未运营轨道交通的大城市公交系统重构规划研究——以山东大学为例.pdf

59 客运交通|PASSENGER TRANSPORT作者简介魏昌海（1991），男，江西南昌人，硕士，工程师，主要研究方向：公共交 通 规 划、综 合 交 通 规划、公交线网优化。Email:摘要：受多重因素影响，公交行业陷入了可持续发展困境。部分城市着手开展公交系统重构规划，以扭转客流持续下降局面。为更好地指导公交系统重构，该文以济南市为例，围绕创建独一无二的泉城公交都市目标，创新性地提出通过路网重塑、路权重配、线网重组、体系重构等四重策略，构筑由高品质快速公交系统为主体、面向全民的多层次公交为网络组成的新公交系统，从多维度评估新公交系统，并面向最重要的客流走廊典型区段开展BRT系统设计。实践证明，重构方案在扭转客流下降、助力公交都市创建方面起到了积极的作用。关键词：客流下降；公交系统重构；四重策略；BRT系统Abstract:Abstract:Affected by multiple factors,the public transport industry has fallen into the dilemma of sustainable development.In order to reverse the continuous decline in passenger flow,some cities have carried out reconstruction planning of public transport system.A case study is made on reconstruction planning of public transportation system in Jinan.Focusing on the goal of creating a unique Quancheng public transport city,this paper innovatively proposes four strategies to construct a high quality public transportation system,which include road network improving strategy,bus priority strategy,bus network redesign strategy,and service system reconstruction strategy.According to four strategies on reconstruction planning,the reconstruction plan of public transportation system is made,and an evaluation on the reconstructed public transport system is made,which considers multiple factors.Meanwhile,the bus rapid transit system design for the typical section of Jingshi Road is carried out.It is proved that the reconstruction plan has played a positive role in reversing the decline in passenger flow and facilitating the establishment of public transit city.Keywords:Keywords:Decline in passenger flow;High-quality bus rapid transit system;Four strategies on reconstruction planning;Bus rapid transit system0引言在国务院关于城市优先发展公共交通的指导意见等公交优先发展政策的推动下，全国公交运营线路条数、专用道里程等稳步增长，但自2015年以来，公交客流量却呈下降趋势。公交行业亏损形势严峻，大中城市公交企业补贴金额几亿至上百亿不等1，制约了城市健康可持续发展。为扭转公交客流下降趋势、提升公交竞争力，国内外学者在公交线网领域开展了广泛的研究，研究成果主要集中在公交线网优化模型构建及算法求解方面2-7，而公交线网重构规划领域研究相对缺乏，仅Daganzo利用模型论证了可替代小汽车的公交线网设计要点，并以巴塞罗那为例，进行了模型验证，甚至与巴塞罗那公交部门合作，设计了高品质的新公交线网（Noxa Xarxa）8-9。