轨道线网环境下的地面公交线网和换乘枢纽规划布局研究 81页

llllll!IIIMrll⋯8llrllllHllHllY1528616分类号：U49；F510710—20040335浚步犬海硕士学位论文轨道线网环境下的地面公交线网和换乘枢纽规划布局研究导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位赖友兵王建军教授答辩委员会主席学位论文评阅人陈宽民教授马荣国教授王天林高工 摘要公共交通是对国民经济和社会发展具有先导性影响的基础产业，是城市客运的主体，是城市生产和生活必不可少的公益事业，是城市经济发展的动脉。轨道交通是城市公共交通的主骨架，决定着公共交通的结构和布局形态；地面公交是城市公共交通的主体，是轨道交通的有力补充，增强公共交通的通达性和方便性。随着公共交通的发展，许多大城市开始修建轨道交通，并逐渐形成系统完整的网络体系。轨道交通的修建打破了原有公共交通的供需平衡，为了保持公共交通的供需平衡，避免浪费交通资源，使公共交通健康、持续地发展，应对轨道交通走廊内的地面公交进行调整优化。本文在分析轨道线网和地面公交线网特性的基础上，研究了轨道线网与地面公交线网的三种布局模式，分析了轨道线网对地面公交线网布局的影响；对地面公交线网进行了功能层次划分，在此基础上研究了各层次地面公交线网规划的模型和约束条件，提出了公交线网的布设方法：基于轨道交通与地面公交换乘枢纽的区位特点、换乘方式和换乘客流量，构建了公交换乘枢纽的功能层次等级，提出了各层次公交换乘枢纽的布局优化模型；在分析公交线网评价指标选取原则的基础上构建了地面公交线网合理性评价指标体系，提出了地面公交线网合理性和公交换乘枢纽协调性的评价方法。以西安为依托，对论文所构架的地面公交线网规划理论体系进行验证，检验其适应性和可行性。关键词：轨道线网，地面公交线网，公交换乘枢纽，规划布局，评价体系 AbstractPublictransportisthebasicindustrythathaveguidinginfluencetonationaleconomicandsocialdevelopment，isthemainbodyoftheurbanpassengertraffic，istheessentialpublicserviceofproductionandlifeofcity,alsoisthearteryofurbaneconomicdevelopment．Railtransportistheskeletonoftheurbanpublic仃甜嘲凹ln，determinethestructureandlayoutofpublictransport．Thegroundpublictransitisthesubjectoftheurbanpublictransportandisthestrongsupplementoftherailtransport，strengthenthesensibleandconvenienceofthepublictransport．Withthedevelopmentofpublictransport，manylargecitiesbegintobuildrailtransport，andformtheintactnetworksystemgradually．Theconstructionoftherailtransporthasbrokentheequilibriumofsupplyanddemandoftheoriginalpublictransport,inordertokeeptheequilibriumofsupplyanddemandofthepublictransport，avoidwastingtrat五cresources，makethepublictrarlsportdevelophealthilyandcontinuously,shouldadjustandoptimizethegroundpublictransitwithintherailtransportcorridor．Onthebasisofanalyzingcharacteristicsoftherailnetworkandgroundpublictransitnetwork,thisthesishavestudiedthreelayoutmodesoftherailnetworkandgroundpublictransitnetwork，haveanalyzedimpactoftheraillinenetworktogroundpublicnetwork；havedividedthegroundpublictransitnetworkunderthefunctionlevel，onthisbasis，hasstudiedeverylevelnetworkplanningmodelandrestrainttermsofgroundpublictransit，haveproposedthemethodoflayingpublictransitnetwork．Basedonzonefeature，transferringway，transferringpassengerflowdataofrailtransportandgroundinterchangetenniual，constructinterchangeterminalfunctionlevelgrade，puttingforwardeveryleveloptimizedlayoutmodelsoftheinterchangeterminal；onthebasisofanalyzingprinciplesthatchoosenetworkevaluationindexofpublictransit，constructrationalevaluationindexsystemofgroundpublictransitnetwork,putforwardtheevaluationmethodofrationalityofgroundpublictransitnetworkandharmonyofinterchangeterminal．TakingaexampleofXi’an，provethatframeworktheoryandplanmethodofgroundpublictransitnetwork，tothesisiSadaptableandfeasible．Keywords：railtransportnetwork；groundpublictransitnetwork：interchangeterminal；planlayout；evaluationsystem 论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：苏么袈多俨7年厂月厂。日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：苏去及刀刃年，月／，。日导师签名：至建军叫年f月8日 长安人学硕上学位论文第1章绪论1．1研究背景城市轨道交通在我国起步较晚，但发展很迅速。自1969年北京地下铁路第一条线路建成以来，我国城市轨道交通得到了迅猛的发展，截至2005年年底，已有轨道交通并在建的城市有：北京、上海、广州、深圳、天津、南京、长春、武汉，在建轨道交通的城市有：西安、成都、杭州、沈阳、哈尔滨、青岛、苏州、重庆，提出申请等待批复的城市有：郑州、兰州、昆明、乌鲁木齐、佛山、东莞、鞍山等7个城市，路线总长超过4000公里，预计到2050年中国城市轨道交通线路总长将超过4500公里【11，具体情况见表1．1所示。到2010年，北京、上海、广州、深圳等特大城市将形成由城市轨道线、市郊列车线、城际轨道线三层线网组成的轨道交通网，城市轨道交通在城市综合交通体系中发挥更为重要的作用，形成以轨道交通为骨干的公共交通体系。表1．1我国已有和在建轨道交通城市的轨道里程2005年2010年(已建)(规划)．一惑：黼----x2005年2010年城市＼心(已建)(规划)北京114300成都026．64上海65400杭州068．79广州36．6255沈阳O22．2深圳22120西安O20．3南京21．797．6哈尔滨021．51天津26．280．8青岛016．43轻轨10．23429．434苏州O25．94武汉地铁O70大连035．9轻轨31．9长春重庆O47地铁0注：表中数据米源于各城市的地铁网我国公交起步较晚，早期发展缓慢，直到20世纪80年代我国政府才明确提出城市客运交通以公共交通为主体的发展方针，并且先后发布了相关的技术政策和产业政策，为地面公交的健康发展提供了广阔的空间。随着科学技术的不断发展进步，地面公交的服务水平得到了大幅度的提高和改善。到2010年我国城市的公共交通基本实现现代化，主要体现在以下几个方面：(1)构筑大城市整合的公共营运系统。通过地面公共交通与慢速交通的整合、地面公共交通与轨道交通的整合、地面公共交通系统内部的整合，形成城市公共交通的多元结构，构筑公共 第1章绪论汽车、电车、出租车、轻轨、地铁、轮渡为公共交通载体的快捷、方便、高效的立体化公共客运系统。整合的公共客运系统应该具备互为补充的服务等级，紧凑便捷的换乘条件，公平统一的票价结构，功能完善的信息服务。(2)构筑便捷的地面公共交通系统。(3)开辟更多新线路，改造现有线路，达到线路更优化，特大城市和大城市将形成城市主干线、区域线和驳运线三级网络，连结社区和城乡结合部，科学完善，四通八达。将建设大量公交专用道，建设城市公交枢纽中心，实现公交网络化、乘换便捷化。(4)用于运营调度和管理方面的智能交通系统在城市公共交通领域得到广泛的应用。大型公共交通企业，应用公用无线数据网(CDPD)技术的GPS公交车辆调度系统将取代无线通信系统和GMS网络，大力促进车载系统、电子站牌以及中心调度系统的现代化进程。(5)公交收费系统的革新。公交收费系统IC技术在经历了磁卡、接触式卡、TM卡等试用过程以后，高性能、安全、方便的非接触式通用公共交通卡(适用于所有大运量公共交通工具)，将得到广泛的应用。(6)发展快速地面公共交通系统(BRT)。快速地面公交系统是一种介于轨道交通和常规公共汽车之间的新型公共交通系统。主要是指有专用路权、封闭运行、水平登陆、大容量车辆等一系列特征的地面公共汽车系统。地面公交与轨道交通在城市客运系统中是不同层次、不同功能、不同服务水平的交通模式，是面与线的关系。两者应有机结合，相互补充，共同发展。从公交系统的总体定位上看，轨道交通线网承担整个公共交通系统的主骨架作用，负责大运量的客运交通出行任务，地面公交主要作为轨道交通的辅助交通工具，为轨道交通集散客流；从网络结构的布局上看，轨道交通系统的网络布置应尽量增加它的覆盖面积，以覆盖主要交通走廊和主要集散点为主旨，重点解决交通走廊和主要客流集散点的交通出行问题。地面公交作为轨道交通的补充，其网络布局主要是垂直于轨道交通线路而布设，以完善补充轨道交通路网覆盖的不足，同时应减少线路的重复设置，避免系统之间的无序竞争；从客流的特征上，轨道交通主要以中远距离客流为主，重在发挥大运量、快速、准时、舒适的系统特征，地面公交是解决中、短客流运输的主力。据国外经验，一条轨道交通建成后，将吸引沿线地面公交客流的60％～70％【21，地面公交的客流应是轨道交通客流集散的来源。然而，在国内由于轨道交通处于发展时期，再加上财政体制、经营体制及管理水平等诸多因素的制约，它与地面公交之间不可避免地存在着一些问题，表现2 长安大学硕士学位论文如f=。：(1)公交公司与地铁公司恶性竞争轨道交通和地面公交分别属于不同的管理部门，轨道交通归属于地铁公司管理经营，而地面公交则归属于各公交公司管理经营。因为公交公司自负盈亏，为了保障公司的最大利益，公交公司反对调整其现有的公交线路，给公交与地铁一体化带来了一定的困难。管理运营部门壁垒导致地铁与公交存在着明显的客流竞争，地铁公司与公交公司的运营效益均较差。(2)公交线路布局不合理，与地铁线路重复率高公交载体过于单一，路网结构不合理，造成公交路由选择范围小；此外，公交运营管理体制造成了客流主方向上的公交分布密集，其它方向公交线路少。公交线网层次不明确，功能单一。轨道交通的运营打破了现有公交系统的平衡，公交与地铁线路重复系统较高。由于轨道交通主要是沿城市的主次干路布设的，而主次干路是客流的主方向，公交分布密集，致使公交与地铁恶性竞争，浪费严重紧缺的公共交通资源，系统整体运行效率较低。(3)公交与地铁换乘枢纽布设不合理公交线路的枢纽站点数量少，类型单一，主要考虑的是市区内部公交线路之间的衔接，没有充分考虑与其他交通方式特别是轨道交通的衔接，造成步行距离过长，或换乘不方便。：“综上所述，地面公交与轨道交通存在着严重的冲突。城市轨道交通修建或形成完整的网络体系后，地面公交应做出相应的调整或重新规划，如果对地面公交没有战略性和瞻前性规划，轨道交通和地面公交将彼此相互制约，使公交系统不能发挥其应有的作用。因此，在分析轨道交通网络的基础上对地面公交线网规划布局进行理论与方法的研究十分有必要。调整后的地面公交与轨道交通共同构建城市客运系统的不同层次、不同功能、不同服务水平的多元化整体，使公共交通充分发挥作用，提高公共交通系统效率和效益，满足不同层次乘客的出行需求。1．2国内外研究现状及存在问题1．2．1国外研究现状及存在问题国外对公交线网规划的研究起步较早，20世纪60年代和70年代，多运用运筹学的相关理论和方法，并通过计算机仿真，在既定的目标函数下进行线网的布设优化；随后研究方向注重于常规中、小运量的公共交通工具与地铁、轻轨等大3 第1章绪论运量、快速公共交通工具的联合运输线网和换乘站点布置等的研究；近年来，国外发达国家在公交线网规划方面的研究己进入新的阶段，将公交运营调度、公交票价优化和公交方式优化纳入线网规划中，实现公交系统的整体优化。国外公交线网规划的发展进程一般可分为三个阶段：第一阶段，20世纪40年代末至20世纪60年代初，主要采用经验定线法，这种方法有两种形式：①自然演变法城市的扩大使公交线路逐渐增加，增加的主要依据是市民的反映和公交公司的观察和经验。②权威定线法主要依据某些权威机构或个人根据经验和知识确定公交线网规划方案。第二阶段为20世纪60年代至20世纪80年代初，随着系统工程学科的迅速发展，公交线网规划方法也随之改变，主要采用系统分析法。