淺議城市常規(guī)公共交通線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

謝安政,王登忠

（1.杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展研究院,浙江 杭州 310016; 2.浙江省交通運輸科學(xué)研究院,浙江 杭州 310023）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市交通擁堵狀況日益嚴峻，交通擁堵已成為制約我國經(jīng)濟增長，居民幸福感提升的一個重大影響因素。優(yōu)先發(fā)展城市公共交通系統(tǒng)，已經(jīng)成為緩解城市交通擁堵最重要的措施之一。其中，常規(guī)公交線網(wǎng)作為整個公交系統(tǒng)的重要組成，線網(wǎng)布設(shè)的合理程度是衡量整個公交系統(tǒng)服務(wù)水平、運營效率等的關(guān)鍵基礎(chǔ)性因素。常規(guī)公交線網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整一直以來都是各大城市交通研究機構(gòu)、公交管理部門、公交運營公司的重點。

1 公交線網(wǎng)優(yōu)化的理論研究

1.1 國外研究

由于國外經(jīng)濟發(fā)展較快，經(jīng)濟比較發(fā)達，城市公共交通存在的問題也很早就顯露出來。因此，國外很早就開始研究對應(yīng)的解決方法，技術(shù)和理論也已經(jīng)比較成熟，其發(fā)展歷程概括起來可以分成以下三個階段，如圖1所示。

圖1 國外公交線網(wǎng)優(yōu)化發(fā)展歷程示意圖

第一階段：經(jīng)驗布設(shè)法。此階段為從第二次世界大戰(zhàn)后到20世紀60年代初。主要是交通研究機構(gòu)和公交行業(yè)主管部門不定期對公交線網(wǎng)進行優(yōu)化。通常的做法是：首先是根據(jù)城市居民一段時期內(nèi)集中反映的比較突出的意見，或者公交公司運營過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題，找出既有公交線網(wǎng)不合理的地方進行優(yōu)化。常見的做法是增加公交線路，或?qū)Σ糠旨扔泄痪€路路徑、運營時間等少數(shù)參數(shù)進行調(diào)整，滿足居民出行的公交需求。

第二階段：系統(tǒng)分析法。此階段為從20世紀60年代至80年代初。部分交通學(xué)者利用系統(tǒng)分析方法對公交線網(wǎng)進行優(yōu)化。其中比較有代表的是以下幾位：Lampin（朗普金）[1]等專家將公交出行時耗及乘坐舒適度作為評估指標，以此來建立線網(wǎng)優(yōu)化模型。Hirsch（赫希）[2]等專家以假設(shè)城市居民公交出行需求總量相對穩(wěn)定為前提，建立公交線網(wǎng)優(yōu)化模型。

第三階段：基于公交出行OD的線網(wǎng)優(yōu)化法。此階段為20世紀80年代至今。此方法總體思路是通過各種相關(guān)交通調(diào)查，首先得到公交出行OD量，再建立數(shù)學(xué)模型，然后設(shè)置一些約束條件以及部分參數(shù)目標，找出模型的最佳解，從而得到最優(yōu)的線網(wǎng)方案。1997年，Kikuchi（菊池）[3]等日本專家采用模糊邏輯來重新構(gòu)建城市公交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。Patmaik（帕特奈爾克）[4]等專家以公交乘客出行費用以及公交公司的總成本費用之和最小值作為目標，建立公交優(yōu)化模型。

1.2 國內(nèi)研究

國內(nèi)在公交線網(wǎng)理論層面上研究起步較晚，根據(jù)相關(guān)資料查閱，該方面研究開始于20世紀80年代，其中具有代表性的交通學(xué)者及研究成果主要包括：東南大學(xué)王煒教授[5]等在《城市交通規(guī)劃理論及其應(yīng)用》中提出了城市公交線網(wǎng)應(yīng)遵循“逐條布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”的規(guī)劃方法；楊超[6]等人提出基于居民出行調(diào)查中公交OD分布量為前提，在選擇特定參數(shù)為目標前提下，構(gòu)建公交線網(wǎng)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型?？梢娔壳皣鴥?nèi)城市常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化方面，很多交通學(xué)者已建立基于不同參數(shù)目標情況下的數(shù)學(xué)模型，同時也利用各類算法如遺傳算法等對模型進行了求解，從理論上得到了公交線網(wǎng)的最佳方案。但是在實際的公交線網(wǎng)優(yōu)化工作中，以上的方法對實際工作仍舊缺少支撐。