考虑到巴塞罗那大客流公交走廊缺乏的特殊性，Daganzo提出的巴塞罗那公交重构方案的国内借未运营轨道交通的大城市公交系统重构规划研究以济南市为例魏昌海1，罗航2，陈阳2，杨涛2，李存念21.中车城市交通规划设计研究院有限公司，2.南京市城市与交通规划设计研究院股份有限公司Research on the Reconstruction Planning of Public Transport Systems in Large Cities without Operating Rail Transit:A Case Study of Jinan60 客运交通|PASSENGER TRANSPORT鉴价值有限。同时，国内开展的公交线网重构研究偏少且偏重理论层面，难以有效指导公交系统重构规划。基于此，本文以济南市为例，开展公交系统重构规划实证研究，紧扣世界著名泉城与特大带形城市的城市与交通特征，从城市交通战略高度出发，以创建独一无二的泉城公交都市为发展目标，创新性地从路网重塑、路权重配、线网重组以及体系重构等四方面深入开展公交系统重构设计，着力于规划由高效灵活的新快速公交系统为主体、覆盖全市的多层次公交为网络构成的公交系统，并围绕城市发展主轴经十路典型区段，开展了高品质完整BRT系统设计。1发展现状及趋势分析1.1发展现状济南市是典型带状特大城市，居民出行距离本就偏长。随着城市化进程加快，城市东西轴向不断拓展，居民出行距离大幅增长，济南市个体机动化出行需求日益强烈。由于公交服务能力没及时跟上，导致居民对个体机动化方式出行的依赖大幅增加，小汽车发展呈现“高增长、高拥有、高使用、高密度”特征，引发了较为严峻的交通拥堵问题。作为首批国家公交都市建设示范工程创建城市之一，济南市早已意识到发展公共交通的重要性，并切实加大了投入，在公交优先政策的推动下，公共交通基础设施快速发展。然而，出于保护泉眼等原因，难以快速推进轨道交通建设，在建2条轨道交通线路均未进入核心区。在地面公交方面，截至2017年年底，济南市共开通运营7条BRT线路，是国内首个实现BRT网络化运营的城市，BRT系统采用“中央岛式站台+路中专用道+双开门车辆”组织模式，且实行同站台免费换乘，日均客运量约11万人次。在常规地面公交方面，济南市开通运营207条线路，共3 470 km，拥有99处公交场站（含换乘枢纽1处）、5 477标台公交车辆、188 km公交专用道（含BRT专用道60 km）。绕城范围内公交线网密度仅1.2 km/km2，重复系数4.5，站点300 m范围覆盖率66%，日均客运量约189万人次1。1.2面临问题快速发展的公交基础设施提升了公交出行体验，但受制于交通拥堵等，公交出现了客运量与分担率双降的局面，财政补贴金额逐年增长，公交发展陷入了可持续发展困境。与公交发达城市相比，济南市公交系统主要存在四方面问题：路网载体不合理、资源配置不公平、线网层次不完整与服务体系不完善。（1）路网载体不合理。道路网是地面公交网络布局载体，属于最基础亦是最关键的基础设施，高品质的公交网络需要与城市空间结构相匹配的道路网支撑。作为东西向带状城市，济南市东西轴向贯通的城市干路网缺乏，难以有效支撑公交骨架网络的布局。同时，道路网密度（仅4.7 km/km2）偏低且级配结构不合理，次干路、支路密度严重不足，导致了公交线网布局严重不均衡。（2）资源配置不公平。不同于巴塞罗那等公交发达城市，济南市秉承“车本位”理念，路权分配以小汽车为导向，公交专用道不成网，且未实施公交信号优先，公交专用道提速效果不显著。除路权配置错位外，用地资源配置也不足，场站集中在外围区域且以租借场站为主，很大程度上制约了线网的布设。（3）线网层次不完整。线网不完整主要体现在骨干公交缺失与支线公交功能错乱。一方面，济南市是副省级城市中唯一未开通轨道交通的城市，近期开通的轨道交通线路以集中在外围片区的市域快轨为主，同时，现状运营的BRT系统未能发挥应有效能，仅承担公共交通客流的5.5%、单班次客流量不足60人次/（车次d）。另1 数据来源：济南市城乡交通委员会、南京市城市与交通规划设计研究院股份有限公司编制的济南市公交线网优化重构设计。61 客运交通|PASSENGER TRANSPORT一方面，受制于道路网结构，现状公交线网比例不足50%，公交服务盲区较多2；此外，已开通的社区接驳支线缺乏与骨干公交的接驳，运营效率较差。（4）服务体系不完善。结合居民问卷调查数据以及实地走访结果，发现候车时间长、运行速度慢、未提供到站信息、候车环境差等是居民不满意的主要原因3。同时，BRT线路内部以及BRT线路与常规线路之间换乘不便、部分线路非高峰拥挤等也都制约了公交服务水平。