Lampkin等将乘客舒适度与出行时间一起作为公交线网服务指标，建立了网络设计模型，并研发出对未来公交网络规划的TRANSEPT软件包【31。Hirsch等在固定费用公交网络优化问题上作了尝试，把公交线网优化模型设计成一个固定需求模型。求解这类模型的分枝定界法、假定公交网络上各公交车间隔相等的启发式算法、分解算法也相继提了出来。Mandl采用近似算法，求较优可行解，并与经验方法结合，在线网初次形成后进行调整。第三阶段是20世纪80年代至现在是研究的高潮，大概有十种方法出现，一般的思路是：利用有关理论与网络站点优化方法，将居民公交OD合理地分配到公交网络中，形成优化流分布，在一定的约束条件下，采用各种优化方法产生最佳线路网络。20世纪90年代，人工神经网络和遗传算法等生物进化算法被引入到公交网络优化求解中。1995年，Baaj和Manhmassani提出了人工智能和运筹学混合算法，该方法将人工智能中车辆路径搜索启发式算法和运筹学中的公交系统分析方法结合起来【41。Janarthanan等设计了公交线网设计专家系统，专家系统对设计方案进行模拟分析，并提供交互式图形支持，借助该专家系统能有效提高公交网络设计效率【5J。Fernandez等建立了大容量公交站点布局和设计专家系统，该专家系统采用组合数学方法，模拟决策者的决策过程【6】。Kikuchi等提出了应用模糊逻辑设计公共交通网络。Fitzpatrick等通过乘客问询调查、现状站点的观测以及对公交企业布设站点经验的总结，提出了用于指导公交站点布局和优化设计的准则，并设计了相应的公交站点计算机辅助设计软件。Pattnaik等提出了运用遗传算法设计公交线网，该模型以公交乘客出行费用和运营费用总和最小为目标，首先生成4 长安大学硕士学位论文线路备选集，然后通过遗传算法进行优选【7】。Sullivan等利用流行的桌面GIS对生成等时线地图的可行性进行分析，提供了公交最佳路径选择的分析方法【8】。从参考文献【9卜【11】可了解到在国外大城市如：莫斯科、纽约、伦敦等城市，当轨道交通成网后会应用Pattnaik、Sullivan等人提出的优化理论对地面公交线网进行调整或规划，规划后的公交线网对缓解城市交通拥挤、提高公共交通运能、运力等起了重要的作用。但这种地面公交规划只是针对特定城市的规划，离形成系统的理论还有一定的距离。1．2．2国内研究现状及存在问题国内关于公交线网规划的研究始于20世纪80年代。近年来，随着公交重要性得到重视，公交线网规划的研究势头不断上升，建设部研究所、东南大学交通工程研究所、北京工业大学交通工程教研室、上海市公交公司、北京市公共交通科研所等以国内城市为依托，在公交线网规划方面做了许多探索，一些先进的方法如人工智能、模糊方法、灰色方法等被引入到线网优化中来，理论逐渐完善。目前对公交线网优化的研究主要分成两大类：一类是单纯的理论研究，即试图以单纯的定量模型解决公交网络优化问题；另一类是以定性为主兼顾定量，在线网优化过程中一部分由定量模型解决。王炜教授等提出了一种相对实用的公交网络逐条布设方法，这种方法以直达客流量最大目标，采用“逐条布设，优化成网”的思想进行线网的优化【挖】。林柏梁等从组合优化的角度，提出了公交网络优化设计的非线性O．1规划模型，以乘客的出行时间和实现公交网络的资金投入为目标函数，在满足车站容量限制条件下，最小化目标函数，以获得公交线路的优化决策【13l。胡坚铭以直达客流量最大为优化目标，建立了公交线网的优化模型，并用蚂蚁算法进行了求解【l41。王志栋提出了以乘客总出行时间最小、客流直达率最高、线网覆盖率最高、线路重复系数最低、公交经济效益最高为目标，以路网、线路长度、线路非自线系数、线路最大客流量限制、道路流量限制、站点客流量限制和换乘次数为约束条件的公交网络优化模型f15】。唐利民等通过对上海市公交问题的分析，提出的FLAPT模型，并以客流直达率为优化目标，进行网络布局优化【M】。单连龙提出了用双层规划模型来描述连续平衡公交网络设计问题，并设计了基于灵敏度分析的求解算法【17】。遗传算法是通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，己成功应用于解决复杂的全局最优化问题，如曹玫等应用遗传算法来研究接运公交线网[ISl。此外，北京市公共电、汽车线网系统规划实施方案，广州市线网调整实施5 第l章绪论方案等研究了线网近期规划的一些实用方法。所有这些都为进一步研究公交线网规划布局提供了宝贵的经验，拓宽了思路，具有很高的借鉴价值。随着国内城市轨道交通网络的完善，如北京、上海、广州等特大城市在2010年轨道线网将基本形成，国内不少城市和学者对轨道交通走廊内的地面公交线网进行了规划布局研究，如覃煜等人的轨道交通与地面公交衔接系统分析【19】，范海雁等人的基于轨道交通的地面公交线网调整方法【2们，广州市交通科学研究所的轨道交通衔接规划【2l】等。通过上述分析可知，轨道线网环境下的地面公交线网的相关规划理论与方法在国内外研究型杂志和论文中很少被提及，有一些研究应用不同的理论对某一些具有轨道交通的特定城市进行公交线网规划，有一些则是对特定规划理论的研究即针对地铁、地面公交及用于它们之间的联系线网规划，并未从根本上提出轨道交通成网后如何有效调整或规划地面公交线网的系统理论与方法。寻求适应于我国城市且具有普遍性的轨道线网环境下的地面公交线网规划理论与方法不仅是公共交通发展的需要，也是解决城市交通问题，促进城市公共交通健康、可持续发展，促进公交与轨道交通一体化的需要。轨道交通成网后的地面公交线网规划是一个系统工程，涉及的影响因素较多如轨道线网的影响、管理部门的影响、道路网的影响等。从城市交通全面、协调、可持续发展的角度，综合考虑各种影响因素，建立一套适合我国国情的轨道线网环境下的地面公交规划理论和方法，打造城市公交形成一体化体系，真正实现轨道交通和地面公交的“无缝连接”是我们迫切需要研究的课题。1．3研究的意义公共交通是对国民经济和社会发展具有先导性影响的基础产业，是城市客运的主体，是城市生产和生活必不可少的公益事业，是城市经济发展的动脉。随着经济的发展，城市轨道交通不断得到完善，形成完整、系统的城市轨道线网，这也要求地面公交线网随之做出调整和优化完善。合理的、与轨道交通网络相适应的地面公交线网布局对缓解交通拥堵、改善出行环境、节约公共交通资源、促进城市交通的发展具有积极的作用，因此本论文的研究意义主要体现在以下几个方面：(1)在公交一体化的背景下从城市交通健康、协调、可持续发展的角度，构建适合我国国情的轨道线网环境下的地面公交规划理论框架，建立城市地面公交6 长安大学硕士学位论文与轨道交通一体化体系，促进我国城市公共交通健康有序发展，为我国特大城市公共交通规划提供思路和方法；(2)进一步明确地面公交线网的功能等级，使各等级公交线网各尽其职，充分发挥各自优势，形成竞争力强、功能明确、层次分明的地面公交系统，提高公共交通的整体吸引力和服务水平，实现有限交通资源的合理配置；(3)确定地面公交与轨道交通换乘枢纽的功能等级，构建各功能等级换乘枢纽规划布局的理论与方法，使换乘枢纽布设更加合理、具有针对性，实现地面公交与轨道交通的无缝衔接；(4)以西安市为依托，轨道交通建成后系统地进行轨道线网环境下的地面公交线网规划布局理论与方法研究的验证，对城市地面公交规划有着比较深远的指导意义。1．4主要研究内容和论文框架1．4．1主要研究内容”以城市公共交通一体化为背景，从城市交通全面、协调、可持续发展的角度，在分析轨道线网形态及其对公交线网的影响的基础上，对地面公交线网规划布局及其换乘枢纽规划布局的理论与方法进行系统研究，构建了轨道线网环境下的地面公交线网规划布局的理论体系框架。本论文共分六章，主要研究内容如下：第l章绪论。主要论述了论文的研究背景、研究意义、国内外研究现状和研究内容。第2章轨道线网分析及其对地面公交线网的影响。首先分析了轨道交通线网和地面公交线网的布局形态、特征等和公交线网的布局模式，结合地面公交及轨道交通的特点，提出了轨道交通与地面公交的三种布局模式，在此基础上研究了轨道线网对地面公交线网规划布局的影响。第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局。基于地面公交线路的功能及结构特点，构建了公交线网的功能层次等级，论述了各功能等级公交线网的特点；依据公交线网的功能层次等级，研究了各等级公交线网规划的模型和约束条件；最后提出各等级公交线网的布设方法。第4章轨道线网环境下的地面公交换乘枢纽规划布局。基于枢纽的区位特点、换乘方式和换乘客流量，根据公交线网的功能层次，构建了公交换乘枢纽的功能层次等级，论述了各等级换乘枢纽的特点和功能；研究了各等级换乘枢纽选址的7 第1章绪论理论方法，提出了各等级换乘枢纽的选址优化模型，并对枢纽的换乘布局提出了优化模型。第5章轨道线网环境下的地面公交线网评价体系。根据地面公交线网的结构特点，在分析公交线网评价指标选取原则的基础上构建了地面公交线网合理性和换乘枢纽协调性的评价指标体系；并研究了地面公交线网合理性和公交换乘枢纽协调性的评价方法。第6章实证研究。以西安为依托，对论文所架构的地面公交线网规划理论方法框架进行验证，判断其适应性和可行性。1．4．2论文框架基于论文的主要研究内容，论文的研究框架如图1．1所示：第2章轨道线婀分析及其对地面公交线网的影响轨道线网分析公交线网分析研究目的影响分析甏盖耋篁篓苗觥lI髫菱夹檗蓑嚣觥I卜——一研究方案地面公交线网规划布局ll公交换乘枢纽规划布局Ir—r_—————，1⋯““术第5章轨道线网环境下的地面公交线网评价体系公交线网评价指标II换乘枢纽评价指标基于物元法的公交线网评价方法第6章实例研究结论图1．1论文框架8评价方法检验方案研究成果 长安大学硕上学位论文第2章轨道线网分析及其对地面公交线网的影响轨道交通已成为影响城市结构、功能和发展的重要因素，同时在很大程度上影响着其他交通方式的发展，决定着其他交通方式的布局形态。通过对轨道线网和地面公交线网的布局形态分析，发现他们之间的相互联系，找到轨道线网对地面公交线网布局规划的主要影响，为公交线网布局规划提供理论依据。2．1轨道线网分析城市轨道交通网络是一个复杂的大系统，人、车、路线、车站是其基本构成要素。它是整个轨道交通系统的重要组成部分，对轨道交通发展形态有着重要的作用，直接决定着城市轨道线网布局走向；同时在城市交通规划和发展中占有重要的地位，影响着城市交通的发展；也是验证轨道线网形态方案与城市空间结构以及城市未来发展主导流向能否吻合的标准。2．1．1轨道线网构成基元依前苏联学者的观点【221，轨道线网由两类单元构成，视为肢段和圈层。其中圈层是若干线路由于交叉和交汇所形成的几何意义上的一个闭合层，肢段是圈层之外的线。环路单元属于圈层的几何范畴，网络是由圈层和肢段所组成的几何体，所图2．1所示。图2．1a轨道示意图(肢段组成)图2．1b轨道示意图(圈层和肢段组成)9 第2章轨道线网分析及其对地面公交线网的影响肢段的作用是吸引本线客流并负担转线客流通过，圈层的作用是吸引本线客流完成客流换乘并负担转线客流，而环路是环上任一点不用换乘均可到达环上另一点的特殊圈。肢段可分为单一线路和分歧线路两种形式。图2．1a中的地铁肢段为分歧线路，图2．1b中的地铁肢段为单一线路。圈层的形态可以区分世界各国的地铁形式，它的规划是地铁功能得以实现的根本保证。其中环路单元大多出现在高级路网阶段，对网络换乘次数的减少有着显著的作用。当线路少时，实现一次换乘可通过线路交叉来实现；当线路多时，仅通过交叉手段难以满足换乘需求，只有通过一个环和所有线路交叉才能降低路网的最大换乘次数。2．1．2轨道线网结构形式不同的轨道线网形态结构对线网运营效率及城市发展都有非常重要的影响，在城市轨道交通建设初期，其线网形态由较为简单的几何图形构成。随着线网的加密，并受各城市的人文地理环境等条件制约，便形成了千姿百态的线网形态。但其线网形态结构的一个共同特点是：在城市的外围区轨道交通线路呈放射状，密度较低，形成主要的交通轴向，而在城区轨道交通线路密度较高，形成以三角形、四边形为基本单元的形态多样的网络结构。通过对不同城市轨道线网形态抽象归类，最基本结构形态可归结为以下三种形式：网格式、无环放射型和有环放射型【231。不同的线网结构适合于不同的城市布局，并对城市未来的格局产生影响。(1)网格式网格式线网的线路纵横交叉，形成方格网，呈格栅状或棋盘状。网格式线网的线路走向比较单一，其基本线路关系多为平行和“十”字形交叉两种，如大阪及墨西哥城市地铁线网。此类线网优点为：线路分布比较均匀，客流吸引范围比例较高：线路按纵横两个走向，多为相互平行或垂直的线路，乘客容易辨识方向；换乘站较多，纵横线路间的换乘方便，线网连通性好。缺点为：线路走向比较单一，对角线方向的出行需要绕行，市中心区与郊区之间的出行常需换乘，有时可能要换乘多次；平行线路间的换乘比较麻烦，一般要换乘2次或2次以上，当线网密度较小且平行线路之间间距较大时，平行线路间的换乘时间较多。(2)无环放射式无环放射式线网是由若干穿过市中心的直径线路或从市中心发出的放射线路构成。此类线网可使整个区域至中心的绕行程度最小，即市内各地至中心点的距10 长安大学硕十学位论文离较短，因此线网中心的可达性很好，市中心与市郊之间的联系非常方便，有利于市中心客流的疏散，也方便了市郊居民到市中心的工作、购物娱乐出行，有助于保证市中心的活力，维持一个强大的市中心。由于线路间相互交叉，任意两条线路均可实现直接换乘，因此线网连通性很好，线网任意两车站之间最多只需换乘1次。放射线的线型通常有：直径线、半径线、‘U’字形线等。对于全方位的放射形线网，以采用直径线为宜，因为半径线需在市中心区进行大量的换乘，除非在工程特别困难或者对向客流较小等特殊情况下，才设置半径线；对于城市中心区沿海或沿江发展的城市，呈扇形辐射的放射形线网，可以采用半径线，必要时为加强某一方向的辐射可设置“U”字形线路。(3)有环放射式有环放射式线网由穿越市中心区的径向线及环绕市区的环行线共同构成。径向线的条数较多，走向多样，但都经过市中心区。在一些轨道交通线网规模不是很大或建设时期较短的城市，如北京、新德罩等，环线一般只有一条，而在I些轨道交通线网规模较大、轨道交通发展比较成熟的城市，如：莫斯科、东京等则会出现两条或两条以上的轨道交通环线。在轨道交通线网中布置环线，它的主要作用是加强中心区边缘各客流集散点的联系。因此，这种路网结构既具备了放射形路网的优点，又克服了其不足之处。