基于城市軌道交通網絡的常規公交線網優化研究

孟永平

（廈門市國土空間和交通研究中心，福建廈門 361012）

1 前言

近年來，隨著城鎮化進程的快速推進及機動化水平的迅速提高，大城市交通需求規模急劇擴大，交通擁堵日益嚴重。為緩解交通擁堵，大城市紛紛提出了要優先發展以軌道交通為骨干的公共交通體系。

城市軌道交通作為公共交通系統的重要組成部分，具有大運量、準時、舒適和長距離等特征，但由于其昂貴的造價和嚴格的技術標準并不能通達城市的每個角落，常規公交覆蓋廣、靈活，但在運能、準時和長距離方面存在明顯不足。城市軌道交通與常規公交在公共交通系統中的功能定位，主要服務對象確定，如何與地面常規公交網絡相協調，規劃建設一個服務范圍更廣、系統規模更大的多元化公共交通體系，以滿足城市快速發展帶來迅速增長、多樣化的客運交通需求已經成為大城市面臨的難題。為實現上述目標，迫切需要對城市軌道交通成網后與常規公交如何優化進行研究。本文基于此背景開展相關探索研究，并在廈門進行實踐。

2 常規公交優化方法研究

2.1 目標及技術路線

（1）目標。城市軌道交通成網后常規公交線網優化的主要目標包括以下3個方面：①提升公共交通出行效率，城市軌道交通與常規公交相互協調、優勢互補，形成相互支援的城市公共交通網絡，提升出行者使用常規公交以及常規公交換乘城市軌道交通、快速公交方式（BRT）的出行效率；②提升公共交通可達性，發揮常規公交的客運接駁和運能補充作用，保障常規公交線網密度、常規公交站點密度達到一定標準，使常規公交線路具有更好的可達性；③提升公共交通吸引力，通過多網融合，營造良好的換乘條件，縮短出行時間、提升舒適度，促進公共交通乘客回流。

（2）技術路線。城市軌道交通成網后常規公交線網優化方法是目標導向和問題導向相結合。在多源大數據分析的基礎上挖掘常規公交需求特征和存在問題，結合常規公交優化目標，提出優化策略、優化方案和配套政策，并建立評價指標體系對優化方案進行評估。具體技術路線如圖1所示。

圖1 城市軌道交通成網后常規公交線網優化技術路線圖

2.2 模型及需求分析

基于城市現狀交通模型構建公共交通系統模型，準確計算乘客出行距離、時間和費用，評估乘客不同公共交通出行方式下的效用。運用城市軌道交通和BRT刷卡數據分析得到站間起終點（OD）客流數據，利用GPS及刷卡數據推測現狀公交站間OD客流數據，分析公交、城市軌道交通、BRT系統內部和各系統間換乘關系，導入建設好的公共交通系統模型，作為需求分析的實證基礎。對規劃年公交出行方式、出行分布和客流量分配進行預測，形成城市軌道新線開通后的常規公交需求分析。結合現狀乘客轉移分析，預測城市軌道交通新線開通以后不同公共交通方式需求走廊。具體技術路線如圖2所示。

圖2 需求分析技術路線圖

2.3 優化策略及方法

2.3.1 優化策略

分區域、分層次、差別化構建公交與城市軌道交通之間良好的互動發展模式，通過常規公交與城市軌道交通的一體化銜接，減少公交與城市軌道交通的沖突，擴大城市軌道交通的服務半徑，構建城市軌道交通+公交快線+公交普線+公交支線的多層級公交體系。

在城市軌道交通線網密度較高的城市中心區和處于城市軌道交通線路末端的外圍區域采取差別化的區域公交發展策略，根據不同區位的接駁需求確立不同的公交線路功能定位。具體包括：①中心城區形成以城市軌道交通+公交并重的模式，城市軌道交通成為網絡主體，常規公交作為城市軌道交通的補充和完善，以中短距離出行和接駁為主；②新城開發區形成城市軌道交通骨架型布局，地面公交仍為主體的模式，城市軌道交通串聯客流走廊，常規公交形成網絡覆蓋，增加連接城市軌道交通站點、樞紐和居住區客源點之間的接駁線；③?跨組團形成城市軌道交通為主、公交為輔的模式，城市軌道交通為跨組團公共交通出行需求主體，承擔大部分客流，公交以大站快線為主。

根據客流特征、換乘條件，圍繞公交服務分區和客流集散中心確定公交樞紐等級，將樞紐劃分為城市軌道交通換乘型樞紐、城市節點型樞紐、跨組團通道型樞紐。以樞紐為核心，以公交分區服務為基礎，依據城市公共交通運輸體系構成，依托城市軌道交通骨干運輸系統布局，建立基于城市軌道交通線網的“快線公交+干線公交+支線公交+微循環”四級公交線網結構，形成“點”“面”結合，層次分明的公交線網。具體融合發展模式如圖3所示。

