山东交通学院成人高等教育毕业设计

成人高等教育毕业设计（论文）题目：大城市公交线网规划研究

学生姓名：商超函授站点：济南学号：043152000 专业名称：交通工程学习层次：本科学习形式：函授指导教师：×××审核签字：××

二○○七年十月

摘要

公共交通线网规划是大城市客运交通规划的主要部分,具有非常重要的意义。本论文在分析大城市公共交通特性的基础上，提出了大城市客运交通结构的发展战略思想：以轨道交通为骨架：常规公交为主体，其它公交方式为辅助的多层次公共交通客运体系。对公共交通线网规划的三个部分：中运量轨道交通，接运公交，常规公交的线网规划方法进行了探索和研究。

对于中运量轨道交通，以轻轨为例，提出了一种改进的扫描方法。根据线路起终点状况，以路线效率最大为宗旨，定性分析、定量计算相结合，逐步缩小搜索范围，直至找到一条最优轨道交通线路或线路集，以供决策者参考。同时还对轨道交通线路起讫站点的确定方法，轨道交通的客流预测方法作了一定的研究。

为了扩大轨道交通的客流吸引范围，进行了接运公交线路规划方法的研究。重点研究了接运站址的选取方法，以这些接运站址为基础，逐条搜索出一系列合理的接运公交线路，和中运量轨道交通线路共同组成大城市公共交通客运体系的骨架。

对以前常规公交线网规划方法进行了总结和归纳，对大城市换乘枢纽的必要性和设置方法进行了定性的分析，在逐条布线法的基础上提出了启发式公交线网逐步优化方法，不断反馈，最后形成合理的公交线网。同时，还对常规公交线路起讫站点的确定方法进行了一定的改进。

将公交线网规划方法应用于鞍山市客运综合公共交通规划，进行了鞍山市轻轨线路规划，轻轨线路客流预测，常规公交线网规划，并获得了满意的结果。

关键词：大城市公交线网规划研究

ABSTRACT

As the main part of the urban passenger transport planning, public transportation network, planning plays a very important role. After analyzing the features of urban public passenger transport, a strategic idea that the public passenger transportation system is formed muti-gradually by Light Rail (LR) as its framework, normal public transport as its main part and other public transport manners, is studied.

By Using the LR as the example, an improved scanning algorithm is put forward for the medium quantity rail transport. According to the practical conditions, and with the aim of maximum route efficiency, both qualitatively and quantity, the route-searching range is diminished gradually until best LR route is found. Meanwhile, the method for setting the terminals LR routes and the passenger flow forecasting method are also studied.

In order to extend the passenger-attracting scope, the method for feed bus route planning is developed. In this process, the method for selecting the feed bus terminals is the primary part. With the feed bus terminals as the foundations, a series of reasonable feed bus routes are selected step by step. These routes, together with the LR network, form the framework in the urban public passenger transportation system.

After the former planning methods for normal public transportation network are summarized and concluded and the method for setting urban passenger exchanging pivots is analyzed qualitatively, a heuristic method for normal public transportation network is put forward. By the Consecutive feedbacks, a reasonable public transportation network is formed. Meanwhile, the methods for setting the terminals of normal public transportation routes are improved.

The methods for public passenger transportation networks planning are applied in the Ansan city comprehensive public passenger transportation planning. The LR route planning, LR passenger forecasting and normal public transportation network planning are Carried out successively, and the planning outcome is satisfaction.

Key Word:Urban Public Transportation Network Pilot Study

引言················································································································第一章绪论

1.1 大城市公共交通线网规划的必要性及国外发展概况 (1)

1.2 大城市公共交通线网规划的特殊性 (2)

第二章客运交通OD分布量预测

2.1 影响客运交通OD分布量预测的主要因素 (6)

2.2 客运分布OD量预测 (7)

第三章中运量轨道线网规划

（省略）……

第四章中运量轨道交通接运公交线路规划

（省略）……

第五章常规公交线网规划

（省略）……

第六章实例分析

（省略）……

参考文献·········································································································（省略）……

致谢···············································································································

（省略）……

1 绪论

1.1 大城市公共交通线网规划的必要性及国内外发展概况

建国以来，我国大城市公共交通的发展经历了一个繁荣、衰缓到现在难以维持的过程。在这五十多年中，我国大城市的社会、经济结构发生了巨大变化，社会经济文化活动空前繁荣,居民出行成倍增长，然而，公共交通却发展缓慢，公交方式出行时间明显增加。以上海为例[3]，81～82 年居民乘坐公交车的平均时间为43分钟，86年增长至56.4分钟，以上班、上学为出行目的，81～82年公交平均出行时间为39分钟，86年则为47分钟,且近几年仍在不断增长。其中原因是多方面的，如：城市延展，道路拥塞，流动人口增加对公交系统的冲击等等。但就公交系统本身而言，也有着明显的缺陷，其线网布局十几年不变，或变化不大，或没有遵循城市结构演变、居民出行趋势而变化，缺乏规划，公交方式单一，使公共交通在城市客运中，由主要角色逐渐成为次要部分。也以上海市公交车与自行车发展状况为例，如表1.1。

