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      國內(nèi)外城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法對比分析

      2022-04-18 18:13:05鄧可平
      交通科技與管理 2022年6期
      關(guān)鍵詞:公交系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述

      摘要 城市公交線網(wǎng)是整個公交系統(tǒng)的基礎(chǔ),其布設(shè)的合理性將直接影響公交運營的效率。國內(nèi)外常用的城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法有其各自的優(yōu)缺點以及適用范圍。在城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法的選擇上,要充分考慮方法的適應(yīng)性,根據(jù)規(guī)劃的期限的遠(yuǎn)近,確立不同規(guī)劃目標(biāo),循序漸進(jìn)地設(shè)計出科學(xué)完善的規(guī)劃方案。通過對國內(nèi)外城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行對比分析,可為城市公交線網(wǎng)的規(guī)劃方法選擇提供參考。

      關(guān)鍵詞 線網(wǎng)規(guī)劃;公交系統(tǒng);方法比較;文獻(xiàn)綜述

      中圖分類號 U491.17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949(2022)06-0041-03

      引言

      隨著城市建設(shè)的發(fā)展和機動車保有量的高速增長,我國各大城市的公共交通出現(xiàn)很多問題,比如:運行速度緩慢、同種或者不同種公共交通方式的換乘通道過長、道路客流不均衡、候車不可靠、可達(dá)性差等[1]。這些問題的出現(xiàn),與公交運營管理和城市公交線網(wǎng)規(guī)劃的不合理有關(guān)。因此,選擇科學(xué)的方法,對城市公交線網(wǎng)進(jìn)行合理規(guī)劃,對提高公交系統(tǒng)的運營效率,提升城市公共服務(wù)水平,都顯得至關(guān)重要。

      國外基本的規(guī)劃方法有:規(guī)劃手冊法、系統(tǒng)分析法、市場分析法、交互式輔助系統(tǒng)分析法及數(shù)學(xué)尋優(yōu)法等五類[2]。國內(nèi)的基本方法主要有:“逐條布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”法和基于分層的線網(wǎng)規(guī)劃方法。該文首先對國內(nèi)外公交線網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行歸納整理,然后分析各規(guī)劃方法的優(yōu)缺點及使用范圍。

      1 國外城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法

      1.1 規(guī)劃手冊法

      規(guī)劃手冊法是一種主觀的經(jīng)驗規(guī)劃方法。規(guī)劃者根據(jù)公交規(guī)劃手冊所列舉的線網(wǎng)設(shè)計原則或相關(guān)的規(guī)范,憑借自己的專業(yè)知識和技術(shù)經(jīng)驗編制公交線網(wǎng)方案。這種規(guī)劃方法缺乏科學(xué)依據(jù)、生成的線網(wǎng)效率不高但是操作簡單、費用低廉。適用于城市規(guī)模小、人們活動范圍小的城市發(fā)展初期。

      1.2 系統(tǒng)分析法

      系統(tǒng)分析法是一種基于公交線網(wǎng)評價的規(guī)劃方法。系統(tǒng)分析法有以下三個實施步驟:首先由規(guī)劃者根據(jù)經(jīng)驗和規(guī)劃手冊法初步設(shè)計公交線網(wǎng);其次,按照公交客流分配理論與方法計算各方案線路的實際運輸效果;最后,建立評價模型對公交線網(wǎng)進(jìn)行綜合評價。如果評價結(jié)果不滿意可以再對公交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。這種方法的設(shè)計步驟相對較模糊,前期的路網(wǎng)生成和后期的調(diào)整都是人工參與比較多,但是這種方法是一種基于建立評價模型進(jìn)行線網(wǎng)分析的方法,能夠比較客觀地反映公共客流需求。

