城市公共交通站点分类分级研究

城市公共交通站点分类分级研究
乔睿;郭忠庆
【摘要】公交站点作为公共交通系统的重要组成部分,承担着客流集散的功能,对于公共交通系统运营的便捷性与舒适性都有着重要的影响.本文从公交站点所承担的核心功能、站点所处城市区位因素、道路等级对公交站点的影响因素入手,提出了公交站点的不同分类方法;从公交站点日均客流集散量、包含的线路条数等方面入手,采用聚类分析、系统聚类等方法对不同类型的公交站点进行分级研究,并以西安市公交站点为例进行实证性分析,得出了较为合理的分类分级结果.
【期刊名称】《交通节能与环保》
【年(卷),期】2017(013)001
【总页数】6页(P60-64,76)
【关键词】城市公交站点;分类;分级;聚类分析
【作者】乔睿;郭忠庆
【作者单位】交通运输部公路科学研究院,北京 100088;长安大学汽车学院,陕西西安 710064;长安大学汽车学院,陕西西安 710064
【正文语种】中文
【中图分类】U491.7
随着我国城市经济的迅猛发展，城市人口高度集中并且大幅度增长，由此引发的城市交通需求急剧增加。

与此同时，我国的汽车保有量逐年增长，截止2013年底，我国汽车保有量达到1.37亿辆。

同汽车增长速度相比，我国城市道路面积的增长
速度明显滞后。

城市交通拥挤以及由此带来的环境与能源问题，已经严重影响了我国居民的生活，制约了城市社会经济的健康发展。

公共汽车交通系统是公共交通的重要组成部分，其遍布我国大小城市，是人们出行的重要方式。

公共交通站点是城市现代化建设的重要环节，是城市基础设施的重要组成部分，它的发展直接关系到城市整体功能的发挥。

因此，对公共交通站点的分级分类方法和布局规划进行研究，对均衡站点资源、合理配置站点数目、提高公共交通运营效率、改善城市交通状况、促进城市社会经济的可持续发展等具有重要意义。

在公交站点分类方面，我国的公交场站建设标准更新较慢，目前普遍使用的是国家建设部在1996年编制的《城市公共汽电车和无轨电车工程项目建设标准》（简称“《标准》”），将公交场站分为中途站、首末站、停车场、保养场4类[1]。

此标准已应用多年，但是随着经济的发展、城市建设步伐的加快以及城镇人口的迅速增长，对于《标准》仍需要进行不断的发展和完善[2]。

作为公交场站建设的国家级行政主管部门，住房与建设部先后颁布涉及公交场站设计及分类标准的《城市公共交通站、场、厂设计规范》（CJJ 15—87）[3]、《城市道路交通规划设计规范》（GB 50220—95）[4]，对公交场站的功能划分做出基本规定。

《城市公共交通站、场、厂设计规范》（CJJ 15—87）将城市公交场站划分为首末站、中途站、停车场、保养场、修理厂等5大类。

其中，首末站宜设置在全市各主要客流集散点附近较开阔的地方，必须建停车坪以及回车道、车位标志、行驶方向标志及其它营运标志。

一般中途站仅设候车廊，单程运行在30 min以上的较长线路上，在市中心主要交通要道上设置的中途站或者在客流较多的地方设置的中途站，均宜设中间调度室。

在《城市道路交通规划设计规范》（GB 50220-95）将城市公交场站划分为首末
站、换乘站、停车场、车辆保养场、公共交通车辆调度中心等类型，其中首末站用于公共交通车回车和停车，在客流大的换乘站上，还要考虑存车的地方，此外首末站还应具备防灾避难用途。

从以上3个分类标准可以看出，我国对公交站功能分类思路基本一致，该标准目
前已成为国内大部分城市公交站分类的基本模式。

但是该分类标准颁布的时间距现在已有20年，公交站点分类标准已与目前城市公共交通发展有较大差距，已经不能适应新时期、新形势下的公交优先发展战略，亟需对其进行补充修订和完善。

在公交站点分级方面，目前还没有针对城市公交站点分级的统一标准，现有的研究多是针对轨道交通枢纽及公路货运站的研究。

吕慎[5]将城市客运交通枢纽分为对
外客运交通枢纽、市级客运交通枢纽、中心区级客运交通枢纽、边缘组团级客运交通枢纽、片区级客运交通枢纽5个等级，这种分级方式在规划阶段对城市的枢纽
空间布局很有帮助。

但是上述分级为定性描述，没有给出相应的分级量化指标。

王有为[6]给出了按照日集散客流量对公共交通枢纽分级的量化标准：特级枢纽，日
集散客流量大于10万人；大型枢纽，日集散客流量小于10万大于3万人；中型
枢纽，日集散客流量小于3万大于5 000人；小型枢纽，日集散客流量小于5
000人。

覃矞[7]给出了基于集散客流量、换乘客流量的轨道交通枢纽分级量化标准。

谭晓伟[8]采用“等差分级法”和“等比分级法”划分公路货运站级别，提出
了不同类型的公路货运站的分级方法。

2.1 聚类分析
2.1.1 K-means聚类
K-means算法是很典型的基于距离的聚类算法，采用距离作为相似性的评价指标，即认为两个对象的距离越近，其相似度就越大。