圖3 城市軌道交通與常規公交融合發展模式

2.3.2 優化方法

針對基于城市軌道交通網絡的常規公交線網調整，采用分類劃分、分級處理的方法。通過常規公交線路與城市軌道交通線路之間的走向關系，確定常規公交線路類型，并針對不同類型的常規公交線路確定其調整需求、調整力度、調整時序的級別，針對分級處理后的線路選取不同的調整方法，實現常規公交線網的優化調整。如當公交線路與城市軌道交通共線4個站以上時，二者存在競爭關系，可考慮對公交線路進行適當調整；當共線8?個站以上時為強競爭關系，須相應采取截短、改線、取消等優化措施。

由于“共線共站”評價法僅反映線路的空間分布，為真實反映實際客流與城市軌道交通線路的關系，還需要對起終點位于城市軌道交通站點300?m范圍內的公交刷卡OD數據進行篩選分析。對常規公交線網優化時，既考慮城市軌道交通線路的客流，又考慮其沿線區域不斷發展、繁榮和新增加的客流，同時還要考慮該區域與周邊地區公交線網構成、廣大乘客對地面交通的需求及公交與城市軌道交通換乘的需求。優化方法的原則是針對線路實際采用可行的優化方法，減少資源的浪費，同時滿足居民的出行需求。優化方法主要包括：減線、調線、調班和接駁，實際采取多種優化方法結合的思路。

（1）減線包括完全取消、部分取消和整合3種類型。線路完全取消是一種調整力度較大的調整方法，該方法主要適用于與城市軌道交通線路基本重合的公交線路，這種線路與城市軌道交通客流的競爭關系明顯。線路部分取消主要適用于走向與城市軌道交通部分平行或重合的常規公交線路，通過取消部分與城市軌道交通重合的線路，減少與城市軌道交通的客流競爭。線路整合是一種調整力度較大，涉及線網整體調整的方法，通過分析與城市軌道交通線路相重合的公交線路，在保證整個公交線路覆蓋范圍的前提下，對其中的2條線路或者多條線路進行整合。

（2）調線包括走向調整、中間停靠站調整、起終點調整3種類型。線路走向調整分為全走向調整和部分走向調整。線路中間停靠站調整，總體上不改變線路的走向，只通過改變中間站點的設置，來達到線路優化的目的。線路起終點調整適用于公交線路的起終點和城市軌道交通站點靠近的情況。

（3）調班包括發車間隔調整和運營時間調整2種類型。線路發車間隔調整適用于與城市軌道交通基本重合的常規公交線路運營時間調整。線路運營時間調整包括延長運營時間、縮短運營時間、錯開運營時間3種。

（4）接駁為公交線路接駁城市軌道交通站點一體化銜接優化方法。

2.4 評價體系及指標

為對優化后的常規公交方案進行客觀評估，從線網融合、設施協調、服務水平3方面建立評價指標體系，構建方案的評價模型，通過評價分析對常規公交線網優化方案進行評估。具體選取指標如圖4所示（以廈門市為例）。

圖4 常規公交線網優化評價指標

3 廈門常規公交線網優化案例

廈門市軌道交通1號線于2017年12月開通，2號線于2019年底通車，3號線于2021年6月通車，廈門市軌道交通網絡已初步形成，運營里程超過100?km，公共交通出行迎來新時代，迫切需要對常規公交線網進行優化。

3.1 公交概況

截至2020年8月，廈門市有公交線路408條，線網總里程數為7?249.5?km。按功能分類，可將線路分為常規公交和差異化公交，其中常規線路占比最高，達到65.9%，微循環線、城際公交、大站快線等線路占比相對較低；按空間布局分類，線路又可分為島內線路、進出島線路、島外線路，其中島外線路最多，達到189條，其次為島內線路，達到151條，進出島線路為68條（其中常規線路55條，定制公交線路13條）。日客運量約170萬人次，近70%為島內OD客流。島內東西向走廊強于南北向，與居民職住分離特征一致。島外主走廊均為進出島通道的延伸，各區內部、島外跨區客流弱。客流出行距離主要在6?km以下。常態化通勤客流（月乘公交20次以上）占全部客流的85%，客流忠誠度高。

3.2 需求分析

城市軌道交通3號線開通后的公交客流OD主要由4個部分構成，即以現狀公交OD客流為基礎，疊加島外新增人口崗位所帶來的增量公交OD客流預估，減去轉移至3號線的公交OD客流，疊加轉移至3號線作為公交接駁的OD客流。其中，轉移至3號線的公交OD客流采用轉移率方法。以城市軌道交通1號、2號線開通后轉移乘客分析為基礎，計算特定時間縮短、票價增加條件下，公交轉移至城市軌道交通的客流與城市軌道交通開通前公交客流的比值。公共交通系統模型計算出3號線通車后常規公交客流變化如圖5所示。