从表l-1可以看出，上海市公交在1989年后己明显呈负增长状态，而自行车出行却年年呈大比例增长。从理论上说,在上海这个半径为10km的大城市中,居民出行应在公交方式的合理范围内，而自行车出行比例不宜过大。目前，上海市已建成了地铁一号线、二号线，远景规划170～330余公里的地铁线路，这也许能使上海市公共交通发生较大的变化。

公交发展的相对停滞或倒退，是北京、天津、鞍山、南京等大城市也同样面临着的问题，这说明了我国大城市公交规划尚缺乏科学性，尤其公交线网规划是我们应首先解决的问题。此外，由于人们消费水平的不断增长，我国小汽车的发展问题也提上了日程，我国尚不健全的公共交通事业将如何抵制使这股浪潮的冲击，也使得合理、科学地规划公共交通线网变得日益迫切起来。

迄今为止，国内外许多交通研究机构都对公交线网规划提出了一些理论和模型,开发了各具特色的软件，有美国的TRANPLAN 、OTPS、加拿大的EMME/2等，瑞典、以色列、英国和阿根廷等国家也先后结合本国的交通特点，提出了

一系列与正则模型相应的理论和软件。国内近十几年的工作也已向这个领域的纵深发展。上海机械学院建立了一个优化模型，上海市同澳大利亚合作，将交通规划软件TRANSTEP用于上海市的交通分析。长沙市也开展了相应的研究。近几年，许多高校、交通研究所、规划部门关于这方面的研究又有了许多更详细的成果。

表1.1 上海市公交、自行车发展状况一览表

* 括号内为全市流动人口流入人口

1.2 大城市公共交通线网规划的特殊性

1.2.1 我国大城市公共交通特点

大城市的性质、结构形态与中小城市有差别，这主要表现在以下几方面:

1、人口多，面积大；

2、社会、经济、文化活动频繁；

3、城市功能区域划分明显；

4、有明显的CBD；

5、人均交通设施水平往往较低；

6、有明显的交通走廊；

因此，在大城市，居民、流动人口等的活动有可能集中在某个特定区域、某个特定时段内，公交设施难以承担交通需求。对应于此，大城市的公共交通也表现出其特殊性：

1、高峰时段公交车辆十分拥挤，满载率一般高于80%,有的高达120%；平峰时段流动人口出行、弹性出行增加，公共交通负担仍然很重；

2、公交出行半径增加，相当部分的出行难以直达，公交换乘成为关键问题；

3、某些区域出行过分集中，常规公交难以胜任；

4、常规公交缺乏交通政策、交通规划的保护，缺乏资金投入，车辆老化严重，运行极其缓慢，准点率难以保证；

5、大城市近中期内公共交通突出的矛盾是：公交客运能力的供应与乘客出行需求的矛盾，高峰时段，供应远低于需求；从长远看，矛盾将转化为客运量供求矛盾以及服务质量较低与人们多层次需求之间的矛盾，尤其是后者更为突出，公交方式迫切需要革新。

1.2.2 主要公共交通方式的特性

国内外研究和使用都较为成熟的公共交通方式主要有三种：

1、常规公交

常规公交高峰小时客运能力6000～8000人次，全日为15000～25000人次，车速15～20km/h，固定投资较小，运行路线可改变，但必须在地面道路上行驶，舒适性和准点率都较差，适于客流不大的中短距离出行。

2、地铁(Subway)

地铁是当今世界上流行的公共交通方式之一。迄今为止，世界上已有一百多个城市修建了不同规模的地铁线网，尤以伦敦、莫斯科、纽约、巴黎为最。我国的北京、上海、天津、广州、深圳等大城市也相继修建了地铁线路，南京等大城市也正在筹备修建。地铁作为一种交通工具,速度快，高达45～60km/h，

载客量大，高峰小时可达45000人次，全部于独立线路上运行，准点率高，适于客流非常集中的中长距离出行，但投资巨大，每公里造价约为3～4亿元人民币。

3、轻轨(Light Rail)

