公交线网优化方法介绍
随着我国社会经济的不断发展，居民生活水平的不断改善，人
们的出行需求和出行方式也在不断的变化，出行的机动化水平也越来越高。

由于出行需求的大幅增长和私人交通工具的普及，造成城市的交通拥堵问题也成为社会的一大难题，并且深深地影响着人们的生活。

80年代以来我国政府制定了一系列的产业政策和技术政策，确定了以公共交通为主的城市交通发展方针，城市公共交通事业取得了长足的发展，从公交车辆的增加到客运量的增长及运营服务水平的提高，城市公共交通在城市经济与社会发展中发挥了主要的作用[1]。

公交网络是公交系统的基础，要优先发展公交，必须建立起一个完善合理的公交网络。

但是由于传统的公交布线主要是根据经验来布设线路，造成许多城市公交线网布局不太合理，许多城市的公共交通线网存在站点布设不合理、公交线路过长、绕行过多、客流直达率较低等问题，严重影响了公交整体服务水平的提高。

如何通过对城市公交线网进行分析和优化，通过合理的调整和改善从而使公共交通系统能合理、高效的运行，最大程度的满足居民的出行需求，是大家都十分关心的问题。

国内外的专家、学者及相关的研究人员对公交线网的优化方法进行了大量的研究，提出了多种方法,并建立了很多的公交线网优化模型。

从大面上来讲对公交线网优化的研究可以分成两大类型:一类是
单纯的理论研究,即试图以单纯的定量模型解决公交线网优化问题。

另一类是以定性为主兼顾定量,在线网优化过程中一部分由定量模型
决定。

前者可以成为建模的方法，而后者则可以成为经验法。

第一类的研究有很多：胡启洲等通过对城市公交线网的优化原则、优化目标以及约束条件的分析，提出公交线网优化目标的函数表达式及相应约束条件的数学表达式。

在考虑城市公交线网各因素的基础上，利用相关数学知识，建立了城市公交线网多目标优化的线性模型，并利用运筹学的迭代方法对模型进行了求解[2]。

王峰等同样是在对城市公交线网优化的主要内容、优化模式、优化目标以及约束条件的分析,又考虑了乘客出行时间、线网平均满载率、公交线网密度和公交线网的布局对整个城市交通系统的影响的基础上提出优化目标的函数表达式
及模型。

并通过对模型的分析,提出可用功效系数法对模型进行寻优和评价[3]。

邬开俊等利用蚁群算法在求解组合优化问题的方面的优势,将城市公交线网看作是一个复杂的非线性组合优化模型来加以求解。

在建模时主要是以乘客公交总出行时间最短与公交运营投入最小为
目标函数[4]。

刘好德基于现有的路径生成与公交客流分配方法,总结并提出了一套完整的基于路线优选的方案生成型公交线网优化设计
方法。

首先介绍了公交线路集及求解方法，然后又对公交客流分配方法加以说明，以此两者为基础，先生成初始线网，然后根据目标进行迭代，进而得到最优解[5]。

虽然研究人员研究和建立了众多的优化模型，并给出了各种算法，但是这种方法在建模过程中由于对公交网络进行简单的数学或物理抽象，跟实际有一定的差别。

而传统的经验方法虽然给出的线网优化方案会更实际，但是解释性较差,同时也要求研究者有丰富的实际经验，不具备大规模推广的条件。

所以需要寻求
更有效而且更实用的公交线网调整方法。

下面介绍一种调整公交线路的方法。

本方法是在逐条对公交线路进行调整的基础上，最终对整个线网进行优化。

1 公交线路调整所依据的技术手段
以北京市为例，目前大多数的公交出行者用刷IC卡的方式支付，这种支付方式不仅能使乘客享受到经济上的优惠，同时利用刷卡机器采集的出行数据对研究公交出行的研究人员来说也有很大的便利。

另外北京的一定数量的公交车上都安装有GPS设备，利用乘客刷卡数据和GPS所采集到的车辆运行状态信息，可以对公交出行的需求量以及运行效率进行掌握，从而作为线路调整的依据。

这样也可以节省大量的公交出行调查时间和费用。

2 公交线路调整的原则
公交线路调整方案包括新开线路，撤销线路，缩短线路，延长线路，调整线路走向五种类型。

2.1 新开线路
主要考虑公交线路的布设应与城市开发趋势相协调，连接新开发的居住、就业区，全面提高公交线路覆盖率和增加新区的公交可达性；另一方面，结合近期开通的轨道交通、BRT公交快线形成饲喂关系的支线。