圖5 城市軌道交通3號線通車前后常規公交客流變化

3.3 優化策略

常規公交線網優化的總體策略為分區、分層、差異化策略。進出島層面，非城市軌道交通沿線依然為進出島主要公交走廊，設置主要快線、干線，地鐵沿線保留部分公交，采用大站快線形式，設站避免與城市軌道交通競爭，截短部分公交，結合客流特征，兩端通過城市軌道交通車站設置接駁支線、微線；島內層面，構建公交換乘樞紐，優化公交線網組織，達到換乘方便、高頻接駁、減少重復、提高線網效率的目的；島外層面，充分發揮城市軌道交通骨架作用，針對城市軌道交通站點加強公交接駁，形成魚骨狀線網模式，使城市軌道交通、公交兩者互促融合。

3.4 優化方案

進出島公交線網優化以服務進出島需求為主，在島內端進行長度控制，在島外端對線路適當延伸，注重線路站點與城市軌道交通站點的銜接換乘，在島外各區內可通過組織接駁線路換乘，同時，配套相應的換乘樞紐予以保障支撐。對優化線路的篩選，主要考慮以下幾項指標：①線路長度大于30?km；②與城市軌道交通連續共站數超過5個；③實載率小于0.2；④跨島客流占比低于40%。經優化調整，形成線網架構呈如下特征：①?西向進島，2個通道，5條線路，原則控制在嘉禾路以西；②北向進島，3個通道，11條線路，原則控制在仙岳路以北；③東向進島，2個通道，5條線路，原則控制在云頂路以東。

島內線路重構重點考慮4個層面：①識別主要聯系方向，即識別片區之間及片區內部客流聯系特征；②識別主要客流走廊，考慮布局公交干線；③發揮樞紐聚集優勢，識別主要換乘節點，布設支線、微線，接駁城市軌道交通線網；④區分競爭合作關系，強化接駁，篩選共站超4個的線路，結合客流特征，優化線路，降低競爭關系，強化與城市軌道交通接駁，吸引及錨固城市軌道交通未覆蓋區域及機動車強出行走廊的公交客流。

廈門市進出島和島內常規公交優化方案如圖6所示。

圖6 廈門市進出島和島內常規公交線網優化方案

相比于島內公交線網，島外公交線網存在公交服務覆蓋率較低、公交線網密度不足、與城市軌道交通線網接駁不暢等顯著問題。因此，島外公交線網優化，應以“增覆蓋、提密度、強接駁”為基本原則。

3.5 方案評價

（1）線網融合。根據線網優化方案評估線網整體情況，進出島線路數量下降明顯，由現狀55條下降至20條，共站4站以上線路調整明顯，由現狀28條調整至7條；島外線網密度提高，由現狀7.50??km/km2提高至8.59??km/km2，線路重復系數下降明顯，由現狀1.96下降至1.56，進出島和島外線路平均長度下降明顯，分別由現狀 27.17??km、15.16??km 下降到?14.18??km 和 13.94??km。進出島公交分擔率大幅提高，由現狀41%提高到55%，城市軌道交通方式占比提高明顯，由現狀的54%提高至80%，線路客流強度顯著提高，由現狀405?人次/?km?·天提高到?434 人 /?km?·天。

（2）設施協調。優化后城市軌道交通1號、2號、3號線站點100??m周圍內有公交站點服務的出入口數量分別提升4個、16個和32個，出入口100?m公交站配套率分別從48%提升至52%，由24.7%提升至39.6%，由14.5%提升至53%；城市軌道交通2號、3號線站點100??m公交中途站配套率分別從93%提升至100%，由61.7%提升至100%。

（3）服務水平。跨島和島內調整后各條線路OD可達性基本不受到影響，基本可以通過直達或者少量一次換乘的方式完成出行。同時，調線后會有更多乘客可以選擇城市軌道交通方案出行，進而帶來更多客流和總營收。

4 結語

通過對城市軌道交通成網后常規公交線網的優化能提升公共交通整體吸引力，城市軌道交通與常規公交發揮各自特長，相互協調、優勢互補，形成相互支援的城市公共交通網絡，通過多網融合，營造良好的換乘條件，縮短出行時間、提升舒適度。本文以問題導向和目標導向為研究方法，對城市軌道交通成網后與常規公交的功能定位、需求特征和問題進行全面研究，提出較為成熟的常規公交優化方法，并在廈門市進行了較好的實踐，取得了較好的效果，為正在網絡化運營城市軌道交通的城市提供參考依據。