1.3趋势分析结合济南市南山北水、带状生长的城市形态，济南市提出了“东拓、西进、南控、北跨、中优”的城市空间发展战略，规划了“一城两区”的中心城空间结构，并沿经十路城市发展轴向东西两翼快速拓展。随着城市的逐步发展，城市空间尺度将进一步扩大，居民高品质机动化出行需求进一步攀升。小汽车“四高”发展特征已凸显且引发了严峻的交通拥堵问题，结合国内外城市机动化发展历程，济南市小汽车保有量将在较长时间内处于快速增长阶段，小汽车与公共交通的竞争将愈演愈烈。在轨道交通近期难以发挥骨架作用的背景下，济南市亟需构建强大可靠的地面公交系统，提升公交吸引力，积极践行绿色低碳发展新理念，助力实现碳达峰碳中和目标，满足居民美好生活对高品质公交出行的需求。2公交系统重构规划思路在小汽车出行环境较为友好而公交自身服务水平不佳的情形下，居民“宁可堵在小汽车内也不愿乘坐公交”。济南市应全盘改革重塑公交系统，构建最优的网络布局，打造高品质、较小汽车有竞争力的公交系统。2.1公交系统发展目标围绕创建独一无二的泉城公交都市总目标，构筑轨道交通、快速公交、常规公2,3 数据来源：同1。交、特色公交“四网合一”的较小汽车具有竞争力的多层级、多模式、全覆盖的公共交通体系（见图1）。考虑到轨道交通建设进度，近期以灵活、高效的BRT系统为建设重点，并优化常规公交线路布局、提出特色公交发展建议，保障居民、企业、社会多维度目标的实现（见表1）。图1 公交系统发展模式表1 居民、企业、社会多维度目标维度发展目标居民二环内通勤时间30 min、中心城区通勤时间60 min站点300 m范围覆盖率85%车内高峰满载率75%企业主要客流走廊需求满足率70%车均载客量400人次/（d标台）平均线路长度15.5 km社会公交出行分担率30%BRT走廊人口、就业岗位覆盖率85%2.2公交系统设计要点（1）高效枢纽体系规划。兼顾城市中心与交通枢纽的耦合发展，结合中心城区各组团发展特征，提出“站城一体”发展策略，构建由综合对外换乘枢纽、区域换乘枢纽、片区中心枢纽与BRT廊道枢纽构成的高效枢纽体系（见图2），实现不同层级线网之间的客流高效喂给与转换。其中，城市外围区利用点状枢纽集中换乘，城市核心区则依靠BRT廊道枢纽换乘。BRT廊道枢纽亦是城市核心区主要BRT车站，这既解决了中心城区公交枢纽用地紧张、难以增补的难题，同时又避免了大量客流在核心区单一枢纽的集中换乘问题。62 客运交通|PASSENGER TRANSPORT图2 公交枢纽体系图（2）“一廊多线”的树状线网模式。轨道交通成网前，需打造以高品质、网络化BRT为骨干、主导的公交系统，支撑中心、次中心、片区中心及卫星城之间的公共交通联系。考虑到济南中心城区用地性质与开发强度并非典型的TOD模式，客流需求呈现面状分布而非走廊集中，开创性地提出由承担骨干功能的“开放式+网络化”BRT系统与提供喂给接驳服务的常规普线及接驳线构成的“一廊多线”的树状线网模式（见图3）。相比“一廊一线”模式，“一廊多线”模式最大的特征在于通过“L”形折线设计，实现转向客流原地换乘。图3“一廊多线”的树状线网模式（3）高配BRT专用路权。通过公交专用路、HOV共享车道、非机动车道下移桥下等方式因地制宜设置路中式BRT专用道（见图4），并在途经线路较多的站台配置超车道、交叉口采取被动优先或主动优先措施、设置BRT专用立交或隧道及专用左转车道等，保障BRT系统的运行效率。图4 多形式的路中式BRT专用道2.3发展策略公交线网重构规划是一项系统工程，必须采取非常策略和非常举措。为此，本次规划虽着眼于公交线网，但不仅限于公交，将从更高的层面围绕公交系统整合调配整个城市的交通资源，创新性地提出通过四重策略“路网重塑、路权重配、线网重组、体系重构”（见图5），全方位开展公交系统重构规划。图5 公交系统发展策略在路网重塑方面，针对济南市典型带状城市特征，通过城市干路网优化与遵循“小街区、密路网”理念完善支路网等措施，构建结构合理、功能完备的道路网体系；在路权重配方面，面向主、次客流走廊的公交客流需求，通过道路资源供给侧结构性改革，规划形成由路中式BRT专用道、常规公交专用道组成的专用路权网络；在线网重组方面，以专用路权网络为核心资源，依托多层级枢纽体系，构建由BRT快线、干线、支线与常规普线及接驳线组成的树状网络，并提出低出行需求地区的特色公交发展建议；在体系重构方面，以提升乘客出行体验、提高运营效率为核心诉求，对出行服务体系、运营服务体系以及监督管理体系等进行重构，全面保障公交运营可持续健康发展。63 客运交通|PASSENGER TRANSPORT3新公交系统重构规划方案3.1重构方案紧扣四重策略，全方位开展公交系统重构规划，并实施方案评估，开展经十路走廊典型区段方案设计。（1）路网重塑。