由于环线和所有经过径线可以直接换乘，整个路网连通性好，方便环线上的直达乘客和相邻区问需要换乘的乘客，而且能有效地缩短市郊乘客利用轨道交通出行的里程和时间，还可以起到疏散市中心客流的作用。环行线的设置要根据坏线所发挥的作用而定，要看能否有效地沟通各条放射线，使线网组合紧凑。2．1．3轨道线网特性轨道线网特性分析是轨道形态分析的主要内容之一，一个城市轨道交通结构的合理性可通过其网络特性来表现，轨道线网特性主要有：线网吸引区覆盖强度、线网总长度、线网密度、换乘次数、换乘站的负荷等【241。(1)线网吸引区覆盖强度(A。)A：争生A急N式中：N为线路总条数；Aj为第i条线路吸引区的覆盖强度，分本线吸引和经换乘 第2章轨道线网分析及】￡对地面公交线网的影响吸引两大方面，本线吸引为1，一次换乘吸引为0．5，两次换乘吸引为O．33。A一指标反映了由于线网结构不同线路间客流吸引情况存在的差异。(2)线网总长度(三)三=∑以i=1式中：Z，为城市轨道交通线网第f条线路的长度，／on。L反映了线网的规模，由此可以估算总投资量、总输送能力、总设备需求量、总经营成本、总体效益等，并可据此决定相应的管理体制与动作机制。(3)线网密度(仃)盯=％或仃=％式(2-3)式中：S为轨道交通线网规划区面积，km2；O为轨道交通线网规划区的总人口，万人；仃为轨道交通线网密度，吲：或／on／h．^，它是指单位人口拥有的线／^册。／／J／＼路规模或单位面积上分布的线路规模，是衡量轨道交通服务水平的一个主要因素，同时对形成轨道交通车站合理交通区的接运交通组织有影响。(4)换乘次数(C)C=max[min(C／_j)】f，／=1,2，⋯N式(2—4)式中：G一，为f线至／线的换乘次数。c的计算采用“小中取大”的原则，表示任意两点间必须的最大换乘次数，它从总体上说明路网的换乘情况。(5)换乘站的负荷(M)路网中换乘站数与其客流负荷应当均衡，否则换乘站数过多会使工程土建投资增加，换乘站数太少则客流负荷过大。它是一个复合招标，并无相应的计算公式。应在尽量保证C=I的前提下寻求合适的换乘站数。2．1．4轨道线网发展趋势轨道交通在国内J下处于建设发展期，没有形成完整的网络框架，纵观国外城市轨道交通的发展历史和现状，可以看出我国轨道交通线网的发展趋势：(1)特大型城市的轨道线网形态以有环放射形结构为主，大型城市的轨道线网形态则以放射形结构为主。轨道线路主要沿城市主干道布置，贯穿连接城市交通枢纽对外交通中心、商业中心、文化娱乐中心、大型的生活居住区等客流集散12 长安大学硕士学位论文数量大的场所。(2)轨道交通将形成完整的与城市交通系统相融合的网络，网络中的线路布设均匀，线路密度适量，覆盖面较广。(3)在已建轨道交通线路基础上，开辟公交主干线，弥补旧线路距离的不足。(4)在原有轨道线网的基础上，向外围延伸，线路逐渐延长。(5)城市轨道交通网络规划建设与城市远景规划相结合，有前瞻性；计划实施适应城市的发展需求，线路分期、分阶段实施，工程实施和运营具有连续性。2．2地面公交线网分析公交线网是城市公交客流的主要承担者之一，合理的公交线网布局，可以充分发挥公共交通的优势，提高运营效率，改善服务水平，缓解公交紧张状况，方便居民的出行，提高公交的吸引力。同时也可以减轻其它方式交通量对道路的占用，减轻城市道路系统的交通压力，发挥有限的城市用地的最大效能。2．2．1公交线网构成要素公交线网由基础道路网、网络节点、公交车辆、起讫点等组成，它分布在城市道路网上，由若干公交线路组和而成，而公交线路是由起讫点及其问的若干停靠点连接而成。(1)基础道路网道路网是城市公共交通网络的基础，但并不是所有的城市道路都可以作为公交线路，可布线的城市道路必须具有一定的道路条件和交通条件。考虑道路的几何线形、路面条件和容量限制因素可以将所有适合于公交车辆行驶的道路定义为公交线网的“基础道路网”。当“基础道路网”中有较大空白区时，应对道路网络规划提出反馈意见，以保证“基础道路网”能满足公共交通网路布设的条件。一般选取主干路、次干路和支路布线，对于封闭的城市快速路可在两侧的辅路上布线。(2)网络节点节点是路网中可作为公交线路起讫点和中间点的点，公交的服务范围就是以选为起讫点或中间点的节点为中心向外辐射的区域，节点的选取自接关系到公交线网的服务范围。按照节点的性质和重要程度可将节点分为必选节点和可选节点。必选节点是指公交线网中必须有线经过的点。这是检验线网合理性的依据；可选节点重要程度较小，在优化线网中可以根据实际情况进行取舍。13 第2章轨道线网分析及其对地面公交线网的影响节点的设置要从两个方面来考虑，一方面尽可能增设节点以方便乘客，减少乘客步行的距离，提高公交服务的水平；另一方面尽可能减少节点的数量，提高公交系统的运营效率。可见服务水平和运营效率之间存在一定的矛盾。在设置过程中，要均衡考虑，在满足乘客步行距离要求条件下，最大限度减少交通节点的数量。节点是在可布设公交线路的道路网确定后选取的。节点的设置应充分考虑城市的土地利用性质、公交乘客的发生量。为消除公交空白区，要使整个规划区域内分布均匀合理。考虑居民乘车的方便，对出行生成量比较集中的公共设施，如车站、医院、学校、大型停车场、大型超市、地铁出入口等必须设置节点。在新开发的居民区、大型工厂等附近设点，以增加新区的交通可达性。(3)起讫点公交线路的场站是公交车辆始发或终到的场所，应具备一定的条件。首先应有一定的上下客流，其次应有足够的场地以供公交车辆掉头、储备、加水及日常的维修保养。此外，公交线路场站的设置应与城市整体交通规划相协调【251。起讫点在节点集中选取，选取时应考虑公交乘客生成量、实际需求、空间等影响因素。2．2．2公交线网特性公交线网特性主要通过公交线网的各项指标来体现，主要的公交线网指标有：公交线网总长度、公交线网密度、非直线系数、线路重复系数等【12J。(1)公交线网总长度公交线网总长度是指城市公交运营线路所通过的道路长度的总和，或是运营线路总长度减去并行重复线路的长度，计算公式为：运营线网总长度=运营线路总长度一并行重复线路长度(2)公交线网密度公交线网密度是指公交线路的街道长度与城市建成区面积之比．，是考核一个城市居民乘车方便程度的指标，计算公式为：线网密度=运营线网长度7城市建成区总面积(3)非直线系数非直线系数是指公交线路首末站之间的实际距离与首末站之间的空间直线距离之比。主要考核线路的设计是否能使首末站的主要客流经过最短的捷径，到达目的地，计算公式为：14 长安大学硕士学位论文非直线系数=运营线路长度／空间直线距离(4)线路重复系数线路重复系数反映城市公交线路在一定范围内的重复程度，线路重复系数的大小，不仅直接影响居民的乘车方便程度，而且还反映了该城市道路网布局和公交线网布局是否合理。线路重复系数是为了让运营管理部门在设计线路时，尽可能地减少线路的重叠。2．2．3公交线网布局模式公交线网布局模式可归纳为三种：客流产生源直接连通式、客流接驳聚散式和混合式【261。(1)客流产生源直接连通式这种布局模式是在客流主要产生源(居民小区、集中办公区、对外交通枢纽、主要生活服务区、旅游景点等)设公交首末站，公交路线穿过主要道路或街道，往返运送乘客。它的优点有乘客换乘次数少；不必要建设快速公交系统(如轨道交通、BI玎)；在主要道路建设大型公交站场的压力小；公交基础设施建设投入较小。缺点有公交运行速度慢、效率低；公交车辆投放量大，公交运营管理难度大；主要道路上公交车流量相对较大，浪费道路资源；乘客换乘不便；公交夜间主要停靠首末站，首末站规划建设压力大。适用于中小城市，或道路网络条件特别好及城市向心特征不太明显的大城市。目前国内许多大城市的公交线网布局基本属于这种模式，这种模式在城市规模较小时，公交问题较少且不明显，但随着城区面积的扩大、人口剧增，它越来越不适应城市的发展和城市交通的发展，以致出现众多公交问题，且日益突出。(2)客流接驳聚散式客流接驳聚散模式是将片区的公交客源通过区域内公交线路汇聚到换乘枢纽中心，在换乘枢纽中心换乘大中运量的公交系统到另一片区的换乘枢纽中心，再视出行情况换乘该片区的区域内的公交线路到达目的地。它的优点有公交运行速度快、效率高；主要道路的公交车辆少，交通压力小，节约道路资源；公交层次分明，功能显著，能充分发挥轨道交通、BRT及其它公交系统各自的特点和优势；有众多的公交枢纽站场和换乘中心，乘客换乘方便。缺点有快速交通建设压力大；站场建设压力大，特别是在城市中心区征地建设场站的难度更大。适用于特大城市或大城市。15 第2章轨道线网分析及其对地面公交线网的影响公交线网客流接驳聚散模式是当今世界上特大城市、大城市公交线路布局的理想模式，经验证明：只有这种布局模式才能发挥各个公交方式的特长，形成最优的城市公共交通系统，才能适应这类城市的规模及城市各种社会经济活动对公交的需求。(3)混合式混合式是客流产生源直接连通式和客流接驳聚散式的综合，即一个城市的公交线路布局既有客流产生源直接连通式，又有客流接驳聚散式，将这两种布局模式有机的结合就为公交线路的混合布局模式。国内许多大城市都有悠久的发展历史和文化，城市结构既有向心的特征，又有组团的特征，老城区和新城区有机衔接，形成当前现代化的大城市。针对这类城市特点，城市公交线网应是混合式。但应根据不同的城市特征、地形地貌、道路资源状况、公交客流流量流向状况等因素，确定混合式中两种模式所占的比重成分。一般向心特征比较明显、道路资源比较紧缺的特大城市，公交线网布局应采用客流接驳聚散式为主，客流产生源直接连通式为辅的混合布局模式；而对于向心特征不明显，道路资源较为充足的大城市，公交线网布局应采用流产生源直接连通式为主，客流接驳聚散式为辅的混合布局模式。2．3轨道线网对地面公交线网的影响分析轨道交通系统是整个城市交通系统的骨架，决定了城市交通系统形态和规模。它与其它城市交通系统是相互依存、相互制约的，一方面它决定了其它交通方式的布局和走向，另一方面其它交通方式制约着轨道交通的发展。2．3．1轨道交通与地面公交的布局模式从公交系统的总体定位上，轨道交通网络承担整个公交系统的主骨架作用，负责大运量的客运交通出行任务，而地面公交主要作为轨道交通的辅助交通工具；从网络结构的布局上，轨道交通系统的网络布局应尽量增加在市区的覆盖面积，以覆盖主要交通走廊和主要集散点为主旨，重点解决交通走廊和主要客流集散点的交通出行问题f27j，地面接驳公交作为轨道交通线网的补充，其网络布局主要是垂直或相交轨道交通线路，以弥补轨道交通路网覆盖的不足，同时应减少公交线路与轨道交通的重复设置，避免系统之间的无序竞争。轨道交通与地面公交共同构成了城市客运系统不同层次、不同功能、不同服16 长安太学硕±学位论立务水平的多元化整体，两者属于相辅相成的关系，既相互竞争又相互补充之间的具体关系可分为以下三种；(1)公交与轨道交通同步发展模式公交与地铁同步发展模式产生于地铁建设初期阶段，公交与地铁分属，管理部门，我国大多城市均为此种情形。在此模式下，轨道交通走廊内公：布置较多，两者存在较大竞争关系，系统整体运行效率较低，如图2．2所示模式具有如下特点：①轨道交通走廊内存在多条线路整体与轨道交通并行的公交线路，线；严重，两者存在明显的客流竞争关系，浪费短缺的交通资源：②公交与地铁站点分布不合理，公交与地铁换乘站较少，乘客换乘不j图22公交与轨道交通同步发展模式图③公交与地铁运营效益均较差，一方面公交在地铁走廊内，因运行速j全等方面的因素，竞争处于劣势；另一方面在走廊范围外，因其线路服务巍竞争具有一定的优势，两者互补性无法充分发挥；④乘客出行选择较多，换乘次数较低，但因地铁与公交运营状况不佳，服务无法保证；⑤此种模式产生的外在因素主要是由于地铁与公交分别属于不同的目 苎!!垫堂望堕坌塑墨墨翌些堕竺奎望型塑堂堕门，部门壁垒导致恶性竞争。(2)公交辅助轨道交通发展模式在此模式下，地面公交辅助地铁发展，为地铁集散客流，两者互补性强，交通系统整体效率高，但挟乘出行比例较高，如图2．3所示。此种模式具有如下特点：①轨道交通走廊内与轨道交通并行的公交线路较少，公交线路重复系数较低，公交车辆对地面交通影响较少，走廊内交通效率较高；②公交与轨道交通站点设置合理，换乘枢纽多．乘客换乘方便；③公交与地铁功能互补性较强，两者运营效益均较好；图23公共交通辅助轨道交通圈④乘客交通出行选择少，走廊内外交通出行换乘系数较高，但服务有保障：⑤此模式主要产生于地铁与公交的联合运营，或者公交作为地铁的附属运营。(3)公交与轨道变通分区服务布局模式在此模式下城市中心区覆盖了高密度轨道交通，外围区域交通问题则由铁路和小汽车承担，中部地区由公交承担，如图2．4所示。此种模式具有如下特点：(1)轨道交通系统组成形式较丰富，网络总体规模较大，布局形态多呈放射状，常有轨道交通环网，轨道交通在城市客运出行中占据主导地位，客流总量大， 长安大学碗±学位论文服务水平高。公共交通与轨道交通存在较好的互补性，交通和公交，换乘很方便，交通系绕运行效率高；(2)公共交通和地铁都能够得到充分的国家补贴具有非常统一的票务体制和管理运营体制；城市客运枢纽多衔接轨道运营目标是社会总效益(3)中心区地面交通压力较大。轨道交通客流分担率较高，轨道交通出行效率明显高于地面交通方式；外围地区私人交通出行比例较高，轻轨和铁路也占用相当的份额：(4)此种模式下基本实现了轨道交通与公共交通的一体化，公交与地铁规划、建设、运营目标高度统一。●、±i№镕☆#粒图2．4轨道交通与公共交通分区服务图2．3．2轨道线网对地面公交线网布局的影响通过对轨道交通与地面公交布局模式的研究发现，轨道线网对地面公交线网结构有深刻的影响，决定着地面公交线网布局、走向及站点的布设。下面就三种典型的轨道线网结构对公交线网的影响进行分析。(1)网格式轨道线网对公交线网的影响由于网格式结构的轨道线网是由纵向和横向的平行线交织而成的，所以它能够在两个主要方向上骺成很大的客流输送能力，从而引导城市沿着这两个方向均 第2章轨道线网分析及其对地面公交线网的影响匀地向市郊发展。在同样的线网规模下，网格式轨道线网所覆盖的区域范围要比无环放射式及有环放射式的小，运输效率也较低。在轨道线网的覆盖范围内，网格式线网分布比较均匀，各地块上的可达性差异不大，这种较小差异的可达性难以造成城市土地利用密度的较大差异，因而它所引导的城市居民分布也比较均匀，由此产生的城市结构趋于均匀分布，不容易形成土地利用强度特别高的市中心。城市居民分布比较均匀、分散，客流不是特别集中，交通压力相对较小。在这种轨道线网结构形式下，由于对角线方向的出行需要绕行，且换乘次数多，这就要求公交的覆盖面要广，以弥补轨道交通的不足。