國內(nèi)外城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法對比分析

摘要 城市公交線網(wǎng)是整個公交系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其布設(shè)的合理性將直接影響公交運營的效率。國內(nèi)外常用的城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法有其各自的優(yōu)缺點以及適用范圍。在城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法的選擇上，要充分考慮方法的適應(yīng)性，根據(jù)規(guī)劃的期限的遠(yuǎn)近，確立不同規(guī)劃目標(biāo)，循序漸進(jìn)地設(shè)計出科學(xué)完善的規(guī)劃方案。通過對國內(nèi)外城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行對比分析，可為城市公交線網(wǎng)的規(guī)劃方法選擇提供參考。

關(guān)鍵詞 線網(wǎng)規(guī)劃;公交系統(tǒng);方法比較;文獻(xiàn)綜述

中圖分類號 U491.17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）06-0041-03

引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和機動車保有量的高速增長，我國各大城市的公共交通出現(xiàn)很多問題，比如：運行速度緩慢、同種或者不同種公共交通方式的換乘通道過長、道路客流不均衡、候車不可靠、可達(dá)性差等[1]。這些問題的出現(xiàn)，與公交運營管理和城市公交線網(wǎng)規(guī)劃的不合理有關(guān)。因此，選擇科學(xué)的方法，對城市公交線網(wǎng)進(jìn)行合理規(guī)劃，對提高公交系統(tǒng)的運營效率，提升城市公共服務(wù)水平，都顯得至關(guān)重要。

國外基本的規(guī)劃方法有：規(guī)劃手冊法、系統(tǒng)分析法、市場分析法、交互式輔助系統(tǒng)分析法及數(shù)學(xué)尋優(yōu)法等五類[2]。國內(nèi)的基本方法主要有：“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”法和基于分層的線網(wǎng)規(guī)劃方法。該文首先對國內(nèi)外公交線網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行歸納整理，然后分析各規(guī)劃方法的優(yōu)缺點及使用范圍。

1 國外城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法

1.1 規(guī)劃手冊法

規(guī)劃手冊法是一種主觀的經(jīng)驗規(guī)劃方法。規(guī)劃者根據(jù)公交規(guī)劃手冊所列舉的線網(wǎng)設(shè)計原則或相關(guān)的規(guī)范，憑借自己的專業(yè)知識和技術(shù)經(jīng)驗編制公交線網(wǎng)方案。這種規(guī)劃方法缺乏科學(xué)依據(jù)、生成的線網(wǎng)效率不高但是操作簡單、費用低廉。適用于城市規(guī)模小、人們活動范圍小的城市發(fā)展初期。

1.2 系統(tǒng)分析法

系統(tǒng)分析法是一種基于公交線網(wǎng)評價的規(guī)劃方法。系統(tǒng)分析法有以下三個實施步驟：首先由規(guī)劃者根據(jù)經(jīng)驗和規(guī)劃手冊法初步設(shè)計公交線網(wǎng);其次，按照公交客流分配理論與方法計算各方案線路的實際運輸效果;最后，建立評價模型對公交線網(wǎng)進(jìn)行綜合評價。如果評價結(jié)果不滿意可以再對公交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。這種方法的設(shè)計步驟相對較模糊，前期的路網(wǎng)生成和后期的調(diào)整都是人工參與比較多，但是這種方法是一種基于建立評價模型進(jìn)行線網(wǎng)分析的方法，能夠比較客觀地反映公共客流需求。

1.3 市場分析法

市場分析法是在交通起止點調(diào)查（或稱OD調(diào)查）資料、公交現(xiàn)狀成本和收益等資料分析的基礎(chǔ)上設(shè)定一個優(yōu)化目標(biāo)，然后重新設(shè)計公交線網(wǎng)方案并預(yù)測未來的成本和收益。方案的產(chǎn)生和出行量的預(yù)測、分布等需要人工來進(jìn)行處理，并且方案設(shè)計過程中需要反復(fù)調(diào)整線網(wǎng)直到評價效果滿意為止。因此，該方法運用范圍具有很大的局限性、僅能夠運用于線路少且簡單的鄉(xiāng)村或者郊區(qū)。市場分析法的規(guī)劃步驟如圖1所示。