轻轨是一种在有轨电车基础上革新而成的新兴交通工具，各项指标均介于常规公交与地铁之间，高峰小时客运量可达25000～30000人次，最高断面流量可达14000～16000人次，速度为35～45km/h，既可于独立的线路上行驶，又可与其它交通方式在地面上混合行驶，平均造价约为地铁的1/3～1/2。目前，我国的许多大城市都规划了轻轨线路，如广州、成都、大连、青岛、鞍山等。

1.2.3 大城市公共交通线网规划的基本原则

由前文的分析，再结合我国目前的经济发展水平，认为中运量轨道交通1在我国大城市客运中将会有较大市场。在这个基础上，大城市公共交通线网规划的主要基本原则如下：

1、在社会经济条件许可情况下，建设轨道交通，使之成为公共客运的骨架，并逐步成网；

2、充分重视轨道交通接运公交线路规划，扩大轨道交通方式的吸引范围；

3、常规公交仍将是大城市公共交通客运的主体，应着重解决其与轨道交通线网以及接运公交线路的关系；

4、换乘问题成为一个至关重要的问题，应设大型客运换乘枢纽，从换乘枢纽入手，进行常规公交线网规划。

总之，大城市公共交通线网规划的原则，既要具备一般城市的共性，又要具备其特殊性，主要表现为大城市的城市结构以及社会经济活动的特殊性。

1.2.4 大城市公共交通线网规划的一般过程

本论文采用的对大城市公共交通线网规划的一般过程如图 1.l。从图中可见，这里的公共交通线网规划方法得到的并不是“最优”线网，而是一种有一

①中运量轨道交通最典型的就是轻轨, 在以后文中皆用轻轨替代中运量轨道交通。

定理论根据，在实践上方便可行的满意线网。

图1.1 大城市公共交通线网规划的一般过程

2 客运交通OD分布量预测

2.1 影响客运交通OD分布量预测的主要因素

公共交通和其它客运方式的OD分布量预测是城市客运交通预测的重要部分，也是公共交通线网规划的基础。城市客流的发展趋势和时空分布规律，与以下几点主要的影响因素有关：

1、城市土地利用

随着城市化进程的加速，城市人口进一步集聚和城市用地的扩大，城市客流量会随之增加，其时空分布规律也会随之发生某些大的变化。人们出行时间和出行距离随着用地规模的扩大而增加。

2、城市社会经济的发展

由于社会经济的发展，人们生活水平的提高，人均日出行次数的增加，对城市交通提出了更高的要求。城市交通要为人们提供准时、安全、舒适等诸方面优质的服务。

3、城市家庭特征的变化

由于我国提倡一对夫妇只生一个孩子的政策，今后家庭人口结构及出行特征将会发生变化，由此引起城市客流的变化。

4、外向型经济的发展

随着改革开放政策的进一步贯彻执行，各城市外向型经济的发展，城市流动人口将会有较大的增长，城市客流也会随之增长。目前一般大城市流动人口占城市人口的20%～30%，个别沿海城市高达50%，深圳流动人口为城市人口的1.5倍。

5、城市道路基础设施的建设

目前我国大城市规划的线网，己按规划实现的不到50%。有的城市不到20%。随着城市路网的进一步的完善，会使城市客流分布更趋于均匀和合理。

6、城市大型人流集散点的分布和建设

为了有利于疏解城市交通，合理组织城市客流，城市中大型人流集散点的分布宜采用大分散小集中的原则。而现状情况是，大城市旧市中心(CBD)地区，是

建筑、人口、工作岗位高密集地区，同时又是城市交通高度集聚地区，随着城市综合开发，旧市中心区人口、建筑、工作岗位更进一步集聚。北京、天津、上海、大连等城市是典型的代表。这种继续强化旧市中心区的战略，必将导致城市交通的困境，尤其是客运交通。

城市客流预测一定要把握城市大系统中引起客流变化的主要相关因素。通过分析城市土地利用规划、人口特征变化、社会经济发展水平、大众对城市客运交通的价值观念的变化和市府当局对发展城市客运交通的政策等，预测城市未来客运交通的发展趋势，提出城市合理的客运交通结构，尤其是大城市建设轨道交通的客流依据。采用定性和定量相结合的方法，提出城市客运交通设施相互协调发展的政策和措施。

2.2 客运分布OD量预测

客流预测主要由城市居民出行预测、城市流动人口出行预测、城市对外客运预测三部分组成。城市居民出行是指城市常住人口起终点均在城市内部的出行；城市流动人口出行是指城市暂住人口起终点均在城市内部的出行；城市对外客运交通是指城市到外地以及外地到城市的客运交通。在通常的交通预测四阶段法中，公交OD分布量主要就是在以上城市客运交通预测的三个部分完成并获得客运OD分布量后，通过交通方式划分而得到的，其基本步骤大致可分为：