围绕城市中心、次中心、片区中心以及卫星城等，跨越铁路、黄河等阻隔，加快贯通东西向、南北向城市干路网，打造“五横、十五纵”通道（见图6）。同时，通过打开封闭小区、优化路内停车配置、开展路边停车整治、实施单行交通组织等措施，构筑连续可通行的支路网，全面支撑公交线网优化布局。图6 城市结构性干路网贯通图（2）路权重配。依托手机信令数据、公交IC卡数据、模型预测数据等多源大数据，确定“四横、一折”主客流走廊以及“两横、八纵”次客流走廊（见图7），并结合道路情况、BRT现状专用道等，规划“七横、十三纵”BRT专用道（见图8）。同时，在BRT支线途经路段及常规公交线路密集或公交车辆速度偏低路段规划常规公交专用道，推动专用道成网。（3）线网重组。紧扣老城CBD与新城CBD之间、次中心及卫星城与CBD之间、次中心及卫星城之间的大运量、快速准时出行需求，依托四级枢纽体系及专用道网络，构建由BRT大站快线、高频干线组成的“13快、6横、6纵、8折、2环”BRT骨架网络（见图9）。同时，围绕“四横、一折”主客流走廊以及“两横、八纵”次客流走廊，结合BRT支线形态控制指标、既有公交线路、走廊客流OD分布，逐条走廊确定BRT支线方案，并针对遗漏未覆盖的走廊客流OD，进一步完善各走廊BRT支线方案。在此基础上，规划增强线网覆盖的常规普线网络与强化BRT线网衔接的常规接驳线网络，并提出针对分散需求的点对点的定制公交与实时出行的需求响应公交发展建议。图7 客流走廊图图8 公交专用道图图9 骨架网络图（4）体系重构。从乘客出行指引、企业运营辅助、行业监督管理三方面着手，围绕实时出行信息、类轨道指引标识、企业智能化运营、公交考核及补贴机制、票制票价等公交服务体系进行重构，全面优化公交运营服务体系，打造可感知、可管控、可监管的公交服务，实现公交出行的全程服务，重塑居民对于公交系统的信心。3.2方案评估在网络覆盖层面，至规划年，线路64 客运交通|PASSENGER TRANSPORT条数由214条增长至253条，线路长度由3 470 km增长至3 820 km，线网密度由1.2 km/km2增长至2.4 km/km2，站点300 m范围覆盖率由66%增长至88%，公交全方式分担率由20%增长至30%；在出行便捷层面，居民平均出行时耗由48 min缩短至35 min，二环内、中心城区通勤时间分别为30 min、60 min，BRT走廊人口、就业岗位覆盖率分别为89%、86%；在运营效率层面，线网运力由200万人次/d增长至337.6万人次/d，线路平均长度由16.2 km缩短至15.1 km，主要客流走廊需求满足率在70%85%（见图10），车均载客量达450人次/（d标台）。图10 客流需求与运力供给匹配图3.3经十路走廊设计围绕“全程式专用路权、需求式线路组织、精细化车站系统、智能化运营管理、高效化一体衔接”五方面开展经十路典型区段精细化设计，打造高品质BRT系统（见图11），为其他走廊打造高品质BRT系统提供借鉴和参考。具体而言，通过路中式封闭路权+交叉口信号优先（部分交叉口全相位实施禁止左转或优化延长东西向配时、设置公交专用立交）等方式，确保全程式专用路权；结合断面客流、站点登降量、OD分布等，采取先定站后定线的方式，明确主、子站分布，并从网络层面（各服务分区至少2条BRT线路、最大断面线路重复系数12、走廊内换乘1次出行比例85%等）、线路层面（线路长度20 km、线路走廊内长度占自身比例50%等）双维度进行指标控制，打造“3快、2干、15支”合计20条共387 km的经十路走廊公交线网体系；在此基础上，结合高峰停靠车辆数、站台饱和度等，按需定制沿线站点设计容量（子站类型、泊位数以及是否配置超车道等），并提供车外售检票、水平登乘等类轨道车站服务。同时，为保障高品质BRT系统的正常投运，还系统制定了每条线路发车间隔、运力配置、差异化车型结构等，并提出了智能调度系统配套要求及慢行系统与BRT系统一体化换乘衔接指引。图11 经十路高品质BRT系统设计图4结语可持续发展背景下，公交行业亟需扭转客流持续下降的趋势，助力城市绿色低碳发展。针对公交行业健康发展存在突出问题的城市，应跳出传统的“小修小补”线网优化调整思维，适时开展公交系统重构规划。为丰富国内外公交系统重构规划研究成果，给同类城市实施公交系统重构乃至公交线网优化提供借鉴和参考，本文以济南市为例，立足于公交系统存在的路网载体不合理、资源配置不公平、线网层次不完整、服务体系不完善等四大问题，围绕创建独一无二的泉城公交都市目标，从城市交通战略高度出发，创新性地从路网重塑、路权重配、线网重组及体系重构等四方面系统进行了公交系统重构设计，构筑了由以高品质快速公交系统为主体、覆盖全民的多层次公交为网络构成的新公交系统，并面向城市发展主轴经十路典型区段，实施了高品质完整BRT系统设计。