基于乘客需求的公交線路優化分析

金 慧，羅 鈿，李 晶

（蘭州工業學院 汽車工程學院，甘肅 蘭州 730050）

交通擁堵問題是我國各個城市現在面臨的非常嚴重的問題之一，交通規劃不合理會導致公共交通車輛的進到站時間得不到保障，嚴重降低車輛的行駛速度，增加燃料耗損，低速行駛會使排污量增加，致使生態環境惡化。城市交通擁堵對人們的出行造成很大影響，同時也會讓交通資源造成一定的浪費。根據2020年數據顯示，我國每年因為交通擁堵造成的浪費約為1.6萬億元，占我國平均國內生產總值的1.5%。因此，公共交通能力的提高是解決城市交通問題的最佳方法。LESSA等人將可達性表示為區域內公交站點數量與同一區域總人口的比率[1]。曾慶華以通州區居民公交出行為研究對象，將軸輻式網絡設計引入到城市公交線路優化問題中[2]。

公交線網優化的目的在于提高乘客的出行意愿，使交通出行更加合理高效[3]。據蘭州市七里河區第七次人口普查數據得，龔家灣街道現有人口數5.8萬，彭家坪高新區現有人口數20萬左右。龔家灣街道和彭家坪高新區目前的公交路線有 5路、F5路、Q5路、105路及165路。很明顯，為數不多的公交路線無法滿足龐大人口基數下的出行需求。以武威路為例，武威路南接蘭州南高速口，北接西津西路，同時與南環路路線交叉，所以此路段是龔家灣出行容易擁堵路段。本文將針對蘭州市七里河區的具體公交路線以及實時路況等基本信息提出優化方案和措施。

1 基于乘客需求的公交線路優化模型

為滿足乘客的出行需求，本文主要考慮乘客的出行時間和換乘系數。故從公交線路的長度、線路非直線系數、線路重復系數、換乘系數、公交站點平均間距、站位建立基于乘客需求的公交線路優化模型。

1.1 線路長度的限制

線路的長度一般受城市的實際交通情況所影響，例如集中性小區或集中性大學城的存在就會對線路長度有所影響。一般情況下：

式中，l∈R；lmax、lmin分別為線路長度的上、下限（km）。根據城市的實際交通情況，上限lmax≈15 km，下限lmin≈5 km。

1.2 線路非直線系數

線路非直線系數為某條公交線路首末點的實際運營長度與首末站直線距離之比，以此來反映線路的繞行程度[4-5]。計算公式為

式中，l為公交線路實際運營長度，km；d為公交線路起、終點站間的直線距離，km。

1.3 線路重復系數

線路重復系數是有公交線路的道路總長度與該區線路網總長度之比，反映城市公交配置是否合理的重要因素。若線路重復系數過大時，說明同一條路段公交線路較多，這會提升道路交通壓力；若線路重復系數過小時，不能滿足該路段乘客出行需求。對于不同道路級別上的公交線路條數可以不同。其中“公交主干道”不宜超過8條，“公交次干道”不宜超過5條，“公交支路”不宜超過3條[6]。

1.4 換乘系數

公交換乘系數為某一條直達公交車上平均的出行者數量與乘載該條直達車所走線路的所有人數之比[7]。一般造成公共交通擁堵而晚點的原因就是換乘系數超出特定的范圍。一般情況下，大城市＜1.5，中小城市＜1.3。換乘系數的計算方法為

1.5 公交站點平均間距

公交站點平均間距，指某條公交線路行駛距離與?？空军c數的比值。站距過短或過長都不利于城市公共交通的發展。簡而言之，過短需要優化，同樣距離太遠也需要優化[8]。

1.6 站位

站位指公交車站所設置的地理位置。公交站點一般在人流量較集中的地方，比如大型商場或者購物中心、火車站、汽車站、學校及小區等地方多會設立多班列車?？炕虬l車。基于此類的設計，會大大增加出行者的方便程度，而且也會為聚集性場所解決人流量大的問題[9-10]。

