基于站点取消与合并原理的公交站距优化方法

李英帅，姚红云，秦 雷

（重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074）

基于站点取消与合并原理的公交站距优化方法

李英帅，姚红云，秦 雷

（重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074）

通过公交站距优化可以缩短单程公交线路公交车的运行时间，提高公交服务水平。以公共汽车客运能力和最优平均站距为站距优化的定量指标，以客流需求量及站距选取两方面相结合作为站距优化时站点合并或取消的依据，得出以距离为分配原则的客流需求量分配模型方法。最后以长春市265公交车为例进行案例分析，得出该优化原理节省了乘客乘车的时间，提高了常规公交单条线路的服务水平，具有一定的实用性。

公共交通;站距优化;站点取消;站点合并;最优站距

公共交通是城市特别是大城市必不可少的公共基础设施，是发挥城市功能、体现城市高度凝聚效益的基本保障之一。目前我国越来越重视公共交通的建设，但由于传统的公交布线主要是根据经验布线，造成了许多公交线路存在站点布置不合理的问题［1］，这使得公共交通的服务水平没有达到预期的效果。针对这个问题，建立较为完善的公共交通线路站距优化方法是行之有效的方案之一，对于常规公交线网优化意义重大。

国外对于城市公交站距的优化模型，早在20世纪五六十年代就开始了研究，并提出了许多模型，如S.C.Wirasinghe 和 Nadia S.Ghoneim 在模型中考虑了公交运营成本及乘客的出行费用，但由于模型中许多参数难以确定，其实用性不强。以后Anthony A.Saka提出了对公交运营成本限制的平均站距优化模型;Lesley［2］、Wirasinghe，等［3］分别以时间为衡量标准研究了平均站距优化问题;Farewell，等［4］指出，人们认为步行出行没有乘车出行方便，并提出将公交站点的步行距离设置为400 m;Saka［5］建立了基于公交运营成本限制的平均站间距优化模型;Chien，等［6］建立了能够增加乘客可达性的以总成本最小为目标的最优站距模型。国内研究方面，王炜，等［7］研究了城市公共交通场站的规划方法，提出基于所有乘客出行时间最小的站距优化模型;杨晓光，等［8］提出了基于乘客平均出行时间最小的公交站距优化模型;梅振宇，等［9］在乘客需求沿公交线路离散分布的基础上，建立一种动态公交站距优化模型和计算方法。

笔者以站点客流需求量为依据，以站点合并或取消的方式对站距进行调整，然后采用公共汽车客运能力和最优站距等检验指标进行检验。

1 站距优化定量指标

1.1 公共汽车客运能力

公共汽车的客运能力指公交线路在其通行能力下所允许通过最大车辆数的满载客人数，即通行能力与公共汽车额定人员的乘积。它反映的是道路条件、公共汽车本身条件与载客量之间的关系。

1.1.1 公共汽车线路的通行能力［10］

公共汽车线路的通行能力是指各个公交停靠站没有发展到不能接受的长队之前，所能容纳的最大公交车辆数，其中容纳车辆数最少的停靠站的通行能力为公交线路通行能力。停车站站点通行能力取决于车辆占用停车站的时间长短。因此，公共汽车线路通行能力为:

式中:C线为公共汽车线路的通行能力，辆/h;C站为停靠站的通行能力，辆/h;T为车辆占用停车站的总时间，s。

公共汽车在站停靠时间与车辆性能、车辆结构、上下车乘客的多少、车站秩序等因素有关。一般可按式（2）估算:

将上述各式代入式（1），以无人售票车为例，因乘客上车时经常会出现找零钞投票或是找公交卡刷卡的情况，上车时会出现一定的延误，故t2取上限值4 s，通过简化，得到:

1.1.2 公共汽车的客运能力

单条线路的通行能力是根据最小站点的通行能力所求得。此站点可能被不同线路的公共汽车共用，即有效站位数不为1，或其它线路公共汽车经过此站。而通行能力是每小时各线路公共汽车通过此站的最大车辆数，且单条线路公共汽车客运能力受发车间隔和车型的影响，计算的客运能力必须按实际情况进行调整，其计算过程如下:

式中:Q为单条线路客运能力，人/h;n为最大站位数，个;C线为单条线路的通行能力，人/h;Ω为线路所配公共汽车的最大载客人数，人;α为车型折减系数，同一车型取1.0，不同车型时，小车取0.8，大车取 1.2。

1.2 最优站距

目前，一般采用线路的平均站距来判断站距的合理性，该值只能宏观上反映平均情况，不能从微观角度说明各段站距的合理性，假如一条线路中一部分站距过大，另一部分站距过小，其均值可能正好在合理范围内，这时平均站距就无法判断该条线路的站点设置合理性。因此通过站距合理度来对站距进行优化，确定出最优站距。

