湛江市公交線網(wǎng)結構優(yōu)化

李 曼

(嶺南師范學院機電工程學院,廣東湛江524048)

湛江市公交線網(wǎng)結構優(yōu)化

李 曼

(嶺南師范學院機電工程學院,廣東湛江524048)

對湛江市現(xiàn)有公交線網(wǎng)進行分析,研究了符合湛江市的公交線網(wǎng)結構和分層理念,提出湛江市公交線網(wǎng)結構優(yōu)化的基本模式:以多中心發(fā)射式+棋盤式為主,環(huán)線為輔,并把公交線路劃分為公交快線、干線和支線三個層次,最終完成對湛江市公交線網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整,使湛江市的公交線網(wǎng)密度提高了1.25km/km2,線網(wǎng)分布更為合理.

公共交通;線網(wǎng);結構優(yōu)化

我國的汽車保有量每年都在迅速增加,但城市建設規(guī)劃始終落后于經(jīng)濟發(fā)展,故導致城市的道路建設隨著汽車保有量的增加面臨重重壓力,明顯的表象就是產(chǎn)生交通擁擠、交通堵塞等交通問題.目前,國內(nèi)外學者對城市公交線網(wǎng)結構優(yōu)化方面進行了大量的研究[1-3],例如Bernard等研究了放射型的網(wǎng)絡結構;Newell等在線路網(wǎng)絡分級的基礎上提出了多模式網(wǎng)絡結構設計;陸建等提出了各公交等級的配置標準,公交等級包括公交主干線、公交次干線和公交支線.

湛江市是一座位于中國大陸最南端的沿海城市,其多面環(huán)海.湛江市的總體發(fā)展以環(huán)海拓展為主,即主要沿海岸線和交通主線呈放射性延伸,故其城市發(fā)展規(guī)劃形成了海灣型的“片區(qū)+組團”的結構形態(tài).湛江市的發(fā)展導致已有的線網(wǎng)層次混亂,功能不明確,線路與公交站點不匹配,城市交通與城市結構特征矛盾,故為適應城市的發(fā)展,湛江市交通需要進一步的整合和優(yōu)化.

1 湛江市現(xiàn)有公交線網(wǎng)分析

湛江市包括霞山、赤坎、麻章、坡頭和開發(fā)區(qū)五個中心區(qū)域,現(xiàn)有公交線路74條,公交線網(wǎng)里程達到1290.2km,公交線網(wǎng)密度約為1.05km/km2,遠遠低于國標規(guī)范值3-4km/ km2.線網(wǎng)重復系數(shù)約為3.2,超過國標規(guī)范值1.25-2.5,公交站點500m覆蓋率約為50%,低于國標規(guī)范值90%.通過對湛江市公交現(xiàn)狀分析,其主要存在以下幾個問題:

(1)公交線網(wǎng)分布不合理.湛江市老城區(qū)(例如霞山、赤坎)線網(wǎng)密度高,達到2.5km/km2以上,公交飽和度較高.而一些開發(fā)區(qū)或郊區(qū)(例如開發(fā)區(qū)、麻章、坡頭等)線網(wǎng)密度低,其值在1.0km/km2以下,例如東海島僅有一條大道與市中心相連,嚴重制約東海島的發(fā)展.

(2)公交線網(wǎng)結構不清晰.線網(wǎng)主干道主要分布于赤坎、霞山等老城區(qū),而這些老城區(qū)改建困難,致使很多主干道設施不符合國家標準,但通行能力遠遠超過主干道要求.湛江市快速線、次干線、支線也匱乏,次干線平均飽和度低于1,且在一些區(qū)域的次干道承擔著主干道的功能,造成線網(wǎng)等級不清晰.

(3)交通方式混亂,交通設施落后.湛江市交通出行方式居多,主要包括步行、私家車、電動車、自行車和公交車,其中電動車比例占到了1/4,遠遠高于公交車比例,造成公交線路通行能力降低.且在湛江市很多交通干道缺乏非機動車道,造成交通混亂.

