滁州市城市公交线路最优化分析

严大思，奚砚涛，潘玲玲

(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州 221008)

滁州市城市公交线路最优化分析

严大思∗，奚砚涛，潘玲玲

(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州 221008)

城市化的迅速发展，迫切要求城市公共交通的合理规划。针对公交线路规划设计的特点与目标，本文基于优化理论和GIS技术，结合SPSS数据统计技术，对收集到的2008年12月份滁州市各公交线路客流数据进行分析统计处理，再利用ArcGIS网络分析原理，对公交线路数据进行空间分析，并结合叠加分析原理，分析公交线路各要素的不合理性。本文主要从城市公交发车频率、公交站点分布、公交线路优化三个方面着手，分析滁州市目前公交线路存在的问题，并针对三个方面进行优化计算和分析，得到滁州市具体公交车发车频率一周分布表以及站点与线路的优化图，给出了具体的解决方法，能从实际角度为该市公共交通规划提供一定的支持，真正意义上的节省线路规划中的人力物力，提高规划效果。

SPSS；ArcGIS；公交线路；线路优化

1 前 言

近几年来，随着我国优先发展公共交通政策的提出，不少新方法开始在公交线路优化上得到应用。而在我国常规公交线路优化方法中，主要有王炜教授[1]提出的以直达客流量最大为目标的公交网络逐条布设方法，王志栋[2]提出的多种约束条件的公交网络优化模型，以研究公交线网优化为主，建立了不少数学优化模型，但是大多属于理论研究，部分模型难以求解，而且数据采集较难。对此，本文主要是从应用角度，利用强大的GIS技术，结合实地采集的公交线路数据，对城市公交路线的合理规划提出一种最优化分析的方法，有助于为未来城市公交的科学发展和线路优化提供辅助决策支持。

2 发车频率优化分析

发车频率的优化分析主要依据的是实际采集的样本数据，是以客流量数据[3]为基础的，因此实践性较强。

2.1 数据的搜集与处理

公交车发车频率的研究分析，首先需要采集公交车最初抽样样本数据，本文采集了滁州市10条公交线路的相关数据。本文以2路公交车为例，其基本情况为:班次，每10分钟一班，起始站为山水人家，终点站为北关转盘，沿途经过24站停靠。首班6:00，末班:夏季20:00、冬季19:30。由于暂时没有统一车辆，车辆座位为22－25座不等，核定载客人数为30人。

数据的收集主要是用实地跟车观察的方法，得到了2008年12月份滁州10条公交线路的数据。主要记录沿途各停靠站上下车的人数、到站时间等数据，如表1所示。

2路车周一部分样本数据 表1

收集的基本公交数据只是粗略统计2路各站点的上下车人数情况，而无法对每一个站点进行进一步研究分析。将一周内每一天的表格样本数据导入Excel里，将样本数据按照每班次时间段内的车上最高峰人数进行分段整合。然后再利用SPSS软件对以上数据分别进行逐步聚类分析。按照归类后的6个类别，对所有样本数据进行重新整理，把同一类别的数据合并到一组(表2)，分别对各类别进行观察，计算出每个类别里的时间段的总和与车上最高峰人数的平均值(表3)。

聚类后重新整合的数据(显示部分) 表2

时间段总长度与最高峰人数均值 表3

2.2 发车频率的计算

实地调查发现滁州市2路公交车由于车型不同，现有车辆座位也不统一，为22～25个座位，车辆核定载客量为30人，班次为10分钟/班。发车频率的计算公式如下:

式中:F为发车频率；T为时间段总长度；f为现有发车频率；V为车上最高峰人数平均值；S为核定载客量；

根据表3中的数据代入公式计算可得每个类别的发车频率:类别1、2、3、4、5、6中时间段的发车频率分别为5 min、4 min、10 min、23 min、15 min、7 min每班。

把各类别里的发车频率代入表2的数据中即得到周一到周日每个时间段的发车频率，将优化后的各时间段内的发车频率数据重新整理，把发车频率相同的时间段进行合并，统计出一周每天内的各时间段内的发车频率(表4)，达到发车频率优化的目的。

