周高衛(wèi)

（四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院，四川 成都610041）

0 引言

綜合公交系統(tǒng)（Competitive Multi-modal Transit System）是城市客運交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、出行結(jié)構(gòu)和交通配置三者博弈的必然產(chǎn)物[1-2]，對于緩解特大城市的交通擁堵具有重要作用。目前，國內(nèi)外越來越多的城市致力于研究出行者需求特征、出行時間價值、公共交通系統(tǒng)的適應性與城市經(jīng)濟社會發(fā)展之間的平衡關系，使傳統(tǒng)單網(wǎng)獨立規(guī)劃向多種公交線網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃轉(zhuǎn)變，以求公交需求結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置與公交系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，優(yōu)化城市客運系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

常規(guī)公交系統(tǒng)、快速公交系統(tǒng)（BRT）和城市軌道交通系統(tǒng)等不同公共交通系統(tǒng)需求分析、線網(wǎng)布局優(yōu)化的方法差異性較大。本文基于綜合公交系統(tǒng)內(nèi)涵分析，從市區(qū)出行全過程和公交需求可塑性兩個方面論證綜合公交系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃的必要性，在此基礎上提出綜合公交系統(tǒng)規(guī)劃的原理性框架。

1 內(nèi)涵界定

各種公交方式具有獨立的適應性，而出行者交通方式選擇具有個性，單一的公交方式既不能適應多樣性的出行需求，也不能完成公交出行全過程[3-5]，公共交通需求的多樣性在客觀層面決定了綜合公交線網(wǎng)的層次性。在此背景下，道路公交系統(tǒng)和城市軌道交通系統(tǒng)銜接優(yōu)化已不能適應多樣性的出行需求。公交走廊的出行發(fā)生吸引決定了出行量及其空間分布，出行分布則決定了空間聯(lián)系和距離分布。綜合公交系統(tǒng)線網(wǎng)規(guī)劃是在統(tǒng)籌分析公交網(wǎng)絡形態(tài)與城市空間布局結(jié)構(gòu)的映射關系的基礎上，通過迭代優(yōu)化完善綜合公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和公交走廊系統(tǒng)配置，實現(xiàn)將不同出行時間價值的需求分布在多層次的綜合公交網(wǎng)絡中（見圖1）。綜合公交系統(tǒng)強調(diào)整體性，而非側(cè)重于系統(tǒng)本身的方式種類。

圖1 綜合公交統(tǒng)籌規(guī)劃內(nèi)涵與范疇

2 必要性分析

2.1 出行全過程分析

在城市客運系統(tǒng)中，全過程公交出行鏈包含出行方式?jīng)Q策、換乘點選取、出行路徑?jīng)Q策三個重要階段。出行者公交方式和路徑?jīng)Q策是基于隨機效用值最大化的原則。出行者在決策出行方式前，首先關心出行距離；在方式確定后，則以效用值最大化為目標決策出行路徑?？紤]公交出行全過程（見圖2），隨著公交系統(tǒng)線網(wǎng)的不斷完善，綜合公交走廊中“方式—路徑”組合具有多樣性。全過程公交出行鏈中各階段方式選擇具有反饋效應，任何一個階段的方式選擇、路徑?jīng)Q策都將影響其他階段的方式選擇和路徑?jīng)Q策。通過優(yōu)化公交客運需求和公交系統(tǒng)配置間的映射關系，可以提升公交出行全過程服務效率和水平。

圖2 全過程公交出行鏈示意圖

2.2 公交需求可塑性分析

城市各種客運交通方式的適應性和出行需求多樣性間的相互博弈導致公交系統(tǒng)需求具有可塑性，表現(xiàn)為兩點：一是公交需求總量具有可塑性，二是各公交方式分擔率具有可塑性。綜合公交系統(tǒng)出行總量由人口結(jié)構(gòu)和規(guī)模、城市空間結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展水平、崗位分布和交通發(fā)展政策等要素綜合決定，各種公交方式需求總量具有可塑性，計算公式如式（1）所示。由式（1）可知：城市公交系統(tǒng)出行總量在一定的系統(tǒng)環(huán)境、公交系統(tǒng)服務能力條件下具有波動性，若通過公交統(tǒng)籌優(yōu)化，實現(xiàn)系統(tǒng)服務水平和能力提升，公交系統(tǒng)總體需求增加，也能最大程度發(fā)揮各種公交方式的比較優(yōu)勢，適應不同效用值的出行需求。

式（1）中，rw、rb、rv、rc、rt分別為不同距離段上步行、自行車、自用乘用車、常規(guī)道路公交和城市軌道交通的比例；Pw、Pb、Pv、Pc、Pt分別對應不同方式總的出行比例。