2 公交線網(wǎng)布局研究

2.1 常見的公交線網(wǎng)結構

城市的公交線網(wǎng)結構布局要依賴于城市用地特征、空間布局等,故城市的用地、布局不同,公交線網(wǎng)的結構與形態(tài)也多種多樣.常見的城市公交線網(wǎng)布局有以下幾種[4]:

(1)棋盤式

如圖1,棋盤式公交線網(wǎng)線路整潔、具有類似功能的線路垂直相交,方向性好,有利于建筑物布局.線網(wǎng)布局均勻,但通達性差、換乘效率高,特別是對角線方向出行不便,改進的方式是增加對角線線路,或開通環(huán)形線路.該布局形式通常使用于客流量大,且地形較為平坦的區(qū)域.

(2)單中心放射型

傳統(tǒng)城市的發(fā)展往往是以市中心向外拓展,故為結合此城市特點,公交線路從市中心到市郊、市區(qū)外圍的布局呈放射狀,如圖2.其特點是方便各區(qū)域居民往返于市中心,換乘次數(shù)不多于一次.但不利于切線出行的居民,且增加市中心的交通負擔,影響市中心交通能力.故此形式線路布局比建議單獨使用,特別是在大城市.

(3)多中心放射型

隨著城市的發(fā)展,出現(xiàn)團狀城市布局結構,因此線路布局呈多中心的放射形,如圖3.與單中心放射形相比,城市中心的交通負擔大大減小,客流均勻分布于各中心,各中心交通便捷.但此布局形式公交網(wǎng)絡不清晰,出行居民難以分辨最優(yōu)的出行策略.

圖1 棋盤式

圖2 單中心放射型圖

圖2 多中心放射型

(4)棋盤+放射式

棋盤+放射式線網(wǎng)布局集合了棋盤式和放射式的網(wǎng)絡布局優(yōu)點,如圖4,即增加了各區(qū)域居民的出行方便性,又減少了各市中心間的換乘次數(shù),整體交通更加靈活、便捷.

(5)環(huán)線型

為方便城市邊遠地區(qū)居民出行,連接城市東西南北各方向,城市線網(wǎng)增加了環(huán)形公交線路,如圖5.該布局形式增加了城市公交線網(wǎng)的可達性,緩解了市中心公交線路的負擔,同時為邊遠地區(qū)居民出行提供了方便性.

(6)主輔線型

城市多以組團狀發(fā)展,故在各組團之間需要主干線連接,各組團內(nèi)部需要公交干線和支線連接,這就形成了主輔線形公交布局,如圖6.該布局形式充分考慮了城市布局形式、乘客出行分布,便于布設不同功能層次的線路,使城市公交線網(wǎng)結構更加精細.

圖4 棋盤式+放射式

圖5 環(huán)線型

圖6 主輔線型

2.2 公交線網(wǎng)層次劃分及優(yōu)化調(diào)整

湛江市用地相對集中、有機分散,根據(jù)其用地特點及復雜的交通環(huán)境,提出“多中心、多層次、多目標”的規(guī)劃理念,把公交線網(wǎng)布局劃分為三個層次,以實現(xiàn)居民不同的出行目的、出行距離和時間要求等[5-7].

2.2.1 快速線

快速線是城市主要區(qū)域之間的連接通道,承擔城市全域性、對外放射及主要交通樞紐,具有速度快、發(fā)車頻率高等特點.結合湛江市多中心、多面環(huán)海的地理特點,快速線應以沿海環(huán)線和輻射線為主,用于連接各市中心之間或市中心與城市周圍片區(qū)之間.快速線公交多采用大容量的車型、BRT,平均站距可設置為為1000m以上.

在快速線網(wǎng)的布設中從經(jīng)營者和出行者兩方面考慮,主要以線路效率最大和乘客出行時間最短為優(yōu)化目標,但為了使優(yōu)化模型的簡單化,可把乘客出行時間最短轉化為乘客換乘次數(shù)ATT以及路線非直線系數(shù)qx的約束上,因此快速公交線網(wǎng)的優(yōu)化可選取線路效率最大為目標:

式中,ER為整個線路網(wǎng)R上路線的效率;qij為從站點i到站點j的交通客流量.

在約束條件中,lij為站點i到站點j得距離;qx為非直線系數(shù);L為單線路總長度;ux為線路斷面客流的不均勻系數(shù);QIij為站點i到j,線路I的斷面流量(萬人·h-1);ATT為乘客的平均換乘次數(shù);η為線路重復系數(shù).

