公共交通场站规划方法研究讲解

第7章公共交通场站规划方法研究

7.1 引言

对城市公共交通场站的规划主要包括公共汽车起(终)点站、中途站点、换乘枢纽站和保养修理场等四种，其规划应结合城市规划的合理布局，计划用地进行，做到保障城市公共交通畅通安全、使用方便、经济合理的要求。其中：

①、公共汽车的起、终点站选址是公交线网规划的重要约束条件，可在公交路线优化后，根据路线及车辆配置情况确定位置及其规模；

②、公交中途站点的规划可以在公交起、终点位置和路线走向确定以后，根据最优站距和车站长度限制等情况确定；

③、换乘枢纽站点一般是在公交路线作为对外交通或大运量交通系统的集散系统时考虑规划设置；

④、车辆保养场一般在所辖线网的重心处。

本章主要介绍公交车辆起（终）点的设置原则以及公交路线中途间站点的优化布设、公共交通客运枢纽的选址规划、大容量捷运交通（MRT）—公交接运枢纽规划、公交—自行车换乘枢纽规划的相关模型与方法。

7.2 公共汽车起、终点和中途站点规划

公交汽车的起、终点及中途站点的位置、间距、设计和管理对公交系统作用的发挥有着很大影响。尤其是车站间距，是影响车辆运营速度和调度计划的重要因素。本节重点研究公交起、终点站规划的原则和中途站点间距优化的模型方法。

7.2.1 公交车站起、终点规划原则

公交车辆起、终站点的主要功能是为线路上的公交车辆在开始和结束营运、等候调度以及下班后提供合理的停放场地的必要场所。它既是公交站点的一部分，也可以兼具车辆停放和小规模保养的用途。对起、终站点的规划主要包括起、终点的位置选择、规模的确定以及出入口道路的设置等几方面内容，规划时应遵循以下原则：

①、公交起、终点站的设置应与城市道路网的建设及发展相协调，宜选择在紧靠客流集散点和道路客流主要方向的同侧；

②、公交起、终点站的选址宜靠近人口比较集中、客流集散量较大而且周围留有一定空地的位置，如居住区、火车站、码头、公园、文化体育中心等等，使大部分乘客处在以该站点为中心的服务半径范围内（通常为350米），最大距离不超过700~800米；

③、起、终点站的规模应按所服务的公交线路所配营运车辆的总数来确定。一般配车总数（折算为标准车）大于50辆的为大型站点；26~50辆的为中型站点；小于26辆的为小型站点；

④、与公交起、终站点相连的出入口道应设置在道路使用面积较为富裕、服务水平良好的道路上，尽量避免接近平面交叉口，必要时出入口可设置信号控制，以减少对周边道路交通的干扰。

7.2.2 公交车中途站点规划

（1）公交车中途站点规划原则

公交车辆的中途站点规划在公交车辆的起、终点及线路走向确定以后进行，规划的原则为：

①、中途站点应设置在公共交通线路沿途所经过的各主要客流集散点上；

②、中途站点应沿街布置，站址宜选择在能按要求完成车辆的停和行的两项任务的地方；

③、交叉口附近设置中途站点时，一般设在过交叉口50米以外处，在大城市车辆较多的主干道上，宜设在100米以外处；

④、中途站点的站距受到乘客出行需求、公交车辆的运营管理、道路系统、交叉口间距和安全等多种因素的影响，应合理选择，平均站距在500~600米之间，市中心区站距宜选择下限值，城市边缘地区和郊区的站距宜选择上限值；百万人口以上的特大城市，站距可大于上限值；不同的车辆类型和区域条件下站间距范围如表7—1[1]所示。

表7—1 典型的车型与站距分类表

国内公交线路站距的范围如表7—2[1]所示。

（2） 中途站点布局规划方法

对公共交通中途站点的规划主要是对中途站点间距的研究。一般而言，较长的车站间距可提高公交车的平均运营速率，并减少乘客因停车造成的不适，但乘客从出行起点(终点)到上(下)车站的步行距离增大，并给换乘出行带来不便；站间距缩短则反之。最优站间距规划的目标是使所有乘客的“门到门”出行时间最小(如图7—1所示)。