合理站距对于方便乘车和缩短旅行时间以及缓解与交通流的干扰，都具有极其重要的意义。在公共交通线路长度一定的情况下，如果站距过小，就要在道路上设置较多的停车站，这增加了车辆的停站时间和启动加速、进站减速的时间，使运送速度不高。如果站距过大，虽然车辆的运送速度可以提高，乘客的乘车时间可以减少，但乘客上下车前后的步行距离和时间就要增加，导致乘车不便。

站距合理度A是指相邻站点间距离在合理范围内的数目与总数的比值。计算公式如式（5）:

式中:num为线路中站距在Dn±0.15Dn范围内的站距个数，个（Dn为第n段站距，即站点n与站点n+1之间的线路长度，m）;sum为线路的站距个数，个。

Dn+1的取值通过下述计算公式求得:

式中:La为乘客的平均运距，km;sn为第n个站点的客流集散量，人;si为第i个站点的客流集散量，人;k为线路的终点数，个;v为公交车在路段上的运行速度，km/h;a为公交车进站的减速时间，s;b为公交车出站的加速时间，s;va为乘客的步行速度，m/s;ts为车辆停站时间，s。

上述公式过于复杂，在实际应用中，为了简化计算往往将线路的平均站距和线路平均客流量作为中值，在两侧对客流分段，分别对应不同的站距。表1列出的是典型情况下的的推荐值［11］。

表1 公交线路最优平均站距建议值Table 1 Suggested value for the optimal average station spacing of bus route

2 站距优化原理

站距设置合理与否主要是能否真实反映客流规律。站距的优化就是以实际各站客流需求量为依据，通过高峰小时各站点客流需求量图，确定须调整站距的站点。客流需求量图曲线位于凸形段的站点为大站，其位置不作调整，凹形段的站点考虑调整站点，站点的调整主要有2种形式:取消站点和合并站点。站点调整后用汽车客运能力（或高峰时段平均每辆车调整站点处的最大客流量）和最优平均站距进行检验。当满足不了汽车客运能力时，取消站点形式可以采取发区间车调度方法使其满足检验指标;合并站点可以视情况调整合并站点位置。一般来说不存在汽车客运能力不合格情况，这指标主要针对的是特殊情况。当调整后的平均站距与最优平均站距相差较大时，视情况减少或增加调整站点数。

2.1 站点取消

站点取消是指当该站点客流需求量过小，而且其与相邻站点的距离较小时，取消该站点，使该站原有的客流需求按照距离长短分配给相邻两站。分配客流的前提条件是，分配后相邻两个站的客流量不能超过额定载客量或计划载客率。其中，客流需求量指的是站点带来的客流量，包括上车客流量和下车客流量。

假定站点客流需求分布在路线上，即客流需求量只分布在站点之间连线上，且是均匀分布，不考虑交叉口对站点客流两侧分布影响，客流在站点两侧客流方向是均衡的，乘客均选择最近的站点进行上下车。

图1 站点取消前站距示意Fig.1 The sketch map of station spacing before cancelling station

同理，可得站点3的分配量为:

2.2 站点合并

站点合并是指当2个相邻的站点中某一站点客流需求量较小，且站距比较近，这个时候就可以把2个站点合并成一个，其位置设在2站点之间，且靠近客流需求量大的那个站点。站点合并后，原来2个站点的客流需求量按距离分配到目前形成的3个站。

进行客流分配时，假定站点客流需求分布在路线上，即客流需求量只分布在站点之间连线上，且是均匀分布，不考虑交叉口对站点客流两侧分布影响，客流在站点两侧客流方向是均衡的，乘客均选择最近的站点进行上下车。其具体过程如下:

图2 站点合并前站距示意Fig.2 The sketch map of station spacing before merging station

如图2，各站点之间距离分别为l1，l2和l3，站点2和站点3的客流需求分布线如图2，其客流需求量分别为x1，x2，且x1＞x2。站点2和站点3需要合并，站点设置于站点2、3之间。合并后如图3。

图3 站点合并后站距示意Fig.3 The sketch map of station spacing after merging station

合并后站点2'距原站点3长度为:

站点1与站点2'之间距离为:

站点2'与站点4的距离为:

站点2'的客流需求量为:

站点2'的客流分布线长度为:

站点1所分配到的客流需求量:

站点4所分配到的客流需求量:

站点2'的客流需求量为:

3 案例分析

以长春市265路公交线路为例，对其进行调查得知:单条线路客运能力应用投入的公交车辆车身长6 m，额定容量45人，2个车门，由调查数据可得乘客上下车最多的中间站点，该站的k=0.4，最大站位数n=9，乘客上下车时间平均约为t0=2 s，由式（1）及式（4）计算可得:

