基于城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化研究

孟永平

（廈門市國土空間和交通研究中心，福建廈門 361012）

1 前言

近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)及機(jī)動化水平的迅速提高，大城市交通需求規(guī)模急劇擴(kuò)大，交通擁堵日益嚴(yán)重。為緩解交通擁堵，大城市紛紛提出了要優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨干的公共交通體系。

城市軌道交通作為公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，具有大運(yùn)量、準(zhǔn)時、舒適和長距離等特征，但由于其昂貴的造價和嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并不能通達(dá)城市的每個角落，常規(guī)公交覆蓋廣、靈活，但在運(yùn)能、準(zhǔn)時和長距離方面存在明顯不足。城市軌道交通與常規(guī)公交在公共交通系統(tǒng)中的功能定位，主要服務(wù)對象確定，如何與地面常規(guī)公交網(wǎng)絡(luò)相協(xié)調(diào)，規(guī)劃建設(shè)一個服務(wù)范圍更廣、系統(tǒng)規(guī)模更大的多元化公共交通體系，以滿足城市快速發(fā)展帶來迅速增長、多樣化的客運(yùn)交通需求已經(jīng)成為大城市面臨的難題。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，迫切需要對城市軌道交通成網(wǎng)后與常規(guī)公交如何優(yōu)化進(jìn)行研究。本文基于此背景開展相關(guān)探索研究，并在廈門進(jìn)行實(shí)踐。

2 常規(guī)公交優(yōu)化方法研究

2.1 目標(biāo)及技術(shù)路線

（1）目標(biāo)。城市軌道交通成網(wǎng)后常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化的主要目標(biāo)包括以下3個方面：①提升公共交通出行效率，城市軌道交通與常規(guī)公交相互協(xié)調(diào)、優(yōu)勢互補(bǔ)，形成相互支援的城市公共交通網(wǎng)絡(luò)，提升出行者使用常規(guī)公交以及常規(guī)公交換乘城市軌道交通、快速公交方式（BRT）的出行效率；②提升公共交通可達(dá)性，發(fā)揮常規(guī)公交的客運(yùn)接駁和運(yùn)能補(bǔ)充作用，保障常規(guī)公交線網(wǎng)密度、常規(guī)公交站點(diǎn)密度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，使常規(guī)公交線路具有更好的可達(dá)性；③提升公共交通吸引力，通過多網(wǎng)融合，營造良好的換乘條件，縮短出行時間、提升舒適度，促進(jìn)公共交通乘客回流。

（2）技術(shù)路線。城市軌道交通成網(wǎng)后常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化方法是目標(biāo)導(dǎo)向和問題導(dǎo)向相結(jié)合。在多源大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上挖掘常規(guī)公交需求特征和存在問題，結(jié)合常規(guī)公交優(yōu)化目標(biāo)，提出優(yōu)化策略、優(yōu)化方案和配套政策，并建立評價指標(biāo)體系對優(yōu)化方案進(jìn)行評估。具體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 城市軌道交通成網(wǎng)后常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)路線圖

2.2 模型及需求分析

基于城市現(xiàn)狀交通模型構(gòu)建公共交通系統(tǒng)模型，準(zhǔn)確計算乘客出行距離、時間和費(fèi)用，評估乘客不同公共交通出行方式下的效用。運(yùn)用城市軌道交通和BRT刷卡數(shù)據(jù)分析得到站間起終點(diǎn)（OD）客流數(shù)據(jù)，利用GPS及刷卡數(shù)據(jù)推測現(xiàn)狀公交站間OD客流數(shù)據(jù)，分析公交、城市軌道交通、BRT系統(tǒng)內(nèi)部和各系統(tǒng)間換乘關(guān)系，導(dǎo)入建設(shè)好的公共交通系統(tǒng)模型，作為需求分析的實(shí)證基礎(chǔ)。對規(guī)劃年公交出行方式、出行分布和客流量分配進(jìn)行預(yù)測，形成城市軌道新線開通后的常規(guī)公交需求分析。結(jié)合現(xiàn)狀乘客轉(zhuǎn)移分析，預(yù)測城市軌道交通新線開通以后不同公共交通方式需求走廊。具體技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 需求分析技術(shù)路線圖

