基于可達性的城市公交樞紐布點規劃方法

王樹盛 姜軍

摘要：考慮優先型的城市公交樞紐規劃要求，以居民到達公交樞紐的可達性水平最大、公交樞紐與城市中心體系的耦合關系最優為目標建立城市公交樞紐布點規劃模型。與傳統方法相比，本文提出的基于可達性的城市公交樞紐布點規劃模型從宏觀層面考慮了公交樞紐與城市中心體系的耦合關系，有利于形成合理的城市空間結構；從中觀層面上考慮了公交樞紐對城市人口的覆蓋率，有利于促進人們選擇公交方式出行。

關鍵詞：優先型公交規劃、公交樞紐布點、可達性、人口和就業崗位覆蓋

1引言

目前國內樞紐布點的方法主要有：數學簡易解析法、運籌學建模法、交通量配流法和分級樞紐布點模型等[1]，重心法和節點流量法是其中常用的方法。重心法[2]將各個交通小區的交通出行量視為物體的重量，以公交線網的重心為樞紐的初始位置，利用重力模型，通過迭代求解物體的重心，即為公共交通樞紐的位置。節點流量法[2]包括客流集散量法和客流量法兩類布點方法。但是這些傳統公交樞紐布點模型主要考慮研究區域的空間幾何特征、樞紐客流量等因素，偏向于定量分析，機械地采用空間幾何特征、客流分布等因素來確定樞紐布點，對城市各方面因素的考慮比較薄弱。本文基于可達性建立公交樞紐布點規劃方法，考慮公交樞紐與城市中心體系的耦合關系，公交樞紐對城市人口和就業崗位的覆蓋。

2優先型的城市公交樞紐規劃要求

2.1優先型的城市公交規劃要求

公共交通是低碳生態城市機動化出行的主導方式，與小汽車交通形成明顯的競爭態勢，與步行和自行車交通則是共同分擔、銜接換乘、和諧共存的關系。優先型的城市公共交通規劃要求將“公交優先”發展的本質落實到具體的規劃策略或技術手段當中，具體規劃要求可以歸納為三個方面：

（1）由傳統的以滿足機動化需求為目標的需求滿足型規劃思路轉向以公交可達性為主要目標的公交導向型綜合交通規劃，提高公交可達性，確立公交在機動化交通中的主導地位。

（2）協調公交體系與城市土地利用，使公交能夠有效引導城市發展和滿足出行需求。傳統的公交規劃方法一般采用先有土地利用、再配公交線路的規劃流程，公交線路被動適應土地利用，未體現交通與土地利用的互動關系。優先型的公交規劃首先需要協調公交體系與城市土地利用關系，加強公交規劃與土地利用規劃的相互反饋，實現公交引導下的土地利用協調發展，反之用地也支撐公交系統的可持續發展。優先型的公交規劃在協調公交體系與城市土地利用關系方面首先需要提高公交可達性，具體包括兩個方面：一方面提高公交的覆蓋率，實現公交對居住人口和就業崗位的高密度覆蓋；另一方面，使公交的系統供應與出行需求適應，能夠及時地滿足居民的公交出行需求。

2.2城市公交樞紐布點要求

城市公共交通樞紐是城市交通網絡的重要組成部分，對提高城市交通系統整體運行效率、銜接城市對外以及市內交通、合理調整公交線網布點、合理引導客流走向、方便乘客換乘以及帶動地區開發都有著舉足輕重的作用[1]。其布點基本要求如下：（1）與城市總體規劃用地相協調。公交樞紐布點必須滿足和符合城市總體規劃對綜合交通發展的戰略要求，樞紐等級、功能應考慮與城市中心體系的協調關系。（2）體現公交優先發展的城市交通發展戰略。樞紐布點體現服務便捷、換乘方便等公交優先基本要求，整合各類交通方式的銜接關系，促進提升綜合交通系統的運行效率。（3）與客流集散需求相匹配。樞紐布點應體現公交客流集散要求，通過樞紐空間布點與客流集散點的匹配關系，最大化樞紐服務客流量和使用效率。

