公交線網(wǎng)下公交車跳站?？吭O(shè)置方法研究

李 磊

（重慶交通大學(xué)交通運輸學(xué)院，重慶 400074）

關(guān)鍵字：公交規(guī)劃；通行能力；跳站?？浚粚哟畏治龇?/p>

1 研究背景

熱門公交站點公交排隊與大量乘客等候公交的現(xiàn)象普遍存在，導(dǎo)致乘客與公共汽車的需求矛盾加劇。此外，公交車排隊進站過程中，車輛在站臺泊車范圍不明，乘客無法確定公交車停靠位置，隨公交車移動，影響他人乘車；公交車進出站時，極易與當(dāng)前道路行駛機動車發(fā)生沖突，使得公交進出站和乘客乘車效率大大降低，延長乘客出行時間，降低道路通行效率。本文考慮采用跳站停靠的方式來避免列車化現(xiàn)象的產(chǎn)生，對重復(fù)系數(shù)大，通行能力不能滿足需求的公交線路進行簡化，提高公交運行效率。

2 研究現(xiàn)狀

目前，部分公交站點處交通擁堵嚴重，公交車運行效率下降。這是因為高峰期間的公交流量超過了站點的服務(wù)能力，傳統(tǒng)公交運行方法無法滿足不斷增長的公交停靠需求。而公交跳站停靠策略能夠減少部分交通站點的?？寇囕v數(shù)，同時提升公交運行效率。早在20世紀，在歐美等發(fā)達國家的大城市中就已開始采用公交跳站運行策略，我國部分特大城市也開始研究這一策略，其中，吉林大學(xué)的孫鋒等人通過分析跳站運行對乘客出行時間的影響，建立乘客總出行時間最小的公交跳站運行方法。但在實際運用中，由于缺少實驗成果，實際運行效果不佳，出現(xiàn)公交站點利用率低、乘客換乘難等問題，公交服務(wù)水平?jīng)]有顯著提高。

3 跳站?？康脑O(shè)置基礎(chǔ)

（1） 一次完整的公交出行要經(jīng)歷四個階段：①到達公交站點的時間；②乘客等待公交的時間；③公交載客運行時間；④最終抵達目的地的時間。

（2） 路網(wǎng)中只存在公交車和小汽車。

（3） 乘客隨機分布在站點周圍，且乘客上下車不受其他干擾因素的影響。

（4） 某公交路線在站點i實行跳站停靠后，所有受跳站?？坑绊懙某丝涂梢栽谥貜?fù)站點換乘其他公交線路來到達目的地。

4 跳站?？康男枨竽Ｐ?/h2>

（1） 查詢所有待調(diào)整線路的站點，并將位于地圖上最左端的站點定義為1，然后依次將站點定義為1到n；

（2） 針對所有線路，構(gòu)建n階的矩陣，對該矩陣中的元素xij（i，j∈n且i≠j） 定義如下：

定義該矩陣對角線上的元素xii均為0，由此得到每一條公交線路所對應(yīng)的矩陣；

（3） 將步驟二得到的任意兩個矩陣A和B進行點乘，得到一個新的n階矩陣Y，則有：

即Yij=1則站點i與站點j為公交線路A和B上的重復(fù)站點，反之則不是。

（4） 對所有點乘得到的矩陣進行分析，由站點數(shù)字推導(dǎo)出可以設(shè)置跳站?？康恼军c，以及與之對應(yīng)的公交路線。

5 跳站停靠的優(yōu)化模型

5.1 跳站?？康恼军c選擇

對可以設(shè)置跳站?？康恼军c進行公交運行分析，將公交線路重復(fù)系數(shù)大，通行能力不能滿足需求的站點作為跳站?？康膬?yōu)選目標(biāo)。

5.2 跳站?？康木€路優(yōu)化模型

（1） 確定一個目標(biāo)層，將各影響因素 （本方案為各客運線路小時客流量、汽車班數(shù)、站點?？繒r間） 作為指標(biāo)層，根據(jù)實際調(diào)查情況給出各影響因素對于目標(biāo)層的影響程度，將途徑重復(fù)站點的線路依次羅列到方案層，并根據(jù)實際情況給出每條線路對于指標(biāo)層各因素的影響程度。

（2） 根據(jù)步驟一可以得到n+1個比較矩陣，求解指標(biāo)層對目標(biāo)層比較矩陣和方案層對指標(biāo)層比較矩陣的特征值以及特征向量的求解，并進行一致性驗證，然后將特征向量合并得到方案層對指標(biāo)層的權(quán)重矩陣，最后將權(quán)重矩陣相乘，則可得到方案層對目標(biāo)層的權(quán)重，而可以從方案層中選出目標(biāo)線路。