其调查数据见图4。

图4 客流需求量曲线Fig.4 The graph of passenger’s demand

客流量曲线图中，处于凸形段波峰的客流需求量为大站不作调整;处于凹行段波谷的客流需求量少，依据站距大小选择调整形式。从图4中可以看出须调整的站点有解放大路、吉林大路。解放大路客流量小，其前两站站距为0.2 km，解放大路距吉顺街为0.16 km，因此对吉顺街和解放大路采用合并站点形式。站址设置在吉顺街与解放大路站点之间。临河街距吉林大路为100 m，站距过小，且吉林大路客流需求量都较少，对其采用取消站点的形式。

3.1 吉顺街和解放大路站点合并

站点分布情况如图5。

图5 路线站距示意Fig.5 The sketch map of route station spacing

由前面所述公式可得:

1）合并后站点距吉顺街距离

2）全安广场分配到的客流需求量

3）通化路分配到的客流需求量

4）合并后站点的客流需求量为

3.2 吉林大路站点取消

站点分布情况如图6。

图6 路线站距示意Fig.6 The sketch map of route station spacing

由前述公式可得:

1）站点取消后吉林街所分配到客流需求量

2）站点取消后临河街所分配到客流需求x2=17-4=13（人/h）。

3）站距检验

4 结语

以上下车平均流量及平均站距为公交单条线路站距优化的依据，提出了基于站点取消与站点合并的站距优化原理，并以长春市265路公交车进行案例分析，通过实例验证，得出该优化原理节省了乘客乘车的时间，提高了常规公交单条线路的服务水平，具有一定的实用性。但论文还存在一些不足之处，如:对站点进行取消或者合并时，依据的上下车平均流量及站距的定量没有讨论，只是定性的描述为:“客流量较小时”、“站距较小时”，但不同的城市、不同的线路，上下车平均客流量及站距的标准不同，这对优化方法的可操作性有一定的影响，故还需进一步深入研究。

（References）:

［1］ 郑丽丽.公交运输能力研究［D］.北京:北京交通大学，2005.

［2］ Lesley L J S.Optimum bus-stop spacing［J］.Traffic Engineering and Control，1976，17（11）:399-401.

［3］ Wirasinghe S C，Ghoneim N S.Spacing of bus-stops for many to many travel demand［J］.Transportation Science，1981，15（3）:210-221.

［4］ Farewell R G，Marx E.Planning，implementation，and evaluation of omni-ride demand-driven transit operations:feeder and flexroute services［J］.Transportation Research Record，1996，1557:1-9.

［5］ Saka A A.Model for determining optimum bus-stop spacing in urban areas［J］.Journal of Transportation Engineering，2001，127（3）:195-199.

［6］ Chien S I，Qin Z，Liu R.Optimization of bus stop location for improving transit accessibility［J］.Transportation Planning and Technology，2004，27（3）:211-227.

［7］ 王炜，杨新苗，陈学武.城市公共交通规划方法与管理技术［M］.北京:科学出版社，2002:138-153.

［8］ 杨晓光，徐竞琪，刘好德，等.基于乘客平均出行时间最小的公交站距优化模型［J］.吉林大学学报:工学版，2008（7）:802-807.

YANG Xiao-guang，XU Jing-qi，LIU Hao-de，et al.Stop spacing optimization model based on minimizing average travel time of passenger［J］.Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition，2008（7）:802-807.

［9］ 梅振宇，葛宏伟，项贻强.基于离散分布的公交站距优化模型［J］.深圳大学学报:理工版，2007（10）:357-362.

MEI Zhen-yu，GE Hong-wei，XIANG Yi-qiang.A bus stop spacing optimizing model based on discrete distribution demand［J］.Journal of Shenzhen University:Science and Engineering，2007（10）:357-362.

［10］ 王炜，过秀成.交通工程学［M］.南京:东南大学出版社，2005:167-168.

［11］ 周爱娣.常规公交线网现状分析评价指标及近期调整优化方法研究［D］.南京:东南大学，2004:24-25，37.

Bus Station Optimization Method Based on the Principle of Station Canceling and Station Combining

LI Ying-shuai，YAO Hong-yun，QIN Lei
（School of Traffic＆ Transportation Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

Bus-stop spacing optimization can shorten the running time of single-route bus and improve the bus service level.Therefore，the bus passenger transport ability and optimum average bus-stop spacing are used as quantification index in busstop spacing optimization method.The conclusion of passenger flow demand assignment model is drawn by using the principle of distance distribution，which is on the basis of the combination of passenger flow demand and bus-stop spacing selection.Lastly，256-bus in Changchun City is involved in the case study.The case study has drawn a conclusion that the proposed optimization principle has saved the passenger’s time and improved the service level of regular single-route bus，which is of certain practicality.

public transport;bus-stop spacing optimization;station canceling;station combination;optimum bus-stop spacing

U491.17

A

1674-0696（2011）06-1370-05

10.3969/j.issn.1674-0696.2011.06.26

2011-03-28;

2011-06-30

李英帅（1985-），男，山东临沂人，硕士研究生，主要从事交通运输规划与管理及交通安全方面的研究。E-mail:tianwang0726@126.com。