地铁共线公交线路的优化调整方法研究——以大连地铁二号线为例

◇大连科技学院交通运输学院 郑欣宇 毛 俊 弓埔政 杨 畅 赵鹏宇

公交和地铁是城市交通系统的重要组成部分，二者的协调发展与城市公共交通系统的竞争力息息相关，目前越来越多的城市在客流多的地方规划并建设了地铁线路，而客流多的地方往往集中铺设多条公交线路，因此本文通过对大连地铁二号线二期（辛寨子-大连北站）沿线展开系列调查走访，应用对比分析、Logistic模型预测及公路删减模型等进行研究，最后得出地铁运营后需要取消的公交线路，以及对现有线路优化调整的理论方案，实现“地铁送到站，公交送到家”的理念。

地铁作为一种大运量、组团间的出行方式已被人们认为是缓解城市交通压力的重要出行途径。将公交与城市轨道交通结合，合理改变原有公交线路，两者相辅相成，共同承担城市客流量，缓解交通压力。大连地铁2号线二期北段开通后，将连通大连机场和大连北站两大交通枢纽，在友好广场站出站步行至大连火车站仅需5分钟，可以说2号线基本覆盖了大连主城区交通枢纽和商业中心主要的区域，即将成为大连城市交通的大动脉。为了避免城市拥堵，导致浪费的时间、收益的不理想等问题，进行合理的交通线路的优化显得尤为重要，无论是地铁还是公交，都应该从全局的角度来考虑问题，而不是各自为政。

1 研究背景介绍

轨道交通客运速度快、容量大、准点率高的特点奠定了其在城市交通体系中的核心地位。目前，越来越多的城市先后规划并逐步形成了各自的地铁系统。由于地铁线路需要沿着城市公共交通客流走廊进行线路布局规划，而该公共交通客流走廊在地铁投入运行之前，通常集中布设多条常规公交线路，所以地铁范围内常规公交线路的布局也愈发成为了城市轨道交通规划及解决城市交通问题的重要课题。

鉴于上述情况，对大连地铁二号线北段及沿线公交客流特性开展调查，分析客流分担特性及规律[1]，研究常规公交线路优化调整方法[2]，对城市地铁与常规公交的相互配合及二者客运特点的充分发挥，具有重要的理论意义与实际价值。

2 研究思路及优化原理

2.1 研究思路

大连2号线北段的开通也将极大地推动大连的经济发展。待地铁开通后，公交的改道就急需提上日程，合理规划公交站台，减少乘客步行距离。我们要在实现“地铁送到站、公交送到家”的基础上优化公交线路，建立一条完整的公共出行线路。基于即将开通的大连地铁二号线北段（辛寨子-大连北站），展开系列调查、分析，最后做出调整规划方案。

本研究项目适用于新开通的地铁线路、长途客运汽车等需要多种运营体系协调发展的交通路段。将优化共享出行线路，提高交通运输的载客率以及提升乘坐环境。完全符合当代人民的出行理念，且出行方便、节能减排，最大程度上减少对环境的污染。

2.2 研究方法

本部分通过交通调查、理论建模、对比分析等[3-5]方法进行研究。对地铁2号线北段，地铁运营前后影响区域内各主要出行方式的客流分担数据开展调查。客流调查主要采用跟车调查法和断面调查法。调查人员在工作日早、高峰对地铁2号线（辛寨子-大连北站）进行断面客流量调查，在调查期间记录地铁发车时间间隔和车辆到达各站后某车厢的上下乘客人数。在公路交通方面同采断面调查法，在2号线沿线选取交叉口，进行每小时车流量的调查，调查情况如表1所示，并对车内人数进行抽样调查。对2号线沿线公交进行跟车调查，记录所观察线路的乘降量，如表2所示。同时对乘客进行抽样调差，询问关于是否换乘、出行起点、目的地等问题。

表1 地铁运营前后交叉口汽车通过数量

表2 地铁运营前后1106路公交车人数记录

2.3 预测模型

通过预测模型，预估地铁运营前后乘坐公交人数的变化，以及私家车辆数的预估。采用Logistic种群增长模型进行预测[6]：

Logistic种群增长曲线模型→Logistic客流增长曲线模型

种群数量→乘客人数

种群生长环境→轨道交通线路

Logistic模型的公式如式（1）：

式中：N-预估运营后平均人数或（平均车辆数）；r-理想条件下客流增长率；t-时间序列；K-线路最大运能（K>0，反映了轨道交通资源的丰富程度）；a-线路刚开通时的剩余运能与刚开通时客流比值的自然对数；θ-密度制约参数，0 <θ<+∞。

