基于乘客需求的公交线路优化分析

金 慧，罗 钿，李 晶

（兰州工业学院 汽车工程学院，甘肃 兰州 730050）

交通拥堵问题是我国各个城市现在面临的非常严重的问题之一，交通规划不合理会导致公共交通车辆的进到站时间得不到保障，严重降低车辆的行驶速度，增加燃料耗损，低速行驶会使排污量增加，致使生态环境恶化。城市交通拥堵对人们的出行造成很大影响，同时也会让交通资源造成一定的浪费。根据2020年数据显示，我国每年因为交通拥堵造成的浪费约为1.6万亿元，占我国平均国内生产总值的1.5%。因此，公共交通能力的提高是解决城市交通问题的最佳方法。LESSA等人将可达性表示为区域内公交站点数量与同一区域总人口的比率[1]。曾庆华以通州区居民公交出行为研究对象，将轴辐式网络设计引入到城市公交线路优化问题中[2]。

公交线网优化的目的在于提高乘客的出行意愿，使交通出行更加合理高效[3]。据兰州市七里河区第七次人口普查数据得，龚家湾街道现有人口数5.8万，彭家坪高新区现有人口数20万左右。龚家湾街道和彭家坪高新区目前的公交路线有 5路、F5路、Q5路、105路及165路。很明显，为数不多的公交路线无法满足庞大人口基数下的出行需求。以武威路为例，武威路南接兰州南高速口，北接西津西路，同时与南环路路线交叉，所以此路段是龚家湾出行容易拥堵路段。本文将针对兰州市七里河区的具体公交路线以及实时路况等基本信息提出优化方案和措施。

1 基于乘客需求的公交线路优化模型

为满足乘客的出行需求，本文主要考虑乘客的出行时间和换乘系数。故从公交线路的长度、线路非直线系数、线路重复系数、换乘系数、公交站点平均间距、站位建立基于乘客需求的公交线路优化模型。

1.1 线路长度的限制

线路的长度一般受城市的实际交通情况所影响，例如集中性小区或集中性大学城的存在就会对线路长度有所影响。一般情况下：

式中，l∈R；lmax、lmin分别为线路长度的上、下限（km）。根据城市的实际交通情况，上限lmax≈15 km，下限lmin≈5 km。

1.2 线路非直线系数

线路非直线系数为某条公交线路首末点的实际运营长度与首末站直线距离之比，以此来反映线路的绕行程度[4-5]。计算公式为

式中，l为公交线路实际运营长度，km；d为公交线路起、终点站间的直线距离，km。

1.3 线路重复系数

线路重复系数是有公交线路的道路总长度与该区线路网总长度之比，反映城市公交配置是否合理的重要因素。若线路重复系数过大时，说明同一条路段公交线路较多，这会提升道路交通压力；若线路重复系数过小时，不能满足该路段乘客出行需求。对于不同道路级别上的公交线路条数可以不同。其中“公交主干道”不宜超过8条，“公交次干道”不宜超过5条，“公交支路”不宜超过3条[6]。

1.4 换乘系数

公交换乘系数为某一条直达公交车上平均的出行者数量与乘载该条直达车所走线路的所有人数之比[7]。一般造成公共交通拥堵而晚点的原因就是换乘系数超出特定的范围。一般情况下，大城市＜1.5，中小城市＜1.3。换乘系数的计算方法为

1.5 公交站点平均间距

公交站点平均间距，指某条公交线路行驶距离与停靠站点数的比值。站距过短或过长都不利于城市公共交通的发展。简而言之，过短需要优化，同样距离太远也需要优化[8]。

1.6 站位

站位指公交车站所设置的地理位置。公交站点一般在人流量较集中的地方，比如大型商场或者购物中心、火车站、汽车站、学校及小区等地方多会设立多班列车停靠或发车。基于此类的设计，会大大增加出行者的方便程度，而且也会为聚集性场所解决人流量大的问题[9-10]。