公交线网结构呈“米”字形布局，整个城市的公交线网密度适中，且分布均匀。(2)无环放射式轨道线网对公交线网的影响放射式线网的线路走向比较多，且它们都指向或穿过市中心区，这种结构使得市中心与市郊间的联系变得非常方便，大大地提高了市中心的可达性，因此，市民能够方便地也乐意到市中心进行办公、购物、娱乐等活动。不仅如此，而且由于市中心区良好的城市公共设施、就业条件及交通可达性好，强力地吸引市民，尤其是中等收入的市民在此处定居，促使了市中心区人口密度的增加，从而形成大量的客流。客流需求的增加又进一步要求市中心改善包括交通条件在内的城市设施的功能，而改善的城市设施功能又将增加了这里的客流需求。如此相互激励，促使市中心区容积率的不断提高；另一方面也促进城区的扩大，市中心核心区向CBD周围渗透蔓延。从市中心伸向市郊的放射线不仅能够有效地将市郊的居民出行引向市中心，而且还能够促成轨道交通沿线居住密度的提高，形成城市居民的带状分布，这是由于轨道交通具有速度快、运量大的特点所决定的。由于这类放射线最初一般都是沿着重要的交通走廊布置的，其线路两侧的居民本来就不少，轨道交通线路经由这些地方后，大大提高的交通可达性，强力地吸引出行不便的市郊居民纷纷向轨道交通线两侧迁移。由于轨道交通具有较高的旅行速度，在同样能够接受的出行时间内的出行距离较大，因而这种趋势沿着轨道交通轴线向郊区纵深发展。于是，在市郊的放射线将引导城市形成一条条高密度的带状交通走廊。在城市中形成若干发展轴线，在轴线之间以绿地，通过“轴线”来引导城市居住功能和其它功能的迅速发展。在此轨道线网结构形式下，由于存在明显的带状向心客量，且都是沿着轨道线路分布，为了疏散高峰客流，缓解交通压力，在轨道交通走廊内存在 长安大学硕士学位论文若干条与轨道交通完全并行的公交线路。公交线网结构呈鱼骨架形式布局，公交密度分布不均匀，在市中心区和轨道交通走廊内，公交密度很大，而在郊区或轨道交通走廊外，公交密度较大，在一些地区还可能存在公交盲区。(3)有环放射式轨道线网对公交线网的影响环线线网的基本功能与放射式线网是一致的，不同之处在于由于环线的出现而加大了城市核心区范围，同时在原核心区周围，将刺激多个城市副中心的形成，并缓解中心区的换乘交通压力，节约乘客的出行时间。在此轨道线网结构形式下，存在明显的公交和轨道交通各自的服务区域，在副中心内的出行主要靠公交来承担，而副中心之间的出行主要由轨道交通来承担，因此公交线网将出现很明显的密集区域，公交线网密度分布不均匀，副中心区内密度大，而在副中心区联接区间内的公交密度小，各密集区域之间有少量的快速公交线连接。地面公交线网结构应适应轨道线网结构，也就是说有什么样的轨道线网结构就有与之相匹配的地面公交线网结构，共同构建层次合理、功能分明、结构完善、方便快捷的公共交通系统。2．4小-结在分析轨道线网和地面公交线网结构形式及其特性的基础上，对轨道交通与地面公交的布局模式进行了研究，提出了地面公交与轨道交通三种典型的布局模式，并分析了各种布局模式的特点。通过轨道交通与地面公交布局模式的研究发现，轨道线网对地面公交线网的布局起着至关重要的作用，通过影响城市人口分布来影响地面公交线网布局，从而形成了轨道线网环境下的地面公交线网。2l 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局轨道线路通车运营后，交通走廊内的交通供需平衡将被破坏，公共交通系统处于不稳定的状态，一方面轨道交通沿线交通供给聚增，同时交通需求也增加，但增加幅度不及供给增加的幅度；另一方面轨道交通周围道路交通需求聚增，交通供给没有变。为了维持交通供需平衡，保证公共交通系统的稳定，需对公交线网作相应的调整，以适应交通环境变化和客流需求，与其他交通方式相衔接，充分发挥其运能优势。通过对地面公交线网的调整规划，寻求新的交通供需平衡，形成功能明确、层次清晰、结构合理、稳定的公共交通系统，提高公共交通系统的服务水平和运行效率。3．1公交线网功能层次划分公交线网是城市公交客流的主要承担者，合理的公交线网结构，可以充分发挥公共交通的优势，提高运营效率，改善服务水平，缓解公交紧张状况，方便居民出行；同时也可以减轻其对道路的占用，减轻城市道路系统的交通压力，发挥有限城市用地的最大效能。城市发展形态及发展水平的不同，带来居民出行不同层次的交通需求，由此提出公交线网分层次规划的方法。以轨道交通线网为基础，根据公交线路客流特征和公交服务水平，将公交线网划分为公交主干线网、公交次干线网、公交支线网和特殊公交线网四个层次分明的功能等级，由此形成以“骨架线网+主干线网+次干线网+支线网+特殊线路网”五层次为基本模式的公共交通系统。3．1．1公交主干线网公交主干线与轨道交通功能相似，是轨道交通的有效补充，起长距离、大运量的作用。主干线是在轨道交通未通达的城区内和城市组团之间及组团内部主要客流走廊内运行，在城市客运体系中起支架作用。轨道交通位居城市客运体系的首位，主要承担的是跨区域、长距离的乘客出行，起骨架功能作用；在无轨道交通的主要客流通道，则由公交主干线承担骨架线路功能。按照骨架线路连接范围的不同，分为跨区域主干线路和区域内主干线路。跨区域主干线主要承担区域间长距离乘客出行，主要沿快速路、主干道布设；区域内主干线路承担区域内较长距离的客流运送服务，兼顾较短距离的生活性出行，其设置上仅次于跨区域主干线路，主要沿快速路、主干道或交通顺畅的次干 长安大学硕上学位论文道布设，适应较广泛的出行交通需求。公交主干线的主要特征为：长距离的区域间出行，与主客流方向相一致，具有显著社会效益；线形直顺，弯曲少，迂回少，平均站距较长；途经道路等级较高，通行条件良好，整体服务水平高；站点、换乘枢纽设置合理，换乘衔接便利，站台容量较大，首末站多为大型的公交枢纽站；联系大型枢纽或大型客流集散地；线路配车数多，发生频率高，车辆性能好，运载容量大，速度快。3．1．2公交次干线网次干线是对主干线路的补充和完善，以满足城区各组团间或各组团区域内部分乘客中短距离出行的交通需求，并承担与轨道交通、公交主干线、公路及铁路等交通枢纽的衔接换乘，主要沿城市主干道和次干道布设。在城市轨道交通线网逐步构筑时，公交次干线路的功能定位是轨道交通的有利补充，承担轨道交通走廊外的城市客流分支，增大交通的辐射范围，服务区域内的交通出行。公交次干线的主要特征为：相邻组团之间，市中心或区域中心的中等距离出行，运输效率高；线形较直顺，允许适量的弯曲和迂回，站距适中；线路覆盖面较广产垂复系数大；站点、换乘枢纽设置合理，多数首末站与轨道交通站点或公交主干线站点重合，换乘十分便利；线路配车数较多，发车频率较高，多种车型混合运行。3．1．3公交支线网公交支线分为两种，一种支是沟通各区内的主要对外交通枢纽和城市主要活动中心并通过公交枢纽站与公交干线相连；另一种是各区内部的线路，同时与干线和公交枢纽站相连。公交支线路以服务小区居民为主，是次干线的延伸，为轨道交通和主、次干线公交聚集客流，在交通上起汇集性的作用。公交支线通过采用小车型来降低发车间隔，填补线路空白，加密公交线网，与公交主干线和次干线换乘，提高公交系统的覆盖性和服务质量，增加公交的吸引力。公交支线是联系次干线路和居民区、工业区、商业区、公用设施用地的纽带，对不同的性质的地块提供了良好的交通可达性。由于轨道接驳线路的功能与公交支线的功能相似，故将其划为公交支线。轨道接驳线路以轨道交通站点为核心，根据站点周边交通出行实际情况，设置轨道交通站点为辐射核心的公交接驳线路，主要衔接周边大型居住区、购物中心、文化娱乐中心。采用支线交叉型线路运营，增加衔接时效性。依据轨道交通站点的 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局功能及周边土地利用情况，保证公交接驳线路停靠站的衔接效率。轨道接驳线路主要是为稀疏或空白区域的线路服务，满足乘客换乘轨道交通需要和满足边远及邻近地区居民出行交通需求。其设置上，应从属于主干线和次干线，强调乘搭、换乘的方便性和穿梭服务的快捷性，以吸引更多出行量向公共交通方式转移。3．1．4特殊公交线网‘特殊公交线以满足乘客特殊出行交通需求为目的，与其它线路共同组成完整的线网体系，为市民提供形式多样、功能齐全的公交服务，提升公交的吸引力。特殊公交线主要有直达线、临时专线、旅游观光线路、通宵线路等公交线。3．2公交主干线网模型研究3．2．1公交主干线网规划目标王炜、徐吉谦教授提出了30个公交线网规划目标【28】，如此多的目标在公交线网规划中是很难同时实现的，故王炜等从中提出五个目标作为公交规划的目标：①为更多的乘客提供服务；②使全体乘客的总出行时间更小，这要求尽可能地缩短出行距离，减少换乘数次等；③线网的效率最大；④保证适当的公交线网密度，即良好的可达性：⑤保证线网的服务面积率，减少公交盲区。上述目标是公交线网规划的总目标，然而，上述目标之间存在相互冲突和矛盾之处，如要实现目标③就要求公交乘客不换乘率最大，满足目标⑤的最好途径就是达到全网络满载率最大，而研究表明，全网络满载率和不换乘率之间具有相反关系【291，因此，在进行公交线网优化时，目标选取极为重要。本文认为由于公交线网服务对象的差异性以及公交线网的层次性决定了公交线网规划目标的层次性，即不同层次的公交线网规划目标是不同的。但公交线网不同层次的规划目标都是为了实现方便居民出行这个最基本目标的，因此可将方便居民出行做为公交线网规划最基本目标，其他规划目标可做为公交线网规划的子目标——即各级公交线网的规划目标。当各级公交线网达到各自规划目标，满足居民各层次的出行要求，整个城市公交线网也就达到规划总目标。根据公交主干线网的特点，认为其规划目标与轨道交通规划目标一致，即：(1)引导城市土地发展方向和结构形态。公交主干线路具有缓解交通压力、诱导交通流向的双重功能，能调整城市发展结构，引导土地开发，联接没有轨道交通的重点建设地区、城市主导发展方向和大型客流集散点； 长安大学硕上学位论文(2)以轨道交通线网为基础，公交主干线为依托，充分发挥大容量快速公交的功能，缩短城市各组团之间的出行时间。具体指标是乘客出行时间最短和直达客流最大。3．2．2公交主干线网规划模型3．2．2．1模型的目标函数公交线网布局规划是一个求解多目标规划的问题，处理这个多目标问题常采用以下方法：①将多个目标合并成为一个目标函数；②对一个核心目标求最优解，对次要目标以约束形式获得可行解或保留多个最优解，进行多目标决策分析；③对所有目标采用多目标综合决策方法；④分层序列优化法。典型的公交线网优化模型有：以费用最小为目标函数【30】；乘客总出行时间与公交线网总建设费用之和最小为目标函数【31】；多目标函数模型吲；以总乘车时间、换乘损失以及因无路径而受到“惩罚’’最小为目标函数【331。根据公交主干线客流量大、站距长、运营速度快等功能特点，本文认为其规划目标为线网效率最大，目标函数为：∑g爹·管·∑靠足E^，主式中，EⅣ主：公交主干线网Ⅳ主的路线效率，人／h；g：：路线尺上从f站点到／站点的。一D客流量，人；譬：路线R上从i站点到／站点的距离，／an；厶：路线R的总长度，／on；tR：在线路R上运行的总时间，h。3．2．2．2模型的约束条件(1)轨道交通线网约束轨道交通线网的走向、密度决定了公交主干线的走向和密度，同时也影响了部分公交主干线路的运行总时间，如在有轨道交通的城市主干道上，公交线路明显比没有轨道交通的主干道上的少，减轻了该主干道上的交通压力，公交车运行速度明显比没有轨道交通的主干道的公交车快。由于轨道交通线网对公交主干线网的影响程度大、范围广，所以本文以公交主干线网与轨道交通线网的重复系数轰i1 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局作为轨道交通线网的约束条件，公交主干线网与轨道交通线网的重复系数是指公交主干线网长度与轨道交通线网长度之比。∑k一∑‘小节张nan引3-2’JEN孰式中，K，K岫：公交主干线网与轨道交通线网的重复系数和最小允许重复系数；L：公交主干线网中没有轨道交通的线网Ⅳ没轨中，线路的总长度，km：，，：轨道交通线网，线路的总长度，砌。(2)公交主干线网密度约束【12】公交主干线网密度是指城市有公交主干线路服务的每平方公里用地面积上有公交线路经过的道路中心线的长度。万孟≤万≤艿m缸式(3—3)式中，瓯晌，‰：分别为区域允许最小线网密度和最大线网密度，驯砌2。(3)路线非直线系数约束‘34】r／置=争≤，7一式(3-4)“R式中，‰，移一：路线足的非直线系数和最大允许非直线系数；厶：路线尺的总长度，／on；d且：路线R起终点间的直线距离，砌。(4)起终点约束【34】线网规划布局中考虑的场站限制条件主要是首末站位置与用地。Sl∈S式(3—5)式中，S：路线的起终点；S：起终点可行集。(5)路线长度约束线路长度与城市规模、城市居民的平均乘距大小等有关。路线过长，会增加系统的运营费用，线路过短不利于运营调度，也增加了乘客的换乘次数。，mi。≤，≤，～式(3—6)式中，，晌，，一：路线长度的上、下限，加。26 长安大学硕士学位论文3．3公交次干线网模型研究3．3．1公交次干线网规划目标公交次干线路的功能定位是轨道交通和公交主干线的有利补充，承担轨道交通走廊外的城市客流分支，增大交通的辐射范围，服务区域的整体出行。规划目标为：①为更多的乘客提供服务：②以轨道交通站点为换乘中心，公交次干线向外辐射，辅以环型、交叉型公交线路，提高轨道交通的辐射范围；③加强公交与轨道交通的功能互补性，提高两者运营效益。3．3．2公交次干线网规划模型3．3．2．1模型的目标函数公交次干线路主要沿着城市主干道和次干道布设，在轨道交通走廊内，公交次干线辅助轨道交通的发展，换乘系数较高；在非轨道交通走廊内它对公交主干线网的加密和补充。根据公交次干线的运行特点及规划目标，本文在A．N．Bansal提出的费用最小优化模型基础上，采用公交次干线和轨道交通的运营费用最小作为目标函数，即在已经固定需求条件下所有乘客的乘车、换乘(换乘行走时间和等车时间)、等车时间费用以及公交和轨道车辆运营费用之和最小。该模型中包含两种情况：一种是公交线路在轨道交通走廊内需要换乘，另一种是公交线路在轨道交通走廊外无需换乘，为简化目标函数，做以下几点假定：(1)在轨道交通走廊内公交线路较少，乘客交通出行的选择较少；(2)公交与轨道交通在交通枢纽处实现了无缝衔接，换乘时间在乘客可接受的范围之内；(3)公交与轨道交通的布局模式是公交辅助轨道交通发展模式，如图2．3所示。