智能公交线网优化系统设计

1.4 分层公交线网优化程序
信息系统和城市交通模型的基础上，从站点
将公交线网分为 Type A、Type B、Type C
布局、线网规划、服务水平、运力需求四个 三类，分别表示新规划干线、新规划普（支）
方面对公交线网进行分析，并在现有的公交 线和已有线路1。
路网及客流分配的基础上对区域公交线网、
单条线路、换乘站进行辅助优化调整。其具
网优化方案进行评价：公交运营效率评价、 客流服务水平评价及路网影响评价。
4.4 线网优化程序 复制基础路网方案，然后删除不属于评 价范围的线网，执行公交分配，根据最大流 量设置线路的发车间隔，最后计算目标函数 的条件5。 程序跳出条件：目标函数值迭代最低。 5. 结论 （1） 提高各项城市交通运行检测数 据的利用效率，提取使用者的反馈信息，有 助于充分了解城市居民出行的供需关系。 （2） 供需双方信息明确，使最优方 案的出现就成为可能。通过合理引导交通需 求，规划更好的交通线路，可以使得道路使 用更均衡。 （3） 基于地理信息系统和城市交通 模型平台，设计公交线网优化系统程序，提 高设施的使用率，实现交通资源效率的提升。
1.3 公交出行需求矩阵模块
公交需求（Demand tot）可以是通过问
卷调查获取的现状需求数据、通过站点及线
路运量推算的需求数据，或者根据用地及人
口数据模块得到的预测需求。
busServicelevel ——公交服务水平；
transfertNum ——换乘次数。
3. 智能公交线网优化控制条件
智能公交线网优化按照“分区服务、枢
纽分级、线网分层、逐层展开、整理优化”思
路，兼顾出行者、运营者以及社会整体效益，
建立多参数的优化目标函数。
图 2 基于站点客流数据的公交需求校核
2.2 规划公交线网
在既定的公交供给目标下，公交系统内
部各方式（地铁、有轨电车、BRT 和常规公
交）之间存在换乘和竞争关系，利用常用的
MNL 模型（Multinominal Logit Model）划分
4. 智能公交线网优化系统程序 4.1 数据准备 读取 ArcGIS 用地及人口数据库、道路 及线网数据库基础数据；设置属性、查询索 引及计算函数；计算分层需求矩阵。 4.2 线网生成程序 Type A ：快线按照最短路径的方式生成 有限条数的快线公交，一般在确定轨道交通 和中运量走廊的前提下开展。 Type B ：所有站点必须是节点，获取路 段的运行车速数据，其中某些模式（地铁、 城际）按照预先设定的运行速度。 设置控制变量：需要生成的公交线路数 量、最大的线路长度、是否自动搜索线路路 径、最低的线路流量阀值。 Type C ：现状公交线网及运营数据，并 在运行优化程序时设置是否参与优化。 4.3 优化线网性能评价程序 对优化线网方案的运营效果进行评价。 评价指标主要包括：高峰与平峰时的公交线 路的流量和车速、公交车辆平均停站时间、 公交车辆平均行程时间、公交车辆在交叉口 的延误时间、公交专用道饱和度与服务水平、 公交车辆到站准点率、公交车辆平均载客率、 公交站点饱和度与服务水平、公交站点的平 均排队长度、公交站台的最大乘客数、乘客 平均等待时间、乘客平均候车面积、路段机 动车平均车速、路段机动车饱和度与服务水 平、交叉口机动车延误、交叉口机动车排队 长度、交叉口机动车饱和度与服务水平等。 通过上述指标的分析，可以从三个角度对线
3.2 线路分层及规模 干线线网优化目标：考虑乘客出行的时 间最短、线网的路线客流周转效率最大。实 际线路优化布设中主要以路线效率最大为目 标布设，而乘客出行时间最短转化为线路的 非直线系数为约束。 普线线网优化目标：中短距离出行换乘 次数最少，直达、快速、方便地到达目的地； 长距离出行时使乘客方便、快速的换乘大容 量快速公交，要求尽可能的提高公交运营速 度，减少换乘次数；保证适当的公交线网密 度，即良好的可达性；保证线网的服务面积 率，减少公交盲区；公交线路客流均匀；兼 顾公交运营企业效益。 支线线网优化目标：公交支线应为居民 小区以及公交快线、公交普线未覆盖区域的 乘客提供快速便利的到达目的地、枢纽点的 接运服务，允许一定的绕行。布设时，注重 提高公交线网的覆盖率，以公交支线线路连 接的公交站点和途径的出行聚集点数量最大 为目标。 3.3 单条线路控制 单条线路约束条件：起终点条件、线路 长度条件、线路非直线系数约束、线路客运 能力、站点中转量约束、道路通行能力、线 路的断面流量均衡性约束、复线系数、线路 站距约束。 3.4 线网总体服务水平 公交线网整体约束条件：线网密度、乘 客换乘系数、线网的车站服务面积率、居民 出行时耗、公交车辆保有量。