1.4 交互式輔助系統(tǒng)分析法

隨著計算機技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的發(fā)展，公交線網(wǎng)規(guī)劃可以借助于計算機的運算功能，直接與用戶進(jìn)行交互式的公交線網(wǎng)優(yōu)化與評價。如Sullivan等利用流行的桌面GIS對生成等時線地圖的可行性進(jìn)行分析，提供了公交最佳路徑選擇的分析方法。基于計算機的交互式輔助系統(tǒng)分析法可以集成軟件包，如EMME/2、TransCAD、VISSUM等軟件，這些軟件可以快速大量地處理OD信息、路網(wǎng)信息，并且可以輸出直觀的多樣化圖形，規(guī)劃設(shè)計師修改也比較方便。

1.5 數(shù)學(xué)尋優(yōu)法

數(shù)學(xué)尋優(yōu)法是將公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)與客流需求之間的供需關(guān)系簡化，建立數(shù)學(xué)模型來確定最佳的公交線網(wǎng)方案。一般都采用啟發(fā)式算法或者改進(jìn)的啟發(fā)式算法來生成一個公交線網(wǎng)，接著再運用領(lǐng)域搜索法、遺傳算法或者改進(jìn)的遺傳算法等進(jìn)行線網(wǎng)優(yōu)化。該方法對于較簡單結(jié)構(gòu)的棋盤式、環(huán)放射型等路網(wǎng)有較好的實現(xiàn)效果。

2 國內(nèi)城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法

2.1 “逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”法

逐條布線法是根據(jù)某一個或者多個指標(biāo)，在可行路線集中、逐條找出最優(yōu)的公交線路，迭加成完整的公交線網(wǎng)。主要的規(guī)劃流程見圖2。第一步是起訖點擬定過程，即從很多的點中篩選出一部分點作為公交線路的起點和終點;第二步，是線路生成的過程，即根據(jù)一定的優(yōu)化目標(biāo)再將這些起訖點一一配對，配對后的起訖點之間的公交線路可用最短路方法來布設(shè)[3]。

2.2 基于分層的線網(wǎng)規(guī)劃方法

分層規(guī)劃是“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”方法的一個優(yōu)化。在城市公交線路客流特征和公交出行服務(wù)水平調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)城市的需要將線網(wǎng)規(guī)劃分成三到四個層次來布設(shè)：第一層是公交主干線，主要提供長距離運輸，實現(xiàn)跨區(qū)域客流在空間上的快速流動，具有速度快、發(fā)車頻率高、服務(wù)水平高的特點;第二層，是公交次干線，滿足相鄰組團(tuán)之間或市中心和片區(qū)中心的中距離出行;第三層是公交支線，填補公交空白區(qū)，滿足居民的短距離出行。還可以根據(jù)城市的實際情況來布設(shè)接運公交，增強軌道交通的服務(wù)能力。具體規(guī)劃的流程如圖3所示，首先確定公交主干線網(wǎng)絡(luò)，其次確定公交次干線網(wǎng)絡(luò)，最后確定公交支線（接運線）[4]。

