(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院 重慶 400074)

一、引言

城市公共交通是城市的重要組成部分，是城市發(fā)展的重要紐帶，同時(shí)也體現(xiàn)城市的形象。城市公共交通是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先導(dǎo)行業(yè)，人口增多，城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷活躍，公交出行的需求會(huì)越來(lái)越大。大部分城市車(chē)輛增多，道路越來(lái)越擁堵，公交線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)效率不高，無(wú)法滿(mǎn)足居民日益增長(zhǎng)的出行要求。某些線(xiàn)路重復(fù)系數(shù)過(guò)高，線(xiàn)網(wǎng)分布不均等問(wèn)題影響了公交整體的運(yùn)行效率。為解決這些問(wèn)題公交線(xiàn)路規(guī)劃顯得就很有必要。

二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(一)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。國(guó)外對(duì)公交線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃的研究起步較早，20世紀(jì) 60年代和70年代，運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真和建立目標(biāo)函數(shù)來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。后來(lái)公交線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃研究將公交營(yíng)運(yùn)調(diào)度、公交方式優(yōu)化、公交票價(jià)優(yōu)化加入到其中，實(shí)現(xiàn)公交系統(tǒng)的整體優(yōu)化。基于有關(guān)理論，將居民公交 OD 量分配至公交網(wǎng)絡(luò)中，然后建立滿(mǎn)足一定約束條件的目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法，如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、蜂群算法等尋求模型的最優(yōu)解，具有代表性的有Janarthanan 等通過(guò)開(kāi)發(fā)可視化的圖形式交互式知識(shí)專(zhuān)家系統(tǒng)，模擬分析公交線(xiàn)網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，輔助公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]。

(二)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀始于80年代。隨著城市的發(fā)展公交線(xiàn)網(wǎng)的發(fā)展也很有必要。比較常用的模型如：模糊方法、灰色模型、遺傳算法、仿真模擬等方法都運(yùn)用到了公交線(xiàn)網(wǎng)中。目前更多的是基于模型的優(yōu)化研究。張國(guó)伍等在擴(kuò)展福勞德算法的基礎(chǔ)上，提出了公交線(xiàn)網(wǎng)的多條最短路徑算法。馮樹(shù)民在公交客流分配中提到了多路徑分配方法、容量限制分配法。為推進(jìn)公交運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變，優(yōu)化公交線(xiàn)網(wǎng)布局，實(shí)現(xiàn)公交資源效益最佳化，這些文獻(xiàn)拓寬了我們的思路，具有很高的借鑒價(jià)值。

三、公共交通現(xiàn)狀分析

出行組成了交通的重要部分，對(duì)人們的出行特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，明確其主導(dǎo)因素，這對(duì)研究公交出行有重大作用，公交出行特征分析是線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化的基礎(chǔ)，全面分析與研究存在的問(wèn)題與城市特點(diǎn)，這樣才能系統(tǒng)地全方位的確定城市未來(lái)發(fā)展的方向、思路和規(guī)劃目標(biāo)等。只有充分地認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀中存在的問(wèn)題和發(fā)展中的特點(diǎn)，才能進(jìn)一步改善和優(yōu)化城市公交線(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。為此可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析已有的問(wèn)卷調(diào)查、跟車(chē)調(diào)查數(shù)據(jù)，整理得到城市居民公交出行特征數(shù)據(jù)，為線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化提供依據(jù)。

(一)各項(xiàng)特征分析：(1)出行目的分析；(2)換乘次數(shù)與換乘后方式選擇；(3)步行到達(dá)車(chē)站時(shí)間、步行到目的地時(shí)間分析；(4)候車(chē)時(shí)間分析計(jì)算

(二)線(xiàn)路與線(xiàn)網(wǎng)評(píng)價(jià)。公交線(xiàn)路網(wǎng)的指標(biāo)很多，根據(jù)實(shí)際情況與可操作性，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的線(xiàn)路指標(biāo)角度，選擇線(xiàn)路長(zhǎng)度、非直線(xiàn)系數(shù)、公交線(xiàn)網(wǎng)覆蓋率、重復(fù)系數(shù)、復(fù)線(xiàn)條數(shù)和線(xiàn)路網(wǎng)密度這幾個(gè)指標(biāo)，對(duì)遂寧公交線(xiàn)路網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1、線(xiàn)路長(zhǎng)度評(píng)價(jià)。道路規(guī)范建議市區(qū)公共汽車(chē)主要線(xiàn)路長(zhǎng)度宜為8～12km[14]，依據(jù)城區(qū)帶狀的城市結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)，所以取10km為適宜的公交線(xiàn)路長(zhǎng)度。

2、非直線(xiàn)系數(shù)。非直線(xiàn)系數(shù)指公交線(xiàn)路長(zhǎng)度與首末站直線(xiàn)距離之比，它反映公交線(xiàn)路的曲折程度，公交線(xiàn)路的布設(shè)原則上應(yīng)以接近直線(xiàn)為宜，但也需考慮到地形地貌、服務(wù)人群和服務(wù)范圍等?！冻鞘械缆方煌ㄒ?guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定其應(yīng)不大于1.4。