该算法认为簇是由距离靠近的对象组成，因此把得到紧凑且独立的簇作为最终目标。

K个初始类聚类中心点的选取对聚类结果具有较大的影响，因为在该算法第一步中
是随机的选取任意K个对象作为初始聚类的中心，初始地代表一个簇。

该算法在每次迭代中对数据集中剩余的每个对象，根据其与各个簇中心的距离将每个对象重新赋予最近的簇。

当考察完所有数据对象后，一次迭代运算完成，新的聚类中心被计算出来。

如果在一次迭代前后，距离的值没有发生变化，说明算法已经收敛。

算法过程如下：
（1）从N个数据对象随机选取K个对象作为初始聚类中心；
（2）根据每个聚类对象的均值（中心对象），计算每个对象与中心对象的距离，并根据最小距离重新对相应对象进行划分；
（3）重新计算已经得到的各个类的聚类中心；
（4）迭代2～3步直至新的聚类中心与原聚类中心相等或小于指定阈值，算法结束。

2.1.2 系统聚类
系统聚类法是最常用的一种聚类方法，也称分层聚类法。

系统聚类分析首先将每个样本点视为一类，根据类与类之间的距离或相似程度将最相似的类加以合并，再计算新类与其它类之间的相似程度，并选择最相似的类加以合并。

这样每合并一次就减少一类，不断重复这一过程，直到所有样本点合并为一类为止。

下面以最短距离法说明系统聚类的步骤：
（1）计算样本点两两之间的距离，得一上三角矩阵D(0)，每个样本点初始自成一类，这时第i类与第j类之间的距离就是第i个样本点与第j个样本点之间的距离dij。

（2）找出上三角矩阵D(0)中非零的最小元素，设为Dpq，则将Gp和Gq合并成一个新类，记为Gr，即
（3）计算新类Gr与其他类Gk(k≠p,q)的距离dkr得到新的上三角矩阵D(1)。

dkr按照下式计算：
（4）找出D(1)中非零的最小元素，将对应的两类合并成一个新类，再计算新类与其他类的距离，得到新的上三角矩阵D(2)；如此下去，直到所有的元素合并成一
类为止。

2.2 修正方法
由于运用聚类分析法可能出现分级的结果过分精确，出现小数等情况。

为了使分级方法更为实用，应该对聚类的结果进行修正。

等差分级法是按照相等规模差异的关系确定不同等级公交站点的日均客流量和包含线路条数；等比分级法则是按照相等比例的关系来确定的；逐渐增大/减小分级法是介于等差分级法和等比分级法之间
一种方法；任意分级法是一种主观性的分级方法。

因此，本文认为，针对不同的划分依据，分别选择“等差分级法”和“等比分级法”作为公交站点级别划分的修正方法更合适。

3.1 常规的分类方法
本文中的公交站点仅限为常规道路公共交通站点。

根据公交站点的功能、设置位置、设置方法和站台型式，公交停靠站具有不同的分类方法。

根据站点功能分类，可分为首末站和中途站；根据设置位置分类，可分为交叉口上游停靠站、交叉口下游停靠站以及路段停靠站；根据设置方法分类，可分为沿机非分隔带设置的停靠站、沿中央分隔带设置的停靠站以及沿人行道设置的停靠站；根据站台形式分类，可分为直线式停靠站和港湾式停靠站。

3.2 依据核心功能的站点分类方法
根据对西安市众多公交站点的实地调查，发现应用站台设置形式、设置位置、设置方法对公交站点进行分类不能满足站点经济功能及环境功能的要求。

因此，本研究采用根据站点的服务对象和承担的核心业务功能，将公共交通站点分为首末站、换乘站、枢纽站3类。

3.2.1 首末站
公交首末站应具备以下条件和功能：（1）具有公共交通运营管理、组织调度的功能；（2）具有公交车辆到发及停放、简易维护修理的功能；（3）具有满足乘客候车、上下客等出行需求的功能。

3.2.2 换乘站
公交换乘站应具备以下条件和功能：（1）能够提供城市公交通线路之间的客流中转换乘服务；（2）为客流中转换乘提供必要的空间场所，有一定的建、构筑物与设施设备；（3）使公交车辆安全停靠、便捷通行、方便乘车的功能。

3.2.3 枢纽站
公交枢纽站应具备以下条件和功能：（1）能够提供城市公交与不同运输方式之间或与轨道交通线路之间的客流中转换乘服务；（2）为客流中转换乘、公交车辆运营调度提供必要的空间场所，有相关的建筑物与设施设备。

