縣域綜合客運樞紐選址模型研究
——以阿瓦提縣為例

□ 張佳明

(新疆農業大學 交通與物流工程學院，新疆 烏魯木齊 830052)

根據“十三五”全面提升運輸服務能力的發展思路，建立綜合客運樞紐場站已經成為促進區域與城鄉協調發展，進一步改善民生的重要舉措，而綜合客運樞紐場站的選址問題也就成了重中之重。

綜合樞紐場站的選址問題在1987年由O’Kelly率先提出，他利用了路線的可通達性，以二次啟發式算法作為工具，從備選的站址中選擇了樞紐位置[1]。Campbell改善了O’Kelly的方法，解決了決策一致性的問題[2]。陳大偉通過對土地開發密集程度不同的老城區與新城區分別進行了分析，用有約束和無約束兩種選址模型，以最小出行總時間為基礎對模型進行了求解[3]。郝合瑞等提出了一種基于多目標優化的選址方法，他運用0-1規劃模型，以建設投資、運輸成本和乘客出行距離為約束條件，求得了選址問題的最優解[4]。鐘偉構建了樞紐層級選址模型，以總成本最小為目標，設計混合優化算法，最終驗證了模型的有效性[5]。

前人做過的相關研究，大都在數據獲取較為方便充足的情況下，但面對中小型城市的綜合客運樞紐選址，傳統的選址方式就顯得過于復雜。從實際情況考慮，文章以重心法為基礎確定了一種選址方法。

1 選址原則及城市關系類型

1.1 選址原則

綜合客運樞紐的選址要滿足城區布局規劃原則，包括適應性原則、協調性原則、適度超前原則、節約性原則。

1.2 樞紐站與城市位置關系

綜合客運樞紐是依托城市存在而發展的，它與城市之間的關系十分緊密，所以綜合客運樞紐的不同選址位置對所依托的城市經濟和交通的影響是不同的，將客運樞紐與城市的位置關系分為三類：城市中心型、中心區邊緣性、城市外圍型[6]。其中城市中心型對城市的交通影響大，不是適合綜合客運樞紐選址的合適位置；中心區邊緣型，一般情況下城市中心區的外圍是城市建設用地和部分的工業工地，位于中心區邊緣型的樞紐選址位置既承擔著城市節點的功能，同時還承擔著與其他城市間交通運輸方式互相聯系的特殊城市功能；城市外圍型，一般是城市郊區，主要承擔著城市與其他城市聯系的功能，此處建設的樞紐站能夠帶動城市遠郊的經濟發展。

2 基于重力模型的選址分析

2.1 重心法選址

重心法是一種確定綜合客運樞紐選址位置的定量方法，這種方法主要考慮的因素是現有設施之間的距離以及需要運輸的客流量，它將整個客運系統看作一個平面物體，將各客運站的客流量看作物體的重量，最后求出物體的重心，將重心位置看作是綜合客運樞紐的最佳選址位置[7]。

重心法的數學模型如下：

假設規劃范圍內有n個交通發生點與吸引點，每點的交通發生量和吸引量為Wj(j=1，2，…，n)，坐標為(xj，yj)(j=1，2，…，n)。所求綜合客運樞紐的位置坐標為(x,y)，系統運輸費率為Cj。計算公式如下：

(1)

根據公式(1)得出重心點位置坐標，但此坐標位置并不精確，不能直接使用，還要結合樞紐站與城市關系類型的條件，用來確定選址位置范圍，為進一步選擇樞紐位置做準備。

2.2 選址位置優化

參考樞紐站選址原則，可以根據實地情況在備選位置范圍內選出多個綜合客運樞紐站的備選站址，然后用迭代法計算備選位置的交通出行費用。假設每個鄉鎮的客運站到備選位置的交通出行費用是Hj，總的交通出行費用是H，那么只要保證總的交通出行費用最少就可以認為此時的選址是最佳選址位置[8]。交通出行費用公式如下：

(2)

其中

Hj=γj×wj×dj

(3)

式中：γj為備選樞紐位置到各鄉鎮的阻抗；wj為遠期各客運站客流量情況；dj為備選樞紐位置到各鄉鎮的距離。

阻抗γj運用公式：

(4)

得出，式中：αj為備選樞紐位置到個鄉鎮的平均出行費用；vj為備選樞紐位置到各鄉鎮的平均速率，可以參考道路等級得出。

2.3 與微分法對比

微分法是在重心法的基礎上，經過不斷迭代，找出最小總運輸費用點的方法。微分法雖然可以求得精確最優解，但此方法需要多次迭代，計算量大，且結果由于現實生活中地理等多方面因素的影響，往往不得不直接放棄。

文章方法考慮到了實際選址因素的影響，先縮小選址范圍，根據選址原則和實地情況選出備選站址，再對比幾個備選站址的交通運輸費用，選出最佳樞紐站位置。迭代次數少，選出的站址與實際緊密相關，更加適合中小城市進行綜合客運樞紐選址。

3 實例應用

阿瓦提縣位于新疆自治區南疆鐵路發展主軸上，由中心城區和多個鄉鎮組成，是修建阿瓦提到阿克蘇-阿拉爾的鐵路連接線，但現階段阿瓦提縣只擁有1個三級站和4個四級站，部分鄉鎮只有簡易站點甚至沒站點，遠遠不能滿足人們的出行需求，故阿瓦提縣需要一個一級客運站連接各鄉鎮以及協調來自阿克蘇方向的客流，以滿足人們的出行需求。部分數據如下表1所示。

表1 重心法模型相關數據

根據公式(1)求得重心點坐標為(80.35743782，40.74218811)。阿瓦提縣綜合客運樞紐建立的目的是為了聯系各鄉鎮客運站、協調來自阿克蘇方向以鐵路為主要來源的客流，且在遠期規劃中阿瓦提中心城區邊緣用地是作為城市建設用地和部分工業用地使用的，符合中心區邊緣型關系的特點，因此新的客運樞紐與城市之間的位置關系屬于中心區邊緣型，由此可以確定客運樞紐的選址范圍。

根據選址原則在選址范圍內選出符合條件的備選站址A點和B點，將備選站址數據代入公式(2)～(4)進行計算，對比選出出行費用最小的點，部分相關數據見下表2。

表2 交通出行費用相關數據

求得A點的交通出行費用H等于14.3萬元，B點的交通出行費用H等于9.2萬元，可以明顯看出B點位置比起A點位置的交通出行費用更低，可達性更好，因此最佳綜合樞紐站位置選B點，坐標是(80.364346578010,40.674627547610)，位于s208省道以東，多浪鄉克其克拜什艾日克村四組村委會以南的空地處。

4 結論

文章以重心法為基礎，分析城市特點所得到的樞紐場站位置與城市的關系，再根據最小費用所得到樞紐場站位置的運算方法，一方面考慮到了城市自身特點和發展需求，另一方面也考慮到了經濟效益最優，適用于中小型城市進行綜合客運樞紐選址。