调整原则：
1)有利于提高对换乘轨道及公交快线的伺服能力；
2)站点设置与轨道及公交快线换乘方便，距离短；
3)具有一定的客流需求；
4)公交站场满足停放及调度需求。

5)有利于解决社区居民公交出行
2.2 撤销线路
对于公交线路的撤销主要是根据公交线路的服务与其他公交线路服务有较大的重叠，或者该公交线的服务被更高服务水平的公交方式取代，在运能充足的情况下，可以考虑撤销该公交线路。

公交线的撤销对乘客影响较大，应尽量提供出行替代方案。

基本原则如下：
1)应优先撤销与其他线路重叠较多且线路客运量较小的线路；
2)替代线路应能满足撤销线路客流需求；
3)撤销后引发换乘客流在允许范围内。

2.3 缩短线路
主要针对运营效率低的长距离公交线路或市郊线路，考虑枢纽和首末站布局情况对其进行缩短，有利于形成以枢纽为核心的干支公交线网模式。

调整原则：
1)断点一般设在登降量较大、断面客流量较小的站点；
2)出行起终点分别在缩短段与保留段的客运量占总客运量的比
例应较小；
3)替代线路应能满足缩短线路段客流需求；
4)公交站场满足线路停放及调度需求。

2.4 调整线路走向
主要考虑场站供需平衡，便于换乘轨道交通线路、减少与社会车辆冲突及解决公交线路相邻道路有路无车的情况，考虑调整线路走向。

1)调整段替代线路应能满足被调整线路转移过来的客流需求。

2）撤销段受影响客流应较小，换乘比例应较低。

3）公交站场满足停放及调度需求。

3 线路调整所考虑的因素
公交线路调整主要有4个方面：乘客需求更好的满足、对公交公司的运营影响较小、场站条件能够满足以及对原来乘客的出行习惯影响较小。

4 实例研究
457路公交线路北起北京站东，南至富力又一城，共27站，全长17.92公里。

由北京公交集团第五客运分公司经营。

主要是为了满足东南五环以外的富力又一城小区以及大鲁店北路、化工路沿线的居民进出城需求而设立。

其线路走向图如图1所示：
图1 457路公交线路图
此次拟把457路公交线路作为调整的对象主要有以下几个原因：1）根据457路公交线路的IC卡及GPS测算得到的数据发现457路总体客流量不大，车辆的满载率不高，而且有数据表明从富力城出发的车上客流在劲松桥东站点有明显的变化，同时在劲松桥东站点乘客登降量也比较大（如下图所示）。

2）经过查询发现与457路公交走向基本相同的公交线路还有348、637路公交车，这两辆公交车都经过大鲁店北路、化工路一带。

并且637路公交车与457路公交重复线路相当大，占整个457线路的90%以上，如图2所示。

3）考虑到从劲松桥东站到北京站东这一段内线路众多，而且到
达北京站东附近的车辆众多，本身交通压力比较大，另外457路在该段的客流量不大。

基于以上几点的原因，决定对457路公交线路进行缩短，将终点设在劲松桥东这一站（如图三所示），富力城到劲松桥东之间的站点保持不变。

其中原因有下面几点：
1）考虑到高峰时间，富力又一城以及沿线的居民出行还是较多，若将整条线路撤销掉后，对富力又一城的进出城影响比较大，因此决定对线路予以保留。

2）将线路的终点设在劲松桥东，对457路乘客乘坐地铁不受影响。

另外由数据统计得到，对457线路缩短后，所增加的换成量占总乘客人数的比例较低。

并且从劲松桥东到北京站的乘客出行完全可由其他线路代替（52路、29路、637路等），节省了运力。

3）缩短线路后可以减少北京站东附近的交通压力。

4）在劲松桥东附近公交车辆的停靠和掉头都比较方便。

图2 457路与637路公交线路对比图
图3 调整后的457线路图
本文介绍了线网调整的两大类方法：模型法和经验法，并对两者的优缺点进行评述，最后介绍了一种实用的线网调整方法。

该方法结合定性和定量两种手段，以定量分析的为基础，最后给出合理的线路调整方案。

参考文献：
1.夏雪.城市公共交通系统评价指标体系研究 2008.06
2.胡启洲,常玉林. 城市公交线网多目标优化的建模及其求解
2003.11
3.王峰等.基于功效系数法的城市公交线网优化模型 2007.10
4.姚本伦,张卫华.城市公交线网优化的非线性模型 200
5.07
5.刘好德,杨晓光.基于路线优选的公交线网优化设计方法研究
2007.02。