重慶公交線網(wǎng)布局優(yōu)化方法研究

華雯婷，譚云峰，焦海賢

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

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會和汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，多數(shù)城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)嚴重滯后于社會經(jīng)濟的發(fā)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(huán)境中，由于受到兩江阻隔，城市道路的地形復(fù)雜，道路網(wǎng)絡(luò)性差，基礎(chǔ)設(shè)施不完善，目前重慶主城區(qū)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(shè)，滿足日益增長的交通需求，優(yōu)先發(fā)展公共交通是解決重慶市主城區(qū)交通問題的一個有效途徑，而合理的公交線網(wǎng)規(guī)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(nèi)城市現(xiàn)有的公交線網(wǎng)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(wǎng)布局模式不適應(yīng)當前城市結(jié)構(gòu)特征，導(dǎo)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(fā)揮，致使居民日益增長的公交出行需求與現(xiàn)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(qū)道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點的公交線網(wǎng)布局模式，提出實現(xiàn)該布局模式的公交線網(wǎng)優(yōu)化方法，有效利用和合理布設(shè)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(huán)境，提升重慶直轄市的公交系統(tǒng)形象和整體服務(wù)水平有著積極地推動作用。

1 公交線網(wǎng)布局方法分析

目前，常用的公交線網(wǎng)布局方法通常的研究大體上可分為三種方法:

(1)以公交網(wǎng)絡(luò)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(shù)學(xué)規(guī)劃理論和方法將線網(wǎng)優(yōu)化歸結(jié)為一個求最優(yōu)解的問題。

(2)采用單條線路的優(yōu)化方法，即“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”方法，通過設(shè)立評價指標對現(xiàn)行公交網(wǎng)絡(luò)評價，在征求專家建議的基礎(chǔ)上調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，改善網(wǎng)絡(luò)性能，達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局的目的。

(3)結(jié)合現(xiàn)狀公交線網(wǎng)的啟發(fā)式逐步優(yōu)化法，該方法首先考慮保留現(xiàn)狀公交線路中的合理部分，進行客流的預(yù)分配，然后對剩余OD量按逐條布設(shè)方法布線，最后通過客流網(wǎng)絡(luò)分配及一系列檢驗來局部調(diào)整線路，達到公交線網(wǎng)的布局優(yōu)化。

國內(nèi)外有關(guān)公交線網(wǎng)布設(shè)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(shù)學(xué)規(guī)劃理論和方法建立優(yōu)化模型，通過模型求解，最終得出優(yōu)化的公交線網(wǎng)，但這種方法往往解法復(fù)雜，比較難以應(yīng)用于實際操作中;而一些定性的方法雖然得到了廣泛的應(yīng)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(wǎng)布局模式，并對其程序算法進行研究，以實現(xiàn)公交線網(wǎng)的優(yōu)化布局。

2 公交線網(wǎng)優(yōu)化布局模式

重慶市主城區(qū)被兩江、多山分割，形成九大行政區(qū)，各組團、片區(qū)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(wǎng)，構(gòu)成了復(fù)雜的交通環(huán)境?！岸鄬哟巍⒍嘀行?、多目標”公交線網(wǎng)布局優(yōu)化模式(簡稱“三多模式”)從上述道路條件出發(fā)，將整個城市的公交線網(wǎng)布局問題劃分為三個層次進行。

第一層次:對城市內(nèi)部組團間主干公交線網(wǎng)資源進行優(yōu)化布局，打造快速、大容量的主干公交線網(wǎng)，形成組團區(qū)域間的公交走廊和聯(lián)系多中心的公交線網(wǎng)主動脈。第一層次線網(wǎng)線路主要承擔(dān)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(qū)設(shè)置，具有速度快、發(fā)車頻率高、服務(wù)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(nèi)部次干公交線網(wǎng)資源進行優(yōu)化布局，做到更好地滿足區(qū)域內(nèi)部居民各種出行需求，對第一層次線網(wǎng)起到補充作用，能夠為第一層次線網(wǎng)內(nèi)的客流集散提供最優(yōu)的服務(wù)。第二層次線網(wǎng)線路深入到各居住區(qū)及組團，服務(wù)水平次之，主要承擔(dān)中短距離的居民出行。