3 規(guī)劃布局原理性框架

本文在分析綜合公交系統(tǒng)內(nèi)涵和統(tǒng)籌規(guī)劃必要性論證的基礎上研究綜合公交系統(tǒng)線網(wǎng)規(guī)劃方法。綜合公交系統(tǒng)線網(wǎng)布局規(guī)劃包含準備階段（出行OD矩陣生成）、初級線網(wǎng)形成和線網(wǎng)優(yōu)化三個階段。

3.1 出行OD表生成

戶籍人口、暫住人口和流動人口出行強度、空間分布、出行方式?jīng)Q策等具有較大差異性，為全面掌握特大城市出行需求特征，需在出行發(fā)生吸引階段按人口分類獲取交通小區(qū)發(fā)生吸引總量。在獲得全人口出行發(fā)生吸引后，由于城市軌道交通車站吸引范圍通常包含若干用于做城市綜合交通規(guī)劃的交通小區(qū)，若直接用城市綜合交通規(guī)劃的資料產(chǎn)生綜合公交需求，其結(jié)果失真程度較大。因此，本文推薦以城市軌道交通車站為中心重構(gòu)交通小區(qū)，將綜合交通規(guī)劃交通小區(qū)的發(fā)生吸引變換為車站吸引范圍相關小區(qū)的發(fā)生吸引，再根據(jù)修正的重力模型產(chǎn)生基于車站吸引范圍的OD 矩陣。定義交通小區(qū)重構(gòu)權(quán)重εri為原交通小區(qū)i包含于軌道交通車站r某相關區(qū)域的面積與i交通小區(qū)總面積的比值，即：

式中：Hir為i交通小區(qū)包含于r軌道交通車站某相關區(qū)域面積；Hi為i交通小區(qū)總面積；oi為i交通小區(qū)分布不均衡系數(shù)。

由此得出基于軌道交通車站吸引范圍重構(gòu)的發(fā)生吸引：

式中：Pr為r軌道交通車站吸引范圍相關小區(qū)總發(fā)生量；Ar為r軌道交通車站吸引范圍相關小區(qū)總吸引量；ρij為i交通小區(qū)j類人口數(shù)；аijk為i交通小區(qū)j類人口k出行目的的出行率。

3.2 初始線網(wǎng)形成

根據(jù)基于城市軌道交通車站重構(gòu)的居民出行OD 表，從OD 表中辨識主要客流集散點；將出行OD矩陣按照Dijkstra最短路原則在道路網(wǎng)上進行分配，得出居民出行期望主路徑，計算遠期高峰小時單向最大斷面客流并判定該斷面客流與高斷面客流區(qū)間的支撐關系，由此判定該公交走廊能級，據(jù)此初步?jīng)Q策主交通走廊大中運量快速公交系統(tǒng)類型，形成綜合公交系統(tǒng)初級線網(wǎng)。由圖3所示流程得到的初級路網(wǎng)通常是離散的，且系統(tǒng)間銜接效果不佳，需進一步調(diào)整。

圖3 綜合公交初始路網(wǎng)產(chǎn)生流程

3.3 線網(wǎng)優(yōu)化

該階段首先需處理軌道交通系統(tǒng)支線和環(huán)線問題，同時，將基于軌道交通車站吸引范圍的OD矩陣在初級綜合公交線網(wǎng)上進行公共交通方式選擇和客流分配。判定分配結(jié)果是否滿足城市軌道交通系統(tǒng)或BRT 系統(tǒng)能力限制，對于BRT 系統(tǒng)則應判定建設條件的可行性，最后通過解析優(yōu)化模型循環(huán)優(yōu)化線網(wǎng)（見圖4）。

圖4 綜合公交線網(wǎng)優(yōu)化流程

4 結(jié)論

從城市綜合公交系統(tǒng)規(guī)劃必要性論證可知，各種公交方式均不能適應出行者多樣性出行需求。需求多樣性在客觀層面決定了公交系統(tǒng)線網(wǎng)的層次性，實現(xiàn)在規(guī)劃層面各種公共交通方式統(tǒng)籌優(yōu)化，是提升綜合公交系統(tǒng)服務水平的重要措施。

綜合公交系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃注重需求與線網(wǎng)之間的迭代優(yōu)化，強調(diào)系統(tǒng)方式間的協(xié)調(diào)和關聯(lián)，實現(xiàn)不同出行目的的需求均有相應的公交系統(tǒng)與之服務、不同種類的公交方式均能最大程度發(fā)揮系統(tǒng)特性。同時，由于綜合公交系統(tǒng)出行全過程“方式—路徑”組合的多樣性以及公交全過程出行鏈廣義費用非線性特征顯著，綜合公交系統(tǒng)優(yōu)化是復雜的系統(tǒng)問題。本文所提出的綜合公交線網(wǎng)規(guī)劃僅為基本的思想框架，有待進一步深化。

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