乘

客

出

行

时

间

图7—1乘客出行时间与站距的关系基本图式

公交路线站间距的优化主要考虑乘客总出行时间的影响，并与车辆性能和运营要求有关。对于大容量捷运交通（MRT ）系统，车站的造价也是一个重要的影响因素。

同时，进行车站间距优化还应考虑站间距对需求的影响和各种客运交通方式之间的协调。从长期的影响来看，站间距的增大会使乘客短途出行量减少，吸引长距离的乘行。例如在进行城市地铁系统站距的规划中，应考虑到城市引入地铁系统的目的是对现有地面交通方式的补充，而非与其竞争。因此在车站选址规划中，要求线路的站距比地面系统的站距大；以鼓励短途乘客使用地面系统。

这里以常规公交线路为例，研究在一条线路上，使所有乘客出行时间最小的站间距s D 的求解问题。

①、最优站距目标函数

进行公交中途站点最优站距的规划是以最小化线路上乘客总出行时间A T 为目标，模型可表达为：

∑=P A T T min

（7—1）

式中，

T A —线路上所有乘客的总出行时间(min)；

T —单个乘客的总出行时间(min)；

P —线路上所有乘客的集合。

如考虑与站距有关的主要出行时间，则有

s R T T T T T +++=21 (7—2) 式中，

T 1—由出行起点到上车站的步行时间(min)；

T 2—由下车站到出行终点的步行时间(min)；

T R —出行途中公交车的行驶时间(min)；

T s —出行途中公交车的停车时间(min)。

②、模型约束变量分析

A 、公交车的行驶时间

公交车行驶时间可由下式表达：

)(N D A S IN P R V L L D T T K T ++++= (7—3)

式中，

K —公交车途中经过的车站数；

T P —乘客上、下车完成后，公交车司机的操作反应时间及车辆启动时间(s)； T IN —车辆进出站受干扰的延误时间(s)，与道路交通状况、车站类型和使用车站的路线数量有关。

D S —公交路线的站间距(m)；

L A —车辆加速达到正常速度所需行驶的距离(m)；

L D —车辆由正常速度减速至静止所需行驶的距离(m)；

V N —公交车的正常行驶速度(m/s)；

B 、公交车的停车时间

公交车的停车时间s T 受车辆上、下乘客数和乘客上、下车时间的影响较大，计算公式可表达为：

∑∑∑∑==?+?=+=m n i D i D m n i U i U D U S P T P T T T

T (7—4)

式中， T U 、T D —一个乘客的上、下车时间(min)；

P i U 、P i D —站点i 的上、下车乘客数(人)；

n 、m —乘客出行的起点、终点站，n m >；

T U 、T D —乘客上、下车的平均时间(min)，与站台的高低、车门大小、售票方式等有关，取值参见表7—3和表7—4[3]。

表7—3 典型的上/下车时间

表7—4 多车门上/下车时间统计值

C 、乘客到/离站时间

设乘客按出行时间最小选取上、下车站，参见图7—2。

则乘客到、离公交站点的最短出行时间为：

),min(1N D A IN P M M S V L L Ds T T V x V x D T ++++-=+ (7—5)

),

/min(2N D A IN P M M V L L Ds T T V y Ds V y T ++++-=+ (7—6)

式中， 21,T T —乘客到、离公交站点的最短出行时间(s)；

x —乘客出行起点到站点n 的距离(m)；

y —乘客出行终点到站点m 的距离(m)；

V M —乘客的步行速度(m/s)。

1,+n n —与乘客出行起点相邻的连续两公交站点序列；

1,+m m —与乘客出行终点相邻的连续两公交站点序列，1+>n m ；

D 、总时间计算

总时间为乘客到、离公交站点时间与公交车行驶时间之和，可表达为：

),/min())()(1(),min(N D A IN P M M N

D A IN P N

D A IN P M M V L L Ds T T V y Ds V y V L L Ds T T n m V L L Ds T T V x V x Ds T ++++-+++++--+++++-=++ (7—7)

E 、决策变量S D 的约束条件

实际计算中，公交站点间距S D 有上下限的约束：

max min Ds D Ds S ≤≤ (7—8)