第三層次:對組團內(nèi)支線公交線網(wǎng)資源進行優(yōu)化布局，為組團內(nèi)各片區(qū)居民日常出行提供人性化服務(wù)，提高公交線網(wǎng)覆蓋率和可達性，改善相對獨立的居住環(huán)境，為第一層次或第二層次提供優(yōu)質(zhì)的客流服務(wù)。第三層次線網(wǎng)線路連接居民區(qū)及換乘樞紐、第一層次線網(wǎng)線路與第二層次線網(wǎng)線路的公交站點，主要目的是減少出行時的步行距離，實現(xiàn)真正意義上的零換乘。線路布設(shè)于中小街道，主要承擔(dān)短距離的居民出行?！叭嗄Ｊ健惫δ芙Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

三個層次分別設(shè)定公交線網(wǎng)資源優(yōu)化目標和約束條件，體現(xiàn)宏觀、中觀和微觀特性。通過對主城區(qū)各組團公交線網(wǎng)資源的優(yōu)化布局，并與相鄰區(qū)域、組團及主城區(qū)整體公交線網(wǎng)的綜合協(xié)調(diào)，使公交線網(wǎng)的布局結(jié)構(gòu)既體現(xiàn)局部特性又不失整體和諧?！叭嗄Ｊ健钡膶嵤?，首先根據(jù)重慶市目前所處發(fā)展階段與發(fā)展趨勢、城市用地形態(tài)，以及城市主要客運走廊確定了第一層次公交線網(wǎng)，然后補充設(shè)置第二層次線網(wǎng)，最后布設(shè)第三層次線網(wǎng)以填補公交服務(wù)的空白區(qū)域?！叭嗄Ｊ健庇欣诠痪€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(tǒng)的整體效率。

3 公交線網(wǎng)資源優(yōu)化算法

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

公交線網(wǎng)總體優(yōu)化，旨在使公交線網(wǎng)運載的客流量最大，乘客總的出行時間最小，使公交網(wǎng)絡(luò)客流效益最優(yōu)。本文以公交線網(wǎng)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，以預(yù)測公交OD出行分布量為依據(jù)，為相關(guān)企業(yè)部門的專業(yè)意見為輔助，首先擬定公交線路備選方案;然后構(gòu)造啟發(fā)交互式算法尋求公交線網(wǎng)優(yōu)化方案;最后對公交線網(wǎng)截面流量進行均衡性檢驗，不斷調(diào)整優(yōu)化方案，最終實現(xiàn)公交線網(wǎng)整體優(yōu)化?！叭嗄Ｊ健眱?yōu)化算法流程圖如圖2所示。

圖1 “三多模式”功能結(jié)構(gòu)圖

圖2 “三多模式”程序算法結(jié)構(gòu)流程圖

4 結(jié)語

城市交通在現(xiàn)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(xiàn)一個城市的經(jīng)濟發(fā)達程度、城市規(guī)劃建設(shè)和管理水平，是精神文明的重要窗口?！氨憬?、高效、舒適、安全”的公交系統(tǒng)將給城市社會經(jīng)濟的發(fā)展創(chuàng)造良好的交通環(huán)境。本文提出的“三多模式”是根據(jù)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(wǎng)優(yōu)化布局方法，能夠充分挖掘主城區(qū)公共交通潛力，增強公交吸引力，提高公交服務(wù)質(zhì)量與水平。通過方法和理念上的創(chuàng)新，對同類城市的公交線網(wǎng)規(guī)劃的制定，具有一定的參考價值和指導(dǎo)借鑒意義。

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