北京市公交線路均等性分析及優化策略

孫鵬宇，王振報

（河北工程大學建筑與藝術學院，河北 邯鄲 056000）

0 前言

《北京市公交“十三五”發展規劃》提出：“北京市公交將在公交多樣化發展、中心城區線路優化、城鄉一體化等方面著力，致力于為公眾提供更好的公共出行服務?！彪S著首都經濟高速發展，北京市公交在一定程度上仍然存在分布不均衡、人流不均衡、資源分配不均衡等問題，導致公交車在北京城市客運交通分擔率偏低。降低交通壓力、保證首都居民出行效率等一系列問題已經成北京城市優化的焦點。優化公交網絡、提高公共交通的效率和競爭力是緩解城市交通資源壓力的有效方式。

現階段關于公共交通問題有三類研究方向。

第一類是尋求優解，根據自建公共交通數學模型優化改造當前公交線路布局。胡啟洲[2]等通過線路長度和覆蓋面積等數據整理集合用粒子群算法進行了求解計算，建立了公交線網優化的線性模型。這種模型宏觀上對公共交通路網進行了改造，但在一定程度上缺少對乘客流量方面主觀的分析；Bin Yua[5]等通過從乘客成本和運營成本方面對公共交通線路進行分析，建立了相應的數學模型算法，計算出公交班次間距的最優解；QIAN Runhuaa[8]等、Lu(Carol)Tonga[9]等則都是通過利用互聯網管理信息系統，使用計算機整合優化模型，達到優化路網的目的找到優解。

第二類是對公共交通現狀進行評估。王振報[3]等通過研究單條公交線路得到調整方案的預評估流程及方法，并建立評價指標體系進行評估；Panasyuk[6]等以服務質量和設計原則為切入點，形成了由路線作為變量相互組合并得到最優分配的方法，提出了路由網絡質量分級的方法和指標。

第三類是對城市公共交通系統中問題線路進行改造。徐婷[4]等通過解決公交線網覆蓋不合理、運行成本高等一系列問題。分析矩形城市空間結構和路網特征,構建了以公交運行成本最小、居民平均出行時間最少為優化目標的多目標公交線網優化改造模型。這種模型單純從兩個方面分析問題，沒有全面的分析交通線路存在的根本的問題。

基于以上的研究，結合北京交通不均衡現狀，本文以北京市公交線路各項指標的均等性的角度，分析公交線路網絡的各項指標數據，針對不均等性最大的指標進行分析并結合現狀來對問題公交線網進行改造。

1 北京市公交線現狀

目前，我國大多數城市公交存在的共同問題包括公交線路龐大復雜、總體線路流量大、線路重復路段多、換乘不便等。通過對北京市市民問卷調查統計，一共收回1782個問卷，其中1600份可用問卷。北京市民反映公交相關問題其中，公交車的運行速度、換乘情況、車輛擁擠程度、公交站點擁擠程度、線路繞行的狀況，均有超過30%占比表示不滿意。反映了北京市公交存在特定區段速度慢、換乘次數多、車輛內滿載率不佳、站點登降量不均衡和迂回繞行多等問題。

2 指標收集與體系建立

基于大數據（IC卡、GIS格式數據和GPS定位系統）結合北京線路存在的相關問題確定研究分析指標。通過IC卡數據庫提取2018年4月9日-13日選取共650條線路客流數據，以早高峰7：00～9：00期間運營線路班次進行相關指標統計并做平均值處理。將記錄數據整理集合生成評價體系（表1）。

表1 公交線路運行評價指標

3 整體均衡性分析

3.1 各項數據指標解析

基尼系數（Gini）是20世紀初由意大利經濟學家基尼研究得到的判斷收入分配公平程度的指標。是用于表示社會分配公平性的重要工具。Gini是處于0-1之間的數值，當Gini越大表現分配越不均勻。數據的連續性同樣適用于交通線路的研究。本文運用基尼系數來表示北京線路各指標的均衡性。對基尼系數最大的指數進行分析改造。

基尼系數使用洛倫茲曲線來表示。橫坐標表示車輛的累加，縱坐標分別代表單班次客運量累計、斷面客流不均勻系數累計、站點登降量不均衡系數累計、非直線系數累計、早高峰速度累計、滿載率平均值累計。當坐標圖像為y=x時，表示每一輛車的所承受的運載量和運行情況都分配均勻。當分配不均時產生洛倫茲曲線，洛倫茲曲線弧度越大則分配程度越不均勻。洛倫茲曲線與y=x所圍合的部分面積與y=x直線與x周圍合的三角形面積之比即為基尼系數。