2.2.1 交通小区划分

以城市用地为特征的交通小区划分：这是研究城市客运交通的基本单元，交通小区的划分，要考虑和现有行政界限相结合；考虑自然河流山脉的分割及铁路等屏障；考虑用地特征和人口规模，一般同一用地类型的土地应尽量划分成一个或若干个交通小区，人口规模不致于相差太大，一般为2～4万人口一个交通小区。

2.2.2 交通调查

这里交通调查主要是指居民出行调查、公交专项调查、流动人口的出行调

查、港站对外客流调查等，主要内容包括城市土地利用，社会经济发展，人口和工作岗位的分布；居民每日出行空间时间分布状况；公交车利用状况，公交线路，站点客流分布特征等。流量预测时可充分应用交通调查所得的参数，建立起各类预测模型。没有交通调查资料的城市，可采用时间序列趋势外推的预测方法。一般应采用十年以上的统计资料。应用此方法预测近期客流量是可行的。但用于预测远期客流量时，采用趋势外推，其预测精度就难以保证。

2.2.3 道路网络及交叉口节点编码

在充分研究现状网络基础上，再结合规划网络，以便更好的远近期相结合，对城市交叉路口节点进行编码。鉴于计算机容量、速度的限制，城市交叉路口一般应在4000个以下，以便于应用计算机进行数据处理。

2.2.4 交通生成预测

交通生成预测方法有多种，主要包括生成率法、类别生成率法、回归分析法等。

1、生成率法

该方法基本思想是：根据OD调查，得到单位用地面积(单位人口或单位经济指标等)的交通发生、吸引量，并假定其是稳定的，则可根据规划期限各交通区的用地面积，得出规划期限的交通生成量、吸引量。

2、类别生成率法

类别生成率法是考虑对交通产生或吸引影响较大的某些因素，如人口、职业结构、用地面积，不同性质的用地结构等，由这些因素组合成不同类别的生成率，根据现状调查资料，统计不同类别单位指标的交通产生、吸引量，从而进行交通生成预测。

3、回归分析法

回归分析法是根据调查资料，建立交通产生或吸引与其主要影响因素之间的回归方程，利用所建立的回归方程，通过对主要影响因素的预测，预测交通产生或吸引。

另外，还可以用类别回归分析法、时间序列法进行交通生成预测。

2.2.5 交通分布预测

交通分布预测有许多方法，各有其优缺点，其中最常见的是重力模型法。 重力模型法的基本假定是：交通区i 到交通区j 的交通分布量与交通区i 的交通生成量，交通区j 的交通吸引量成正比，与交通区i 和j 之间的交通阻抗参数，如两区重心间的交通距离、时间或费用等成反比。重力模型中最为常用的是美国公路局的单约束重力模型，其模型基本形式为：

x ij ＝T i ∑?????j ij ij j ij

ij j k t f u

k t f u )()( (2.l)

式中, x ij 交通区i 到交通区j 的交通分布量；

T i ----- 交通区i 的交通产生量；

u j ----- 交通区j 的交通吸引量；

f(t ij )----- 交通区i 与交通区j 之间的交通阻抗函数；

k ij ---- 交通调整系数。

k ij 的确定方法是：k ij 先令=1，再将计算所得的x ij 和调查所得的x 'ij 计算k ij ：

k ij =ij ij ij ij r Y Y r ?--?

11 (2.2)

式中,r ij ----- 比例系数,r ij =x 'ij /x ij ； Y ij ----- i 区到j 区出行数占i 区出行产生总数的比例；

Y ij = x 'ij /∑j

ij x '

用重力模型进行交通分布预测是一个反复迭代平衡过程，首先是将预测的交通发生吸引量以及规划期限的交通阻抗参数代入模型计算。通常，由模型得出的交通吸引量与给定的交通吸引量并不相同,则用下式迭代：

x 'ij = ∑?i ij

j

ij x

u x (2.3) 反复迭代直至i T /∑i

ij x '接近1，然后再用公式

x 'ij = ∑?i

ij

i ij x T x (2.4)

迭代至i T /∑i

ij x '接近1，用上述两式反复迭代计算，直至发生量吸引量平衡。

2.2.6 公共交通方式OD 分布量

由本章2.2.4和2.2.5得到各交通小区间客运OD 分布量后，可以运用改进的Logit 模型获得公共交通方式和其它客运方式的OD 分布量，Logit 模型如下：

ijm p =ijm r e ?-θ/∑?-k r ijk e

θ

(2.5)