公交次干线网的目标函数为：MinCR+G=CB公荟丢Cni+q轨∑7IjG+‘老，奢扩～luJeGwSt岛+壶G，2驴·彰‘卺抑⋯．“’公i，jtAI‘i。jE^I、Zl+【手(∑g茸·彰·吃+Eg{f·彰·％)+手E劬·彰-口耐J·匕+专Q(Eq妒·彭·口耐J·斧r公i。j∈Ai，jE^f’j睁Li，jeA|‘‘i，je^fW．J+∑q驴·彰·口耐J·斧+∑qF·彰·口耐J·矿aj)】(1—77)i．jeAtYIi。jEAf’行 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局式中，G+G：公交次干线网和轨道线网系统总费用，元／Il；巳公：次干线公交运营费用单价，元／11；G轨：轨道交通运营费用单价，元胁；Cp：乘车时间单价，元／ll；G：等车时间单价，元m；C轨：轨道交通车辆的平均载客能力，人；c公：公交车辆的平均载客能力，人；Q，：公交线路，的最大断面流量；Q：轨道交通线路，的最大断面流量；g茚：站点f，歹间的公交需求咖量；岛：站点L歹间的距离，／an；％：公交车辆的平均运行速度，驯Jil；％：公交车辆的平均运行速度，km／h；％：乘客换乘时的行走平均速度，k,．／h；，，：公交线路，的长度，km；L：轨道交通线路／的长度，砌；巧：公交线路，经过站点f，歹间的距离，／an；匕：轨道交通线J经过站点D，d间的距离，砌；科：经过站点f，／的客运o．D需求量在路线，上分配的比例；口二：公交线路，的客流量在轨道交通线／上的换乘比例；尺：公交次干线路线的集合；G：轨道交通线路的集合彳，：公交路线，站点的集合；4：轨道交通路线，站点的集合；f1当公交线路环在轨道交通走廊内，7。t。反之3．3．2．2模型的约束条件(1)轨道交通线网约柬28 长安大学硕士学位论文公交次干线网由轨道交通线网决定，以轨道交通站点向外呈“鱼骨状”分布，其分布密度是随轨道交通线网密度的变化而变化。K曲≤K≤K一式(3-8)式中：K．．血，K一：分别是区域允许的最小和最大线网密度。(2)公交次干线网密度约束公交次干线是城市公交分布最广，服务乘客最多的线路，线网密度过高或过低都会造成非车内出行时间的增加，根据《城市道路交通规划设计规范》可知合理的公交次干线网密度为：‰=髅嚣!嚣鼍夕加∽‰212～2．5(厶／砌2)(市边缘区／J瓦(3母)(3)站点换乘量约束【12】巧【f】≤瓦一[f】式(3-10)式中，疋[妇，瓦一[f】：轨道交通线网R第i站点的换乘客量和最大换乘客量能力，人。如地铁站点的设计能力如表3．1所示。表3．1地铁站点的设计能力站点规模高峰小时上、下客流量(万人)小型站郢．5中型站O．5～2．O大型站2．0～10．0特大型站芝10(4)起终点约束同公交主干线的起终点约束一致，见公式(3．6)。(5)路线长度约束同公交主干线的路线长度约束一致，见公式(3．8)。3．4公交支线网模型研究3．4．1公交支线网规划目标公交支线的功能是填补公交线路空白、加密线网、与公交主干线和次干线换乘、提高公交系统的覆盖率和服务质量。所以其规划主目标为：①保证适当的公交线网密度，具有良好的可达性；②保证线网的服务面积率，减少公交盲区。3．4．2公交支线网规划模型公交支线网包括一般支线网和特殊支线网(接运路线)，由于接运路线比较特29 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局殊，其规划目标函数和约束条件都与一般的支线有所不同，因此将其分开讨论。3．4．2．1接运路线网规划模型(1)模型的目标函数在公交支线网中包括轨道交通的接驳线，其规划的关键环节是接运点的选取和接运路线的优化，接驳线规划以路线的接运效率最大为目标。接运效率是指接运路线所接运的乘客人数与其在轨道交通路线上所乘距离之积(即客运周转量)与接运公交线路长度的比值。考虑轨道交通系统与接运公交换乘出行的二种主要形式【12】：①起点(O点)，接运公交-轨道交通，终点(D点)②起点(O点)-轨道交通◆接运公交◆终点(D点)其目标函数为：∑(g职(f，歹)+g肛(／，f”·k(f，／)jER螂(f)=生——丽式中，E，(f)：由站点f始发的接运线F的接运效率，人；厶(f，J)：轨道交通路线R上从j站点到歹站点的长度，砌：g肚(／，f)：由轨道交通路线R的站点_，上车，到站点门：车再转乘接运路线，的客流量，人；lr(f)：由站点f始发的接运线，的长度，km；qeR(i√)：由接运路线，下车，从轨道交通路线R的站点f上车，到站点／的客流量，人。(2)模型的约束条件在规划接运线网过程中要考虑的约束条件有：①轨道交通路线、站点和接运路线、站点的客流能力限制；②接运路线的长度限制，一般来说，接运公交路线长约6km，不宜超过8／on，路线过长可能使路线的功能复杂化。此外还应该考虑两个重要方面：①接运路线自身的效率和它对轨道交通路线的作用都应足够大；②一般接运路线应避免与轨道交通路线竞争，路线规划应在与轨道交通路线有竞争的区域之外进行。3．4．2．2一般公交支线网规划模型(1)模型的目标函数30 长安大学硕士学位论文为保证适当的公交线网密度，使公交出行具有良好的可达性，应对线网覆盖率有一定的要求。根据公交支线的功能定位，本文取线网覆盖率最大为公交线网模型的目标函数，线网覆盖率是指有公交线的道路长度与可通行路网道路总长度的比值【35】。Maxfl=∑t一，一∑(三HnL，．_，．)丝兰——笔每兰—一式(3．12)∑厶．，棚～厶一，Ek式中，三一：同一线路中公交两相邻终点J至节点厂的距离；上，．一，．：道路网中相邻节点s’至节点，．’的距离。(2)模型的约束条件①公交主干线、次干线密度约束公交支线是公交主干线、次干线网的补充和加密，因此公交主干线、次干线网的密度决定了公交支线网的布局。公交主干线网、次干线网密度约束公式分别是公式(3．4)、(3．9)。②站点间距约束公交支线的功能定位决定了支线公交站点的间距比公交次干线的站点间距小，公交线路的站距不宜过长或过短，过长，乘客的步行到站、离站步行到目的地时间增加，换乘不方便，没有发挥公交支线的作用；线路过短，停站过多，导致车速下降而延长了公交出行时间，公交企业也因车辆周转慢而浪费部分运力。d曲≤d≤d一式(3—13)式中，d墒，d一：站点间距的上、下限，砌。③路线长度约束同式(3．7)。3．5公交线网布设研究3．5．1布设原则及思路3．5．1．1布设原则对公交线网进行合理、科学的规划，可以在有限的资源条件下，充分开发公交自身的潜力，提高公交运营效率，增大载客容量和改善服务水平，实现交通资源的科学配置。以轨道交通和地面公交的客流为依据，结合各功能层次公交线网 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局规划目标对地面公交线网进行布设。布设时遵循以下原则：(1)与城市用地布局相协调，促进城市发展；(2)与城市道路建设相适应；(3)以城市公共交通整体网络为前提，实现公交与其他交通方式的有效衔接，使客运资源达到最优；(4)以轨道交通网络为基础，对公交线网合理布局，力求达到公交线网层次分明、功能明确，使公交线网效益达到最大；(5)公交主干线走向尽量与客流主方向一致，方便乘客的乘车出行；(6)公交支线分布均匀，尽量消除公交盲区。3．5．1．2布设思路公交线网规划布局的理论方法很多，但只针对公交线网规划中的具体某几个问题进行研究。随着城市交通的发展，有些理论方法与实际不太相符合，存在着一些问题：①都是在固定需求假设下进行的，没有考虑变需求的情况，难以和实际需求符合；②没有考虑不同客流对公交服务的不同需求，使得规划的线网缺乏层次；③大多数方法仅限于理论研究，实际操作比较困难；④随着城市轨道交通网络的成型，现有的公交线网规划方法难以适应实际情况。胡刚‘351在对公交网络结构进行系统分析的基础上提出了“分层次、分阶段”的公交网络布设方法，其特点是从网络布局优化角度考虑，不追求线网的“最优”，但可以得到一种有理论依据的、在实践中方便可行的满意线网。这种优化方式简便易行，但仍存在以下问题：①其方法中交通服务分区划分缺乏依据，进而枢纽点的确定也就失去依据。②线网功能层次划分不明确，没起到划分的目的。③没有考虑对公交线网产生极大影响的重要因素一轨道交通线网。基于胡刚及王炜等教授的研究，本文在进行公交线网研究时，首先根据公交线路的功能把公交线网分为四个功能层次，四个不同层次的公交线网采取不同的运营标准，为居民出行提供不同层次的服务以满足居民不同的出行需求：然后以轨道线网为基础，依据轨道交通和公交客流OD，结合各层次公交线网规划目标，遵循公交布设原则，提出“分层目标，分层布设，优化成网”的公交线网规划方法。轨道线网环境下的地面公交线网分层规划的基本思路：在公交线网规划时，应充分考虑不同层次公交线网的功能特性，在研究这些特性的基础上，根据公交出行需求预测、轨道交通线网形态和公交主干线网规划目标和约束条件，以换乘32 长安大学硕士学位论文枢纽为依托构建城市的公交主干线，对于集中型的城市应先确定与城市中心连接的客流最大的主要公交走廊，对于分散型的城市则应先确立各分片、分区之间的联系通道；在公交主干线、轨道交通网的基础上，以公交次干线网规划目标为基准，以约束函数为条件，构建次一级线网——公交次干线网；充分考虑居民出行方便性，以公交支线网规划目标和约束条件为依据对公交线网进行加密补充，构建公交支线网；同时根据实际需要布设特殊线路，最后将这四个层次的线网有机地整合在一起，形成轨道线网环境下的功能明确、层次清晰、结构合理的一体化地面公交线网，具体思路如图3．1所示。公交主干线线网布局II““⋯“”8”网规划目标IlI◆I公交次干线网轨道交通I公交主干居民出行需求l规划目标线网布局f线网布局lIl士公交支线网规公交次干居民出行需求划只标线网稚局l◆公交支线l网布局l图3．1地面公交线网规划思路3．5．2布设方法常用的公交线路布设方法有：全网最优的优化法、逐条布设优化成网法和公交网络启发式逐步优化法。全网最优的优化法将公交线网归结为一个纯线性问题，以全网络效益最优为目标，其函数复杂，影响因素和约束众多，求解繁琐，使该方法在实践中应用较为困难。尤其是在网络较为庞大时，该方法的求解甚至变得不可能。逐条布设优化成网法是根据一个或几个指标，在可行线路集中，逐条找出最优公交线路，叠加成网，并通过网络客流分配及一系列检验来局部修正完善成网，是目前使用较多的一种方法。但由于它逐条布设，成网后缺乏合理反馈，从而使生成的公交线网与其本身布线的原则相矛盾。公交网络启发式逐步优化法首先考虑基本保留现状公交线路中的合理部分，并进行客流预分配，然后再对剩余OD量按逐条布设方法布线。它是一种基于现状公交线网的调整方法，适用于旧城区，对于刚开发的新城区则不适用。这三种方法各有优缺点，具有不同的适用条件和应用范围。33 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局本文采用“分层目标，分层规划，优化成网”的方法，先主后次，先粗后细，逐次加密公交线路。3．5．2．1公交主干线布设公交主干线布设的方法较多，常用的有客流集散点连接法和出行主经路径法。主要客流集散点连接法的思路是指通过客流预测，找到城市内主要的客流发生点与换乘点，在线网密度指标控制下，连接各点形成初始线网方案【361。出行主经路径法的要点是根据城市居民的交通需求特点，最大程度满足干线交通需求，具体做法是在现状与未来道路网上进行交通分配，按照确定的原则绘制流量图，根据流量图确定主客流的方向，然后沿主客流方向布线并提出线网规划方案。在布设公交主干线时应充分考虑轨道交通，将其当作一条规划好的公交线路来考虑。本文在确定公交主干线开设标准的基础上，结合上述两方法，利用TransCAD交通规划软件，对公交主干线网进行布设，具体步骤如下：(1)确定公交主干线开设标准①起终点高峰小时双向粤达在娅4500人次川、时；②根据公交主干线的平均行程车速>25km／h，以及大城市乘客一次长距离出行能接受的时间_<60rain，可以算出公交主干线的最短距离为25／on；③起终点间有主干路或交通条件较好的次干路相连。(2)根据公交OD矩阵得到各交通小区的OD量，如果OD点在轨道交通沿线上，则应将这些点的公交OD量减去轨道交通所运送的客流量，得到地面公交的OD量，若地面公交OD量满足公交主干线的开设标准，则将其OD点作为公交主干线的备选首末站点；根据居民出行习惯及城市特点，对OD点客流量末达到公交主干线的开设标准的OD点，也可将其作为公交主干线的备选首末站点。(3)在备选首末站点集中选出一个最优点，在该站点周边符合布设公交主干线条件的道路上以公交路线效率最大为目标，考虑目标函数的约束条件搜索出路径最短的公交线路。检查该线路中是否有直达线路，若无，则考虑布设公交线；若有，先考虑已有线路能否满足出行需求和居民出行习惯，若不满足则考虑布设公交线，否则，不考虑布设；(4)计算线路长度，若满足开设标准，则布设线路，若线路太短，可留作并线：(5)从原来地面公交客运OD矩阵中减去该线路所能运送的OD量，并从备 长安大学硕士学位论文选首末站点集中除去已设线路的首末站点，对已设线路上的行驶时间进行复线修正，以避免在以后设线时多次重复该线路。对留下的首末站点集及修正后的OD矩阵重复上述过程，直到把首末点都布上线路为止，这样就形成了初步公交主干线网；(6)调整初步公交主干线网。虽然考虑了轨道交通沿线上的OD点，但由于轨道交通与公交主干线都布设在主干路上，有些地面公交首末站虽不在轨道交通沿线上，但它的主体部分与轨道交通线路重合，需要对其进行优化调整，调整标准为：①公交主干线与轨道交通重合距离大于8km，当重合距离超过8km时，公交与轨道交通之间存在着明显的竞争关系：②重合路段轨道交通的客流不饱和，还能承担公交主干线40％以上的客流。(7)根据公交客运OD量对已确定的初步公交主干线网要进行定量评价。根据定量分析的结果，结合定性的分析，判断已确定的初步线网是否达到公交主干线网的规划目标。如未达标，则继续补充与完善基本线网，直至获得满意的基本公交主干线网。3．5．2．2公交次干线布设(1)确定公交次干线开设标准。①起终点高峰小时双向直达客流量>_900人次／4,时且_<4500人次／d,时；②根据公交主干线的平均行程车速___16km／h，以及大城市乘客一次中长距离出行能接受的时间_<45min，可以算出公交主干线的最短距离为15／on；③起终点间有主干路或交通条件较好的次干路相连。