2 公交線網(wǎng)優(yōu)化案例簡介

下文分別就首爾、庫里蒂巴、深圳這三個城市在過去對城市公交線網(wǎng)進行過的較大規(guī)模的優(yōu)化方案進行介紹，并總結(jié)其中常規(guī)通用的方法。

2.1 首爾

首爾政府在2004年7月對全市常規(guī)公共交通線網(wǎng)進行了一次全面梳理與優(yōu)化。在總結(jié)以往經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，實施了系統(tǒng)性的地面公交改革系統(tǒng)以扭轉(zhuǎn)局面。改革主要包括兩大部分，一是新的商業(yè)運營模式，二是新的功能分層的公交線網(wǎng)。尤其是在公交線網(wǎng)改革方面，其優(yōu)化改革的措施特色鮮明，力度更大，取得的效果也更顯著，可以從以下三個方面體現(xiàn)。

2.1.1 構(gòu)建明確的功能分級網(wǎng)路體系

首爾對公交線網(wǎng)進行了全面的設(shè)計，把原先300多條公交車線路劃分為四類：紅色廣域線、藍色干線、綠色支線、黃色環(huán)線。紅色廣域線：快速連接遠郊區(qū)衛(wèi)星城與市區(qū)，吸引自駕車的通勤交通。藍色干線：在城市主干道或公交專用道上布設(shè)的跨區(qū)域線路，連接市內(nèi)各大區(qū)域中心，保證一定的運行速度和準點率。綠色支線：向干線和地鐵站運送乘客，滿足地區(qū)性交通需求。黃色環(huán)線：在市區(qū)內(nèi)環(huán)線運行，滿足休閑購物出行需求。

與此同時，市政府還對以前迂回重疊的線路進行調(diào)整。那些長距離的冗余線路現(xiàn)轉(zhuǎn)至以“線路連接為導(dǎo)向的公交系統(tǒng)”，干線作為客流的主要通道，由支線公交連接至市內(nèi)外的各個地方，如圖2所示。

圖2 首爾公共交通線網(wǎng)優(yōu)化示意圖

2.1.2 不同功能線網(wǎng)采用不同顏色外表，以便于提高分辨性

把首爾劃分為8大區(qū)域，公交線路根據(jù)起終點區(qū)域的編號進行編碼。乘客可以根據(jù)車輛顏色、編號和車身上的英文字母B、G、Y、R，識別不同類型的公交線路，如圖3所示。

圖3 首爾公交車輛區(qū)域劃分示意圖

2.1.3 根據(jù)客流主要通道，構(gòu)建與之相匹配的公交專用道系統(tǒng)，以提高公交車輛車速

首爾在對全市公共交通線網(wǎng)優(yōu)化的同時，相應(yīng)配套設(shè)置了75 km的中央公交專用道，覆蓋了6條交通走廊，并設(shè)置了294 km公交專用道。公交專用道大范圍的設(shè)置，使得公交車速提升明顯，公交吸引力大增。此項措施實施僅一年，公交服務(wù)水平的各項指標均有所提高。尤其是公交客流量和行駛速度，分別提高了10%和33%。此外，通過合理設(shè)置公交專用道，部分公交走廊上的公交車速和社會車輛行駛車速均得到一定程度的提高。

2.2 庫里蒂巴

庫里蒂巴市建成了一個高度整合的一體化公交線系統(tǒng)，包括了各種服務(wù)等級的公交線網(wǎng)。其公交線網(wǎng)的特點表現(xiàn)為以下三個方面：

2.2.1 設(shè)置高效的快速公交系統(tǒng)，提高主骨架公交線運行效率

庫里提巴的快速公交系統(tǒng)（BRT）全市共有五條放射狀快速公交專用通道，總長58 km。這些公交專用道是封閉的，司機可以控制交叉路口的紅綠燈。因此BRT的運行車速可以達到60 km/h，與地鐵相當，卻僅僅是地鐵投資的1/10和建設(shè)周期的1/3。庫里提巴市的城市用地開發(fā)主要是圍繞BRT走廊進行，在5條BRT走廊沿線均采用高強度開發(fā)模式。比如容積率較高的高層公共建筑、住宅等集中布置在BRT走廊兩側(cè)，而低層低容積率的住宅或公園綠地等則布置在其他區(qū)域。庫里提巴的這種高效經(jīng)濟的快速公交系統(tǒng)被聯(lián)合國環(huán)境開發(fā)署和世界銀行一致推崇為大城市低成本公共交通發(fā)展模式，尤其適合發(fā)展中國家。

