]。其中，解優法的過程如下：預測城市交通的需求，設定特定目標函數，求取最優解。證優法則是通過對多個備選線網規劃方案進行分析比較，選擇其中的較優方案。兩種思路經常結合使用，如將解析優化得到的線網與經驗線網共同組成備選線網，對解析優化得到的線網根據實踐經驗進行調整，還有要對經驗線網的解析優化調整[12]。

當前國內外很多學者進行公交線路規劃研究，提出了大量的模型和求解算法。本文基于公交客流量進行公交線路規劃研究，依據公交線路規劃的常用原則，提出了線路規劃時的評價指標，并建立了線路評價模型，為公交線路調整提供了依據。

4 基于客流量的公交線路規劃

公交線路規劃時，一般已經存在一個初具規模的公交線網體系，該體系是在城市發展的過程中，由陸續開通的各條線路逐漸組成網絡的。進行公交線路規劃，并不是要全盤推翻原有的所有線路，建立一個全新的線網系統。合理的線路規劃方案，應該將現有線網體系與線路規劃相結合，進行規劃時，保留乘客量較大的線路，去除乘客量較小的線路，然后根據需求調整現有線路或增加新線路。

根據公交線路網絡生成過程的不同，目前有兩大類的常用方法，一類采用單條線路的優化方法，另一類是

線網整體優化[12]。

第一類方法一般是采用逐條布設的思路，根據實際約束或需求，對現有網絡中的線路通過線路的合并，組合燈方法進行優化。王煒提出的“逐條布設，優化成網”就是這類方法的代表。

第二類方法首先確定規劃的目標，然后開始建立模型，并針對模型提出算法，求取最優解。該類方法在1974年由steebrink首先提出。近些年來，很多復雜的算法不斷被提出，如遺傳算法等。

本文基于公交客流量進行公交線路規劃研究，依據公交線路規劃的常用原則，提出了線路規劃時的有關客流量的評價指標，并依此線路評價模型，為后續的公交線路調整提供依據。

公交線路規劃是一個多目標的優化問題，主要關系到乘客和公交運營商兩方面的利用。乘客方面希望出行的時間成本和經濟成本盡可能低，運營商方面則關心公交網絡的運營效率與效益，希望服務客流密度盡可能大，投入成本盡可能低。本章根據這兩方面目標，設定公交規劃時的參考指標，初步建立公交線路評價模型。

5 公交線路規劃的指標和評價模型

公交線網需要盡可能得平衡乘客和運營商兩方的利益，布設的過程中應盡量滿足下面的原則。

乘客出行時間短：盡可能按照最短線路進行布設，減少換乘，縮短乘客出行時間。

線路長度合適：應盡量避免布設過短和過長的線路，保證線路長度在合理的范圍內。

服務客流量較大：應優先布設客流量較大的線路。

本文以公交客流量為參考，根據以上3個原則，進行公交線路規劃研究，以下面幾點作為線路規劃時的參考指標：線路客流量，線路客流密度，線路滿載率，線路直達客流量，站點客流量。各指標的計算方法如下。

線路客流量：根據公交流量統計系統可以得到線路全天客流量，包括全天客流量以及高峰時段客流量。

線路客流密度：由線路客流量和線路長度可以得到線路客流密度。

線路公交滿載率：根據客流量和公交承載能力，可以得到公交線路的滿載率。

線路直達客流量：根據公交流量統計系統，可以得到線路的客流量和具體刷卡乘客，然后根據乘客的出行軌跡，可以判斷乘客是否是直達，進而得到線路的直達客流量。

站點客流量：根據公交流量統計系統，可以得到站點的客流量，包括全天客流量和高峰時段客流量。

根據以上參考指標提出下面的公交線路評價公式：

可以利用以上模型對現有的公交線路進行評價，即判斷現有路網的合理性，得到的結果可以為后續的公交線網調整提供參考。

上述指標還可以用于公交線路規劃時其他階段的參考，如某線路流量過大，滿載率過高，可以考慮增加該線路的車輛分配數目；某站點的流量明顯超過該站點的實際承載能力時，可以考慮在其附近加設線路。

6 總結與展望

本文首先介紹了課題的研究背景和相關知識，提出了論文的研究目標和內容—基于客流量的公交線路規劃；接著，對線路規劃常用的方法進行了總數；然后提出了線路規劃的目標。在此基礎上，提出了線路規劃的原則基于公交客流量的線路規劃所采用的衡量指標。最后，提出了基于客流量的公交線路評價模型。

本文提出的基于公交流量的線路規劃方法，主要是在理論方面的研究，下一步工作，在此基礎上，驗證并完善該線路規劃方法。

參考文獻

[1]王笑京，齊彤巖，蔡華.智能交通系統體系框架原理與應用[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[2]胡剛.城市公共交通網絡站點優化技術研究[D].南京：東南大學.

[3]Lampikin，Saalmans. The design of routes，Undertaking： A case study. Transportation Reaseach，1967：43-49.

[4]Hirsch and Dantzig. The fixed charge problem. Rand Co.1968.

[5]Patamaik S.B， Mohan. Urban bus transit route network design using genetic.

[6]吳稼豪.城市公共交通網絡設計的一種優化方法[J].上海機械學院學報，1983（2）：15-18.

[7]夏偉民.城市公共交通線路的優化設計.運籌學，1985（1）：54-59.

[8]楊兆升.城市公共交通網絡優化[J].汽車運輸，1985.

[9]王煒，楊新苗，陳學武.城市公共交通系統規劃方法與管理技術[M].北京：科學出版社，2002.

[10]林柏梁.基于出行費用最小化的公交網絡優化模型[J].中國公路學報，1999（1）：79-83.

[11]王煒，楊新苗，陳學武，等.城市交通系統規劃方法與管理技術[M].北京：科學出版社，2002.

[12]馮艷春.基于IC卡數據的公交規劃方法研究[D].長春：吉林大學，2005.

[13]GV50220-95 城市道路交通規劃設計規范[S].