基于TransCAD的公交线网评价指标

基于TransCAD的公交线网评价指标1建立公交线网评价指标体系的必要性通过实施高效、合理、经济的城市公共交通规划方案，可以优化城市用地布局，提高城市交通效率、减少交通事故、降低环境污染，为居民提供迅速方便、安全高效、经济舒适、准点和低公害的交通条件，从而为促进城市社会经济的发展和提高市民物质文化生活水平提供良好的交通环境。如何评价现有公共交通的运行状况、存在的问题及可能发挥的潜力？如何评价公共交通规划方案满足未来客运交通需求的程度？如何反馈和检验客运交通规划的实施效果？这些问题对交通系统管理是非常重要的。为此，必须建立一套科学、实用的公共交通规划评价指标体系和评价方法。公交线路评价标准包括一些评价公交服务质量和数量的指标。早在1984年，美国交通部（USDOT）发表了《公交服务评价方法》，重新提出了这一问题并给出了一些补充的资料。公交服务评价标准是很重要的，即使是一些运营情况良好的公交企业也需如此，这有利于其可持续发展。在北美的一项调查表明，现在公交企业中存在着多达44种的评价指标，这些指标与公交线路设计、公交运营等都有关系。2评价指标的分类与选取2.1评价指标的分类对城市公交线网进行服务水平评价，必须首先客观准确地反映公交线网的运营状况和运行效果。其次，城市公交线网不是孤立运作的，因此还要考虑其子系统之间及其与周围环境的关系。对所有指标进行归类分析整理后，作者认为可分为五大类评价指标：公交线网技术性能指标公交线路运营设计指标经济性指标公交服务运送指标乘客舒适与安全性指标第一大类为体现公交线网的技术性能指标。从整体而言，公交系统的经济效益、社会效益和环境影响如何，首先取决于公交线网的技术性能。因此，公交线网的技术评价是公交系统评价中必不可少的重要组成部分。公交线网的技术性能评价是从线网的建设水平和技术方面，分析其建设规模与社会经济发展的适应性、内部结构和功能。其目的是揭示公交的运行效果，验证公交线网规划方案的优化程度，为决策层提供技术方面的信息和依据。一些主要的公交线网性能指标如下：线路长度公交线网密度线路重复系数非直线系数公交站点覆盖率公交站点间距公交线网连通度第二类是公交线路运营设计指标，主要有：最大最小发车间隔时间或发车频率乘客候车时间公交线路运行时间第三类是经济性指标。公交规划的经济评价是以公共交通规划为整体的经济效益分析。公交规划的根本目的和重要原则之一，就是要以最少的投资在满足社会对公交需求的基础上获得公共交通系统的最大经济效益。因此，公共交通的经济评价也是公共交通系统评价中极为重要的组成部分。一般来说，公共交通规划的经济评价主要是指经济指标方面的计算和分析，通过比较规划方案的建设、运营费用和效益，并结合规划期末的资金预测，对方案的经济合理性进行分析论证。经济性指标主要有：每小时乘客数每公里乘客数客运周转量百车公里成本百车公里收入第四类是公交运送服务指标主要有：准点性发车间隔均匀性第五类是乘客舒适与安全性指标。主要有：舒适度事故率2.2TransCAD空间数据分析的特点1、空间指标量测定量量测是TransCAD具备的功能，计算机高速运算能力和有效的地理空间数据结构，使得这种量测得以高效准确灵活的实现。区域空间指标包括：（1）几何指标：如位置、长度、面积、方位等；（2）自然地理参数：如坡度、坡向、路网密度等；（3）经济地理指标：如集中指标、差异指数、地理关联度等；（4）与空间相关的社会经济指标：如人口密度等。空间指标在区域定量分析、区内差异分析、区域对比、区域间联系研究等方面具有重要意义。2、层状结构TransCAD的空间数据是用层的概念来组织的，每一层存放一种专题或一类信息，整个地图是所有层重叠后的结果。层状结构分析即是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新要素的操作，其结果将原来要素分割生成新的要素，新要素综合了原来两层或多层要素所具有的属性。