5.3 優(yōu)化模型的求解

根據(jù)實地調(diào)查的數(shù)據(jù)資料構(gòu)建出指標(biāo)層對目標(biāo)層的判斷矩陣以及方案層對指標(biāo)層各指標(biāo)的判斷矩陣B1、B2、B3，然后對待選擇的公交站點數(shù)據(jù)進行分析，將指標(biāo)層客流量、汽車班次及?？繒r間之間兩兩比較得到三個指標(biāo)之間的重要程度，從而得到三個指標(biāo)的判斷矩陣A，再將各條線路的客流量、汽車班次以及?？繒r間進行匯總整理，則可得相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)表格，數(shù)據(jù)內(nèi)容為：

通過關(guān)聯(lián)矩陣，得到方案層各線路對于各指標(biāo)的影響程度矩陣B。在此基礎(chǔ)之上，通過matlab編程，從而求解出各判斷矩陣最大特征值所對應(yīng)的特征向量，即指標(biāo)層對目標(biāo)層的權(quán)向量w1，方案層對各指標(biāo)的權(quán)向量w2、w3…wm?，F(xiàn)令矩陣將矩陣C和矩陣D相乘即可得到方案層中各方案對于目標(biāo)層的影響程度wa。通過權(quán)向量可得某站點具體是哪條公交線路對該站點的影響最小，則為優(yōu)化路線。

6 實例分析

本文以重慶市301、313、475三條公交線路為樣本，采用上述模型進行分析。由于篇幅問題，涉及的公交站點僅考慮了該三條線路的通過站點。

6.1 跳站?？康恼军c選擇

根據(jù)實際調(diào)查，并統(tǒng)計篩選三條公交線路站點，得到一共40個不同的站點，即n=40。根據(jù)這40個站點在重慶市內(nèi)的具體位置，對這40個站點進行賦值，則每一條公交線路都可用一個40階的矩陣來表示，其中301線路對應(yīng)矩陣A，313線路對應(yīng)矩陣B，475線路對應(yīng)矩陣C。

采用公式 （2），線路A和線路B的點矩陣為YAB，其中YAB（1，2） =1等13個元素的值都為1，即這13個元素所代表的公交站點為301與313這兩條線路的重復(fù)站點。對這13個元素進行分析，得到不同的數(shù)字一共有16個，即共有16個重復(fù)站點。

進行比對，得到301和313這兩條線路的具體重復(fù)站點為磁器街，中興路等16個站。同理，矩陣YAB點乘矩陣C得到矩陣YABC，求得線路A，B，C的重復(fù)站點為四公里，五公里，六公里，七公里。

6.2 跳站?？康木€路選擇

將六公里作為跳站停靠線路優(yōu)化中的目標(biāo)層，選擇301路、313路、475路公交作為方案層。通過數(shù)據(jù)分析，影響程度大小依次為客流量，汽車班數(shù)，站點停靠時間從而可以得到這三個指標(biāo)的判斷矩陣A：

根據(jù)相關(guān)線路的具體數(shù)據(jù)可以得到方案層中三條公交線路對于指標(biāo)層的矩陣B1，B2，B3。指標(biāo)層對目標(biāo)層的權(quán)向量w1，方案層對各指標(biāo)的權(quán)向量w2、w3、w4。令矩陣C=w1，矩陣，則有：

最終，將矩陣C和矩陣D相乘即可得到方案層中各方案對于目標(biāo)層的影響程度，本文通過對程序的運行后得到最終的權(quán)向量為：

通過該權(quán)向量可以得出，在六公里站點301路公交車的影響程度最大，313路影響程度次之，475路公交車影響程度最小，故應(yīng)該對475路公交進行跳站運行。

6.3 vissim現(xiàn)狀仿真分析

采用vissim對該路段的現(xiàn)狀及方案進行模擬，同時輸出兩個主要的評價指標(biāo)——排隊時間和通過數(shù)據(jù)檢測點的瞬時速度，評價指標(biāo)見表1。

表1 跳站運行前后的運行狀態(tài)對比

通過仿真前后的運行數(shù)據(jù)進行對比可以發(fā)現(xiàn)：采用跳站停靠后的公交線路的總排隊時間減少了51.90%，運行速度提高了23.21%。

7 結(jié)語

本文在分析公交跳站?？康倪\行策略和公交路網(wǎng)中公交站點運行情況的基礎(chǔ)上，建立公交車跳站?？康膬?yōu)化模型，對城市高峰期擁堵頻發(fā)的公交線路進行優(yōu)化。利用vissim對路段優(yōu)化前后分析可得，在高峰時期設(shè)置公交跳站?？?，可以有效地減少公交站點的車流交織，提高站點及其關(guān)聯(lián)路段的通行效率，提升公交線網(wǎng)服務(wù)水平，降低城市道路擁擠程度。