2.3 優(yōu)化策略及方法

2.3.1 優(yōu)化策略

分區(qū)域、分層次、差別化構(gòu)建公交與城市軌道交通之間良好的互動發(fā)展模式，通過常規(guī)公交與城市軌道交通的一體化銜接，減少公交與城市軌道交通的沖突，擴(kuò)大城市軌道交通的服務(wù)半徑，構(gòu)建城市軌道交通+公交快線+公交普線+公交支線的多層級公交體系。

在城市軌道交通線網(wǎng)密度較高的城市中心區(qū)和處于城市軌道交通線路末端的外圍區(qū)域采取差別化的區(qū)域公交發(fā)展策略，根據(jù)不同區(qū)位的接駁需求確立不同的公交線路功能定位。具體包括：①中心城區(qū)形成以城市軌道交通+公交并重的模式，城市軌道交通成為網(wǎng)絡(luò)主體，常規(guī)公交作為城市軌道交通的補(bǔ)充和完善，以中短距離出行和接駁為主；②新城開發(fā)區(qū)形成城市軌道交通骨架型布局，地面公交仍為主體的模式，城市軌道交通串聯(lián)客流走廊，常規(guī)公交形成網(wǎng)絡(luò)覆蓋，增加連接城市軌道交通站點(diǎn)、樞紐和居住區(qū)客源點(diǎn)之間的接駁線；③?跨組團(tuán)形成城市軌道交通為主、公交為輔的模式，城市軌道交通為跨組團(tuán)公共交通出行需求主體，承擔(dān)大部分客流，公交以大站快線為主。

根據(jù)客流特征、換乘條件，圍繞公交服務(wù)分區(qū)和客流集散中心確定公交樞紐等級，將樞紐劃分為城市軌道交通換乘型樞紐、城市節(jié)點(diǎn)型樞紐、跨組團(tuán)通道型樞紐。以樞紐為核心，以公交分區(qū)服務(wù)為基礎(chǔ)，依據(jù)城市公共交通運(yùn)輸體系構(gòu)成，依托城市軌道交通骨干運(yùn)輸系統(tǒng)布局，建立基于城市軌道交通線網(wǎng)的“快線公交+干線公交+支線公交+微循環(huán)”四級公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成“點(diǎn)”“面”結(jié)合，層次分明的公交線網(wǎng)。具體融合發(fā)展模式如圖3所示。

圖3 城市軌道交通與常規(guī)公交融合發(fā)展模式

2.3.2 優(yōu)化方法

針對基于城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)公交線網(wǎng)調(diào)整，采用分類劃分、分級處理的方法。通過常規(guī)公交線路與城市軌道交通線路之間的走向關(guān)系，確定常規(guī)公交線路類型，并針對不同類型的常規(guī)公交線路確定其調(diào)整需求、調(diào)整力度、調(diào)整時序的級別，針對分級處理后的線路選取不同的調(diào)整方法，實(shí)現(xiàn)常規(guī)公交線網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整。如當(dāng)公交線路與城市軌道交通共線4個站以上時，二者存在競爭關(guān)系，可考慮對公交線路進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；當(dāng)共線8?個站以上時為強(qiáng)競爭關(guān)系，須相應(yīng)采取截短、改線、取消等優(yōu)化措施。