(2)在剩余的OD矩阵里，如果OD点在轨道交通沿线和公交主干线路上，则应将这些点的公交OD量减去轨道交通和公交主干线运送的客流量，得到地面公交的OD量，若地面公交OD量满足公交次干线的开设标准，则将其OD点作为公交次干线的备选首末站点；根据居民出行习惯及城市特点，对OD点客流量末达到公交次干线的开设标准的OD点，也可将其作为公交次干线的备选首末站点。(3)在备选首末站点集中选出一个最优点，在该站点周边符合布设公交次干线条件的道路上以线网和轨道交通运营费用最小为目标，以约束函数为条件搜索路径最短的公交线路。检查该线路中是否有直达或换乘1次的线路，若无，则考虑布设公交线：若有，先考虑已有线路能否满足出行需求和居民出行习惯，若不35 第3章轨道线网环境下的地面公交线网规划布局满足则考虑布设公交线，否则，不考虑布设：(4)计算线路长度，若满足开设标准，则布设线路，若线路太短，可留作并线；(5)从原来公交客运OD矩阵中减去该线路所能运送的乘客OD量，并从起备选首末站点中除去已设线路的首末站点，对已设线路上的行驶时间进行复线修正，以避免在以后设线时多次重复该线路。对留下的首末站点及修正后的OD矩阵重复上述过程，直到把首末点都布上线路为止，这样就形成了初步公交次干线网：(6)调整初步公交次干线网。虽然考虑了轨道交通沿线和公交主干线路上的OD点，但由于轨道交通和公交主干线与部分公交次干线布设在主、次干路上，有些地面公交首末站虽不在轨道交通沿线和公交主干线路上，但它的主体部分与轨道交通线路或公交主干线路重合，需要对其进行优化调整，调整标准为：①公交次干线与轨道交通重合或公交主干线路距离大于4km；②重合路段轨道交通或公交主干线路敢窘流不饱和，还能承担公交次干线40％以上的客流。(7)根据公交客运OD量对已确定的初步公交次干线网要进行定量评价。根据定量分析的结果，结合定性的分析，判断已确定的初步线网是否达到线网规划目标。如未达标，则继续补充与完善基本线网，直至获得满意的基本公交次干线网。一条公交线路设立后，为尽可能避免在以后布设线路时与此重复，应引进复线系数如。研究表明，公交线路在主干道断面上的复线条数最大不宜多于8，最好不多于5，复线条数过大，会造成线路过分集中，出现公交空白区，并使得线路断面流量超过线路的断面停靠能力。因此，在已设有线路的断面上，应对行驶时间进行修正，通常的做法是乘上复线系数蚝。复线系数的值见表3．2。表3．2复线系数Ko建议值1251561952．443．053．81复线系数l1．f．I．Il3．5．2．3公交支线布设(1)接运线路的布设接运线路的布设方法有逐条选线法和路线推荐法，本文采用搜索法对其进行 长安大学硕士学位论文布设。接运线路布设的关键在于接运点的选取，接运点的选取蒋冰蕾【371已有研究，这里就不再一一介绍了。①在确定了轨道路线直接吸引客流量的基础上，计算出各个站点始发的接运路线可能为轨道路线运送的最大客运量，并以此评价各备选接运站点，可出选出接运站点；②从接运站点出发，向其所有邻接交通小区(即边界相邻的小区)扩展，再以各邻接交通区为新起点，向所有邻接交通区作连续的扩展，直到到达路线长度限制为止。对到达的每一节点，考虑约束条件和目标函数，从而求得满足约束条件的所有可能路线中接运效率最大的路线；③对剩余的接运站点重复上述过程，可得到初步接运线路网；④对初步接运线路网进行定量和定性评价，判断已确定的初步线网是否达到线网规划目标。如未达标，则继续补充与完善基本线网，直至获得满意的基本接运线路网。(2)一般支线的布设公交支线一般布设到居住小区内部，最大限度接近居住、就业地点，一般考虑在城市支路以及部分次干路、小区路上设置。支线布设方法与次干线布设方法相同，不同之处在于目标函数和约束函数：支线的目标函数是覆盖率最广和换乘次数上，次干线换乘次数不超过1次，支线换乘次数不超过2次。布设支线过程中尽量减少与上一级线路重复。3．6小结从地面公交线路的功能和结构特点出发，以轨道交通网络为基础，根据地面公交客流特征和服务水平，把地面公交线网分为公交主干线网、公交次干线网、公交支线网和特殊公交线网四个功能层次等级。在此基础上，针对各等级地面公交线网的特点，研究了各等级地面公交线网的规划目标，构建了各等级地面公交线网的优化布局模型；基于轨道线网依据轨道交通和地面公交客流OD，结合各等级地面公交线网的规划目标，提出了“分层目标、分层布设、优化成网”的地面公交线网布设方法，依据此方法对各等级地面公交线网的进行布设，提出了布设原则和思路。37 第4章轨道线网环境下的公交换乘枢纽规划布局公交场站规划主要包括公汽首末站、中途站点、枢纽站和保养场等四种，其规划应结合城市规划的合理布局，计划用地进行，做到保障公交畅通安全、使用方便、经济合理的要求。与轨道交通网络密切联系的首末站和枢纽站主要是在用地规模、客流集散量、换乘能力等方面存在差别，在公交线网中体现出功能上的差异，因此公交站场研究的重点在首末站和枢纽站。首末站规划布局的理论与方法都比较成熟【12】【3引，关于枢纽站特别是公交与轨道交通的换乘枢纽的规划布局研究相对较少，为了减少乘客的出行时间，提高公共交通的吸引力，对公交与轨道交通换乘枢纽进行规划布局研究是十分必要的。4．1公交换乘枢纽系统4．1．1公交枢纽概述。枢纽是乘客集散、转换交通方式和公交线路汇集的场所，交通枢纽按照交通工程的定义，是指具有运输组织管理、中转换装(乘)、装卸储运、多式联运、通信信息和生产生活辅助服务等基本功能的系统。其存在的首要条件是有数条不同等级或类型的交通干线共同经过f391，关键是存在交通方式或交通线路之间的转换。公交换乘枢纽作为城市客运换乘枢纽的一种重要形式，是指集有多条公交线路、不同交通方式、具有必要服务功能及控制设备，为城市对内对外交通，其他交通方式与公共交通以及公共交通内部转换提供场所的综合性市政设施。公交换乘枢纽是在城市规模的不断扩大，居民一次出行需要使用多种交通工具的背景下，为方便乘客、平衡客流而将私人交通、地面公交和轨道交通三个独立的系统组合成一个有机的客运运输整体而建立的一种交通设施。4．1．1．1公交换乘枢纽的类型公交枢纽的种类很多，不同类型的公交枢纽在城市交通中所起的作用、地位，对市民出行的影响均不同。按不同的标准可将其大致分为以下几种，见表4．1。4．1．1．2公交换乘枢纽在城市交通中的作用公交与对外交通之间、市内其他交通方式之间、不同公交线路之间的相互衔接，共同构成了公交换乘枢纽系统，它具有独立运行的特征，同时对促成综合交通体系具有支柱性的重大作用。通过换乘枢纽公交与外部交通、其他交通方式和其他公交线路之间相互协调，相互补充，共同构成功能完善、级配合理、分布有38 长安大学硕士学位论文序城市综合交通系统。公交换乘枢纽在城市交通中发挥着极其重要的作用，具体表现为：(1)转换功能。通过公交枢纽实现乘客在不同交通方式的换乘，如国铁与市内交通间、航空与市内交通间、公交车与轨道交通间、小汽车与公交间等，为乘客提供一个高效、快速、易达的城市客运交通系统；(2)连接功能。公交枢纽在实现不同交通方式间衔接、转换的同时，为城市各区域建立了便捷的联系。公交枢纽是大都市区域与区域间相互联系的纽带，通过枢纽内各种交通方式的转换，方便旅乘客在区域之间的出行；(3)导向功能。公交换乘枢纽对充分发挥各种交通方式的优点，改善城市客运结构有导向功能。依托枢纽的作用，可实现各交通方式在城市客运交通中的合理分工，有目的地引导个体交通向公共交通的转移。表4．1公交枢纽分类分类标准名称主要特点城市对外交连接着对外交通运输线路，如客运站、火车站等，其规模通枢纽与城市发展形态、经济文化活动相当。按交通市内交主要为城市内部中心与对外枢纽的客流交换服务，多设在功能划分通枢纽主要客流集散点，多种交通方式、多条线路交汇点。为特定设施这些地点在某时间段内集散强度大，主要为满足人们文服务的枢纽化、娱乐出行而设。交通方式换与地铁、铁路、水路、航空等运输线路相互衔接的公交枢按交通乘枢纽纽。方式划分线路换主要指公交线路之间包括公共汽车与长途汽车线路间的乘枢纽交汇处枢纽。首末端枢纽内有多条公交线路的首末站，并设有停车、候车、调按交通换乘枢纽度以及有关指示标志等设施。组织划分中途站位于道路条件好，公交线路通达性高，多条线路交汇的路换乘枢纽网节点。枢纽站为地上或地下多层结构形式，适用于交通方式复按布置立体枢纽杂、用地受到限制地点，同时也可与综合性服务设施，如形式划分商业、文娱活动场点相协调。平面枢纽枢纽站设施布置在地面，其规模视换乘需求而定。4．1．2地面公交与轨道交通换乘的系统条件换乘是指乘客为完成一定出行目的在不同交通方式或交通设施之间搭乘转换的全过程以及在该过程中所得到的由载运接驳设施(如衔接道路及线路、换乘站场等)提供的交通服务【矧。轨道交通与地面公交的关系表现在：后者为前者集结和疏散客流，两者衔接的重点是如何组织好换乘交通，其系统条件如下【41】：(1)换乘过程的连续性。乘客在地面公交与轨道交通之间搭乘转换的全过程如图4．1所示，其换乘应是～个完整的连续过程。39 第4章轨道线网环境下的公交换乘枢纽规划布局轨道交通车辆℃=捌车站站台℃=爿车站检票口地面公交车辆℃=d地面公交换乘枢纽图4．1乘客换乘转换全过程(2)客运设备的适应性。轨道交通的客运能力、车站站台与地面公交换乘枢纽的容纳能力、地面公交的运输能力要相互适应、协调。只有当各出行环节的客运设备能及时地“消化、吸收”彼此的客流，各自的运输能力、容纳能力、通过能力相当时，才能实现相互间的交通对接。对地面公交而言就是应具备及时疏散或集结轨道交通客流的能力，保证将必要数量的地面公交车辆及时送到换乘枢纽，满足换乘的需要。4．1．3公交枢纽换乘设施地面公交与轨道交通接驳换乘设施由交通工具接驳设施和信息诱导设施组成，作为公共交通枢纽接驳换乘系统的有机组成部分，它们相互制约、相互协调，充分发挥各自的功能和优势，优化系统的整体功能，为实现出行者换乘舒适、安全和换乘时间最短这一总体目标服务。(1)交通工具接驳设施公交与轨道交通的换乘需要考虑公交车辆的进出路线、停靠站台、换乘站内的行车路线以及车辆的班次。轨道交通与地面公交及其它交通方式交汇衔接时，一定要有清晰的线路信息，使换乘客流流向明确、通道畅通、换乘便捷无误。由轨道交通车站换乘地面公共汽车的客流，应通过行人天桥或地道直接进入街道外的公共汽车站台，使人流与车流分别在不同的层面上流动，互不干扰。所以，大型换乘枢纽站的建筑必须与周围的道路、广场等进行综合设计：①公交车辆在道路边直接停靠，可利用地下通道与地铁车站相联系；②公交车辆与轨道交通处于同一平面时，公交停靠站和轨道交通车站的站台合用，并用地下通道联系两个侧式站台，以确保有一个方向的换乘条件，不但方位好，而且步行距离短；③轨道交通与公交车站处于不同平面时，应通过某一路径，使公交车辆到达站和轨道交通的出发站同处一侧站台；公交的出发站与轨道交通的到达站同处另一侧站台，使轨道交通与公交车辆共用站台，两方向都有很好的换乘条件； 长安大学硕士学位论文④在繁忙的轨道交通车站，入站的公交车辆较多，采用沿线停靠法会因停靠站空间不足而造成拥挤。为了解决此问题，可采用路外多个站台换乘枢纽的方式。为避免人流进出站对车流的干扰，每个站台均以地下通道与轨道交通车站相连。(2)信息诱导设施信息诱导设施分为静态信息诱导标识和动态信息诱导标识两部分。根据其功能又可以分为线路及车站识别标识、方向性标识、信息图、说明性标识、警告性标志等。采用信息诱导系统的目的主要是确保乘客由进站、乘车、下车、离站的整个过程均能顺利且安全的完成。①路线识别标识为了提高旅客对行车方向所在路线的识别性，以不同的颜色代表不同的路线。这些颜色作为车站站名标识的背景色(底色)以及沿线车站装修上的主要强调色彩，以加强旅客对所在路线的印象。②车站识别标识设置车站识别标识的目的是能够使乘客在进口处及搭乘列车到站时均可以识别所在的车站，以加强乘客的心理安全感。除车站本身的建筑及装修可提供车站的识别外，在车站每一个出入口上方或与其他设施空间的交接处、轨道侧墙、月台柱面等位置标识车站站名，以提供进站及到站的车站识别。③方向性标识方向性标识主要是提供乘车(往月台方向、车行方向)、出站(往出口方向)、换乘及无障碍路径、紧急逃生等主要路线及相关设施的引导。方向性标识需配合站内旅客行动路线的规划设计。其设置形式可分成标识灯箱、独立式标识、贴纸式标识等。④信息图信息图能够提供详细的辅助信息，轨道交通系统的信息图主要有轨道交通系统路网图、车站位置图、车站信息图、单一路线图、票价图、出口信息图等，其配置位置根据信息图服务的内容与性质，配合进出站的路线设置。4．2公交换乘枢纽选址方法公交换乘枢纽的规模大小不一，其选址要求也有所不同。根据各级换乘枢纽的各自特点，研究各级枢纽的选址方法，以满足各种运输方式的需要和乘客舒适、快捷的出行要求。公交换乘枢纽选址应遵循以下原则：①公交枢纽选址要与城市规划及空间发展战略模式相符，能支撑和体现城市规划及空间结构发展的意图；②公交枢纽要与城市客运枢纽相融合，分别与对外交通枢纽和轨道交通站点的布局相协调；③公交换乘枢纽点的选取须与交通站点客流换乘量规模及集散方式结构一致；4l 苎!苎垫望苎塑!塑!塑竺奎垫茎堡望望型塑旦为了便于研究，本文在研究公交换乘枢纽选址时做了以下假定：①轨道交通站点布局、规模等都已知：②公交线路客流量已知；@轨道交通客流量已知。4．2．1公交换乘枢纽功能分级在考虑公交换乘枢纽影响因素的基础上，根据公交线路与轨道交通交汇站点所处区位、站点换乘方式及换乘客流量等，将公交与轨道交通的换乘枢纽分为三个层次的功能等级，即主干线公交换乘枢纽、次干线公交换乘枢纽和接驳公交换乘枢纽。(1)主干线公交换乘枢纽该类换乘枢纽具有联系轨道交通服务空白区内客流的功能。通常通过在这类站点周边设置大型的公交总站设施，针对某个或多个方向的轨道交通服务空白区设置一定线路的主干线公交线路，将空白区内的客流接引到轨道交通站点，通过轨道交通完成出行，它的布局形式如图4．2所示。这类枢纽具有以下特点：①点位为市内主要的交通转换中心，承担市内某方向的客流集散功能；②枢纽内交通衔接方式种类较多，其中以公交和轨道交通换乘为主导，配备了较大的线路规模；③全日地面交通与轨道换乘客流量通常不低于3．5万人次，公交客流衔接换乘比例不低于25％；④点位周边具有配各完善交通设施的用地条件，且具有强大的向周边辐射的交通基础设施网络；⑤站点所在区位通常为CBD地区、市级商贸中心、城市副中心、区域中心、区域性重点笈展区等，能体现城市空间结构发展的规划意图；⑥站点轨道交通运能强大，具有较大的客流接纳和疏散能力。图4．