公式中的n表示公交各線路個數，pi表示每項公交指標空間要素在各分區所占比例。將pi分別表示單班次客運量、斷面客流不均衡系數、站點登降量不均衡系數、非直線系數、早高峰速度和滿載率平均值。其中,0|Gini|1越大越集中。北京市公交線路各項基尼系數為：單班次客運量0.22、斷面客流不均衡系數0.10、站點登降量不均衡系數0.19、非直線系數0.18、早高峰速度0.12、滿載率平均值0.28。

北京市公交系統各項數據整體上處于0.1～0.3之間。經過數據對比，數據中北京市公交系統的斷面不均衡系數處在0.1左右，顯示出斷面不均衡系數指標均衡性最優，表示了所有線路中上下車乘客比例均衡性一致，沒有較大浮動。單班次客運量、站點登降量不均衡系數、非直線系數、早高峰速度基本分布在0.2左右，同樣說明了這些指標有較優的均衡性。線路滿載率平均值基尼系數最大在這些數據指標中分布最不均衡，表現出滿載率平均值在各條線路中公交車空間資源分配不均的問題上為主要因素，致使資源利用率不高。

3.2 整體線路聚類分析

運用 SPSS 22（Statistical Product and Service Solutions）軟件進行聚類分析，滿載率平均值指標作為不合理指標，對原始數據進行聚類分析。使用系統聚類，以組之間的連接平方Euclidean距離為運算方法進行聚類分析。

根據分類統計，線路417路,、478路、553路、專120路、807路、965路、933路、98路、58路、505路、433路、980路、114路、832路、991路、93路、468路，17個線路被歸為滿載率最高且均大于1的一類。這一類線路需要相對應的改造工作。

4 短、中、遠程線路均衡性分析

線路長度因為功能不同需要分情況作進一步分析，同時為了驗證公交線路長度，對挑選出來的17條需要改造的線路的影響。將公交線路按照長度分為短程（L≤1500m）、中程（1600m≤L＜3000m）、遠程（L≥3000m）。短程共273條，中程共262條，遠程共115條。在總體聚類中問題線路，短程路線占9條，中程路線占6條，遠程路線占2條。整體上短程和中程線路滿載率平均值問題線路占了78%，滿載率平均值指標問題比較嚴重。對三種分類下的線路求各指標下的基尼系數（圖1）。

短程 中程 遠程單班次客運量 0.21 0.19 0.27斷面客流不均衡系數 0.09 0.09 0.13站點登降量不均衡系數 0.17 0.20 0.18非直線系數 0.24 0.11 0.15早高峰速度 0.10 0.09 0.10滿載率平均值 0.30 0.27 0.29

圖1 短中遠三類線路各指標基尼系數對比圖

滿載率分別在短程、中程和遠程各指數的基尼系數最高分別為0.3、0.27和0.29。短程基尼系數最高。

由各線路程基尼系數雷達圖可以清晰對比出，除滿載率平均值指標三種路程分別受其他指標影響程度不同，短程路線受非直線系數指標影響較大明顯，站點登降量不均勻系數指標對中程路線產生影響較大，遠程路線因單班次客運量指標影響程度大且明顯?？梢钥闯鋈N路線除滿載率之外，其他影響指標存在差異。

對短、中、遠程線路按功能分類分析。滿足北京線路整體分析，滿載率平均值符合整體分析結果，局部產生差異。其中短程線路，861路、862路非直線系數遠遠高于其他線路，一定程度上影響了短程線路的均衡性，但對滿載率平均值影響較小。滿載率平均值對于中程線路影響小，沒有形成滿載率平均值的聚集集合。因此中程線路需要考慮登降量不均勻系數指數對交通線路均衡性的考慮。遠程線路聚類結果較為復雜，說明兩種均衡性指標均會對線路均衡性產生影響。

5 重要因素及改造策略

當前影響北京市公交服務水平不均衡的重要因素為滿載率。其中，滿載率作為主要因素可以考慮到公交線路網的改造中。通過對短程數據分析需要對468路、505路、93路、114路、58路、專120路、98路、417路、553路滿載率平均值高的線路推薦進行新開線路改造解決線路中超負荷問題。對861路、862路非線性系數高的線路做出截彎取直線路調整減少不合理繞行。中程線路需要將登降量不均衡系數作為重要指標對 76路、40路、684路、597路、653路、72路、5路、355路、693路進行截短線路改造來減輕個別路段車內乘客驟增驟減提高均衡性。遠程推薦對832路進行撤銷線路改造。