也就是说，层状结构分析不仅生成新的空间关系，还将输入数据层的属性联系起来产生了新的属性关系。层状结构叠置过程往往是对空间信息和对应的属性信息作集合的交、并、差、余计算，也可进一步对属性作其他计算。3、分类分类是把复杂的事物进行简化，以便于观察和思考。除了在数据输入之前要由人工先分类外，为了某种分析上的目的，还往往要作进一步的分类，以揭示事物的某些规律。因此，分类是TransCAD的重要功能。常用的单因素分类大致有三种：属性变量区间分类、间接因素分类和地理区域分类。多因素分类比单因素分类复杂很多，如建立在多元统计基础上的分类方法（主成分分析、聚类分析等）需要对属性数据作大量的统计计算。多因素分类方法很难事先在软件中做好，因为在分析时往往要根据具体对象作种种试验后才能达到目的。4、邻近（1）缓冲缓冲区分析是针对点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围以内的缓冲区多边形（富余空间）。图2-1是三种缓冲区的示意图。图2-1基于点、线、面的缓冲（2）等值线等值线法将研究的地理范围看成是一个可取某种特殊值的三维表面。城市规划中常用的服务半径就是一种近似的等距线，将停车场、公交站点看成主体，道路系统、公共交通系统看成条件，时间看成作用，研究的地理范围看成邻近对象，那么就可产生这些基于点的缓冲基于线的缓冲基于面的缓冲主体的交通等时线，即在等时线上的任何一点，到主体的交通时间都是相等的，把等时线看成一层多边形，城市的人口统计小区也作为一层多边形，当这两层多边形叠合在一起时，就得到当地居民到达这些主体的时间上的方便程度。5、网络分析城市公交线网在城市发展中占有非常重要的地位。它不仅是城市的一个重要组成部分，同时决定了城市居民的出行方式。运用软件进行公交线网分析，是根据未来的公交需求分配合适的公交资源，以实现公交资源的最佳配置和高效利用。TransCAD公交线网分析功能主要有公交线路分析、资源分配、通达性分析和选址。2.3公交线网评价指标的选取TransCAD软件具有强大的空间数据分析能力，因此在评价指标中，一些与空间数据有关的指标适合用软件来计算。在上述的五类指标中，第一类公交线网技术性能指标是最适合的。如果没有利用软件，有些指标如站点覆盖率是很难计算的。因此，笔者建立了适合于TransCAD分析的公交线网评价指标体系，如图2-2所示。图2-2适于TransCAD分析的公交线网评价指标体系3公交线网性能指标的计算1、线路长度公交线路的长度应适中，过长会导致线路断面客流分布不均匀、公交调度难度大、车间时距难以控制、站点准点率低，影响运输效率以及公交线路的非直线系数大等缺陷；线路过短，则相应增大了公交车辆的调车转向总时间，降低了公交车辆的使用率，使公交车的运营车速下降，居民的平均换乘次数会增大。公交实践事实显示：一般公交线路的长度在5km至10km为宜。TransCAD提供了一套完整的工具，支持图形化显示数据，查询及空间分析。在RouteSystemQuery工具栏下拉列表中选择公交线路即可了解此路线任何一点的校准里程，如图3-1所示所示。图3-1公交线路线路显示情况2、公交线网密度公交线网密度：单位用地面积上公交线路的总长度。LS式中：—线路密度，2/kmkm；L—公交线路长度，km；S—用地面积，2km；TransCAD能够自动计算各个交通小区的面积，如图3-2所示。例如要计算交通小区的公交线网密度，需先利用RouteSystemQuery工具栏计算小区内每条公交线路的长度，然后将所有公交线路长度之和除以小区面积即为线网密度。3、道路网密度是指单位用地面积上有公交线路经过的道路总长度。LS式中：—道路网密度，2/kmkm；L—有公交线路经过的长度，km；图3-2交通小区面积值S—用地面积，2km；举例如图3-3所示，通过叠合可以判断出L1、L2、L3三段路上有公交线路经过，而L4上没有线路所以把L1、L2、L3的长度之和除以相应面积就得到道路网密度。