3.3 依据公交站点所处城市区位影响因素分类
（1）商业中心型：是指公交站点周边土地开发以零售业为主，兼有少量办公、住宅等设施。

该类车站主要服务于商贸零售等来往频繁，人流量大的一些百货大厦。

高峰期时间持续长，交通情况复杂，对机动车静态动态交通需求大。

因此这类地区公交需求量大，站点布置和线网布设复杂，其对公交站点分类分级产生很大影响。

（2）商务办公型：是指公交车站周边土地开发以商务大厦、办公大楼为主，兼有少量商业、居住等配套设施。

该类站点主要服务于上班族群，其高峰期主要是早高峰、晚高峰等上下班时段，平常时段客流较正常。

此类站点布设需要统计该地区高峰时段客流情况，合理布置站点。

（3）大型公建型：是指公交车站周边多为公共设施、大型公共建筑等。

这些公共设施多为区域乃至整个城市服务。

虽然大型公建使用频率不高，但是使用期间地区瞬时车流、人流剧增，交通压力大，道路交通组织复杂。

因此这类站点的合理布局设置，将有效缓解交通压力。

（4）自然人文型：是指公家车站周边土地开发以文体教育、旅游景点为主的区域，这类地区常处于城市外围区域，对公交站点布置有一定要求，节假日的乘车高峰，对公交站点分类有一定影响。

（5）其它城市用地类型：是指公交车站周边土地开发以工业区、住宅区为主，其客流量比较平均，没有太大波动，对公交站点分类影响不大。

3.4 依据城市道路等级对公交站点影响因素分类
按道路等级和站点规模，可分为以下几类。

（1）大型站点：道路等级为快速路，包含城市骨干公交线路；
（2）中型站点：道路等级为主干路，包含城市主要公交线路；
（3）小型站点：道路等级为次干路，包含城市一般公交线路；
（4）微型站点：道路等级为支路，包含城市其他公交线路。

3.5 数据采集
本研究的数据采集来自西安市沿地铁2号线以及其它主要公交站点的日均客流集
散量、站点包含线路条数等数据。

采集的站点包括火车站、北大街、小寨等共计
15个。

由于每个站点存在不同方向的若干站点，因此公交站点的数据共计49个。

为了避免因周末以及周一、周五等不确定因素带来的数据统计结果不稳定的情况，本研究特选取周二至周四进行数据采集，以保证数据的真实可靠。

站点的分布如图1所示。

4.1 聚类分级结果
从分级方法来看，本研究应用SPSS软件，以日均客流集散量和站点包含线路条数为分级条件，用系统聚类分析法和K-means聚类分析法对站点进行分级，最后进行修正。

从分级数量来看，如果分级数量太少，无法体现出公交站点的规模差异，进而无法体现出公交站点的分级优势；如果分级太多，难以区分不同等级之间的功能定位。

因此，本文认为公共交通站点分为3个等级较为合适。

对已调查的首末站、换乘站、枢纽站各点的日均客流集散量及容纳的线路条数等数据进行K-means聚类分析和系统聚类分析，最终的聚类中心结果如表1所示。

最后对站级进行修正，公交站点的分级结果如表2～表4所示。

4.2 结果分析
从表3～表5可以看出，首末站的日均客流集散量的最大公差为2.5万人，最小公差为1万人，包含线路条数的公差为9条；换乘站的日均客流集散量的最大公差
为2万人，最小公差为0.8万人，包含线路条数的公差为5条；枢纽站的日均客
流集散量的公差为1.2万人，包含线路条数的最大公差为7条；分级的最终结果与调查的数据差距很小，也反映了应用系统聚类与K-means聚类分析的结果是可靠的。

本文首先通过对西安市常规公交站点的调研，以及对传统公交站点的分类方法的总结，提出了依据核心功能的公交站点分类方法，将站点分为首末站、换乘站、枢纽站三类；以及依据公交站点所处的城市区位影响因素，将公交站点分为商业中心型、商务办公型、大型公建型、自然人文型以及其它城市用地型五类；依据城市道路等级对公交站点的影响因素，将站点分为大型站点、中型站点、小型站点、微型站点四类。

最后以站点日均客流集散量和容纳线路条数为依据，应用SPSS软件中的kmeans聚类分析法和系统聚类法并应用等差分级法等修正方法，将依据核心功能分类的公交站点各自分成三级。

本文得出的公交站点分类分级结果对均衡站点资源，合理配置站点数目，提高公共交通运营效率，改善城市交通状况，促进城市社会经济的可持续发展具有重要意义。

公交站点分类分级研究是一个范围广、应用复杂的课题，并且由于公交站点普遍性、多样性和复杂性，使得本研究还有许多不足之处。

由于考虑分类的侧重点不同，本文只考虑了依据站点核心功能、道路等级影响因素、站点所在城市区位影响因素等单因素对公交站点进行分类，没有将上述因素结合起来，所以分类结果不全面，须
在以后的研究中进一步探讨。

本研究只选取了西安市部分公交站点进行分类分级研究。

由于地区之间发展不平衡，各个城市的公共交通发展水平也不尽相同，因此分类分级的具体指标也有差异。

在今后的研究中，应考虑不同城市规模、人口数量、经济发展水平对公共交通的影响，对公交站点的分类分级方法进行细化。

【相关文献】
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