      1.3 市場分析法

      市場分析法是在交通起止點調(diào)查(或稱OD調(diào)查)資料、公交現(xiàn)狀成本和收益等資料分析的基礎(chǔ)上設(shè)定一個優(yōu)化目標(biāo),然后重新設(shè)計公交線網(wǎng)方案并預(yù)測未來的成本和收益。方案的產(chǎn)生和出行量的預(yù)測、分布等需要人工來進(jìn)行處理,并且方案設(shè)計過程中需要反復(fù)調(diào)整線網(wǎng)直到評價效果滿意為止。因此,該方法運用范圍具有很大的局限性、僅能夠運用于線路少且簡單的鄉(xiāng)村或者郊區(qū)。市場分析法的規(guī)劃步驟如圖1所示。

      1.4 交互式輔助系統(tǒng)分析法

      隨著計算機技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)的發(fā)展,公交線網(wǎng)規(guī)劃可以借助于計算機的運算功能,直接與用戶進(jìn)行交互式的公交線網(wǎng)優(yōu)化與評價。如Sullivan等利用流行的桌面GIS對生成等時線地圖的可行性進(jìn)行分析,提供了公交最佳路徑選擇的分析方法?;谟嬎銠C的交互式輔助系統(tǒng)分析法可以集成軟件包,如EMME/2、TransCAD、VISSUM等軟件,這些軟件可以快速大量地處理OD信息、路網(wǎng)信息,并且可以輸出直觀的多樣化圖形,規(guī)劃設(shè)計師修改也比較方便。

      1.5 數(shù)學(xué)尋優(yōu)法

      數(shù)學(xué)尋優(yōu)法是將公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)與客流需求之間的供需關(guān)系簡化,建立數(shù)學(xué)模型來確定最佳的公交線網(wǎng)方案。一般都采用啟發(fā)式算法或者改進(jìn)的啟發(fā)式算法來生成一個公交線網(wǎng),接著再運用領(lǐng)域搜索法、遺傳算法或者改進(jìn)的遺傳算法等進(jìn)行線網(wǎng)優(yōu)化。該方法對于較簡單結(jié)構(gòu)的棋盤式、環(huán)放射型等路網(wǎng)有較好的實現(xiàn)效果。

      2 國內(nèi)城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法

      2.1 “逐條布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”法

      逐條布線法是根據(jù)某一個或者多個指標(biāo),在可行路線集中、逐條找出最優(yōu)的公交線路,迭加成完整的公交線網(wǎng)。主要的規(guī)劃流程見圖2。第一步是起訖點擬定過程,即從很多的點中篩選出一部分點作為公交線路的起點和終點;第二步,是線路生成的過程,即根據(jù)一定的優(yōu)化目標(biāo)再將這些起訖點一一配對,配對后的起訖點之間的公交線路可用最短路方法來布設(shè)[3]。

      2.2 基于分層的線網(wǎng)規(guī)劃方法

      分層規(guī)劃是“逐條布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”方法的一個優(yōu)化。在城市公交線路客流特征和公交出行服務(wù)水平調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)城市的需要將線網(wǎng)規(guī)劃分成三到四個層次來布設(shè):第一層是公交主干線,主要提供長距離運輸,實現(xiàn)跨區(qū)域客流在空間上的快速流動,具有速度快、發(fā)車頻率高、服務(wù)水平高的特點;第二層,是公交次干線,滿足相鄰組團之間或市中心和片區(qū)中心的中距離出行;第三層是公交支線,填補公交空白區(qū),滿足居民的短距離出行。還可以根據(jù)城市的實際情況來布設(shè)接運公交,增強軌道交通的服務(wù)能力。具體規(guī)劃的流程如圖3所示,首先確定公交主干線網(wǎng)絡(luò),其次確定公交次干線網(wǎng)絡(luò),最后確定公交支線(接運線)[4]。

