基于可达性的城市公交枢纽布点规划方法

王树盛 姜军

摘要：考虑优先型的城市公交枢纽规划要求，以居民到达公交枢纽的可达性水平最大、公交枢纽与城市中心体系的耦合关系最优为目标建立城市公交枢纽布点规划模型。与传统方法相比，本文提出的基于可达性的城市公交枢纽布点规划模型从宏观层面考虑了公交枢纽与城市中心体系的耦合关系，有利于形成合理的城市空间结构；从中观层面上考虑了公交枢纽对城市人口的覆盖率，有利于促进人们选择公交方式出行。

关键词：优先型公交规划、公交枢纽布点、可达性、人口和就业岗位覆盖

1引言

目前国内枢纽布点的方法主要有：数学简易解析法、运筹学建模法、交通量配流法和分级枢纽布点模型等[1]，重心法和节点流量法是其中常用的方法。重心法[2]将各个交通小区的交通出行量视为物体的重量，以公交线网的重心为枢纽的初始位置，利用重力模型，通过迭代求解物体的重心，即为公共交通枢纽的位置。节点流量法[2]包括客流集散量法和客流量法两类布点方法。但是这些传统公交枢纽布点模型主要考虑研究区域的空间几何特征、枢纽客流量等因素，偏向于定量分析，机械地采用空间几何特征、客流分布等因素来确定枢纽布点，对城市各方面因素的考虑比较薄弱。本文基于可达性建立公交枢纽布点规划方法，考虑公交枢纽与城市中心体系的耦合关系，公交枢纽对城市人口和就业岗位的覆盖。

2优先型的城市公交枢纽规划要求

2.1优先型的城市公交规划要求

公共交通是低碳生态城市机动化出行的主导方式，与小汽车交通形成明显的竞争态势，与步行和自行车交通则是共同分担、衔接换乘、和谐共存的关系。优先型的城市公共交通规划要求将“公交优先”发展的本质落实到具体的规划策略或技术手段当中，具体规划要求可以归纳为三个方面：

（1）由传统的以满足机动化需求为目标的需求满足型规划思路转向以公交可达性为主要目标的公交导向型综合交通规划，提高公交可达性，确立公交在机动化交通中的主导地位。

（2）协调公交体系与城市土地利用，使公交能够有效引导城市发展和满足出行需求。传统的公交规划方法一般采用先有土地利用、再配公交线路的规划流程，公交线路被动适应土地利用，未体现交通与土地利用的互动关系。优先型的公交规划首先需要协调公交体系与城市土地利用关系，加强公交规划与土地利用规划的相互反馈，实现公交引导下的土地利用协调发展，反之用地也支撑公交系统的可持续发展。优先型的公交规划在协调公交体系与城市土地利用关系方面首先需要提高公交可达性，具体包括两个方面：一方面提高公交的覆盖率，实现公交对居住人口和就业岗位的高密度覆盖；另一方面，使公交的系统供应与出行需求适应，能够及时地满足居民的公交出行需求。

2.2城市公交枢纽布点要求

城市公共交通枢纽是城市交通网络的重要组成部分，对提高城市交通系统整体运行效率、衔接城市对外以及市内交通、合理调整公交线网布点、合理引导客流走向、方便乘客换乘以及带动地区开发都有着举足轻重的作用[1]。其布点基本要求如下：（1）与城市总体规划用地相协调。公交枢纽布点必须满足和符合城市总体规划对综合交通发展的战略要求，枢纽等级、功能应考虑与城市中心体系的协调关系。（2）体现公交优先发展的城市交通发展战略。枢纽布点体现服务便捷、换乘方便等公交优先基本要求，整合各类交通方式的衔接关系，促进提升综合交通系统的运行效率。（3）与客流集散需求相匹配。枢纽布点应体现公交客流集散要求，通过枢纽空间布点与客流集散点的匹配关系，最大化枢纽服务客流量和使用效率。