图7—2 乘客的上、下车站示意图

其中，考虑乘客到公交车站的最大容忍步行距离，令

S R Ds 2max = (7—9) 式中，

R S —公交中途站点的服务半径(m)。

另外，站距不应小于车辆加速达到正常运营速度再减速停止所需的最小行驶距离，如假定加速度与减速度相同，则min Ds 可表达为：

)/(min IN P N N T T a V V Ds ++= (7—10) 式中，

a —加速度(m/s 2)，设车辆尽快地加速，考虑站立乘客的安全与舒适的要求，通常有a ≤1.52m/s 2；

（3） 中途站点布局规划实例计算

公交路线站间距的优化常用模拟搜索的方法确定。

假设乘客沿路线均匀分布，V M =1.22m/s ，T p =3.7s ，线路总长度为10km ，计算得到的最优站距如表7—5所示。

表7—5 最优站距计算表

可见，车辆速度越快，站间距越大；停车干扰较多时，站间距也将增大。若考虑停车成本(如轮胎摩损，耗油等)与空气污染等因素，站距还会增大。此外，具体规划时还需根据道路条件、交叉口位置调整站点的具体位置。

以上结论可知，公交路线站距过大，使非车内时间增加，反之则车内时间增加。以所有乘客的出行时间最小为目标，可求得最优站距值。

7.3 公共交通枢纽选址规划

7.3.1 概述

公共客运交通枢纽是指公交线路之间、公共交通与其它交通方式之间客流转换相对集中的场所，对公交枢纽的合理布设、规划是改善整个交通系统，从而提高运营效益和解决出行换乘问题的重要步骤。公共交通枢纽通常包括对外交通枢纽和市内交通枢纽两种。

（1）对外交通枢纽

对外交通枢纽是市内公共交通与市际交通的联系点，一般在铁路客运站、长途汽车站、轮渡港口、航空港口和城市出入口道路处。这类交通枢纽在城市中的位置相对比较确定。

（2）市内交通枢纽

市内交通枢纽一般是城市区域内的集散点，如公共交通之间或公共交通与其它交通方式之间的转换场所，如常规公交与大容量捷运交通（MRT）、自行车的换乘枢纽，多条公交线路汇聚的交点等。

合理的公共客运交通枢纽规划对改善城市交通系统，提高运输效益和解决出行换乘问题具有重要的意义。规划的主要内容包括枢纽选址和规模的确定。本节主要研究公共交通枢纽选址优化的一般模型。

7.3.2 公共交通枢纽选址优化模型

从系统工程的观点，城市公共客运枢纽的选址属于物流中心的选址问题，规划方法大致分为三类：

①、经验(专家咨询)选址法；

②、连续型选址模型，如重心模型；

③、离散型选址模型，如(混合)整数规划法、Bawol-Wolfe法等，从几个备选站址中按目标函数最优从中选取。

其中经验选址法是依据专家凭经验和专业知识对相关指标量化后综合分析得到的选址方案，决策结果受专家知识结构、经验及所处时代和社会环境等多方面因素的影响，由于选址分析取决于主观分析，在规划时更适用于对有限备选站点的优化选址；连续选址模型不限于对特定备选集合的选择，自由度较大，但规划时难以考虑实际的土地约束条件，结果往往并不实用；离散型选址模型所需基础

数据较多，计算量很大。在规划实践中三种方法经常结合起来应用。

（1） 影响公共客运枢纽规划的因素

影响公共客运枢纽规划的主要因素包括：

①、客流需求强度。与公交路线优化相同，客流需求强度是影响公共客运枢纽选址和规模的主要因素；

②、用地及周围环境条件。公共客运枢纽的布局规划要求占用一定的城市空间，并且与之相连的道路其交通条件和服务水平较好。

（2） 公交枢纽选址优化的目标函数

假设规划区域内有n 个备选公交枢纽位置，拟选择m 个进行建设，则公交枢纽选址优化的目标函数可表达为：

{}i a E E Z max = (7—11) 式中，

Z —规划公交枢纽的备选集合；

αE ,i E —备选枢纽的客流集散强度指标m ,2,1=α，n i ,,2,1 =。

在不同的条件下，备选枢纽的客流集散强度可用不同的指标反映。

①、已知城市公交线网的线路客流量

城市公交线网的线路客流量已知时，可以较为方便地求得各备选站址的客流集散强度量，其中：

∑∑∑∑∈∈∈∈?+?+?+?