3 國內(nèi)外公交線網(wǎng)規(guī)劃方法對比分析

規(guī)劃手冊法是一種基于經(jīng)驗的規(guī)劃方法;系統(tǒng)分析法、市場分析法和交互式輔助系統(tǒng)分析法都是基于現(xiàn)狀并在對既有方案進(jìn)行評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行公交線網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計;數(shù)學(xué)尋優(yōu)法是基于既有需求數(shù)據(jù)、通過數(shù)學(xué)建模直接求解的方案生成型公交線網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法，是比較理想和科學(xué)的方法;王煒教授提出的“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”方法將問題分步解決，不僅提出了模型，還可以比較簡單地得到優(yōu)化后的公交線路，而且過程中不需要人工根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行選擇判斷，全部可以電腦編程自行處理;分層規(guī)劃方法是對“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”的改進(jìn)，通過將公交線路劃分為公交主干線、次干線和支線分別進(jìn)行優(yōu)化，由于三種層次的公交網(wǎng)的服務(wù)水平和功能定位各不相同，因此它們的優(yōu)化目標(biāo)也是區(qū)別對待的。表1詳細(xì)給出了各種規(guī)劃方法的優(yōu)缺點和適用范圍。

從城市交通系統(tǒng)的規(guī)劃實踐來看，不同的規(guī)劃期限要求有不同的規(guī)劃方法。近期規(guī)劃是對現(xiàn)有系統(tǒng)的調(diào)整與優(yōu)化，受到現(xiàn)狀系統(tǒng)的約束較多;遠(yuǎn)期規(guī)劃則以系統(tǒng)最優(yōu)為目標(biāo)，依據(jù)遠(yuǎn)期的交通發(fā)展需求設(shè)計出科學(xué)完善的方案，其靈活性相對較大。因此公交線網(wǎng)設(shè)計應(yīng)該是一個循序漸進(jìn)，不斷修改的過程：在近期要適應(yīng)乘客出行需要;在遠(yuǎn)期要適應(yīng)遠(yuǎn)期城市發(fā)展要求[5]。

既有的公交規(guī)劃方法一般是以交通需求為基礎(chǔ)，從網(wǎng)絡(luò)交通流量的角度考慮網(wǎng)絡(luò)的運輸能力，一般以網(wǎng)絡(luò)成本最低即出行者和運營者的總成本最低為系統(tǒng)最優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合城市用地、道路條件等，通過布設(shè)合理的樞紐對現(xiàn)狀公交網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組與優(yōu)化。歸根結(jié)底，現(xiàn)有公交規(guī)劃方法是一種適應(yīng)性的公交規(guī)劃。

4 結(jié)論

科學(xué)合理地選擇城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法，可以提高公交系統(tǒng)的運營效率以及提升城市公共服務(wù)水平。該文綜述了規(guī)劃手冊法、系統(tǒng)分析法、市場分析法、交互式輔助系統(tǒng)分析法、數(shù)學(xué)尋優(yōu)法、“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”法、分層規(guī)劃法等七種國內(nèi)外常用的公交線網(wǎng)規(guī)劃方法，并分析了各規(guī)劃方法的優(yōu)缺點及使用范圍。

現(xiàn)有的公交規(guī)劃方法是以交通需求為基礎(chǔ)的適應(yīng)性的方法。在城市公交線網(wǎng)規(guī)劃的選擇上，要根據(jù)規(guī)劃期限的遠(yuǎn)近，確立不同規(guī)劃目標(biāo)，循序漸進(jìn)地設(shè)計出科學(xué)完善的科學(xué)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]王煒， 楊新苗， 陳學(xué)武. 城市公共交通系統(tǒng)[M]. 北京：科學(xué)出版社， 2002.

[2]劉好德. 公交線網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計理論及實現(xiàn)方法研究[D]. 上海：同濟大學(xué)， 2008.

[3]陸建. 城市交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃理論與方法[D]. 南京：東南大學(xué)， 2003.

[4]朱躍華. 多層次公交線網(wǎng)的規(guī)劃方法研究[D]. 北京：北京工業(yè)大學(xué)， 2008.

[5]王琳穎. 城市常規(guī)公交線網(wǎng)規(guī)劃的基本方法研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)， 2012.

收稿日期：2022-02-21

作者簡介：鄧可平（1990—），男，本科，工程師，研究方向：交通規(guī)劃設(shè)計。