城市新城公交線網優化方法與實踐探索
——以青島市城陽區為例

引言

隨著城鎮化進程的快速發展，城市規模不斷擴大，一些外圍縣市與城市中心區之間的聯系不斷加強，逐步發展成為城市新區。此類城市新區在行政區劃調整之前，城市公共交通系統往往覆蓋不足，而由城鄉客運班線（俗稱“小公共”）承擔區域內外公交服務。城鄉客運班線企業為追求利潤最大化，線路重復、繞行等問題較為普遍，在接下來的城鄉公交一體化改造過程中，城鄉客運班線線路往往未經調整優化直接納入到城市公交網絡體系中，由此也就形成了城市新區公交線路超長、重復、繞行等“歷史遺留問題”。隨著城市規模不斷擴大以及機動化水平的快速發展，公交系統的“低效”已經制約了居民出行方式結構的優化，人們對小汽車的出行依賴度不斷提高。為了合理引導城市新區交通模式發展，防治各種交通擁堵，需優化公交線網布局，以樞紐為錨固，構建“快-干-支”多層次、一體化公交網絡，提高運行效率。同時，需充分考慮線路優化調整對沿線居民出行的影響，保證替代線路到位，采取“成熟一批，調整一批”的逐步漸進式調整策略。

1 公交現狀特征指標分析

1.1 大數據技術手段的應用

在城陽區現狀公交客流分析調查中應用到的大數據技術手段主要包括：利用手機信令數據分析居民出行特征與利用公交車輛GPS和IC卡兩個獨立的基礎數據庫推算公交運營及客流特征兩個方面。

（1）利用手機信令數據分析居民出行特征。利用手機數據分析推算交通數據信息是一種新興的廣域動態交通探測技術。手機數據定位采用的是基于基站小區的模糊定位技術，相對其他精確定位技術（如GPS），在樣本量、覆蓋范圍以及實施成本和周期上更具有優勢[1]。

將手機定位數據映射至分析單元，并經信息預處理、匹配分析、交通模型分析處理、數據去噪、數據擴樣等一系列海量數據運算處理，最終獲得基于手機用戶群體的出行特征數據（圖1）。

圖1 移動通信網絡中手機用戶出行軌跡

（2）利用“GPS+IC卡數據結合”得到公交運營及客流特征。青島市公交運營企業已為全部運營車輛配備GPS監控設備并加裝有IC卡刷卡裝置，在監控平臺能夠實時存儲車輛運行軌跡數據及IC卡刷卡數據。通過公交GPS數據表（車輛到離站信息表）獲取線路號、車號、到站時間、停靠時間、站序號、GPS里程等等信息；公交IC卡刷卡數據記錄了每個乘客每次乘車刷卡的詳細信息，數據表由線路編號、線路名稱、POS機編號、卡號、卡類型編號、交易日期時間、司機卡號、是否換乘標記、換乘優惠標記、換乘POS機編號、換乘線路編號、換乘時間等關鍵信息構成，每個乘客每次乘車刷卡的信息為一條記錄。

基于這兩部分獨立的基礎數據庫，項目組結合手機數據，采用聚類分析法[2]開發了“車輛GPS+公交IC卡”算法，為公交IC卡刷卡數據與公交GPS數據之間建立數據關聯，匹配公交客流OD。

1.2 公交現狀特征指標選取

利用構建的公交模型，結合上述大數據技術手段，得到各條線路的綜合指標，為后續線路優化調整提供數據支持。對應線路優化調整，各線路統計分析的關鍵指標主要包括日均客運量、路線長度、發車間隔、平均站間距、非直線系數、單位里程客運量、單位運力客運量、平均乘距、平均滿載率等 （表1）。此外，還可以得到每條線路各站點上下客量、斷面客運量、站點客流OD等客流空間分布特征信息（圖2、圖3）。

綜合指標反映各條線路的總體情況和基本特征，通過指標綜合分析，便于篩選需進行優化調整線路的目標集；通過線路站點上下客量、斷面客運量及站點客流OD分布，更加直觀反映線路客流分布特征，為后續線路優化調整提供量化支撐。

2 公交線網優化思路

2.1 常規公交網絡構建目標

結合城陽區公交發展現狀及發展形勢分析，提出城陽區常規公交線網構建目標為：以樞紐為錨固，構建“快、干、支”多層次、一體化公交網絡，強化與軌道交通、有軌電車等大中運量公交系統銜接關系，優化“路權、站點、樞紐”與線網的協同關系，形成“點面結合、層級分明”的常規公交網絡。

表1 城陽區公交線路綜合指標匯總表（示例）

圖2 901、902路站點上下客量及斷面客運量分布圖

圖3 902路站點客流OD分布圖

2.2 構建快、干、支多層次線網結構

以“逐層展開、整體優化”為規劃思想，結合樞紐布局優化，使各等級樞紐的有效客流吸引范圍覆蓋全區，在此基礎上開展多層次公交線網布局優化[3]。

一級樞紐：功能中心或對外樞紐，是構建公交快線、干線網絡的重要組織節點。

二級樞紐：組團中心，是構建干線及支線網絡的組織節點，干線與支線的銜接平臺。

三級樞紐：社區中心，是微循環線路首末站，為支線與微循環線路的銜接提供平臺。

快線：服務城陽區兩大功能中心至青島市主要功能中心或綜合客運樞紐之間的快速公交聯系，以一級樞紐為錨固。

干線：服務城陽區內部及各功能組團與周邊主要功能組團之間的中長距離公交聯系，以二級樞紐為錨固。

支線：服務功能組團內部或相鄰功能組團之間短距離、廣覆蓋的出行需求，服務“最后一公里”，主要銜接三級樞紐。

常規公交線網多層級網絡結構如圖4所示。

圖4 常規公交線網多層級網絡結構示意圖

2.3 制定各等級線路優化標準

參照《青島市公交線路優化導則》中的線網優化標準技術指標，結合城陽區實際情況，有針對性地制定各等級公交線路優化標準。

該線路優化標準（表2）可以直接用于指導后續對既有線路分級并確定優化調整集。

2.4 線路優化調整思路

公交線路優化工作的重點是近期，根據城陽區公交發展現狀，總結為“兩個方面”、“三個步驟”。“兩個方面”包括：一是針對公交線路布局及運營服務方面存在的現狀問題實施優化改進；二是積極對接大型城市交通樞紐及軌道交通開通運營，加強公交接駁。“三個步驟”包括：骨架搭建，快干提速；支微接駁，網絡優化；改善運營，服務提升。