其中,在優(yōu)化模型中決策變量xij如下式:

該變量表明了線網(wǎng)中任意兩點的配對.

2.2.2 公交干線

公交干線是城市公交線路的主骨架,主要承擔市內(nèi)主要客流走向,滿足公交乘客中長距離跨區(qū)直達的需求.依據(jù)湛江市地理特點,公交干線路是沿市內(nèi)區(qū)域主要走廊或海岸線,可形成“米字格”形狀,從而更符合城市多中心、多輻射的特點,公交干線具有速度快、換乘少、發(fā)車頻率高、舒適性和服務性好等特點.公交干線應設置公交車專用車道和港灣式?？空?平均站距可設置為800-1000m.

公交主干線承擔城市主要客流走向,滿足乘客中長距離跨區(qū)直達的需求,因此,公交主干線選取線路直達客流量最大為優(yōu)化目標:

式中,S(x)為直達客流量.

2.2.3 公交支線

公交支線是公交干線的輔助,主要依托于城市公交干道和支路,途徑中心各個片區(qū),從而將城市各區(qū)域內(nèi)較大居民區(qū)和城市商業(yè)中心、交通樞紐等合理的聯(lián)系起來,并很好地填補了公交空白區(qū)域,極大滿足了城市居民的出行要求.在沿海城市中,特別是一些老城區(qū),由于土地利用情況緊張,所以公交支線道路條件相對復雜,采用多種形式的公交,以滿足多種多樣的居民出行需求.公交站距一般可設置為500-800m.

湛江市傳統(tǒng)公交布局相對集中,主要沿幾條主要干道,以致整個城區(qū)線網(wǎng)密度低.故公交支線的優(yōu)化目標要保證線網(wǎng)的合理分布,此文選取支線連接的出行集散點最大為優(yōu)化目標:

式中,BR線網(wǎng)R的集散點,BI為線路I上的集散點.

3 湛江市公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整

3.1 湛江市的交通分區(qū)和客流分布

湛江的行政、文化、娛樂、商業(yè)中心主要位于赤坎中心、霞山中心和開發(fā)區(qū).三個中心帶狀相聯(lián),出行量遠遠超出其他區(qū)域出行量,且彈性出行比例也較高.本文把湛江市區(qū)的124個交通小區(qū)合并為15個交通大區(qū),如圖7為湛江市交通大區(qū)劃分圖,表為各交通大區(qū)OD量分布調(diào)查表,可見赤坎交通大區(qū)32、33、34,霞山交通大區(qū)12、15、51和開發(fā)區(qū)交通大區(qū)21、31的居民出行特點以及其片區(qū)用地性質等主導著湛江公交的規(guī)劃模式.

表 湛江市交通大區(qū)OD分布調(diào)查表

3.2 湛江市公交線網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整

結合湛江市的客流分布以及城市發(fā)展形成的多中心、組團式特點,提出對湛江市公交線網(wǎng)優(yōu)化的基本模式:以多中心發(fā)射式+棋盤式為主,環(huán)線為輔,并把公交線路劃分為公交快線、干線和支線三個層次,初步形成多模式的網(wǎng)絡布局形態(tài).然后在此基礎上,根據(jù)城市空間結構及形態(tài),對公交線路進行修正.

(1)“多中心發(fā)射式+棋盤式+環(huán)線式”網(wǎng)絡結構.

“多中心”指的是市行政中心、商業(yè)中心、客運站、火車站、高鐵站等.其線網(wǎng)規(guī)劃是以各中心為起點向外輻射,并結合棋盤式布局,使公交線網(wǎng)達到城市的任意位置,保證居民以最理想的行程到達各中心.同時汽車站、火車站等中心客流來向城市四面八方,故為了提高城市公交的作用,特別是對市郊居民的服務,以及進一步緩解市中心的交通壓力,增加環(huán)線模式.

(2)公交線網(wǎng)劃分

湛江市公交快速線和公交干線主要沿市內(nèi)成熟的霞山國貿(mào)商業(yè)帶,赤坎世貿(mào)商業(yè)帶、開發(fā)區(qū)和沿海線城市發(fā)展帶、湛江汽車總站、湛江火車站和正在建設的高鐵站、以及一些大中型居民區(qū)等地帶布設,占居湛江市南北、東西主方向.在干線上應設置公交專用線,平均站距可為500～1000m,站點以港灣式?？空緸橹?