2主干线公空挠乘枢纽的布局模式(2)次干线公交换乘枢纽该类换乘枢纽主要是公交次干线与轨道交通平行、穿插、垂直时所重舍的站点，每个站点有多条公交次干线经过，具有增大轨道交通辐射范围的功能，通过 长安大学硕士学位论文设置一定的地面公交换乘设施，方便乘客换乘，实现公交资源的有效互补，缩短市民出行时间，它的布局形式如图4．3所示。这类枢纽通常具有以下特点：①站点能实现对轨道交通的有利补充，大多数位于轨道交通网络的中心区，少数位于市边缘区：@站点为轨道交通的一般枢纽站，承担轨道交通沿线的客流集散功能；@枢纽内交通衔接方式种类较少，其中以公交和轨道交通换乘为主导，辅以自行车和行人换乘；④站点占地面积较小，大部分利用街道空间，建立沿路建筑物与地面交通联络移动距离最短的换乘；@站点交通衔接方式中以行人换乘为主，公交换乘比例较小，不超过20％。另外轨道交通在郊外地上运行时，可采用水平移动的换乘方式，如图4．4所示。公共汽车LRT田4．4郊外次干线公交换乘枢纽的布局模式(3)接驳公交换乘枢纽该类站点通常位于城市郊区或外围区，周边用地性质以居住为主。站点周边 第4章轨道线网环境下的公交换乘枢纽规划布局地面公交设施较差，可以围绕轨道交通站点设置环形巴士线路和接运线路。通过设黄接驳公交换乘枢纽，将枢纽站周边一定范围内的客流驳运至轨道交通站点。4．2．2枢纽选址方法公交换乘枢纽的选址也就是确定枢纽内公交换乘车站设置的具体地理位置，根据公交换乘枢纽的功能分级及其他客运方式站场位置的确定性，将公交枢纽选址分为三种类型：主干线公交换乘枢纽选址、次干线公交换乘枢纽选址和接驳公交换乘枢纽选址。影响公交换乘枢纽选址的因素很多，主要有：①城市功能；②客流需求强度；③轨道交通站点用地及周围环境条件；④公交线网及其与轨道交通的位置。4．2．2．1主干线公交换乘枢纽选址由主干线公交换乘枢纽的功能定位可知，主干线公交换乘枢纽所在区位通常为CBD地区、商贸中心、城市副中心、区域中心、区域性重点发展区等，能体现城市空间结构发展的意图；它通常设置在城市进出口、大型客运站、机场、大型物流中心等影响城市形态布局的地方。城市发展形态决定主干线公交换乘枢纽的分布，不同的城市结构形成了不同的主干线公交换乘枢纽分布结构，带状城市的主干线公交换乘枢纽分布一般呈鱼主骨架形，强中心辐射城市的主干线公交换乘枢纽分布一般呈环形加辐射形，多中心城市的主干线公交换乘枢纽一般呈三角网形。基于上述关系，本文提出基于城市结构形态的主干线公交换乘枢纽选址方法。利用图论中的最小控制集算法，可得出不同结构形态城市的主干线公交换乘枢纽分布方案。方法流程如图4．5所示。抽象出公交干线网公交十线网节点编号’再鬲轰翮利用求最小控制集扁发算法。确实备选控制集备选取方案优选枢纽布局方案用地条件足否满足是否与城市规划一致公交线路交汇数量比较客流集敞最比较枢纽间距控制图4．5基于城市结构形态的公交主干线换乘枢纽选址流程图最小控制集的逻辑算法【42J主要有以下内容。 长安大学硕士学位论文设图G=(V，E)是有甩个顶点的无向图，把图G的每个顶点u当作一个逻辑变量，逻辑代数中的积运算“^”记为“·”，和运算“A”记为‘‘+”。规定：Ⅵ·1，，表示选择1，，和■两点；坼+巧表示选择顶点Ⅵ或选择顶点匕或选择顶点u和巧。根据以上规定，有以下性质：％-I-Vi=Vi；Ⅵ·Vj‘=u；u+u‘Vj2u；坼·(％+吩)=Vi。作逻辑表达式：y_，=Ⅵ+∑巧j=l，2，3，⋯⋯⋯，疗式(4-1)(叶，■)eE式中，∥，：表示选择1，；，或者选择与1，；之间有边的任一顶点匕；∑Vj：是指对所有与h有边的顶点_作和。(卟，■)EF对所有少-，作积可得：沙=yl·∥2·y3⋯∥。=兀y，■67式(4．2)图的最小顶点覆盖集是NP问题，至今还没有有效算法，这个问题的算法复杂度实际上是指数级的，对于有刀个节点的图，该算法的复杂度是2”，采用手算化简的方法可以得到近似解。4．2．2．2次干线公交换乘枢纽选址次干线公交枢纽的选址规划是建立在轨道交通站点集散客流预测分析和衔接换乘客流分布的基础上，通过轨道交通站点集散方式的预测可以得出公交与轨道交通换乘的乘客数。公交与轨道交通换乘的乘客数是一般公交枢纽选址的重要因素，本文以公交与轨道交通换乘的乘客数最大为目标函数，提出公交与轨道交通换乘乘客数最大的枢纽选址方法。(1)目标函数假定规划区小内有刀个备选换乘枢纽位置，基于选取址方法的假定，公交枢纽选址优化的目标函数可表达为：式(缸3)式中，P：规划小区内行个备选换乘枢纽中公交与轨道交通换乘最大乘客数；45A一少呶旦，&Ⅲ2驴引11．、 第4章轨道线网环境下的公交换乘枢纽规划布局P，：第，个备选换乘枢纽中公交与轨道交通换乘乘客数；P矗：第歹个备选换乘枢纽所有乘客数；1，，：第f种换乘方式的换乘费用函数。，=l(步行)，i=2(自行车)，i=3(P+R)，f=4(K+R)，i=5(BUS)，i=6接驳巴士，净7(出租车)(2)约束条件①换乘枢纽面积约束Sm≤S式(4—4)式中，％：表示换乘枢纽的最小允许面积。②换乘方式约束直接或者间接影响个体交通方式选择的因素有很多种，将主要因素分为三大类：车内出行时间、车外出行时间和出行成本。各种交通方式的出行成本见表4．2所示。根据调查分析可知，各换乘方式综合成本函数可表示如下：M=1．105—0．1932X步行时间v，=0．1219—0．1932×步行时间一0．0065X车内时间一0．2091×停车时间一0．1051x旅行成本／三DG三∞表示到站距离v，=0．0461—0．1932x步行时间一0．0065×车内时间一0．2091×停车时间一0．1051×旅行成本／三DG叱=一0．8505—0．0065×车内时间一0．1051X旅行成本／LOG"，。=一0．1932x步行时间一0．0065X车内时间一0．1145×等车时间一0．1051X旅行成本／三DGv6=一O．1932x步行时间一0．0065×车内时间一O．1145x等车时间一0．1051x旅行成本／三∞"，，=0．0461一O．1932×步行时间一0．2091×等车时间一0．0065×车内时间一0．105lX旅行成本／三DG4．2．2．3接运公交换乘枢纽选址公交与轨道交通的衔接即可以是在主干线公交换乘枢纽处，也可以在次干线公交换乘枢纽处，同时也可以在专门设置的接运公交换乘枢纽处。本节主要就对专门设置的接运公交换乘枢纽选址方法进行研究。接运公交换乘枢纽选址是建立在轨道交通直接吸引客流量已知的基础上的，46 长安大学硕士学位论文计算各个交通站点始发的接运路线为轨道交通所运送的客运量，以最大客运量为目标来选取接运换乘枢纽站【12】。表4．2各交通方式的出行成本交通方式步行自行车P+RK+R地面公交接驳公交出租车车内出行时间无有步行时步行时间步行时步行时间、等步行时车外出行时间步行时间间、停车无间、等车时间停车时间车时间时间停车燃油成本公交车乘车出行成本无燃油成本票价费用停车成本票价费用假设接运公交线路第f个站点的剩余上客量为g，，剩余下客量为p，，断面f到i+l的剩余客流量为f(i，i+1)。这里假定路段i到_，的剩余客流量为：f(i，力=min．．f(k，k+1)(f<／)式(4—5)一．j-]站点f到／的剩余客流量为：f(i，／)=min(f(i，_，)，qf，P歹)(f<／)式(4—6)则站点f到jf的剩余客运周转量为：fl(i，J)=f(i，歹)·l(i，J)(i-1时，表明公交运输能力满足不了轨道交通客流的换乘需要，换乘的协调性被破坏。(2)换乘时间E．换乘时间是指乘客在不同交通方式之间搭乘转换过程占用衔接换乘设施的服务时间，它是衡量换乘连续性、紧凑性、客运设备适应性、客流过程通畅性的一个重要定量指标。换乘时间可以分解为换乘步行时间、排队等候时间和换乘候车时间三部分，换乘步行距离的长短、换乘客流量的大小、各交通方式运输能力的高低、检票口的通过能力等均是换乘时间的重要参变因数，因此，换乘时间是准确反映衔接换乘协调性的综合性定量指标。枢纽的换乘时间可表示为：E=丝广∑Qi=i式中，‘：第f种交通方式的换乘时间：Q：第f种交通方式的换乘客流量。(3)换乘率∥换乘率是衡量乘客直达程度，反映乘车方便程度的指标，换乘率越小，乘客直达性越好，反之则越差。它是指统计期内乘客一次出行，必须通过换乘才能到达目的地的人数与乘客总人数之比。P∥2西53式(5-6) 第5章轨道线网环境下的地面公交线网评价体系研究式中，∥是指换乘系数；P指换乘乘客数；Q指乘客总人数。(4)线网密度f公交线网密度指有公交服务的每平方公里的城市用地面积上，有公交线路经过的道路中心线长度，该指标反映了居民接近公交线路的程度。手=多式(5-7)式中：孝：公交线网密度；三：公交线路经过的道路中心线总长度；S：公交服务的城市用地面积。(5)线路重复系数口线路重复系数指在轨道交通的直接吸引范围内，与轨道交通相平行的公交线路总长度与轨道交通线路总长度之比。线路重复系数是用来描述轨道交通线路和公交线路平行关系的一项指标。∑厶口=旦_式(5．8)G总式中，口：线路重复系数；Ⅳ：在轨道交通的直接吸引范围内，与轨道交通相平行的地面公交线路数；厶：第珀冬地面公交线路在轨道交通的直接吸引范围内，与轨道交通相平行的长度；G总：轨道交通线路／线网的总长度。(6)站点覆盖率I／公交站点覆盖率亦称公交站点服务面积率，是公交站点服务面积占城市用地面积的百分比，是反映研究范围内站点分布情况的一个重要指标。通常按300m半径和500m半径计算，《城市道路交通规划设计规范》规定的公交站点覆盖率，按300m半径计算，不小于50％，按500m半径计算，不小于90％。，7=争mo％式(5-9)式中，r／：公交站点覆盖率：以：公交站点服务面积(肌2)； 长安人学硕士学位论文彳：城市用地面积(研2)。(7)线路交叉系数∥线路交叉系数是指平均每公里轨道交通线路，与公交线路交叉的条数。它是用来描述轨道交通线路和公交线路交叉关系的一项指标。一般来说交叉系数要求越大越好。，，M∥2百式(5—10)式中，∥：线路交叉系数；M：与轨道交通线路交叉的地面公交线路总条数；G荫：轨道交通线路／线网的总长度。(8)线网效率够线网效率是指在特定时间段内公交线网所能运送的乘客数，反映乘客对公交的需求程度。够越大说明线网效率越好，反之则越差。5．2评价指标预处理由于选取的各指标的量纲、权重各异，因此在综合评价时应先对这些指标进行处理。常用的处理方法有：评价指标的无量纲化、归一化和指标权重的确定。5．2．1评价指标的无量纲化定量指标可以通过一定的技术测量手段确定其量值。由于定量指标的单位及量级各不同而存在着不可公度性，为比较综合评价指标的大小带来不便。因此，为了尽可能地反映实际情况，排除各项指标的单位不同以及其数值数量级I"0j的悬殊差别所带来的影响，在确定指标实际值之后，还需解决指标间的可综合性问题，即进行指标的无量纲化处理，通过一定的数值变换来消除指标间的量纲影响【4刀。指标的无量纲化过程实际上就是对指标进行分级评分的过程。在划出某一指标要素的给分范围之后，根据统计来的数据将指标分级。无量纲化方法有很多种，从几何的角度分为：直线型无量纲化方法、折线型无量纲化方法和曲线型无量纲化方法f481。本文为了区分对待系统发展有利的因素和对系统发展不利的因素，采用了直线型无量纲化方法。直线型无量纲化方法在将指标实际值转化成不受量纲影响的指标评价值时，先假定二者之间呈线性关系，指标实际值的变化引起指标评价值一个相应比例的 第5章轨道线网环境下的地面公交线网评价体系研究变化。在道路交通建设项目评价中，常用的线性无量纲化方法主要有阈值法(阈值也就是临界值)和统计标准化法(7-score法)(1)阈值法，也称临界法。阈值是衡量事物发展变化的一些特殊指标值，如极大值、极小值、满意值和不允许值等。该方法通过用指标实际值与阈值相比得到指标的评价值。①评价值随指标值增大而增大，评价值不为0，指标最大评价值为1的指标Y，：—上maxX：l≤iS一’影响评价值的因素有薯，mⅢa；x。‘，评价值范围为[mmaxlnx鼍i,|】。②评价值随指标值增大而减小，用于成本型指标的无量纲化Y。：竺竺生竺坐丝式(5．12)f2———。—————。。氏k)。lZ，maxxi影响评价值的因素有xi>o，‘，maxxl，Xi，评价值范围为‘maxx，一。rmm玉11(§)评价值随指标信增大而减小．用于成本犁指标的无量纲化Y，：—竺型LjL式(5．13)Inaxxf—minxf影响评价值的因素有xt，maxxr，minxt，评价值范围为[O，1]。④评价值随指标值增大而增大，指标最小评价值为0，最大值为1的指标Y；：—王!生式(5一14)f2——2————-武L)一lq，maxxi—。minxi影响评价值的因素有xi，maxxi，rainxt，评价值范围为【O，1】。⑤评价值随指标值增大而增大，最小评价值为q，最大值为k+9的指标卫：』粤k+q式(5—15)卫2—2——÷式(一15)IIIlK玉一Il姒l丐影响评价值的因素有Xinlaxxi，minx，，k，q，评价值范围为【g，k+g】。(2)统计标准化法(7,-score法)统计标准化法无量纲化公式为：．yl：—x,-—xS56 长安大学硕士学位论文式中乃一指标评价值；J一指标实际值的平均值；五一指标实际值；s一指标实际值的均方差。Z-score法在被评价对象较多时才能应用，在原始数据呈正态分布的情况转化结果才可靠。5．2．2指标权重的确定在综合评价中，权重的确定直接影响着综合评价的结果，权重值的变动可能引起被评价对象优劣顺序的改变。因此，科学地确定指标权重在综合评价中是至关重要的。确定权重的方法有主观赋值法和客观赋值法，客观赋值法常用的方法有：加权最小平方法、特征向量法和极大熵法。本文采用主观和客观相结合的方法：物元分析法来确定指标的权重。设参与评判某一含刀个因素问题的专家数为m(m>2)，第f个专家给出的判断矩阵为A∥=1,29-,o9刀)；以(江1,2，．．．，所；J=1,2，．．．，，1)为第f个判断矩阵通过一致性检验后得到的第，个指标的权重。通过以上的设定构造复合物元尺。R=指标1指标2指标nM1M2⋯M。专家1C．q，B：⋯q。专家2C2幺1秒22⋯02。专家mc。眈。既：⋯吼。(1)确定物元的经典域、节域和待测物元根据经典域、节域公式，确定物元经典域R。，、节域尺弓和待测物元尺j。Ro』=No，q<甜，，UC2Jc2锄，，咿l(／：1，2，．．卅)式(5．19)CⅢIN：CtOijC202J(f=1,2，⋯，，”；J=1,2，⋯，，1)；(J=1,2，．．．，n)式(5—20)a_，=min(O,j)(i=1,29．