2 公交線路及站點優化應用

根據站位設置要求進行布線，站點首先考慮布置在靠近人流較為集中的學校、醫院，超市和菜市場。比如F5路，民生新天地作為首站，就是考慮了集中居民區的需求；武威路作為多輛公共交通工具的站點，也是考慮到了這個因素。按照上述方法設置線路可以有效解決出行者的交通便利問題。

根據上述優化模型對七里河區域內的48條公交路線以優化目標做計算，計算結果取整數，具體如表1所示。

表1 蘭州市七里河區區域內公交線路優化目標分析

從表1中的換乘系數來看，站點數較多的77路換乘系數高達1.7，站點數居中且線路長度也居中的53路換乘系數達1.83，站點數偏少且線路長度也偏短的5路換乘系數為1.4，諸如此類的換乘系數不符合城市公共交通合理發展的線路還有很多。（按照城市換乘系數的要求，大城市換乘系數＜1.5，中、小城市換乘系數＜1.3。）

按照公交路線長度的約束，七里河區區域內公交線路長度需考慮并進行優化線路的主要線路如表2所示。

表2 七里河區線路長度需考慮優化線路

從公交站點數來看，站點過多會增加出行者的出行時間，降低出行意愿；站點過少則會造成大部分出行者乘坐公交的距離增大，即無形中增加了出行者的出行難度。七里河區所研究公交線路共有48條，而所研究線路的平均站點數為22，少于十個站點為站點過少的線路，多于35個站點的為站點過多的線路。為使表述更清晰可觀，下面對站點過少和站點過多的線路作分析，如表 3所示。

表3 七里河區線路公交站點數分析

從公交站點間距離來看，站點間距離應適中。一般來講，各個站點間距離應在500 m～800 m為宜。通過對七里河區內線路的48條線路的站點的分析，對站點間距離在500 m內定義為站點距離過短，對站點間距離在800 m以外定義為站點距離過長。七里河區域內線路站點間距離過短或過長的線路如表4所示。

表4 七里河區線路站點距離分析

在優化時應對站點間距離過短的進行優化，過長的應考慮增加站點以提高出行者的出行意愿。

3 公交線路建議優化方案

根據建立的基于乘客需求的公交線路優化模型應用分析，可實行以下具體的優化方案。

1.延長部分線路

對8條公交路線建議延長。如5路從西站十字延長至西客站或培黎廣場，84路從塑料廠延長至西客站等。具體建議如表5所示。

表5 對線路長度過短線路優化措施

2.優化部分站點

F5路楊家橋、金江小區、蘭州工業學院三站點可取消其一，以提高車輛行駛速度、減少停車次數。

105路和 165線路中的三匯悅郡及預備役二團，可考慮取消其中任一站點，從而使站點布置更符合乘客出行需求。

3.其他優化

F5路、14路、24路、105路等公交站點間距過短，可適當調整；45路、H5路、135路、801路等公交站點間距過長，可適當調整。

4 結論

（1）建立公交線網優化模型，其中選取線路長度的限制、線路非直線系數、線路重復系數、換乘系數、公交站點平均間距、公交線網密度及線路長度為約束條件，旨在減少乘客出行時間和換乘次數。

（2）研究表明，七里河區公交線路5路、F5路、13路、14路、21路、24路、84路、H5路、134路、139路線路較短需要延長；14路、24路、105路、F5路等公交站點間距過短；45路、H5路、135路、801路等公交站點間距過長。

（3）提出針對蘭州市七里河區的現有公交線路存在問題的公交線路優化建議。一是延長線路較短的 8條線路以降低換乘系數，并提高居民的出行意愿；二是對龔家灣彭家坪一帶的F5路、105路及 165路站點做一優化，去除間距小的站點以提高車輛行駛速度、減少停車次數；三是對站點間距不符合城市發展的線路建議作出適當調整，以穩定線路重復系數，體現城市公交配置的合理性。