式中,ijm p -----交通区i 到交通区j 交通方式m 的分担率；

θ----- 参数，一般在3.0～3.5；

ijk r ----- 交通区i 到交通区j 交通方式k 的交通阻抗与平均交通阻抗的

比值。

从上式可以看出，在我国大城市中，各交通方式的交通阻抗函数是预测的关键。一般来说，客运交通方式主要由步行、自行车、公交车、出租车四个部分组成。笔者以为，在我国城市发展的现阶段和未来相当长的时期内，人们出行心理是处于一种想获得满意交通工具的欲望与较低的经济收入、较差的城市道路条件的矛盾之中，因而，这里拟提出交通方式“满意度”的概念。

所谓“满意度”，即出行者对某种交通方式的满意程度，是定量与定性分析的结果，是一个无量纲参数。人们对交通工具的要求主要有两个：

①私有化；

②机动化。

私有小汽车恰能很好地满足这两个要求。因而我们可将私有小汽车这种交通方式的“满意度”定为1，其它交通方式“满意度”则是该交通方式与私有小汽车方式比较的结果。“满意度”是一种综合指标，它主要由出行费用(花费)、出行速度、出行舒适度、受交通管制的程度以及满足交通工具私有欲望的程度这五个重要因素决定的，如下式：

c

m c m c m c m c m ijm P P C C S S V V M M R )(54321?+?+?+?+?= (2.6) 式中,1?，2? ，3?，4?，5?----- 回归参数，可由现状OD 调查和各项专项调查回归分析而得；

M m ----- 第m 种交通方式的出行费用占平均收入的比例；

V m ----- 第m 种交通方式的行驶速度；

S m ----- 第m 种交通方式的出行舒适度；

C m ----- 第m 种交通方式受交通管制的程度；

P m ----- 第m 种交通方式满足人们占有私人交通工具欲望的程度；

公式中下标为“c ”的表示私有小汽车方式的各个指标。这里，仅是对交通阻抗函数换了个角度进行了思考，具体参数、指标的取值和定量化不是本文的重点，不再赘述。

某种交通方式的交通阻抗与该方式的满意度成反比，故：

∑=n ijm

ijk ijm r R n T 11)/( (2.7) 式中，n ---- i,j 交通小区之间交通方式的总数；

R ijk ---- i,j 交通小区之间交通方式k 的“满意度”；

r ijm ---- i,j 交通小区之间交通方式m 的交通阻抗的比值。

由以上客运交通预测的几个步骤，可以获得任意两小区之间的任一种客运方式的OD 分布量。

以下部分省略…….

参考文献

1.王炜、徐吉谦.城市交通规划[M],南京:东南大学出版社,1999,49-73.

2.陆化普.解析城市交通[M],北京:水力电力出版社,2001,88-94.

3.蔡君时.城市轨道交通[M],上海:同济大学出版社,2000,1-25.

4.徐吉谦.交通工程总论[M],北京:人民交通出版社,2002,123-143.

5.陆化普.城市轨道交通规划的研究与实践[M],北京:水力电力出版社,2001,50-115.

6.王炜.城市交通管理规划指南[M]，北京：人民交通出版社，2003，100-122.

7.段里仁.我国城市交通拥挤堵塞原因及其缓解的基本途径.公安部科技信息工作会议论文，北京：北京市交通工程科研所编印，1998，10～14.

8.大连市轨道交通路网规划.清华大学交通研究所等，2000.

9. 苗彦英.城市轨道交通路网的规划研究[J].城市轨道交通研究,1998,64(1):29-33.

10.王忠强.轨道交通路网规划若干问题探讨[J].西南交通大学学报,1999,34(3):369-373.

11. 刘维宁.城市轨道交通发展模式的探讨[J].北方交通大学学报,1999，23(4):8～12.

12．叶明.从“DOWNTOWN”到“CBD”-美国城市中心的演变[J].城市规划汇刊，1999，1：58-63.

致谢

在论文完成之际，衷心感谢×××的对我的论文进行悉心指导和帮助。×××严谨的治学态度、渊博的知识以及敏锐的思维和洞察力给我们留下了深刻的印象，让我们在今后的学习和工作中受益匪浅。

在函授学习和论文撰写过程中，得到了山东交通学院众多领导和老师的帮助。×××老师给予的积极的建议和帮助；×××在英文翻译中给予了无私的帮助和支持；×××在课程学习和论文进度方面的鼓励与督促，使我顺利完成论文的撰写工作。在此向以上老师和同事表示最真诚的谢意！