o．9m；／=1,2，．．．，n)；以=max(巳)(i=1,29．o．9m；歹=1,2⋯∥)。(2)确定关联函数物元根据公式K(x)=联函数物元如。一眢xexo潞制⋯黼煳关：；i：赫xgxo‘’罗}。臼l司识”1刎了巴日。夕<彬‘吲日隽义哇il日夕(RD=指标1指标2指标nMIM2⋯M。专家lclK(x11)X(x12)⋯K(xl。)专家2c2K(x21)K(x22)⋯X(x2，)专家mc。K(x。I)K(x。2)⋯K(x。)(3)确定专家效度物元根据公式(5．21)计算第f个专家的离散系数岛：kf=∑K(x扩)(汪1，2，⋯，朋；_，=1～2⋯刀)』=l根据公式(5-22)确定第i个专家效度系数y，，7，表示第f个专家给出指标权重的有效程度，舻i1／’缶mi1(㈦，2，．．卅)58 长安大学硕士学位论文根据公式(5—23)构造专家效度物元尺野，l专家1专家2⋯专家叫R，7=lelc2⋯c，lI，77：杉⋯九I式中：∥=九／∑以(扣1⋯2⋯聊)。根据公式(5-24)和(5-21)得物元尺，Hm污≥习式(5．24)式(5．25)CO；=∑厂，·巳(待1，2，．．．，扰；J=1，2，．．．，咒)。根据公式(5-25)得指标权重物元尺。，l指标1指标2⋯指标刀lR讲=Iclc2⋯cnI式(5—26)p(-01(-02⋯彩^I式中：缈．，=彩；／∑缈；(_，=1，2⋯．，刀)为各指标的权重。5．3基于AHP的物元综合分析评价方法为嘞，那么它的待测物元为：R=1NDx,jI式(5·27)59 第5章轨道线网环境下的地面公交线网评价体系研究表5．1公交线网综合评价指标体系层次图目标层准则层指标层换运能匹配程度p公乘交枢换乘时间E线纽网C1换乘率∥厶线网密度孝口理性公线路重复系数口等交级线站点覆盖率77B网C2线路交叉系数∥线网效率妒廓=i坼苎耋l=l坼兰三量；兰到式@28，p(而，x)=I而一言(口+6)l一虿1(6一口)K(x)p(x，％)吲p(x，xo)夕(x，五)一p(x，Xo)Z∈xo式(5-29)X∈xo5．3．2准则层指标关联度计算设准则层第f个指标的指标层中含有／个指标，则准则层的第f个指标的关联度物元％为：Rt?2NbDitB2岛准则层第f个指标的权重物元呓为：式(5．30))))I2，‘薯一屯／L，L．／LK 长安大学硕士学位论文f指标1指标2⋯指标jI《-ID{『‰⋯D{，II国o)j。哆：⋯％I准则层第f个指标的关联度值K(G)为：K(G)=兀K(xo)·％式(5．32)5．3．3目标层指标关联度计算设准则层第i个指标的指标层中含有jf个指标，则准则层第i个指标的关联度物元～为：＆2％CilK(C1)q：K(C2)C：!，K(q)准则层第i个指标的权重物元砭，为：I’指标1．I呓·=IC：5『p碥鸳I一4，准则层第f个指标的关联度值K(B)为，K(届)=兀K(Cj)·瞄式(5—35)5．3．4评价标准的确定物元评价法是通过关联函数数值的取值范围来判断目标的优劣，关联函数K(x)的数值表示的含义如表5．2所示。表5．2K(工)数值表示的含义K(工)≥1．00≤K(x)<1．0-1．0≤K(x)<0K(x)≤-1．0表示对象超过标准对表示对象符合标准对表示对象不符合标准象要求的程度，数值对象要求的程度，但对象要求的程度，且愈大，符合标准的程具备转化为标准对象又不具备转化为标准愈大，开发潜力愈大。的条件，且值越大越度愈强。对象的条件。易转化。根据表5．2所示关联函数X(x)数值表示的含义即可判断地面公交线网合理性和换乘枢纽协调性的水平。612标习吃嘛q畋 第5章轨道线网环境下的地面公交线网评价体系研究5．4，J、结根据公交线网结构的特点，分析了建立公交线网评价指标体系的原则，并在此原则基础上提出了可行的指标体系。分析了评价指标的科学处理方法及权重的确定方法，并明确了评价标准分级，构建了公交线网合理性评价和换乘枢纽协调性评价的理论框架，在此基础上，介绍了地面公交线网合理性和换乘枢纽协调性评价的方法一基于层次分析(趾口)的物元综合分析评价方法。62 长安大学碰士学位论文第6章实例研究本文以西安市为依托，对西安市在2010年第一条地铁通车运营后的公交线网进行局部规划调整。61地铁与公交现状分析611地铁规划概述未来lO年内，西安市将拥有两条形成“十字形”的地铁主线路；到本世纪中叶，西安将形成由6条地铁线路组成的城市快速轨道交通线网，总长将达251．8公里，共殴车站150座。经过综合比较，西安市选择先建二号线。2006年≈011年，分两期建设，即2006年～2010年建设铁路北客站一长延堡段．长度为188公里；2009年一2011年建设长延堡一韦曲段，建设长度7．6公里。2010年～2015年建设一号线．分两期建设，即2010年t014年建设后围寨一金花路段，长度为168公里；2013年～2015年建设金花路一纺织城段，长度71公里。到2015年二号线已建成通车5年，可承担同客运量79万人次，占总出行量的52％，占公交总出行的135％．具体线路图见61所示。图t1西安市地铁规划图二号线北起规划郑州至西安高速铁路西安北客站，向南经城运村，沿未央路经张家堡、方新村、龙首村、自强路至北门，线路穿越古城墙后，沿北大街经莲湖路．绕钟楼沿南大街至南门，穿越古城墙后，沿长安路经南稍门、友谊路、省体 第6章实例研究育场、小寨、八里村至长延堡，绕电视塔继续南行，经长安区长安北街、长安南街至终点西寨村，设终点站韦曲站。线路全长264千米，设车站21座，分别是：草滩镇、火车北客站、薛家寨、张家堡、尤家庄、南康村、方新村、龙首村、北关、北大街、钟楼、南门、南稍门、草场坡、小寨、八里村、长延堡、三爻村、风栖路、韦曲镇、西寨村。二号线的功能定位：该线路位置为西安市南北向主客流走廊，线路将郑州至西安高速铁路西安北客站、张家堡广场、城市中心北大街及钟楼、南郊省体育场、小寨商业文化中心、西安国际展览中心、长安区等大型客流集散点串联起来，沿途分布有张家堡客运站、城北客运站、明德门客运站等K途客运枢纽。线路北端连接西铜高速、西延高速、210国道，南端连接西康高速，是南北向对外交通要道。二号线与一号线构成轨道交通线网中的十字骨架，是线网中的骨干线。612公交现状分析西安市现有220条公交线路，线网布局如图5-2所示。图5．2西安市现状公交线网布局图从图5．2中可以看出，由于受城市布局和棋盘状路网格局的限制，西安市公交线网布局情况表现为“三多三少”，即旧城区线路多，城郊区线路少，线路东西走向多，南北走向少，南半区走向多，北半区走向少，且公交线网基本上是以古城区钟楼为中心，以五十年代的工业区、商业网点、文化教育、娱乐中心等南局为依托，线路基本上都是从城区外发车通过古城区，乘客的集散、换乘都集中在古城区一些大交通枢纽和集散点。整体公交线路分布疏密不均，在二环线内区域公交 长安人学硕士学位论文线路比较集中，主要沿着一条南北向主干道，二条东西向主干道分布，线网密度明显偏高，二环线外区域较为稀疏，线网密度较低。沿地铁二号线走廊内分布的公交线路有61条，线路具体情况见表6．1所示。表6．1沿地铁二号线走廊内分布的公交线路序号公交线路起终点重合地铁站l6火车站西—省游泳中心329火车站一邓家村2311钟楼一国棉五厂2412正义纺织公司一植物园7514城西客运站一芙蓉南路中段3616火车站一电视塔2719华美学院一纬什街4826公交六公司西区—植物园8928高新一中—辛家庙21029西工大软件园一东门21l31沣惠路—铁一中东校区31233沙坡一郭家村31336辛家庙—省肿瘤医院101437城北客运站一西影路东口61539城北客运站一火车站西41644世家星城一纬什街21746大明宫建材家居城一南郊储配厂31850城西客运站一雅荷城市花园219107龙首东路一丈八宾馆220118桃同北路一千户村221202西辛庄一经济技术开发区422203东方大市场一明德门323205火车站西一紫薇城市花园324207雅荷城市花园一沙井村225209金花北路一汉城商业街l65 第6章实例研究表6．1沿地铁二号线走廊内分布的公交线路(续)序号公交线路起终点重合地铁站26215西京大学南校区一西门1027216大明宫建材家居城—特警支队528222文艺路一西部国际车城229224城两客运站一芙蓉南路中段230228建T路—城市运动公园631229西京大学南校区一火车站西1232230城市运动公园一纺织城鹿塬街233236钟楼一未央湖934238西华门—现代农业开发区735239零六七基地一火车站西936310西华门一金三角商城1037321南门—张杜村338323南门一常宁宫1039403三桥一张家堡140407城西客运站一芙蓉南路中段241408南姜村一东方大市场342409张家堡一水泥厂243504芙蓉南路中段一邓家村244506西安文理学院东门—徐家堡545509丁白路西口一雅荷渡假山庄64652l秦阿房宫—交大科技园247527劳教所一陕汽总厂348600城市运动公园一陕师大长安校区134960l交通职业技术学院一曲江海洋世界450603火车站一电视塔651K605幸福中路一雁塔两路652608火车站西一科技六路353609经济技术开发区一大唐芙蓉园南门8 长安大学硕士学位论文表6．1沿地铁二号线走廊内分布的公交线路(续)序号公交线路起终点重合地铁站54K618红旗西站—省肿瘤医院1255702西航福利区一阳光小区256704明德fld,区一东方大市场557705大舜钢铁物流—交大后勤驾校4587ll旧机动车交易市场—红旗厂559717青东村一月登阁村360719西航花园一胡家庙661720大王一大唐芙蓉园南门2从表6．1可以看出，地铁二号线走廊内的公交线路密集，重复系数高。与二号线走向基本一致，功能相似的公交线路有9条，分别是：36、215、229、236、239、310、323、600、K618。线路主体部分与二号线重合的有15条，分别为：12、26、37、39、216、228、238、506、509、603、K605、609、704、711、719。其余37条公交线路与二号线重合1～5站，重合距离不长。6．1．3公交规划目标西安市2010年之前，地面公交的发展原则是“加强建设、调整结构、优化换乘、发展近郊”，重点加强公交系统的建设力度；调整线网布局结构，分等级规划建设线网；优化换乘枢纽；发展近郊公交系统。发展目标为：中心区线网密度达到3．04km／km2，出行时耗为50分钟；站点的服务面积显著提高，达到或接近52％；使居民的公交出行比例达到总出行量的35％以上。基本达到规范所要求的标准；形成“六纵、五横、一环、一放射”的公交网络，到2010年公交线路达到300条，有效引导未来城市交通需求。6．2公交线网规划调整2010年地铁二号线通车运营后，二号线走廊内的交通供给激增，公共交通运能、运力得到大幅度的增加，交通需求虽然会因为二号线的运营而有所增加，但增长的幅度远远小于交通供给的增长幅度，地面公交的运量相应减少。为了使二号线走廊内的交通供需平衡，充分发挥地铁二号线的功能，减轻地面道路的交通压力，应对二号线走廊内的公交线路进行合理的规划调整。67 第6章实例研究根据本文第三章所提的理论与方法，将二号线走廊内的公交线路分为三个功能层次，公交主干线、公交次干线和公交支线。由于本文考虑的是地铁二号线走廊一小区域内的公交线路，而二号线走廊是西安市南北方向的交通要道，因此，可近似地将与二号线基本重合的公交线路作为公交主干线；将路线主体部分与二号线重合，其余部分在交通主干道或次干道运行的公交线路作为公交次干线；与二号线小部分重合，其余部分在干道或支路上运行的公交线路作为公交支线。根据地铁二号线的走向及功能定位，尊重西安市现状公交网、道路网布局及客流分布的实际，以地铁沿线客流需要预测为依据，从提高公共交通系统的整体服务水平的角度出发，对二号线走廊内的公交线网进行规划调整布局。调整原则：便民原则，与客流发展相协调原则，客运资源最优化原则，与线网整体布局融合原则，与道路交通相协调配原则，与相关方案保持连续性原则。6．2．1公交主干线规划调整公交主干线的功能与二号线的功能类似，走向基本一致，但它是二号线的有力补充^因此广二号线走廊内的公交主干线路不宜过多，规划一、两条就足够。根据公交主干线的规划模型和规划方法，充分考虑走廊内现有公交线路的功能特点，对走廊内的公交主干线进行规划调整，规划调整方案如表6．2所示。6．2．2公交次干线规划调整公交次干线承担二号线交通走廊外的城市客流分支，增大交通的辐射范围和服务区域内的交通出行。其规划布局应与二号线重合站数较少或与二号线垂直相交。根据公交次干线规划模型和方法，充分考虑现有公交线路的功能特点，对走廊内的公交次干线进行规划调整，调整方案如表6．3所示。6．2．3公交支线规划调整公交支线通过填补线路空白，加密公交线网，与公交主干线和次干线换乘，起到提高公交系统的覆盖性和服务质量、增加公交吸引力的作用。通过对二号线走廊内与地铁重合站数较少的线路分析，可将下列线路看成是公交支线，它们是：6、9、28、29、33、46、107、118、224、408、608。由于公交支线的功能是为地铁、公交主干线和公交次干线集散客流的，因此，对于这些线路的调整只是在站点上，不调整它们的路线走向等。为了使乘客能方便换乘，在与二号线重合路段的公交站点应设置成与二号线的站点在一起。 心11翟蚓1褪￡婆憾袄-‘．键智翱日酬幡格扑密．俐R扑斗<繇蚓鲻怔斗<倏!捌酃固g{暖魍鲻翼望暑{：i陋惶单窿芒琼471l+娄蠼状酃釉罢栖罡赵郯暑|ci鲻毒|：i*敏世￡筐郄靠丑r’耆麓甘{|缸制嚣I1I1I1暑|：i佃丑．厘斗<詹窟甘套N删11Ⅱ口涩盟票期鳝雹锄督雷督鲻鲻婶詹林冰林妒舞涩榭键姐寸Ⅱ≈Ⅱ1I刘墨唇母岳剐涨渊蜡摊寒qⅡ胛删筐林栅1{Ⅲ|111班|11；|删}镒魁艘剞罄吾冥如根很根鹱郏1；l翻1暑j：i如林寸Ⅱ．繇好繇皋剞皿r’恻．唧键皿p咖皿r’酬根1l剞键剞掣I11l11斗<鲻胛恹斟由R瀣肝岍圻妒根晤审幡繇酱螂餐幡+争1l龚餐I1醐伞齿皿p1捌{|捌{1醐岬璐柑圻厦11l11忙皿向剞承廿幡喇坷忙奸《嫂媛蝌根世球醐缀将《将繇繇缀留汝嫣《瀣醐舒醐妒藩密瀣螂鳎婶密器燃删咖删咖夏椒悄业舳嵌靶妲Ih妲姑艘胀靶屦划’’一ⅡR凸RⅡR蓍萎oNofr、N●_●‘_--●--_-__-一，_一-‘■●。●羹蚕tnNan口．na0∞at。■N-。_卜-_吼-_■N-_-。_汝一懊凶≮嫒I凶-目卜日-E卜辎鲻陋爨I⋯帮圜鲻瓤幻悄I篮蒋半按凼口。球嗣般!藿主蚓斗<圜墚《蓬彗控C证鞍张数扑般扑针I醐智裂斗