优化后周一各时间段发车频率 表4

图1 优化后一周内发车频率线形图

3 公交站点优化分析

对于城市公交站点的优化，原则是方便人们出行，实际就是距离居民区，超市，学校，医院，工厂等等这些地方应该较近。结合滁州的所有特征点，我们首先对公交站点进行网络分析，得到以站点为中心的服务区分布图。具体网路分析的思路为:首先是生成道路网络数据集。路网的生成涉及很多约束条件，而在本文，对于公交站点相对于人来说，约束条件相对较少，最明显的就是路线的禁左、禁右、单向线、速度等对人的约束要小得多。对于人来说，唯一的限制应该是公交站点距离出发地的距离。例如:相关文献研究得出成年人正常情况下步频为2秒3步，步行距离为 0.72 m，乘客从出发点步行至最近公交站点的满意步行时间上限为5 min[7]。所以在计算服务区分析时，道路的行驶速度为0.064 km/min，另外设定时间为2，3，5 min。由此可得出乘客在满意步行时间内从出发点步行至最近公交站点的示意图。

然后，用得到的服务区分布图与滁州市的居民分布图，进行视觉叠加分析，观察每个公交站点是否能覆盖到所有的特征点。原则就是能覆盖居民区、超市等特征点或区域的边缘即可。

图2 原有站点服务区图

图3 优化后的站点服务区图

结果发现滁州市公交站点的分布存在很多的不合理性，比如城区一些范围出现了覆盖空白，某些住宅小区或人流量比较大的集散地没有被公交站点服务范围覆盖；在某些区域出现公交站点过于密集，覆盖范围重叠度比较大。所以需要对现有公交站点进行增加、删除和修改等操作[4]，重新规划公交站点，具体措施如下:

(1)移动位置的公交站点:1路:南樵区政府、教校训练场。2路:清流公园、建设路、苏宁电器、北湖小区。3路:上庄、市工商银行、邮电大楼、二院。5路:北湖小区。9路:实验中学、北湖小区。11路:滁州宾馆、南大桥。

(2)增设的公交站点:

①城区东部区域:市转播台附近增设一个站点；天乐小区北部和东部各增设一个站点；盛世华庭怡园北部增设一个站点；中央储备粮滁州直属库增设一个站点；城东小区南部增设一个站点；市胶鞋厂东部和西部各增设一个站点；东门街道办事处附近增设一个站点；

②城区南部区域:康佳安康小区东部增设一个站点；蓝天小区北部增设一个站点；滁州经济技术开发区管委会附近增设一个站点；东方安农商贸公司附近增设一个站点；宏祥大型停车场西部增设一个站点；新英中学附近增设一个站点；山水人家西部增设一个站点；长乐小区东部增设一个站点；

③城区西部区域:市原子能应用研究所增设一个站点；清流小学附近增设一个站点；新兴家园西部增设一个站点；丰乐山庄津乐园西部增设一个站点；市农科所附近增设一个站点；紫薇西区东部增设一个站点；市玻璃厂附近增设一个站点；实验中学高中部附近增设一个站点；安居苑西部和北部各增设一个站点；瑞景熙园北部增设一个站点；市公路材料供应站附近增设一个站点；

④城区北部区域:市地震局南部增设一个站点；胜利小学附近增设一个站点；北门街道办住处附近增设一个站点；市米厂及其南部住宅区附近各增设一个站点；五孔桥附近增设一个站点。

将得到的结果再做一次网络分析和叠加分析，即得到优化后的站点分布图。观察图3可以发现，优化后的公交站点在乘客满意步行时间内的服务范围基本可以覆盖城区的主要人口居住地和主要的人口集散地，达到了对公交站点优化的目的。

4 公交线路的优化

公交线路的优化应充分考虑到城市人口居住分布与密度，以及某些特定的特征点的分布。例如，学校、医院、工厂、单位、超市等等与人们活动相关的特征点。另外就是必须结合城市道路规划等某些客观条件。在对城市公交线路进行优化时，首先应客观的评价当前的线路。公共交通系统的评价指标多达数十种[3]。本文采用线路网基本参数体系指标来进行评价，具体参数包括线路条数、线路长度、线路重叠度、非直线系数等要素。经过数据处理与计算，得出表5所示数据。

由表5可得，滁州市公交系统存在以下问题:

(1)公交线路覆盖密度小，没有覆盖城区的某些边缘地区。例如，滁州市的公交并没有完全覆盖目前比较兴盛的开发区，而由于各种企业的建立，这里将成为人口聚集的另一处。

(2)某些公交路线长度过长。根据《规范》[5]标准，公交线路的长度约束范围一般为 5 km～10 km之间，观察表5可以发现，滁州市大部分公交线路长度超过10 km。