3优先型的城市公交枢纽布点规划模型

优先型城市公交枢纽布点规划模型主要考虑两个方面：一方面，考虑居民到达枢纽的可达性水平，即枢纽对客源的吸引情况，促使公交枢纽能够最大化服务居民的出行及换乘。枢纽周围区域的人口数在一定程度上可反映枢纽客源分布状况，对于任何一个枢纽点来说，它所吸引的客源越多，其辐射范围越广。但距离枢纽较远的区域，枢纽的相对可达性就会越弱，枢纽吸引力的大小也会随之衰减；另一方面，考虑公交枢纽与城市中心体系的耦合关系。首先，城市中心的交通需求需要枢纽的支撑服务。城市中心商业、商务、办公等客流需求量较大，对公共交通可达性的依赖程度更高，需要多方式、一体化公交系统的支撑。如果公交换乘枢纽能有效衔接这些点，从而使公交网络成为一个有机整体，可以在很大程度上提升枢纽的集散能力，提高枢纽的衔接效率，促进城市公交系统与土地利用相互支撑关系的良性循环。其次，公交枢纽与城市中心体系的耦合关系在一定程度上可反映出枢纽点对这些点集散客流的能力。在公交系统中，枢纽与大型客流集散点之间的连接主要通过公共交通系统承担。

3.1居民到达枢纽的可达性水平

假设为枢纽，将枢纽所覆盖的区域分成个交通小区，每个交通小区设置一个中心点()，那么，各中心点对枢纽的影响度根据核密度估计法[4]可表示为：

其中：—从点到枢纽的距离，两点间距离不能大于所预先设置的区域半径。

假设每个中心点所赋予的人口数为，则每个中心点()上的人口数到枢纽的可达性为：

如果枢纽所覆盖的交通小区数量为，则枢纽对其所覆盖人口的吸引力为：

3.2公交枢纽与城市中心体系的耦合关系

公交枢纽与城市中心体系的耦合关系可以用两者之间的公交线路长度来反映，一般距离越长，两者之间的联系越弱；距离越短，两者之间的联系越强。采用两点间的最短公交线路长度来表示其耦合关系。

研究区域内所有交通小区对于枢纽的连通度可表示为:

（）

其中：—研究区域内所有交通小区（）到枢纽之间的最短路径。

—表示不同的公交方式，系数的大小与车辆运行速度有关，速度越快的公交线路其系数越小（即效用越低）。

3.3公交枢纽布点规划模型

综上所述，以居民到达枢纽的可达性水平最大（即公交枢纽覆盖的人口数量最大）、公交枢纽与城市中心体系的耦合关系最优（即公交枢纽与城市中心体系的联系最便捷）为公交枢纽布点的目标函数，建立的数学模型为：

将上述模型变为：

由于建立的模型为多目标非线性模型，并且公交枢纽布点优化受人口分布的影响，一般需采用智能优化算法对模型求解。公交枢纽布点规划模型计算的主要步骤如下：（1）考虑城市中心体系、公交出行OD、大运量公交线路等因素，提出公交枢纽布点的初步方案；（2）假设每个交通小区的人口集中在交通小区的形心点上；利用核心估计法计算各中心点对枢纽的影响度，并计算枢纽对其所覆盖的人口的吸引力；（3）计算枢纽与交通小区的连通度；（4）计算公交枢纽布点模型的目标函数值，通过反馈调整用地布点、人口分布和公交枢纽布点，利用智能优化算法求解最优的目标函数值，得到公交枢纽布点方案。

4结语

本文提出的基于可达性的城市公交枢纽布点规划方法可以提高公交枢纽对居住人口、就业岗位的覆盖，实现公共交通发展与土地利用的良性互动。规划模型考虑了居住人口与公交枢纽、公交网络之间的可达性等因素，在后续的研究还需要考虑更多的其它相关因素进一步深化和完善。

参考文献

[1] 吕慎，田锋. 城市综合客运换乘枢纽选址模型研究[J]. 深圳大学学报理工版. 2007, 24(2):194-199

[2] 张天孟. 公共交通枢纽选址方法研究[D]. 长安大学, 2012.