候选线路集合生成方法

在生成候选线路集合前，需要确定轨道交通接运公交服务区域，筛选可以布设公交线路的道路以及需要串联的站点，而后确定线路在空间上的基本走向。

1.服务区域与布设道路

接运公交服务区域的范围受到轨道交通线路走向、客流特征、行政边界、地形特征和地面公交场站位置等因素影响。既定轨道交通站点与中心城区之间的乘客会选择距离中心城区更近的站点出行，因而服务区域应在以该轨道交通站点为圆心，远离中心城区的方向上。以地面公交作为轨道交通接运方式的乘客中有80%的接驳时间在20 min以内，经换算可知服务范围应为以轨道交通站点为中心、半径约为5～7 km的范围。然而若该范围内无地面公交场站时，范围应向外适当扩张，以保证区域内拥有供接运公交车辆停放、始发的场地。

服务区域内道路网络系统主要包括城市道路网络和区域公路网络两部分。接运公交线路可布设于除快速路以外的城市道路网络和除高速公路、等外公路以外的区域公路网络。为避免接运公交开行的不便，应在道路网络筛选时剔除“断头路”。

2.中途站与首末站

接运公交服务区域内通常已有地面公交线路，即已存在公交停靠站点。依据公交站点存在与否及其与轨道交通站点的衔接关系，可将其分为4类：第Ⅰ类站点是既有地面公交站点，且站点与轨道交通站点间有线路直接连通；第Ⅱ类站点也是既有地面公交站点，但站点与轨道交通站点间无线路直接连通；第Ⅲ类站点为新增加的地面公交站点，且无既有线路经过；第Ⅳ类站点亦是新增加的地面公交站点，但站点位于既有线路上。其中，第Ⅱ、Ⅲ类站点为接运公交线路必须服务的站点，即线路布设时必须串联这两类站点；第Ⅰ、Ⅳ类站点在接运公交线路生成中可依据线路走向选择性串联。

第Ⅲ、Ⅳ类站点设置应以扩大轨道交通的服务范围为目标进行，靠近主要客流集散点。《城市道路公共交通站、场、厂工程设计规范》（CJJ/T 15—2011）提出，地面公交的中途站站距宜为500～800 m。除考虑合理站距外，站点生成时还需考虑所在区域用地开发情况。站点设置应尽可能提高居住人口、就业岗位覆盖率和居民出行的可达性，在用地成片开发地区结合居住小区、大型商场、体育馆、剧院等主要客流集散点设置，并控制站间距；在用地点状化开发地区，结合已开发的用地布局并考虑未来用地开发，预留合适的站间距。

图4-10　依据场站位置关系和线路形态的线路分类

首末站与最远端的中途站的确定是候选线路路径生成的基础，其与轨道交通站点与地面公交场站位置关系以及线路布设形态有关。依据场站位置关系和线路形态可将接运公交线路大致分为8类，如图4-10所示。类型（a）、（b）、（c）、（d）的轨道交通站点与地面公交场站一体化设置；类型（e）、（f）、（g）、（h）的轨道交通站点与地面公交场站分离设置；类型（c）和（d）地面公交场站在轨道交通站点处和外围均有设置；类型（b）、（d）、（f）、（h）的线路由于单向路径过短，构成环形线路。

除类型（a）和（b）外，其他类型线路均可直接确定首末站。类型（a）线路首站已确定，即为轨道交通站点，末站的位置与合理的线路长度直接相关。接运公交线路长度应大于大部分乘客换乘出行距离（即最小线路长度）同时小于公交支线最大线路长度。以轨道交通站点为接运公交线路的首站，采用最短路算法计算各地面公交站点距离首站的最短距离。离首站最短距离介于最大线路长度和最小线路长度之间的地面公交站点可作为末站候选站点。依据需要选择若干个接运公交末站，优先选择距离首站远的站点。类型（b）线路首末站均已确定，都为轨道交通站点，当离首站最远的地面公交站点距轨道站点距离仍小于最小线路长度时，可将其作为远端控制点，形成环形线路。