由于“共線共站”評價法僅反映線路的空間分布，為真實(shí)反映實(shí)際客流與城市軌道交通線路的關(guān)系，還需要對起終點(diǎn)位于城市軌道交通站點(diǎn)300?m范圍內(nèi)的公交刷卡OD數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析。對常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化時，既考慮城市軌道交通線路的客流，又考慮其沿線區(qū)域不斷發(fā)展、繁榮和新增加的客流，同時還要考慮該區(qū)域與周邊地區(qū)公交線網(wǎng)構(gòu)成、廣大乘客對地面交通的需求及公交與城市軌道交通換乘的需求。優(yōu)化方法的原則是針對線路實(shí)際采用可行的優(yōu)化方法，減少資源的浪費(fèi)，同時滿足居民的出行需求。優(yōu)化方法主要包括：減線、調(diào)線、調(diào)班和接駁，實(shí)際采取多種優(yōu)化方法結(jié)合的思路。

（1）減線包括完全取消、部分取消和整合3種類型。線路完全取消是一種調(diào)整力度較大的調(diào)整方法，該方法主要適用于與城市軌道交通線路基本重合的公交線路，這種線路與城市軌道交通客流的競爭關(guān)系明顯。線路部分取消主要適用于走向與城市軌道交通部分平行或重合的常規(guī)公交線路，通過取消部分與城市軌道交通重合的線路，減少與城市軌道交通的客流競爭。線路整合是一種調(diào)整力度較大，涉及線網(wǎng)整體調(diào)整的方法，通過分析與城市軌道交通線路相重合的公交線路，在保證整個公交線路覆蓋范圍的前提下，對其中的2條線路或者多條線路進(jìn)行整合。

（2）調(diào)線包括走向調(diào)整、中間?？空菊{(diào)整、起終點(diǎn)調(diào)整3種類型。線路走向調(diào)整分為全走向調(diào)整和部分走向調(diào)整。線路中間?？空菊{(diào)整，總體上不改變線路的走向，只通過改變中間站點(diǎn)的設(shè)置，來達(dá)到線路優(yōu)化的目的。線路起終點(diǎn)調(diào)整適用于公交線路的起終點(diǎn)和城市軌道交通站點(diǎn)靠近的情況。

（3）調(diào)班包括發(fā)車間隔調(diào)整和運(yùn)營時間調(diào)整2種類型。線路發(fā)車間隔調(diào)整適用于與城市軌道交通基本重合的常規(guī)公交線路運(yùn)營時間調(diào)整。線路運(yùn)營時間調(diào)整包括延長運(yùn)營時間、縮短運(yùn)營時間、錯開運(yùn)營時間3種。

（4）接駁為公交線路接駁城市軌道交通站點(diǎn)一體化銜接優(yōu)化方法。

2.4 評價體系及指標(biāo)

為對優(yōu)化后的常規(guī)公交方案進(jìn)行客觀評估，從線網(wǎng)融合、設(shè)施協(xié)調(diào)、服務(wù)水平3方面建立評價指標(biāo)體系，構(gòu)建方案的評價模型，通過評價分析對常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化方案進(jìn)行評估。具體選取指標(biāo)如圖4所示（以廈門市為例）。

圖4 常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化評價指標(biāo)

3 廈門常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化案例

廈門市軌道交通1號線于2017年12月開通，2號線于2019年底通車，3號線于2021年6月通車，廈門市軌道交通網(wǎng)絡(luò)已初步形成，運(yùn)營里程超過100?km，公共交通出行迎來新時代，迫切需要對常規(guī)公交線網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 公交概況

截至2020年8月，廈門市有公交線路408條，線網(wǎng)總里程數(shù)為7?249.5?km。按功能分類，可將線路分為常規(guī)公交和差異化公交，其中常規(guī)線路占比最高，達(dá)到65.9%，微循環(huán)線、城際公交、大站快線等線路占比相對較低；按空間布局分類，線路又可分為島內(nèi)線路、進(jìn)出島線路、島外線路，其中島外線路最多，達(dá)到189條，其次為島內(nèi)線路，達(dá)到151條，進(jìn)出島線路為68條（其中常規(guī)線路55條，定制公交線路13條）。日客運(yùn)量約170萬人次，近70%為島內(nèi)OD客流。島內(nèi)東西向走廊強(qiáng)于南北向，與居民職住分離特征一致。島外主走廊均為進(jìn)出島通道的延伸，各區(qū)內(nèi)部、島外跨區(qū)客流弱?？土鞒鲂芯嚯x主要在6?km以下。常態(tài)化通勤客流（月乘公交20次以上）占全部客流的85%，客流忠誠度高。