3、線(xiàn)網(wǎng)密度。線(xiàn)網(wǎng)密度是反映公共交通服務(wù)水平的一個(gè)重要指標(biāo)理論上線(xiàn)路網(wǎng)密度值為2.5km/km2時(shí)最佳，此時(shí)居民出行的非車(chē)內(nèi)時(shí)間(步行及候車(chē)時(shí)間)最短；密度過(guò)大、過(guò)小都會(huì)造成非車(chē)內(nèi)時(shí)間的增加。為此，在市中心區(qū)規(guī)劃線(xiàn)網(wǎng)密度應(yīng)盡量為3～4km/km2在城市邊緣地區(qū)放寬到[14]2～2.5km/km2。

4、重復(fù)系數(shù)。重復(fù)系數(shù)指公交線(xiàn)路總長(zhǎng)度與道路網(wǎng)長(zhǎng)度之比，用于指示公交線(xiàn)網(wǎng)空間分布密集程度。建議取值1.25～2.5。

四、公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化研究

(一)公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)。城市公交線(xiàn)網(wǎng)都是建立在道路網(wǎng)上的，每條公交線(xiàn)網(wǎng)都是相鄰路段組成連續(xù)的路徑，將所有線(xiàn)路結(jié)合起來(lái)就形成了公交線(xiàn)網(wǎng)，作為一個(gè)完善并且高效的公交線(xiàn)網(wǎng)必須滿(mǎn)足下面的條件：1、直達(dá)性較高：盡量使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的需求都能得到滿(mǎn)足；2、換乘次數(shù)少：減少換乘時(shí)間，加快乘客到達(dá)目的地的時(shí)間；3、出行時(shí)間短：使乘客的出行時(shí)間最短，線(xiàn)路長(zhǎng)度合理，在空間上按最短距離布設(shè)。4、線(xiàn)網(wǎng)效率高：在充分發(fā)揮路線(xiàn)以及運(yùn)載工具的運(yùn)能的前提下，分析客流密集的線(xiàn)路，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化布設(shè)。

(二)公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化的約束。公交線(xiàn)網(wǎng)的優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)考慮到一定的約束條件，約束是公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化的理論標(biāo)準(zhǔn)，一般采用線(xiàn)路長(zhǎng)度、非直線(xiàn)系數(shù)、線(xiàn)路客運(yùn)能力、復(fù)線(xiàn)條數(shù)、線(xiàn)網(wǎng)密度、居民出行時(shí)耗等。一般一個(gè)城市都有現(xiàn)有公交線(xiàn)路，其中大部分是合理的，出行習(xí)慣已經(jīng)形成，在現(xiàn)有線(xiàn)路評(píng)價(jià)結(jié)果后是最有效率的。

(三)線(xiàn)網(wǎng)整體優(yōu)化方法。每個(gè)城市道路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)布局方式是不同的，為了研究方便從城市道路功能出發(fā)，可以按層次將道路分為主干道、次干道、支線(xiàn)這些等級(jí)。各條道路的等級(jí)與速度都不相同，對(duì)于公交線(xiàn)網(wǎng)應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析，大體上采用層次劃分的方法。除此之外城市的不斷發(fā)展會(huì)讓城市結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這也需要布局跟上城市的規(guī)劃發(fā)展計(jì)劃。在城市中公交樞紐分為不同的等級(jí)，樞紐的等級(jí)功能不同決定了線(xiàn)網(wǎng)的分層等級(jí)，各個(gè)等級(jí)的樞紐布設(shè)相應(yīng)的線(xiàn)路，這樣使公交線(xiàn)路的布局結(jié)構(gòu)越來(lái)越清晰，從而達(dá)到整個(gè)線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化的目的?！爸饤l布設(shè)、優(yōu)化成網(wǎng)”的公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化方法，該方法的基本思路為以“分層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以樞紐為核心，分層、分區(qū)逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”[11]。將城市分為三個(gè)層次，首先是貫穿城市的主要干線(xiàn)為第一層，將與各個(gè)交通小區(qū)間聯(lián)系為第二層，最后第一二層次沒(méi)有覆蓋的區(qū)域線(xiàn)路為第三層，同時(shí)城市周邊開(kāi)發(fā)區(qū)域延伸的線(xiàn)路逐層布設(shè)，得到最初形成的公交線(xiàn)網(wǎng)。在此之外考慮一個(gè)已建成的城市，城市原本就具有自身的公交系統(tǒng)，全部重建并不是很科學(xué)，對(duì)于在新建的公交線(xiàn)路，人們熟悉需要一定的過(guò)程，大規(guī)模的變化，會(huì)對(duì)居民出行產(chǎn)生較大的影響，與提升居民出行方便度的目的完全相反。針對(duì)這一實(shí)際問(wèn)題，優(yōu)化公交線(xiàn)路的思路就可以結(jié)合城市原有的初始公交線(xiàn)路加上預(yù)測(cè)的理想線(xiàn)路進(jìn)行綜合分析調(diào)整。在這之后，通具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化。

五、結(jié)論

公交線(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化在每個(gè)城市發(fā)展過(guò)程中都是必須的，一個(gè)良好的公交線(xiàn)網(wǎng)可以?xún)?yōu)化城市的資源配置。對(duì)于不斷發(fā)展的城市來(lái)說(shuō)，公交線(xiàn)網(wǎng)的優(yōu)化顯得很有必要，公交優(yōu)化隨時(shí)都在進(jìn)行。優(yōu)化過(guò)程采用線(xiàn)網(wǎng)分層，線(xiàn)路逐條分析、逐條優(yōu)化的方式，結(jié)合城市功能與習(xí)慣分布對(duì)每條線(xiàn)路的合理性進(jìn)行分析，才能合理地設(shè)置城市公交，更好地解決城市交通擁堵。