3.候选线路路径

将地面公交场站、轨道交通站点附近的地面公交中途站以及距离轨道交通站点最远的地面公交中途站作为候选线路的控制点，候选线路可由一段路径（图4-10（a）、（c）、（e）、（g））、两段路径（图4-10（b）、（d）、（f））、三段路径（图4-10（h））组成。在候选线路生成时，可将线路控制点分别作为路径的搜索起始点与终止点，生成候选路径，后将路径组合成候选线路。以图4-10（d）所示的线路为例说明候选线路生成过程：以地面公交场站为起始点、以轨道交通站点附近的地面公交中途站为终止点搜索路径；以轨道交通站点附近的地面公交中途站为起始点、以距离轨道交通站点最远的地面公交中途站为终止点搜索路径；以距离轨道交通站点最远的地面公交中途站为起始点，以地面公交场站为终止点搜索路径；将三段路径连接组合形成候选线路。可见路径搜索是接运公交线路生成的关键，具体方法一般可分为基于图论的方法和基于启发式规则的方法。其中，基于图论的方法又可细分为随机路法、最短路法和K最短路法。尽管基于启发式规则的方法较其他方法复杂，但其搜索得到的路径更具合理性且符合接运公交的功能定位，可减少候选线路集合的规模，因此，选择其作为轨道交通接运公交候选线路路径搜索方法。

线路路径必须经过第Ⅱ、Ⅲ类站点，且站点不能相距过远。路径从起始点出发要朝着终止点的方向进行搜索，新选择的站点要离起始点越来越远，离终止点越来越近，离已选择的站点越来越远，且不应过度偏离终止点方向，也不能出现“反复曲折”现象。下文基于搜索起终点对（s1，sN）具体介绍启发式规则。

规则1：站点间距离应小于某一定值，即

式中：d（si，si+1）——站点si与站点si+1间距离（km）；

δ1——所允许的最大站间距（km）。

规则2：向终止点方向进行搜索，即

式中：x（i）——站点si相对于起始点s1的横坐标值；(www.xing528.com)

y（i）——站点si相对于起始点s1的纵坐标值。

规则3：搜索方向不过度偏离终止点方向，即

式中：δ2——所允许的偏离终止点方向的最大距离。

规则4：离搜索起始点越来越远，即

规则5：离搜索终止点越来越近，即

规则6：无“反复曲折”现象，即

上述规则中，规则1～5在每一步的站点搜索中均需遵循；而在整条路径生成后，不满足规则6的路径将被剔除。在搜索过程中，可能会产生3类无效路径：（1）搜索到某一站点后，无法满足规则1～5而导致站点搜索无法继续进行，如图4-11（a）所示；（2）搜索路径经过某一站点后，又原路返回开始搜索下一站点，如图4-11（b）所示；（3）由于经过选择性途经站点（即第Ⅰ、Ⅳ类站点）而无法经过必须途经站点（即第Ⅱ、Ⅲ类站点），如图4-11（c）所示。将无效路径删除后保留有效路径，并进行连接组合，可得到候选线路路径集合。

图4-11　无效路径示意图

候选线路路径集合生成步骤总结如下：

Step 1：确定搜索起始点s1和终止点sN，并将起始点s1加入到初步候选路径集合L；

Step 2：依据规则1～5搜索下一站点si；

Step 3：将站点si加入到当前初步候选路径l；

Step 4：重复Step 2和Step 3，直到si=sN；

Step 5：将当前初步候选路径l加入到初步候选路径集合L，直到集合L不变；

Step 6：依据规则6和如图4-11所示的路径筛选形式，对初步候选路径集合L进行筛选，剔除无效路径，得到候选线路路径集合L'，路径连接组合后即可得到候选线路集合R。