重慶公交線網布局優化方法研究

華雯婷，譚云峰，焦海賢

(1.青島理工大學交通運輸學院，山東青島 266520;2.重慶交通大學 交通運輸學院，重慶 400074)

0 引言

隨著我國經濟社會和汽車產業的迅猛發展，多數城市的基礎設施建設嚴重滯后于社會經濟的發展，致使許多城市的道路交通面臨著前所未有的壓力。特別是在重慶，這種典型的“山城”、“江城”環境中，由于受到兩江阻隔，城市道路的地形復雜，道路網絡性差，基礎設施不完善，目前重慶主城區的道路交通狀況與“暢通城市”的目標還有很大的距離。為了推進重慶市“暢通城市”的建設，滿足日益增長的交通需求，優先發展公共交通是解決重慶市主城區交通問題的一個有效途徑，而合理的公交線網規劃對于縮短居民出行時間、均衡公交客流、增強公交吸引力等方面具有非常重要的意義。

目前國內城市現有的公交線網布局方法，雖然在一定程度上滿足了居民公交出行的需求，但由于許多城市的公交線網布局模式不適應當前城市結構特征，導致線路層次不明、功能不分，線路與站場站點不匹配，一定程度上制約了城市公共交通功能的發揮，致使居民日益增長的公交出行需求與現有公交供給能力和水平之間的矛盾日益擴大。因此，建立符合重慶市主城區道路網絡結構特點的公交線網布局模式，提出實現該布局模式的公交線網優化方法，有效利用和合理布設公交線路，充分挖掘公共交通潛力，對緩解城市道路交通壓力，改善道路交通環境，提升重慶直轄市的公交系統形象和整體服務水平有著積極地推動作用。

1 公交線網布局方法分析

目前，常用的公交線網布局方法通常的研究大體上可分為三種方法:

(1)以公交網絡總的出行時間、出行距離，或者總的直達客流量最大等為目標，運用數學規劃理論和方法將線網優化歸結為一個求最優解的問題。

(2)采用單條線路的優化方法，即“逐條布設，優化成網”方法，通過設立評價指標對現行公交網絡評價，在征求專家建議的基礎上調整網絡，改善網絡性能，達到優化網絡布局的目的。

(3)結合現狀公交線網的啟發式逐步優化法，該方法首先考慮保留現狀公交線路中的合理部分，進行客流的預分配，然后對剩余OD量按逐條布設方法布線，最后通過客流網絡分配及一系列檢驗來局部調整線路，達到公交線網的布局優化。

國內外有關公交線網布設方法的研究較多，從開展角度來看，可以分為定量方面的研究和定性方面的研究。定量方面的研究主要是運用數學規劃理論和方法建立優化模型，通過模型求解，最終得出優化的公交線網，但這種方法往往解法復雜，比較難以應用于實際操作中;而一些定性的方法雖然得到了廣泛的應用，但是在某些方面有待改進。為此，本文提出針對城市地域特點和道路交通功能的“多層次、多中心、多目標”公交線網布局模式，并對其程序算法進行研究，以實現公交線網的優化布局。

2 公交線網優化布局模式

重慶市主城區被兩江、多山分割，形成九大行政區，各組團、片區間因河流、山脈的阻隔，分布較為離散，橋隧眾多、道路坡陡彎急、空間狹窄、自由式的城市道路網，構成了復雜的交通環境。“多層次、多中心、多目標”公交線網布局優化模式(簡稱“三多模式”)從上述道路條件出發，將整個城市的公交線網布局問題劃分為三個層次進行。

第一層次:對城市內部組團間主干公交線網資源進行優化布局，打造快速、大容量的主干公交線網，形成組團區域間的公交走廊和聯系多中心的公交線網主動脈。第一層次線網線路主要承擔大型客流集散點之間、各組團之間的交通連接，線路沿主要客運走廊、大中型客流集散點和大中型居民區設置，具有速度快、發車頻率高、服務水平好等特點，主要滿足中長距離的居民出行要求。

第二層次:對組團內部次干公交線網資源進行優化布局，做到更好地滿足區域內部居民各種出行需求，對第一層次線網起到補充作用，能夠為第一層次線網內的客流集散提供最優的服務。第二層次線網線路深入到各居住區及組團，服務水平次之，主要承擔中短距離的居民出行。

第三層次:對組團內支線公交線網資源進行優化布局，為組團內各片區居民日常出行提供人性化服務，提高公交線網覆蓋率和可達性，改善相對獨立的居住環境，為第一層次或第二層次提供優質的客流服務。第三層次線網線路連接居民區及換乘樞紐、第一層次線網線路與第二層次線網線路的公交站點，主要目的是減少出行時的步行距離，實現真正意義上的零換乘。線路布設于中小街道，主要承擔短距離的居民出行。“三多模式”功能結構如圖1所示。

三個層次分別設定公交線網資源優化目標和約束條件，體現宏觀、中觀和微觀特性。通過對主城區各組團公交線網資源的優化布局，并與相鄰區域、組團及主城區整體公交線網的綜合協調，使公交線網的布局結構既體現局部特性又不失整體和諧。“三多模式”的實施，首先根據重慶市目前所處發展階段與發展趨勢、城市用地形態，以及城市主要客運走廊確定了第一層次公交線網，然后補充設置第二層次線網，最后布設第三層次線網以填補公交服務的空白區域。“三多模式”有利于公交線路的功能劃分與定位，有利于公交車型的合理配置，有利于促進公交管理體制的改革，有利于提高地面公交與其他公交方式的接駁能力以及公交系統的整體效率。

3 公交線網資源優化算法

公交線網布局按自上而下多層次、多中心、多目標進行優化，考慮不同層次之間的功能銜接與補充，服從不同區域之間的路網特點，逐級進行公交線網的布局優化。再自下而上進行協調與綜合，取長補短、相互映證，從而得到最優的公交線網資源優化方案。

公交線網總體優化，旨在使公交線網運載的客流量最大，乘客總的出行時間最小，使公交網絡客流效益最優。本文以公交線網現狀為基礎，以預測公交OD出行分布量為依據，為相關企業部門的專業意見為輔助，首先擬定公交線路備選方案;然后構造啟發交互式算法尋求公交線網優化方案;最后對公交線網截面流量進行均衡性檢驗，不斷調整優化方案，最終實現公交線網整體優化。“三多模式”優化算法流程圖如圖2所示。

圖1 “三多模式”功能結構圖

圖2 “三多模式”程序算法結構流程圖

4 結語

城市交通在現代化都市中占有極其重要的地位，城市公共交通是城市交通的重要組成部分。城市公共交通狀況往往體現一個城市的經濟發達程度、城市規劃建設和管理水平，是精神文明的重要窗口。“便捷、高效、舒適、安全”的公交系統將給城市社會經濟的發展創造良好的交通環境。本文提出的“三多模式”是根據重慶的城市定位、功能布局、地形、道路資源和交通特點，具有針對性的城市公交線網優化布局方法，能夠充分挖掘主城區公共交通潛力，增強公交吸引力，提高公交服務質量與水平。通過方法和理念上的創新，對同類城市的公交線網規劃的制定，具有一定的參考價值和指導借鑒意義。

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