当N=K时，乘客人数不在增长，所以K表征了轨道交通网络能容纳的乘客人数最大数量。由以上调查可知，辛寨子到大连北站段公交主要为民营公司，旗下公交车老化严重，需对沿线公交车型及线路进行优化，满足人民舒适、便捷的需求。

2.4 常规公交线路删减模型

前文提到的对公交线路的调查，现有公交线路为1201路、1102路、1118路、1117路、1106路，参与调整的线路基本信息如表3所示。

表3 参与调整的线路基本信息

（1）模型建立。根据地铁运营前的平均每辆公交车承载的乘客数，求出各条公交线路对于客流的分担比例。为达到线路优化调整的定量调整的需求，建立一个优化目标函数，通过计算得到地铁运营前平均每辆公交车承载的乘客数，得到qn（n即n路公交）。假设删除m路公交线路，将 m路公交的客流按照比例分担到其余线路即可得到，见式（2）：

将得到的a值相加可得A，每删减一条线路，以此类推可得5个差值之和，比较A、B、C、D、E的大小，以差值之和的最小值对应的方案为最优的删线方案。

（2）参数计算。根据地铁运营后的常规公交客流，即调查所得的平均每辆公交车承载的客流数，求出各条公交线路对于客流的分担比例。通过计算得到的5条公交线路的分担率和删除某条线路后的平均每辆公交车承载的乘客数如表4所示。

表4 参数计算结果表

从表4的分担率数值可以看出，在研究区间的公共交通廊道上1106路的线路分担率仅为7.53%，明显低于其他线路；从分担率来看，1106路在这条公共交通廊道上作用不明显。

根据调查结果，并结合实际情况进行对比和分析，针对线路删减优化模型的计算结果，对不同的待调整线路采用不同的优化调整方案。对模型结果得出的最优值进行线路删减优化，其余线路通过计算分担的客流后，调整发车间隔。

3 应用前景及优点

3.1 应用前景

地铁和公交作为城市公共交通体系中最主要的两种方式，只有协调好常规公交与轨道交通的关系，在轨道交通的基础上合理布局沿线公交，真正实现公共客运交通体系的方案优化，形成走廊内多层次、全方位的协调发展，才能实现城市公共交通体系的可持续发展，助推地区经济腾飞。地铁共线公交线路的优化调整方法研究方案，不仅适用于开通地铁的线路路段，对于具有长途客运汽车路段来说也同样适用，随着中国城市科技化、数字化进程的加快，大中型城市都在逐步规划并建设地铁线路，本研究方案的优势日渐明显，实践性广泛且具体。

3.2 方案的科学性和先进性

地铁线路承担着长线运输任务，公交承担着短程运输任务，合理规划地铁线路和公交站台，能有效减少乘客步行的距离，缩短在路程上时间的浪费。公交、地铁相互配合、相辅相成，让乘客巧妙地通过公共交通最拥堵的站点，实现“地铁送到站、公交送到家”的服务理念，建立起一条条完整的共享公共出行线路，同时减少了汽车尾气的排放，智创美好家园。

与现有技术相比较，本方案提出的“地铁送到站、公交送到家”的服务理念更受现代年轻人的青睐，采用优化线路、优化公交发车、收车时间等方式提高人民的幸福指数，与老式方案相比，从根本上解决了我国城市交通上的不便。

4 结论

经过对比地铁运营前的数据和通过常规公交线路删减模型得到地铁运营后的数据可知，地铁运营后各站点乘坐公交车的人数有所下降，从某种程度上影响了个别公交车次的客流；地铁运营后，私家车的出行辆数有所下降，直接减少汽车尾气对大气的污染。所以要尽快将公交地铁共线运营模式进行合理的优化调整，逐步实现共享出行的方式，同时此优化研究方案有利于大连“西进北拓发展规划”的实施。最后依据调查的结果，结合实际情况进行对比分析，针对线路删减优化模型的计算结果，对不同的待调整线路采用不同的优化调整方案。对模型结果得出的最优值进行线路删减优化，其余线路通过计算分担的客流后，调整发车间隔。