3優先型的城市公交樞紐布點規劃模型

優先型城市公交樞紐布點規劃模型主要考慮兩個方面：一方面，考慮居民到達樞紐的可達性水平，即樞紐對客源的吸引情況，促使公交樞紐能夠最大化服務居民的出行及換乘。樞紐周圍區域的人口數在一定程度上可反映樞紐客源分布狀況，對于任何一個樞紐點來說，它所吸引的客源越多，其輻射范圍越廣。但距離樞紐較遠的區域，樞紐的相對可達性就會越弱，樞紐吸引力的大小也會隨之衰減；另一方面，考慮公交樞紐與城市中心體系的耦合關系。首先，城市中心的交通需求需要樞紐的支撐服務。城市中心商業、商務、辦公等客流需求量較大，對公共交通可達性的依賴程度更高，需要多方式、一體化公交系統的支撐。如果公交換乘樞紐能有效銜接這些點，從而使公交網絡成為一個有機整體，可以在很大程度上提升樞紐的集散能力，提高樞紐的銜接效率，促進城市公交系統與土地利用相互支撐關系的良性循環。其次，公交樞紐與城市中心體系的耦合關系在一定程度上可反映出樞紐點對這些點集散客流的能力。在公交系統中，樞紐與大型客流集散點之間的連接主要通過公共交通系統承擔。

3.1居民到達樞紐的可達性水平

假設為樞紐，將樞紐所覆蓋的區域分成個交通小區，每個交通小區設置一個中心點()，那么，各中心點對樞紐的影響度根據核密度估計法[4]可表示為：

其中：—從點到樞紐的距離，兩點間距離不能大于所預先設置的區域半徑。

假設每個中心點所賦予的人口數為，則每個中心點()上的人口數到樞紐的可達性為：

如果樞紐所覆蓋的交通小區數量為，則樞紐對其所覆蓋人口的吸引力為：

3.2公交樞紐與城市中心體系的耦合關系

公交樞紐與城市中心體系的耦合關系可以用兩者之間的公交線路長度來反映，一般距離越長，兩者之間的聯系越弱；距離越短，兩者之間的聯系越強。采用兩點間的最短公交線路長度來表示其耦合關系。

研究區域內所有交通小區對于樞紐的連通度可表示為:

（）

其中：—研究區域內所有交通小區（）到樞紐之間的最短路徑。

—表示不同的公交方式，系數的大小與車輛運行速度有關，速度越快的公交線路其系數越?。葱в迷降停?。

3.3公交樞紐布點規劃模型

綜上所述，以居民到達樞紐的可達性水平最大（即公交樞紐覆蓋的人口數量最大）、公交樞紐與城市中心體系的耦合關系最優（即公交樞紐與城市中心體系的聯系最便捷）為公交樞紐布點的目標函數，建立的數學模型為：

將上述模型變為：

由于建立的模型為多目標非線性模型，并且公交樞紐布點優化受人口分布的影響，一般需采用智能優化算法對模型求解。公交樞紐布點規劃模型計算的主要步驟如下：（1）考慮城市中心體系、公交出行OD、大運量公交線路等因素，提出公交樞紐布點的初步方案；（2）假設每個交通小區的人口集中在交通小區的形心點上；利用核心估計法計算各中心點對樞紐的影響度，并計算樞紐對其所覆蓋的人口的吸引力；（3）計算樞紐與交通小區的連通度；（4）計算公交樞紐布點模型的目標函數值，通過反饋調整用地布點、人口分布和公交樞紐布點，利用智能優化算法求解最優的目標函數值，得到公交樞紐布點方案。

4結語

本文提出的基于可達性的城市公交樞紐布點規劃方法可以提高公交樞紐對居住人口、就業崗位的覆蓋，實現公共交通發展與土地利用的良性互動。規劃模型考慮了居住人口與公交樞紐、公交網絡之間的可達性等因素，在后續的研究還需要考慮更多的其它相關因素進一步深化和完善。

參考文獻

[1] 呂慎，田鋒. 城市綜合客運換乘樞紐選址模型研究[J]. 深圳大學學報理工版. 2007, 24(2):194-199

[2] 張天孟. 公共交通樞紐選址方法研究[D]. 長安大學, 2012.