智能交通方案 一种基于轨道公交一体化的公交线网优化方法

引言

轨道交通与常规公交是城市公共交通系统的主体，由于线网规划缺乏协调，二者之间客流竞争普遍存在。要发挥轨道交通优势并弱化其对公交带来的冲击，需将轨道和公交一体化统筹考虑，从空间上实现二者良好衔接，以提升轨道和公交系统运营效率及服务水平。

图1 我国常规公交与轨道交通历年客运量发展情况

数据来源：《中国城市客运发展报告（2010-2019）》

 已有基于轨道交通的公交线网调整方法通常分为模型法、逐条搜索法和经验法三类，多以轨道交通为公共交通系统主体，提出接驳公交线路优化和新增方法以提高二者衔接水平。然而，随着轨道交通线网结构不断变化，公交与轨道的“竞合”随之变化，公交线路优化调整应结合二者在公共交通系统定位变化而有所侧重。

本文分析了轨道交通建设不同阶段下，公交和轨道在城市公共交通系统中的功能定位。我国大部分城市轨道交通发展正处于骨架网阶段，本文结合此阶段轨道交通和常规公交的功能定位及一体化发展要求，提出基于轨道公交一体的公交线网优化调整方法。以昆明市为例进行方法应用，结果表明该方法可行有效。

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常规公交与轨道交通的功能定位

轨道交通线网在形成过程中主要经历建设初期、骨架网和成网稳定等3个阶段，各阶段中常规公交与轨道交通的发展定位与关系也均有差异。

表1  不同阶段常规公交与轨道交通的功能定位

注：公共交通客运量仅包括轨道交通和常规公交客运量

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基于轨道公交一体化的常规公交线网调整方法

2.1

既有线路调整方法

以弱化竞争为目标，优化调整既有轨道交通沿线竞争性公交线路。

（1）线路诊断与评价

首先，对轨道800m直接吸引范围内与轨道平行的客流竞争性公交线路进行重合度计算，公交线路与轨道平行路段超过2km（一般为2~3个轨道站）则认为其重合，根据重合段长度占轨道线路长度的比例将重合度分为四级。其次，对低、中、高度重合的公交线路进行评价。根据公交线路所在区域的空间布局，对公交线路长度、客运量及公交线路与轨道线路空间关系属性（并线长度、并线站点、平行长度和平行站点）指标进行聚类分析及综合评价。

表2  常规公交线路与轨道交通线路重合度分类

注：重合度为轨道交通直接吸引范围内与轨道交通平行的公交线路长度同轨道交通线路总长之比。

（2）线路初筛

结合聚类评价结果，根据公交线路客流量大小、与轨道并线和平行段长短及站点数量，综合筛选出需保留、撤销和调整的备选线路集合。

表3  待调线路筛选标准

注：先综合考虑各方因素确定撤销线路集合，再从此集合中选取需撤销和合并的线路。

（3）调整方法

根据线路初筛结果，将待调公交线路按照与中心区的位置关系分为尽头线、区内线、过境线和区外线4种类型，不同类型线路的调整方法详见表4。

表4 既有公交线路调整方法

2.2

接驳公交布设方法

以“强化衔接”为目标，在轨道交通大型集散点增设接驳公交以高效运送客流。

（1）首末站选择

客流量是设置接驳首末站点的重要依据，当交通区的发生或吸引量大于该交通区轨道中间站的运载能力值时就需要设置接驳首末站。通常，可选择高峰期公交客流集散量变化较大且满足首末站设置标准的轨道站点和轨道换乘站作为接驳公交备选首末站。

（2）接驳中间站

接驳公交合理接驳范围通常为以轨道交通站点为中心辐射的2~5km服务圈，以轨道交通站点为中心，选取服务圈周边重要的公交站点作为接驳公交的备选中间站，如：大学居住小区、集贸市场、体育场馆、商业大楼、高校、客运枢纽及多线换乘公交站等。