      3 國內(nèi)外公交線網(wǎng)規(guī)劃方法對比分析

      規(guī)劃手冊法是一種基于經(jīng)驗的規(guī)劃方法;系統(tǒng)分析法、市場分析法和交互式輔助系統(tǒng)分析法都是基于現(xiàn)狀并在對既有方案進(jìn)行評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行公交線網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計;數(shù)學(xué)尋優(yōu)法是基于既有需求數(shù)據(jù)、通過數(shù)學(xué)建模直接求解的方案生成型公交線網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方法,是比較理想和科學(xué)的方法;王煒教授提出的“逐條布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”方法將問題分步解決,不僅提出了模型,還可以比較簡單地得到優(yōu)化后的公交線路,而且過程中不需要人工根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行選擇判斷,全部可以電腦編程自行處理;分層規(guī)劃方法是對“逐條布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”的改進(jìn),通過將公交線路劃分為公交主干線、次干線和支線分別進(jìn)行優(yōu)化,由于三種層次的公交網(wǎng)的服務(wù)水平和功能定位各不相同,因此它們的優(yōu)化目標(biāo)也是區(qū)別對待的。表1詳細(xì)給出了各種規(guī)劃方法的優(yōu)缺點和適用范圍。

      從城市交通系統(tǒng)的規(guī)劃實踐來看,不同的規(guī)劃期限要求有不同的規(guī)劃方法。近期規(guī)劃是對現(xiàn)有系統(tǒng)的調(diào)整與優(yōu)化,受到現(xiàn)狀系統(tǒng)的約束較多;遠(yuǎn)期規(guī)劃則以系統(tǒng)最優(yōu)為目標(biāo),依據(jù)遠(yuǎn)期的交通發(fā)展需求設(shè)計出科學(xué)完善的方案,其靈活性相對較大。因此公交線網(wǎng)設(shè)計應(yīng)該是一個循序漸進(jìn),不斷修改的過程:在近期要適應(yīng)乘客出行需要;在遠(yuǎn)期要適應(yīng)遠(yuǎn)期城市發(fā)展要求[5]。

      既有的公交規(guī)劃方法一般是以交通需求為基礎(chǔ),從網(wǎng)絡(luò)交通流量的角度考慮網(wǎng)絡(luò)的運輸能力,一般以網(wǎng)絡(luò)成本最低即出行者和運營者的總成本最低為系統(tǒng)最優(yōu)化目標(biāo),結(jié)合城市用地、道路條件等,通過布設(shè)合理的樞紐對現(xiàn)狀公交網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組與優(yōu)化。歸根結(jié)底,現(xiàn)有公交規(guī)劃方法是一種適應(yīng)性的公交規(guī)劃。

      4 結(jié)論

      科學(xué)合理地選擇城市公交線網(wǎng)規(guī)劃方法,可以提高公交系統(tǒng)的運營效率以及提升城市公共服務(wù)水平。該文綜述了規(guī)劃手冊法、系統(tǒng)分析法、市場分析法、交互式輔助系統(tǒng)分析法、數(shù)學(xué)尋優(yōu)法、“逐條布設(shè),優(yōu)化成網(wǎng)”法、分層規(guī)劃法等七種國內(nèi)外常用的公交線網(wǎng)規(guī)劃方法,并分析了各規(guī)劃方法的優(yōu)缺點及使用范圍。

      現(xiàn)有的公交規(guī)劃方法是以交通需求為基礎(chǔ)的適應(yīng)性的方法。在城市公交線網(wǎng)規(guī)劃的選擇上,要根據(jù)規(guī)劃期限的遠(yuǎn)近,確立不同規(guī)劃目標(biāo),循序漸進(jìn)地設(shè)計出科學(xué)完善的科學(xué)方案。

      參考文獻(xiàn)

      [1]王煒, 楊新苗, 陳學(xué)武. 城市公共交通系統(tǒng)[M]. 北京:科學(xué)出版社, 2002.

      [2]劉好德. 公交線網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計理論及實現(xiàn)方法研究[D]. 上海:同濟大學(xué), 2008.

      [3]陸建. 城市交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃理論與方法[D]. 南京:東南大學(xué), 2003.

      [4]朱躍華. 多層次公交線網(wǎng)的規(guī)劃方法研究[D]. 北京:北京工業(yè)大學(xué), 2008.

      [5]王琳穎. 城市常規(guī)公交線網(wǎng)規(guī)劃的基本方法研究[D]. 北京:北京交通大學(xué), 2012.

      收稿日期:2022-02-21

      作者簡介:鄧可平(1990—),男,本科,工程師,研究方向:交通規(guī)劃設(shè)計。

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