而道路长度计算方法如下：道路网层点击，作相关路段的选择集，然后查看选择路段的Length字段即可统计出道路长度，如图3-4所示。而面积即为公交线路所经过小区的面积总和。图3-3公交线路与道路网叠置图3-4道路长度计算3、线路重复系数公交线网总长度与道路网长度之比，反映公交线路在城市主要道路上的密集程度。12ll式中：—线路重复系数；1l—公交线路的总长度，km；2l—道路的长度，km；此项指标利用TransCAD中RouteSystemQuery工具栏计算出所有的公交线路长度，利用上小节方法计算出所有道路长度，前后相除即可求得线路重复系数。4、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空间直线距离之比，反映了公交线路的曲折程度。ll实际直线式中：—非直线系数；l实际—公交线路的实际长度，km；l直线—首末站的空间直线距离，km；求出首末站间的直线距离后，再结合公交线路的实际长度可算出非直线系数，可以利用Transcad中的工具来测量。5、公交站点覆盖率以公交站点为圆心，用合理的步行距离(一般取300m)为半径作圆，计算其覆盖面积；或以公交线为轴线，用合理的步行距离(一般取500m)为宽度作带状区域，计算其覆盖面积，则公交站点的覆盖率为：1fnllSA式中：f—公交站点覆盖率；n—公交线路或公交站点的数量；lS—每条公交线路或公交站点的覆盖面积，2km；A—区域面积，2km；图3-5和图3-6所示为依托实例现状下以公交站点为圆心，300m和500m为半径，生成缓冲区的情况。首先计算出所有圆形覆盖区域面积（当出现重叠部分时应加以剔除），区域面积利用交通小区面积所述方法直接得出，两者相除即得公交站点覆盖率。图3-5生成缓冲区的公交站点300m站点覆盖率图3-6生成缓冲区的公交站点500m站点覆盖率6、公交站点间距一般来说，在线路长度相同的情况下，站距长，则站点少，进出站减速、加速时间损失较小，可以获得较高的运送车速，节省长距离乘客的乘车时间，但是站距大会增加乘客步行到站的时间。通常，市中心区站点间距较小，在郊区间距较大。TransCAD软件可描述公交线路与公交站点间的线性参照关系，使用MilePost可显示公交线路的里程刻度；而利用RouteSystemQuery工具栏可查询任意公交线路任意站点的标定里程，两个相邻站点的标定里程之差即为公交站点间距，如图3-6所示。图3-6公交线路里程显示7、公交线网连通度连通度是衡量公交线网复杂性的程度。当一些新线路被加入到原有的公交线网中时，因为加入的位置不同，会导致线网的连通度也不同。有几种方法可以计算公交线网连通度这个数值，这里采用了γ指数。γ指数等于给定空间公交线网节点连线数与可能存在的所有连线数之比。max3(2)LLLN式中：—公交线网连通度；L—实际节点连线（有公交线连通的节点间连线）数；maxL—节点间最多连线数；N—节点数；考察公交线网的连通度时，可以把交通小区抽象为节点，如果两小区间有公交线路经过就认为存在一条弧线连接了这两个节点。当一条公交线路经过两个小区时，就在两小区的形心间生成一条连线，如果一选则的实例进行计算分析，如图3-7所示，即为实例现状公交线网连通示意（由于调查资料不全，小区内的公交线路不完全，但分析有一定的参考价值）。图3-7依托实例现状公交线网连通示意经计算，现状公交线网的连通度为：110.2623(162)8、其他公交线网技术指标的计算通过公交客流分配（TransitAssignment）后可以得出各条公交线路路段客流量、站点乘降量及换乘等情况。基于这一软件分析的结果，可以计算确定以下每条公交线路的经济指标：每小时乘客数、每公里乘客数、客运周转量。通过对公交线路运营指标的设计，进一步进行公交线路的运力配备规划、公交场站和科技投入投资估算以及劳动岗位配备规划，由此我们能够计算出百车公里成本、百车公里收入等经济指标以及准时性、间隔均匀性等公交服务运送指标。