=a i a i a

i a j i R l i R l R l i i R l l j i a ou l e wa l e bi l e l l e E ),( ),(),(),(432,1εεεε (7—12)

式中，

R a —经过a 的公交路线集合。

e(l i ,,l j )—公交路线l i ，l j 间的换乘量(人) ；

e(l i ，b i )—公交路线l i 与自行车方式b i 间的换乘量(人) ；

e(l i ，wa)—公交路线l i 与步行方式wa 间的换乘量(人) ；

e(l i ，ou)—公交路线l i 与其它(如对外等)交通方式ou 间的换乘量(人) ；

4321,,,εεεε—各种客流转换类型的权重系数，与规划的枢纽的类型有关。若令εi i ==114(,,) ，则有：

Ea u i d i l l l R i i i i =

+∈∑[()()] (7—13)

式中，

u i l i (),d i l i ()—路线在l i 站点i 的上、下客流量(人)。

②、已知城市客流OD 分布，规划线网不确定

当未知规划线网，但已知城市客流OD 分布时，可按以下公式估算客流集散强度：

∑∈?=

Q k j i jk jk i q E , δ (7—14)

式中，

q jk —OD 点j ，k 间的OD 客流量(人)；

δjk i

j k i =???10,,,当间的最短路经过否则

。 与前类似，q jk 可按所规划的枢纽类型对各方式OD 量进行折算。

③、城市客流OD 和规划线网均不确定

当未知OD 客流和规划线网时，文献[2]提出了一种实用的方法，即根据经过备选枢纽点的道路网节点或OD 对间最(次)短路条数来选取枢纽点。计算方法如下：

∑∈+=

Q

k j Ei i jk i jk , δδ (7—15)

或： ∑∈+=

N

k j Ei i jk i jk , δδ (7—16)

式中， δ',,,jk i

j k i =???

10当间的次短路经过否则； Q —道路网节点集合，节点个数为q ；

N —OD 点集合，OD 点个数为n ；

当)1(220.0 )1(220.0 -?≥-?≥n n Ei q q Ei 且时，备选枢纽点入选。

（3） 选址模型算法分析

客运公交枢纽选址方法通常有逐个选址法和枢纽推荐法两种，算法流程参见图7—3和图7—4。

备选枢纽可根据经验和用地的限制进行选取，也可将所有路网节点列入备选址集，在选址过程中考虑用地的可实现性。

总之，枢纽选址模型以经过枢纽的线网客流量或OD 量，或最(次)短路径条数最大为优化目标，反映了枢纽选址的关键因素—枢纽客流集散强度。

图7—3 逐个选址法流程图

图7—4 枢纽推荐法流程图

7.4 大容量捷运公交系统接运枢纽规划

本节介绍快速大容量捷运公交系统（MRT ）—公交接运枢纽选址优化方法。 大容量捷运公交系统的公交接运枢纽选址是建立在MRT 路线直接吸引客流量已知的基础上的，通过计算各个站点始发的接运路线可能为MRT 路线所运送的最大客运量，评价各备选接运站点的优劣。

假设MRT 线路第i 站点的剩余上客量为u i []，剩余下客量(人)为d i []，断面i 到i+1的剩余客流(通过)量为f i i (,)+1，它们之间的位置关系如图7—5所示。

这里假定路段i 到j 的剩余客流(通过)量(人)为：

f i j f k k i j k i j (,)min (,)(),=+<=-11 (7—17)

站点i 到j 的剩余客流(通过)量(人)为：

f i j f i j u i d j i j [,]m in ((,),[],[])()=< (7—18) 则站点i 到j 的剩余客运(周转)量(人·公里)可由下式计算：

fl i j f i j l i j i j [,][,](,)

()=?< (7—19)

式中， l i j (,)—MRT 路段i 到j 的距离(公里)。 断面客流量

站点剩余下客量

站点下客量站点剩余上客量

站点上客量断面剩余客流量

车 站轨

道

线

站点最大下客量站点最大上客量

断面最大客流量

图7—5 路线、站点的客流量和剩余客流量示意图

由站点i始发的接运路线可能为MRT路线运送的最大客运量fl i[]应是它到其余各个轻轨站点间的剩余客运量之叠加。由于MRT交通是一种对于中长距离才有良好客流效益的交通方式，接运公交路线的布设也应体现这种规划思想。因此，应先叠加站点i与距其最远的站点(起点或终点)间的剩余客运量，然后调整MRT 路线上的客流量，再叠加站点i到距其次远的站点间的剩余客运量，依次类推。