公交支線主要是輔助公交快線和公交干線,增加公交各區(qū)域的供給能力,其要延伸到湛江市各城區(qū)的公交空白區(qū),公交空白區(qū)常見于開發(fā)區(qū)和坡頭地帶,從而提高公交線網(wǎng)覆蓋率,從而增大公交吸引力.公交支線道路條件相對快速線和干線可適當降低,公交站結合道路條件盡量設置港灣式?？空?站距一般為300～800m.

如圖8,結合湛江市客流分布、城市結構以及城市發(fā)展特點等,分別對湛江市線網(wǎng)快速線、公交干線和公交支線進行優(yōu)化調(diào)整,相對城市中現(xiàn)有的公交線路,其中快速線可增加8條,公交干線增加18條,從而使湛江東西、南北方向以及舊新區(qū)等交通流分布更為合理化.具體的,湛江市內(nèi)平均公交線網(wǎng)密度可由原來的1.05km/ km2左右,提高到2.3km/km2左右,甚至中心城區(qū)的線網(wǎng)密度可超過3.0km/km2.

圖7 湛江市交通大區(qū)分布圖

圖8 優(yōu)化后的湛江市公交快速線和干線分布圖

4 結 語

通過分析公交線網(wǎng)結構和線網(wǎng)各層次的劃分及優(yōu)化調(diào)整模型,結合湛江市現(xiàn)有的公交線網(wǎng)現(xiàn)狀、湛江市用地特點以及湛江市未來的發(fā)展,提出了多結構、多層次、多目標的規(guī)劃思想及規(guī)劃模式:以多中心發(fā)射式+棋盤式為主,環(huán)線為輔,把公交線路劃分為公交快線、干線和支線三個層次,最終完成對湛江市公交線網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整,使湛江市的公交線網(wǎng)密度提高,線網(wǎng)分布更為合理.

[1]W.SanchezMendezApplicationoftheLatestPublicTransportTechnologiesUITP[D].PublicTransportInternational,2000(2).

[2]LabiS,PatidarV,LiZ.Developmentofweightstoreflecttherelativeimportanceoftransportation performancecriteria[CD-ROM].Proceedingsof87thAnnualMeetingoftheTransportationResearch Board,2008,No.08-3044.

[3]ZHAOF,UBAKAI.Transitnetworkoptimizationminimizingtransfersandoptimizingroutedirectness[J].JournalofPublicTransportation,2004,7(1):72-75.

[4]王煒,楊新苗,陳學武等著.城市公共交通系統(tǒng)規(guī)劃方法與管理技術「M?.北京科學出版社,2002.

[5]李曼.城市常規(guī)公交線網(wǎng)的分層優(yōu)化方法研究[D].西安:長安大學,2010.

[6]高健.基于居民出行行為的城市多級公交線網(wǎng)時空協(xié)調(diào)優(yōu)化理論與方法[D].北京:北京交通大學,2013.

[7]陸建,胡剛常規(guī)公交線網(wǎng)布局層次規(guī)劃法及其應用[J].城市交通,2004,2(4):86-88.

TheStructureOptimizationofZhanjiang PublicTransportNetwork

LIMan
(MechanicalandElectricalEngineeringCollege,LingnanNormalUniversity,Zhanjiang,Guangdong524048,China)

ThispaperanalyzestheexistingbusnetworkinZhanjiangCity,andstudiesthestructureof thebusnetworkandtheconceptofstratificationinZhanjiangCity.Itputsforwardthebasicmodelofthe structureoptimizationoftheZhanjiangpublictransportnetwork:themulti-centerlaunch+checkerboard type.Andthebuslineisdividedintothreelevels:fastline,buslineandbusfeederline.Finally,theadjustmentofZhanjiangcitypublictransportationnetworkiscompleted,andthedensityofbusnetworkin Zhanjiangcityisincreasedby1.25km/km2,morereasonable.

publictransport;network;structureoptimization

U121

A

1006-4702(2017)03-0084-07

2017-03-05

李曼,女,嶺南師范學院機電工程學院講師.