各层次需求关系：
Demand A + Demand B = Demand tot − Demand C
Demand A =
∑ e
m j =1
β A,
j
×
cos
ti,
j
∑ A,B i
∑ e
m j =1
βi,
j
×
cos
tห้องสมุดไป่ตู้,
j
其中，m——效用函数使用参数的个数；
n——可选择方式的个数；
cost——各 OD 对间的时间或费用值；
参考文献： 1 陈艳艳, 北京工业大学, 多层次公交线网规划实用 方法. 2 Heinz Spiess, EMME/2 Support Center, A Gradient Approach For the O-D Matrix Adjustment Problem. 3 AECOM, 公交出行分担率提升策略研究（济南）. 4 王炜, 东南大学, 实用公交线网规划方法研究. 5 Ernesto Cipriani, Roma Tre University Department of Civil Engineering, Transit Network Design: A Procedure and an Application to a Large Urban Area.
图 1 智能公交线网优化系统构成
2. 分层公交线网需求 2.1 现状线网优化 通过对运营线路运量、站点上下客、IC 卡换乘数据统计分析，运用 OD 反推技术2， 得到现状公交出行需求矩阵（Demand C）。 相比问卷调查数据，OD 反推技术数据源便于 获取、成本低、数据更新快，基于已知初始 条件计算精度较高。
β——标定的参数。
综合考虑有车者和无车者在不同出行
目的（HBW、HBS、HBO、NHB、PRO）的 公交出行影响因素的影响效用3，出行时间、
接驳时间、候车时间。
有车者： Hbusi = θ i + α1i ⋅ bus _ TT +
ϖ1i ⋅ busServicelevel + λ1i ⋅ transfertNum
体功能包括：公交线网运营分析、公交线网
优化、优化线网性能评价。
1. 智能公交线网优化系统框架
系统包括 4 部分：ArcGIS 用地及人口数
据模块、Emme 道路及公交网络模块、公交 出行需求矩阵模块和分层公交线网优化程 序。
1.1 ArcGIS 用地及人口数据模块 存储地块用地性质、规划控制条件、规 划人口等信息属性，同时落实公交场站等用 地信息。 1.2 Emme 道路及公交网络模块 存储规划道路红线、断面、公交专用道、 公交线网等信息属性。
智能公交线网优化系统设计
摘要：智能公交线网优化系统，研究充分发挥城市主管部门采集的运营数据统计分析
功能，以地理信息系统和交通模型平台为基础，兼顾城市发展规划、公交出行和运营效益，
采用分层线网规划原理设计程序，实现针对性强、响应迅速的智能公交线网优化系统。
关键词：交通模型 OD 反推 分层规划 1智能公交线网优化系统主要是在地理
无车者： Nbusi = θ i + α2i ⋅ bus _ TT +
ϖ 2i ⋅ busServicelevel + λ2i ⋅ transfertNum
其中， bus _ TT ——公交出行时间；
3.1 站点数量及布局 通过建立站点运载力与建成区的相对 关系确定站点总量，按照各交通区交通需求 的相对分布确定站点布局。当该交通区高峰 小时的发生量或吸引量超过线路中间站点的 运载能力时，仅靠中间站点不能运载这些乘 客量，该交通区必须设置线路的起讫点，以 增加运载能力4。 一个中间站的运载能力为： C0 = B ⋅ 60 / ti 式中，ti 为高峰小时发车间隔；B 为高 峰小时平均每车从中间站点搭载的乘客数 量。 某交通区 I 的中间站点运载能力（即设 站标准）为： C = C0 ⋅ N（）i 式中， N（）i 为 I 交通区内的站点个数。 交通区内的站点个数 N（）i ，可根据路网密度 计各交通区的出行量相对大小确定。 全规划区的总站点个数为： N0 = ρ ⋅ S / d 式中，ρ 为公交线网密度（km/km2）；S 为规划区面积（km2），d 为平均站点间距 （km）。