2.2.2 根據(jù)不同乘客需求，設(shè)置多樣化服務(wù)功能的公交線網(wǎng)

庫里蒂巴城市公交系統(tǒng)提供了不同層級、不同服務(wù)水平、多元化的公交網(wǎng)絡(luò)體系。除了作為線網(wǎng)骨架的BRT系統(tǒng)之外，還有跨區(qū)域聯(lián)系的快線、區(qū)內(nèi)普線、特殊線路（校車線、醫(yī)療線等）等不同服務(wù)水平的線路和車輛。在公交網(wǎng)絡(luò)布設(shè)的同時，還考慮了不同區(qū)域、不同收入的人群對于票價、運行速度等服務(wù)水平的差異化要求。

2.2.3 不同功能線網(wǎng)采用不同顏色外表，以便于提高分辨性

與首爾的做法類似，庫里提巴對不同服務(wù)功能的公交線路也采用了不同顏色的車輛，來提高線路的分辨力，使乘客很容易通過車輛顏色辨別是否為自己所乘線路。

公交快線：連接中心城區(qū)主要客流點與公交樞紐站，一般布設(shè)在主要公交走廊上，多采用公交專用道方式，車身顏色為紅色；區(qū)際線：連接中心城區(qū)周邊區(qū)域和公交樞紐站，一般不進入中心城區(qū)，車身顏色為綠色；直達線：作為公交快線和區(qū)際線的補充，車身顏色為銀色。主干線：連接中心城區(qū)非主要客流點區(qū)域和公交車站，布設(shè)在非公交走廊的其他道路上，車身顏色為黃色；常規(guī)線：連接中心城區(qū)周邊區(qū)域與中心區(qū)區(qū)域，布設(shè)在非公交走廊的其他道路上，車身顏色為黃色；駁運線：連接一體化樞紐站及附近地，車身顏色為橙色。

2.3 深圳

深圳公交線網(wǎng)優(yōu)化的總體思路是大力推進軌道與常規(guī)公交的整合，構(gòu)建多模式、一體化的公交線網(wǎng)。根據(jù)公交各模式的發(fā)展定位，結(jié)合公交客流需求，構(gòu)建功能明確、層次清晰、結(jié)構(gòu)合理的一體化公交線網(wǎng)。

2.3.1 最具特色，效果明顯的是三層次公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)

三層次線網(wǎng)包括快線、干線、支線三個層次，三層次線網(wǎng)規(guī)劃總體原則是：快線快速直達，干線大站快車，支線密集覆蓋。

公交快線：作為城市主次中心、綜合交通樞紐站（對外交通樞紐和軌道交通樞紐等）之間的長距離出行需求的聯(lián)系線，為居民提供快速、直達、便捷的出行服務(wù)?？炀€多布設(shè)在城市快速路、設(shè)置有公交專用道的城市主干道上；公交干線：作為城市主要客流點和公交樞紐站之間聯(lián)系線，干線路徑一般非直線系數(shù)小，繞行較少，為乘客提供相對順直快捷的服務(wù)；公交支線：作為城市一般區(qū)域聯(lián)系，以及為快線和干線接送客流的線路，公交支線服務(wù)以中小運量的短距離服務(wù)線路為主。

2.3.2 不同類型的公交，車身顏色和線路命名有所不同

深圳對不同類型的公交線路其車輛采用不同的顏色，命名也不一樣。

公交快線：車身為綠色，其線路命名是E00、K000（00和000代表數(shù)字）；公交干線：車身為藍色，其線路命名是000、M000等（000是代表數(shù)字，M代表字母）；公交支線：車身為橙色，其線路命名是B000（000代表數(shù)字）。

3 結(jié)語

根據(jù)國內(nèi)外公交線網(wǎng)優(yōu)化方面取得較好成績的部分城市的相關(guān)經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理化分級是最大的共同點。通過細分公交服務(wù)類型，構(gòu)建“快、干、支”的線網(wǎng)層次，使各類線路間的錯位競爭和高度耦合，以分工合作的方式實現(xiàn)公交的機動性與可達性。在線網(wǎng)分級的基礎(chǔ)上，通過一定的顏色區(qū)分和科學(xué)的線路編碼體系，可以提高公交線路的分辨性。這不僅可以方便乘客掌握公交功能定位，選擇自己的公交線路，更是巧妙傳遞公交規(guī)劃意圖一種無聲的方式。另外城市整體公共交通線網(wǎng)運行效率的提高，也離不開相應(yīng)的配套措施，比如設(shè)置科學(xué)合理的公交專用通道就是其中重要的措施之一。