计算中应考虑一条轻轨路线通常都由两个方向组成(图7—6)。

图7—6 轻轨路线与接运公交线的流向关系图

显然，不是MRT路线上所有的车站都需要安排接运路线，当站点剩余客运量太小时(

[]≥1(7—20) fl i C

式中，

C—站点剩余客运量下限(人)；

1

()()

+≥2(7—21) u i d i C

式中，

C—站点剩余上、下客量下限(人)；

2

此外，公交接运站点的选址还应满足场地的限制条件。

MRT-公交接运枢纽也属于公交枢纽，MRT-公交接运枢纽优选以备选站点可能接运的客流量反映站点的集散能力，这与公共交通枢纽规划的目标是一致的。

7.5 公交-自行车换乘枢纽规划

7.5.1 概述

公交-自行车换乘枢纽规划的意义在于：

①、我国城市居民出行的主要方式是公共交通、自行车和步行，为自行车和公共交通提供换乘停车条件有利于出行渠道的畅通和多样化。

②、对公共交通系统，在某些情况下设置公交-自行车换乘枢纽可以提高公共交通的吸引力。

公共交通的合理步行范围一般不超过500米，当乘车步行距离超过这个范围时，采用自行车换乘公交的出行总时间为：

bu bw b bi bb t t t t t +++=0 (7—22) 式中，

t bb —自行车换乘公交的出行总时间(min)；

t bi —自行车存取时间(min)；

t bo —由存车处步行到车站的时间(min)；

t bw —自行车乘行时间(min)；

t bu —出行中公交车的乘行时间(min)。

设步行速度为4km/h ，自行车车速为14km/h ，则不同距离两种方式的出行时间如表7—6所示。

表7—6 步行和自行车的出行时间

可见，当乘车到站距离较长且具有方便的换乘条件时 ，自行车换乘公交是可能减少出行时间的。尤其是在城市边缘地区和新开发地区，出行密度不高，公交线网较稀，步行到达公交线路的时间可能较长；且这些地区有相当比例出行的出行距离超过了自行车的合理出行范围(一般在7km 左右)。因此，在城市外围以及新开发地区合理地组织自行车和公交的换乘有重要的意义。

7.5.2 应用实例

近年来无锡市新开发居民区较多。为满足新区居民出行的要求，无锡市公交

公司在原有路线的基础上布设了一些接运支线。这些支线很短，运行周期中调度时间比例较高，车辆载客率很低，行车间隔也较长。这样的路线是很不经济的，乘客也感到非常不便。如胜利新村的现状22路公交线路的状况如表7—7和图7—7所示。

表7—7 现状22路线路状况

现状22路公交环线

设置自行车

停车场

图7—7 无锡市新区现状公交线路示意图

对于长远规划，可考虑线网的重新优化布设。但在近期内，这些地区的出行密度较低，而线路又不宜频繁变动，故考虑可采用二种改进方案：（1）将现22路公交车的车型由单车改为小公共汽车。但这样会增加线路的运营费用，且客流不很稳定，不利于线路运营；

（2）在河埒口公交车站附近设置自行车停车场，鼓励新区居民采用自行车换乘公交的出行方式。考虑无法骑自行车的居民出行，可设置限于新区范围内服务的载客三轮车等辅助公交方式的服务点，或利用其它线路车辆开设少量班车沿现状22路运营。

公交-自行车换乘枢纽规划应分析公共交通和自行车两种交通方式的特点，相互配合，进行详细的交通工程设计，并考虑与土地开发利用的协调。

参考文献

1.M.L.曼海姆，1992，运输系统分析基本原理，人民交通出版社。

2.魏恒、任福田，1992，人-机参与大城市客运枢纽选址法，系统工程，第10

卷第4期，45~52。

3.Wolfgang S. Homburger, (editor), 1982, Transportation and traffic engineering

hand book, second edition, Institute of transportation engineers。