“骨架搭建，快干提速”主要包括三個方面：（1）新增快、干線，覆蓋線路缺位客流主走廊，并積極對接新機場、紅島站等大型樞紐；（2）實施既有干線提速工程，包括線路取直、增加站間距、跨站運行等；（3）發揮樞紐功能，對部分超長線路拆分、重組，增加線路運營效率。

表2 城陽區各等級公交線路優化標準

“支微接駁，網絡優化”主要包括三個方面：（1）優化調整線型，減少重復、繞行；（2）對接軌道站點和快、干線系統，加強接駁換乘；（3）通過線路新增或調整，不斷填補公交服務空白。

“改善運營，服務提升”主要包括兩個方面：（1）增加車輛配置，降低發車間隔；（2）延長運行時間，推遲末車點。

3 公交線網優化方案

3.1 快線系統方案

依據客流聯系強度，形成分別以城陽、上馬為中心的“六放射”和“五放射”的對外快線服務網絡，并對城陽區對外快線聯系通道的公交運能進行供需分析。依托主要高快速路、對外干路形成“兩橫四縱”的公交快線走廊。最后，綜合公交客流定量分析和走廊布局提出快線系統優化方案，包括新增快線銜接膠東國際機場、鐵路北站及嶗山區；調整既有線路銜接鐵路紅島站，設高峰大站快車加強與市中心的快速聯系，如圖5、圖6所示。

3.2 骨干干線方案

支撐城陽區公交干線系統的二級樞紐共9個，均為功能組團中心或重要線路換乘節點。依托客流走廊覆蓋的主要主、次干路，形成 “五橫八縱”的公交干線走廊。通過客流OD分布走廊疊加，得到客流空間分布蛛網圖，為骨干干線布局提供量化支持，如圖7、圖8所示。

3.3 既有線路分級、對標、達標

根據線路功能、運營特征等，對既有線路進行分級。對照“城陽區各等級線路優化標準”，對現狀線路進行“對標”，主要找出線路長度、線路繞行程度、站間距、客流強度等與功能定位不符的線路，由此確定線路調整集，并實施優化調整，實現“達標”目標。

圖5 城陽區快線聯系需求空間分布圖

圖7 城陽區干線走廊布局圖

圖6 城陽區對外公交快線走廊布局圖

圖8 城陽區全方式內部客流蛛網分布圖

表3 長城路-汽車東站快線設置前后公交服務對照表

3.4 線網優化后評價

（1）單線評價。以新增快線K1線（長城路-汽車東站）為例。現狀城陽中心區與嶗山中心區缺少直達公交線路。根據客流需求預測和走訪調研，城陽中心區與嶗山金家嶺區域之間存在早晚通勤客流快速通達需求。

建議新增公交快線K1，由長城路至汽車東站，主要路由為正陽路、青銀高速。增設直達快線后，兩地之間公交全程只需要45min，較現狀公交線路減少一次換乘，節省至少60min行程時間。設置前后對照見表3。

（2）網絡評價。網絡評價是對整個公交線網的網絡特性、技術指標、服務水平等方面進行系統地定性和定量分析[4]。優化后城陽公交線路總數由86條提高至113條，平均每條新增線路日均客流量達3000人次；線網密度由2.4km/km2提高至2.7km/km2；站點500m半徑人口、崗位覆蓋率均達到90%；線路平均非直線系數由1.8降至1.6；區內平均線路長度由18km降至15km，與城區空間尺度和公交平均乘距基本匹配（圖9、圖10）。

優化后城陽區政府與市政府、嶗山中心區、膠州市的公交出行時間都明顯縮短，基本實現青島市重點功能組團1小時時圈全覆蓋（圖11）。

4 逐步漸進實施線網優化

圖9 優化后客流強度及空間分布圖

圖10 優化后站點覆蓋圖

圖11 優化前后以城陽區政府為核心對外公交出行可達性對比圖

公交線網的改善與調整應采用逐步漸進的辦法，分批次、少批量逐步改善當前最需調整的線路[5]。

首先，以線路繞行、超長、重復、客流不均、客運量不足等指標作為既有線路調整因子，通過量化評價指標綜合對比分析，篩選出最需要調整的公交線路。其次，根據客流聯系強度分析，逐條開設骨架型線路，主要包括公交快線和骨干干線。再次，根據新機場、鐵路站及軌道站點的布局方案，在現狀線網基礎上提出公交線路銜接優化方案。最后，綜合考慮場站設施建設、替代線路分析及銜接設施開通計劃擬定線路調整實施時序。

5 結語

城市新城公交系統發展通常相對滯后，因缺少規劃引導，公交線路設置被動適應城市空間拓展，網絡性、系統性相對較差，服務水平普遍偏低。為了更好地引導新城公交發展，控制并降低小汽車出行依賴程度，需要全面提高公交服務水平。本文以青島市城陽區為例，針對城市新城提出一套相對系統的公交線網優化方法，對類似新城實施公交線網優化，提升公交服務具有一定的參考價值。