3.2 需求分析

城市軌道交通3號線開通后的公交客流OD主要由4個部分構(gòu)成，即以現(xiàn)狀公交OD客流為基礎(chǔ)，疊加島外新增人口崗位所帶來的增量公交OD客流預(yù)估，減去轉(zhuǎn)移至3號線的公交OD客流，疊加轉(zhuǎn)移至3號線作為公交接駁的OD客流。其中，轉(zhuǎn)移至3號線的公交OD客流采用轉(zhuǎn)移率方法。以城市軌道交通1號、2號線開通后轉(zhuǎn)移乘客分析為基礎(chǔ)，計算特定時間縮短、票價增加條件下，公交轉(zhuǎn)移至城市軌道交通的客流與城市軌道交通開通前公交客流的比值。公共交通系統(tǒng)模型計算出3號線通車后常規(guī)公交客流變化如圖5所示。

圖5 城市軌道交通3號線通車前后常規(guī)公交客流變化

3.3 優(yōu)化策略

常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化的總體策略為分區(qū)、分層、差異化策略。進(jìn)出島層面，非城市軌道交通沿線依然為進(jìn)出島主要公交走廊，設(shè)置主要快線、干線，地鐵沿線保留部分公交，采用大站快線形式，設(shè)站避免與城市軌道交通競爭，截短部分公交，結(jié)合客流特征，兩端通過城市軌道交通車站設(shè)置接駁支線、微線；島內(nèi)層面，構(gòu)建公交換乘樞紐，優(yōu)化公交線網(wǎng)組織，達(dá)到換乘方便、高頻接駁、減少重復(fù)、提高線網(wǎng)效率的目的；島外層面，充分發(fā)揮城市軌道交通骨架作用，針對城市軌道交通站點(diǎn)加強(qiáng)公交接駁，形成魚骨狀線網(wǎng)模式，使城市軌道交通、公交兩者互促融合。

3.4 優(yōu)化方案

進(jìn)出島公交線網(wǎng)優(yōu)化以服務(wù)進(jìn)出島需求為主，在島內(nèi)端進(jìn)行長度控制，在島外端對線路適當(dāng)延伸，注重線路站點(diǎn)與城市軌道交通站點(diǎn)的銜接換乘，在島外各區(qū)內(nèi)可通過組織接駁線路換乘，同時，配套相應(yīng)的換乘樞紐予以保障支撐。對優(yōu)化線路的篩選，主要考慮以下幾項指標(biāo)：①線路長度大于30?km；②與城市軌道交通連續(xù)共站數(shù)超過5個；③實(shí)載率小于0.2；④跨島客流占比低于40%。經(jīng)優(yōu)化調(diào)整，形成線網(wǎng)架構(gòu)呈如下特征：①?西向進(jìn)島，2個通道，5條線路，原則控制在嘉禾路以西；②北向進(jìn)島，3個通道，11條線路，原則控制在仙岳路以北；③東向進(jìn)島，2個通道，5條線路，原則控制在云頂路以東。