(3)部分公交线路相互重叠路段过长，重叠度过大。通过调查发现，滁州市公交线路在市中心区域和南大桥以北路段重叠度比较高，乘客出行选择路线较多，公交车空车率比较大，公交车运营效率低下。

(4)公交线路的非直线系数直接反应公交线路的曲折程度，通过观察发现部分滁州公交线路非直线系数偏大，公交路线曲折过大，影响人们出行效率。

评价指标 表5

结合这些问题，我们开始着手对线路进行优化调整。在这里，只以2路车为例进行优化分析:由表5可以很容易看出2路公交线路的重叠度和非直线系数均超过《规范》标准，通过调查发现其原因主要是公交线路过长。实际情况中2路车在南大桥以北路段载客量少，而且在该路段重叠线长最长，乘客出行选择空间比较大，可以考虑在南大桥站点开辟或者选择其他路段。

在前面优化后的公交站点图里我们不难发现，在南大桥南岸以东途经市委、国际大酒店、东门口，再过桥向北到市米厂这段路线里，不仅重叠路段少、能把优化后的市米厂附近的公交站点激活，而且减少了整个路线的长度，通过表6可以看到，优化后的2路公交各项指标都接近《规范》标准。再结合前面提出的方法对发车频率进行优化，则得到合理优化后的2路公交。

优化前后2路车指标对比 表6

图4 2路车优化前路线

图5 2路车优化后路线

5 结 论

本文主要从实际出发，对滁州市公交进行实地考察，对公交数据进行抽样收集，运用SPSS数据统计技术对公交车的发车频率进行了计算，得到了每个时段具体发车频率。运用ArcGIS的网络分析和叠加分析对公交站点和线路分别进行了优化分析，提出了一些解决方案。为城市公交线路的规划在技术角度上提供了较强的指导作用。但是城市公交的规划涉及的内容较多，我们需要进一步提高获取数据的质量和数量，追求更进一步的优化。

[1]王炜，徐吉谦，杨涛等.城市交通规划理论及其应用[M].南京:东南大学出版社，1998:136～139

[2]王志栋.公交线网优化模型的建立[J].大连铁道学院学报，1997，18(4):31～34

[3]陈强.公交车调度优化模型[J].四川师范学院学报(自然科学版)，2002，23(2):174～179

[4]C.von Ferber，T.Holovatch，Yu.Holovatch，etc.Network harness:Metropolis public transport[J].Physica A，2007，380:585～591

[5]GB50220–95.城市道路交通规划设计规范[S].

[6]谢华，都金康.基于优化理论和GIS空间分析技术的公交站点规划方法[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2004，28(6):907～909

[7]吕林.城市公交站点优化设计方法研究[D].东南大学硕士学位论文，2006.4

The Optimal Analysis of Urban Public Transport Route in Chuzhou City

Yan DaSi，Xi YanTao，Pan LingLing
(School of Resources and Earth Science，China University of Mining＆Technology，Xuzhou 221008，China)

The rapid development of urbanization，we urgently need a reasonable planning on the urban public transport.For the characteristic and target of the design on public transport planning，the paper has based on optimization theory and GIS technology.And with SPSS statistical techniques，we have analyzed the passenger data of bus collected in December 2008 in Chuzhou city.Then with the theory of ArcGIS network analysis，we have a spatial analysis on the data of Bus Lines.And also have analyzed the unreasonable features in each Bus Lines with the overlay analysis.We have carried out optimized calculation and analysis on the three aspects of the departure frequency of Urban Bus，bus station distribution and optimization of Bus lines，to analyze the exist problems nowadays on urban public transport route of Chuzhou.And have carried out Optimization calculation and analysis for the three aspects.Finally we have gained the distribution table of one week on the Bus departure frequency and the Optimization chart of the station and Lines，and proposed the specific methods.So we can give some support in actual sight for the public planning，to truly save the cost of human and material resources on the lines planning and promote the effect of planning.

SPSS；ArcGIS；Public Transport Route；Optimization of Lines

1672－8262(2010)02－108－05

U121，O22

A

2009—11—15

严大思(1987—)，男，硕士研究生，从事地理信息系统理论及相关应用研究。

中国矿业大学青年科研基金项目(A2006018)和中国矿业大学资源与地球科学学院科研基金项目资助。