（3）接驳线路规划方法

 新增接驳公交主要借鉴常规公交单条线路的布设方法，接驳公交对居民的出行和公共交通系统整体效率的提高有显著的影响，因此线路规划采用单位乘客的出行时间费用最小为目标约束函数。接驳公交线路布设应考虑土地利用、住宅区分布和就业地点分布等情况，尽可能按最短距离布线，尽量以直达线路为主、减少中间接驳站数量。

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案例分析

截至2019年底，昆明市共运营4条轨道交通线路，中心区形成了以1、2、3号线为主的“十字形”骨架，轨道交通客运量占公共交通客运量的21.8%（见图2），处于轨道交通骨架网发展阶段。昆明市415条常规公交线路中，与轨道交通骨架重合的线路占31.6%，其中高度重合的有18条。以公交与轨道一体化衔接为目标，利用上述调整方法，围绕昆明轨道交通1、2、3号线对常规公交线网进行优化调整。

图2 昆明市公共交通（轨道交通、常规公交）客运量发展情况

3.1

既有线路优化

首先，通过TransCAD建立公共交通线网模型，对轨道沿线800m范围内的公交线路进行重合度测算（见图3~图5），并利用SPSS对重合线路的相关指标（客运量、平行和共线长度、平行和共线站点数等）进行K-means聚类分析，轨道交通1号线分析示例见表5。

图3 与轨道交通1号线重合的公交线路（重合度大于10%）

图4 与轨道交通2号线重合的公交线路（重合度大于10%）

图5  轨道交通3号线重合的公交线路（重合度大于10%）

表5 以空间关系为基础的公交线路聚类分析结果（以轨道交通1号线为示例）

注：重合度为轨道交通直接吸引范围内与轨道交通平行的公交线路长度同轨道交通线路总长之比。

然后，基于评价结果筛选出56条待调线路，并对待调线路按照与昆明二环路的空间位置划分类型，根据不同线路类型制定初步的调整方案。在初步调整方案基础上，综合考虑每条线路的走向、功能，最终确定调整既有公交线路11条，典型线路调整方案见表6。

表6 昆明轨道交通1、2、3号线沿线常规公交调整方案（部分）

3.2

政策的主要内容

选择高峰公交集散客流量较大的23个轨道站和11个轨道换乘大站作为接驳公交线路的备选首末站。然后，以轨道站点5km区域为计算范围，设定线路长度阈值为5~15km，利用TransCAD通过最短路径法生成接驳公交线路18条（见图6）。

图6  轨道交通骨架线路新增接驳线路图

3.3

优化效果分析

利用TransCAD对调整后的公交线网进行评价，结论如下：

>>>调整后公交总数增加19条，公交线网长度增加92.7km，公交线网密度增加0.21 km/km2，公交站点500m覆盖率增长3.2%。

>>>与轨道交通线路高度重复的竞争性公交线路减少了7条，公交线路重复系数降低了0.08，常规公交与轨道交通客流竞争有效缓解。

>>>新增接驳公交线路更好地发挥常规公交接运轨道交通客流功能，弥补公共交通服务盲区。

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结语

本文以轨道公交一体化发展为背景，重点围绕轨道交通骨架网建设阶段的公共交通系统发展需求，提出基于轨道公交一体化的公交线网优化方法。首先对轨道沿线竞争性公交线路进行优化，其次新增接驳性公交线路，利用TransCAD建模和SPSS聚类分析，对昆明轨道交通1、2、3号线沿线常规公交线网进行调整和优化效果分析。

分析结果显示调整后的公交线网规模和覆盖率有所提高，与轨道线路重复情况有所降低，轨道公交一体化衔接得到改善。下一步将对轨道交通成网后的常规公交网络优化调整方法、轨道公交一体化协调体制机制、设施衔接、票价和运营组织等多方面进一步研究，以形成高效协调的一体化公共交通网络。

审核编辑：刘清