島內(nèi)線路重構(gòu)重點(diǎn)考慮4個層面：①識別主要聯(lián)系方向，即識別片區(qū)之間及片區(qū)內(nèi)部客流聯(lián)系特征；②識別主要客流走廊，考慮布局公交干線；③發(fā)揮樞紐聚集優(yōu)勢，識別主要換乘節(jié)點(diǎn)，布設(shè)支線、微線，接駁城市軌道交通線網(wǎng)；④區(qū)分競爭合作關(guān)系，強(qiáng)化接駁，篩選共站超4個的線路，結(jié)合客流特征，優(yōu)化線路，降低競爭關(guān)系，強(qiáng)化與城市軌道交通接駁，吸引及錨固城市軌道交通未覆蓋區(qū)域及機(jī)動車強(qiáng)出行走廊的公交客流。

廈門市進(jìn)出島和島內(nèi)常規(guī)公交優(yōu)化方案如圖6所示。

圖6 廈門市進(jìn)出島和島內(nèi)常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化方案

相比于島內(nèi)公交線網(wǎng)，島外公交線網(wǎng)存在公交服務(wù)覆蓋率較低、公交線網(wǎng)密度不足、與城市軌道交通線網(wǎng)接駁不暢等顯著問題。因此，島外公交線網(wǎng)優(yōu)化，應(yīng)以“增覆蓋、提密度、強(qiáng)接駁”為基本原則。

3.5 方案評價

（1）線網(wǎng)融合。根據(jù)線網(wǎng)優(yōu)化方案評估線網(wǎng)整體情況，進(jìn)出島線路數(shù)量下降明顯，由現(xiàn)狀55條下降至20條，共站4站以上線路調(diào)整明顯，由現(xiàn)狀28條調(diào)整至7條；島外線網(wǎng)密度提高，由現(xiàn)狀7.50??km/km2提高至8.59??km/km2，線路重復(fù)系數(shù)下降明顯，由現(xiàn)狀1.96下降至1.56，進(jìn)出島和島外線路平均長度下降明顯，分別由現(xiàn)狀 27.17??km、15.16??km 下降到?14.18??km 和 13.94??km。進(jìn)出島公交分擔(dān)率大幅提高，由現(xiàn)狀41%提高到55%，城市軌道交通方式占比提高明顯，由現(xiàn)狀的54%提高至80%，線路客流強(qiáng)度顯著提高，由現(xiàn)狀405?人次/?km?·天提高到?434 人 /?km?·天。

（2）設(shè)施協(xié)調(diào)。優(yōu)化后城市軌道交通1號、2號、3號線站點(diǎn)100??m周圍內(nèi)有公交站點(diǎn)服務(wù)的出入口數(shù)量分別提升4個、16個和32個，出入口100?m公交站配套率分別從48%提升至52%，由24.7%提升至39.6%，由14.5%提升至53%；城市軌道交通2號、3號線站點(diǎn)100??m公交中途站配套率分別從93%提升至100%，由61.7%提升至100%。

（3）服務(wù)水平?？鐛u和島內(nèi)調(diào)整后各條線路OD可達(dá)性基本不受到影響，基本可以通過直達(dá)或者少量一次換乘的方式完成出行。同時，調(diào)線后會有更多乘客可以選擇城市軌道交通方案出行，進(jìn)而帶來更多客流和總營收。

4 結(jié)語

通過對城市軌道交通成網(wǎng)后常規(guī)公交線網(wǎng)的優(yōu)化能提升公共交通整體吸引力，城市軌道交通與常規(guī)公交發(fā)揮各自特長，相互協(xié)調(diào)、優(yōu)勢互補(bǔ)，形成相互支援的城市公共交通網(wǎng)絡(luò)，通過多網(wǎng)融合，營造良好的換乘條件，縮短出行時間、提升舒適度。本文以問題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向?yàn)檠芯糠椒ǎ瑢Τ鞘熊壍澜煌ǔ删W(wǎng)后與常規(guī)公交的功能定位、需求特征和問題進(jìn)行全面研究，提出較為成熟的常規(guī)公交優(yōu)化方法，并在廈門市進(jìn)行了較好的實(shí)踐，取得了較好的效果，為正在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營城市軌道交通的城市提供參考依據(jù)。