2 公交线路及站点优化应用

根据站位设置要求进行布线，站点首先考虑布置在靠近人流较为集中的学校、医院，超市和菜市场。比如F5路，民生新天地作为首站，就是考虑了集中居民区的需求；武威路作为多辆公共交通工具的站点，也是考虑到了这个因素。按照上述方法设置线路可以有效解决出行者的交通便利问题。

根据上述优化模型对七里河区域内的48条公交路线以优化目标做计算，计算结果取整数，具体如表1所示。

表1 兰州市七里河区区域内公交线路优化目标分析

从表1中的换乘系数来看，站点数较多的77路换乘系数高达1.7，站点数居中且线路长度也居中的53路换乘系数达1.83，站点数偏少且线路长度也偏短的5路换乘系数为1.4，诸如此类的换乘系数不符合城市公共交通合理发展的线路还有很多。（按照城市换乘系数的要求，大城市换乘系数＜1.5，中、小城市换乘系数＜1.3。）

按照公交路线长度的约束，七里河区区域内公交线路长度需考虑并进行优化线路的主要线路如表2所示。

表2 七里河区线路长度需考虑优化线路

从公交站点数来看，站点过多会增加出行者的出行时间，降低出行意愿；站点过少则会造成大部分出行者乘坐公交的距离增大，即无形中增加了出行者的出行难度。七里河区所研究公交线路共有48条，而所研究线路的平均站点数为22，少于十个站点为站点过少的线路，多于35个站点的为站点过多的线路。为使表述更清晰可观，下面对站点过少和站点过多的线路作分析，如表 3所示。

表3 七里河区线路公交站点数分析

从公交站点间距离来看，站点间距离应适中。一般来讲，各个站点间距离应在500 m～800 m为宜。通过对七里河区内线路的48条线路的站点的分析，对站点间距离在500 m内定义为站点距离过短，对站点间距离在800 m以外定义为站点距离过长。七里河区域内线路站点间距离过短或过长的线路如表4所示。

表4 七里河区线路站点距离分析

在优化时应对站点间距离过短的进行优化，过长的应考虑增加站点以提高出行者的出行意愿。

3 公交线路建议优化方案

根据建立的基于乘客需求的公交线路优化模型应用分析，可实行以下具体的优化方案。

1.延长部分线路

对8条公交路线建议延长。如5路从西站十字延长至西客站或培黎广场，84路从塑料厂延长至西客站等。具体建议如表5所示。

表5 对线路长度过短线路优化措施

2.优化部分站点

F5路杨家桥、金江小区、兰州工业学院三站点可取消其一，以提高车辆行驶速度、减少停车次数。

105路和 165线路中的三汇悦郡及预备役二团，可考虑取消其中任一站点，从而使站点布置更符合乘客出行需求。

3.其他优化

F5路、14路、24路、105路等公交站点间距过短，可适当调整；45路、H5路、135路、801路等公交站点间距过长，可适当调整。

4 结论

（1）建立公交线网优化模型，其中选取线路长度的限制、线路非直线系数、线路重复系数、换乘系数、公交站点平均间距、公交线网密度及线路长度为约束条件，旨在减少乘客出行时间和换乘次数。

（2）研究表明，七里河区公交线路5路、F5路、13路、14路、21路、24路、84路、H5路、134路、139路线路较短需要延长；14路、24路、105路、F5路等公交站点间距过短；45路、H5路、135路、801路等公交站点间距过长。

（3）提出针对兰州市七里河区的现有公交线路存在问题的公交线路优化建议。一是延长线路较短的 8条线路以降低换乘系数，并提高居民的出行意愿；二是对龚家湾彭家坪一带的F5路、105路及 165路站点做一优化，去除间距小的站点以提高车辆行驶速度、减少停车次数；三是对站点间距不符合城市发展的线路建议作出适当调整，以稳定线路重复系数，体现城市公交配置的合理性。