济南市公交系统重构方案推动了“五横、十二纵”干路网的打通、“五横、七纵”高品质BRT廊道的打造、233 km公交专用道的建设，并遏制了公交客流持续下65 客运交通|PASSENGER TRANSPORT降的态势、助力了“国家公交都市建设示范城市”称号的获批。然而，受制于多种因素，重构方案并未全部落地，因此还未达到预期的效果。参考文献 1 2016中心城市交通发展报告M.北京:人民交通出版社股份有限公司,2017.2 Arbex R O,Cunha C.Efficient Transit Network Design and Frequencies Setting Multi-objective Optimization by Alternating Objective Genetic AlgorithmJ.Transportation Research Part B:Methodological,2015,81(02):355-376.3 Hong K,Kun K.Two-phase Stochastic Program for Transit Network Design under Demand UncertaintyJ.Transportation Research Part B:Methodological,2016,84:157-181.4 俞洁,邹难.公交专用道选址与公交线网组合优化模型J.交通运输工程学报,2016,16(80):136-146.5 卢小林,俞洁,邹难.公交专用道选址与公交线网组合优化模型J.交通运输工程学报,2016,16(80):136-146.6 俞礼军,梁明苹.基于整数非线性规划的城市常规公交线网优化设计J.中国公路学报,2016,29(150):112-119.7 Dib O,Moalic L,Manier M A,et al.An Advanced GA-VNS Combination for Multicriteria Route Planning in Public Transit NetworksJ.Expert Systems with Applications,2017,72:67-82.8 Daganzo C F.Structure of Competitive Transit Networks J.Transportation Research Part B:Methodological,2010,44(04):434-446.9 Badia H,Argotecabanero J,Daganzo C F.Network Effects in Bus Transit:Evidence from Barcelonas Nova Xarxa in SpainC/Transportation Research Board 96th Annual Meeting,2017.了在以成本规制为依据估算来年补贴资金后、补贴的30%只有在运营企业服务质量考核结果达标时，才全额发放。其中深圳经验中，考核结果与补贴资金挂钩的方式对于采取非“托底补贴”模式的城市或区域有借鉴意义。经济手段的应用，有助于行业主管部门更深层次地监管政府财政资金的使用，并敦促企业不断提升管理水平。三是加强公交成本管控中的信息化应用。目前公交运营企业的成本收入信息多依赖于人工填报和计算，可能引发人为疏漏导致的费用分摊不科学、录入科目不合理、费用跨期等问题，导致成本虚高或虚低，而信息化实现了财务与业务的高度集成性，成本核算准确性也会得到显着提高6。因此可以结合目前公交运营企业在账务处理上存在的问题，以及管理中对驾驶员等一线员工劳动强度、空驶里程监管上的不完善，合理空驶里程还无法界定等内容，建议不断通过更新信息化设备、提升设施功能、完善企业上报数据目录、加强数据挖掘分析等举措加以完善与提高公交成本管控。参考文献 1 何茂亮.试论公交企业的成本规制管理J.人民公交,2019(04):60-62.2 秦思.国内主要城市公交行业成本规制研究C/中国土木工程学会城市公共交通分会第十届五次理事会暨2019中国城市公共交通学术年会,辽宁大连,2019-10-16.3 陈凌.浅谈成本规制对公交企业的重要性以常州公交成本规制为例J.人民公交,2018(08):41-42.4 罗序旗.杭州公交财政补贴政策分析C/中国土木工程学会城市公共交通分会十届三次会员大会暨2017中国城市公共交通学术年会,广西南宁,2017-11-19.5 刘昌安.公交运营企业成本规制改革优化研究以F市为例J.中国总会计师,2021(10):46-48.6 杜大鹏.提升信息化在成本运营监控中应用 J.科学与技术,2021(01).（上接58页）