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多中心城市公交线网设计与优化方法研究

多中心城市公交线网设计与优化方法研究

作者：周润瑄东南大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程加快、城市规模的持续扩张,多中心式的空间结构已成为特大城市的发展趋势,优先发展公共交通得到认同。研究多中心城市的公交线网设计与优化方法,可为城市扩张和居民出行提供服务,为多中心城市的发展提供交通支撑。论... 详细信息

随着我国城市化进程加快、城市规模的持续扩张,多中心式的空间结构已成为特大城市的发展趋势,优先发展公共交通得到认同。研究多中心城市的公交线网设计与优化方法,可为城市扩张和居民出行提供服务,为多中心城市的发展提供交通支撑。论文研究了多中心城市的形态特征和出行特征,提出了“多中心放射廊道型”公交网络形态。运用Info Map社区检测算法和复杂网络分析,依据节点间连接强度对公交网络进行分区,并结合城市行政区和功能区的划分,得到公交网络的分区与城市行政区和功能区的划分存在对应关系,并进一步分析与多中心城市对应的多中心公交网络的特性。运用Kneedle算法识别公交客流膝点并提取主要公交客流,设计了基于客流和基于路段的公交线路重要性评价指标,进而识别公交客流走廊,发现对于较为发达的城市中心区间存在较为明显的跨区公交客流走廊,而相对欠发达的区域,出行主要发生在区域内部,较难形成跨区的客流走廊。以客流走廊识别结果为公交线路分级的基础,设计包含两类线路的多层次公交线网设计模型,以乘客出行成本和公交建设运营成本的总成本最低为优化目标,设计遗传算法进行求解。以苏州市为例进行了案例分析。在现状公交出行需求获得的多层次公交线网设计结果基础上,预测未来公交客流需求,建立以投入产出比最高为优化目标的公交线网优化模型,求解得到远期线网优化结果和线路建设时序。结合“多中心放射廊道型”公交网络形态,研究线网生长规律和特性变化,探究多中心城市公交发展策略:新增公交线路应连接至连接既有公交网络;线路稀疏的区域公交线路密度的增速应与其他区域几乎持平,但应更快增大其服务覆盖范围;不同等级的公交线路需同步配合建设;增加既有服务区域的公交服务密度和扩大服务范围应交替选择建设;增加中心区内部连接与增加中心区间连接应交替选择;对于公交出行需求量较低的区域可主动引导,加强其与其他区域的联系。

关键词：多中心城市多层次公交公交线网设计公交线网优化遗传算法

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公交线网设计算法分析及线路调整研究

公路与汽运 2015年第4期 51-54页

作者：梁明苹华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

目前,国外公交线网设计主要采用启发式算法,存在计算效率不高、线网质量不佳、线网稳定性差等问题;国内公交线网设计主要采用"逐条布设,优化成网"方法,不适用于大路网,无法同时计算出线路发车频率,具有局限性,而其他研究多为模型研究,... 详细信息

目前,国外公交线网设计主要采用启发式算法,存在计算效率不高、线网质量不佳、线网稳定性差等问题;国内公交线网设计主要采用"逐条布设,优化成网"方法,不适用于大路网,无法同时计算出线路发车频率,具有局限性,而其他研究多为模型研究,缺少算法研究及算例证明,难以应用。文中主要研究模拟退火、遗传、模拟退火遗传3种算法在公交线网设计中的运用,使用算例演算,从计算效率、路网质量、稳定性三方面比较不同算法的优劣。计算分析结果表明3种算法的线路重复率过高,与实际不符,为改进计算质量,提出了线路调整思想,使公交线网设计更加合理、稳定。

关键词：城市交通公交线网设计模拟退火算法遗传算法模拟退火遗传算法线路调整

基于整数非线性规划的城市常规公交线网优化设计

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中国公路学报 2016年第2期29卷 108-115,135页

作者：俞礼军梁明苹华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

为了解决现有公交线网设计优化模型及其求解算法中存在的很少考虑相邻线路的换乘、求解出的不同线路有大量站点重复、很难用于大规模实际网络的问题,建立了以发车频率为基本决策变量,以乘客时间成本与运营企业成本之和最小为目标,以运... 详细信息

为了解决现有公交线网设计优化模型及其求解算法中存在的很少考虑相邻线路的换乘、求解出的不同线路有大量站点重复、很难用于大规模实际网络的问题,建立了以发车频率为基本决策变量,以乘客时间成本与运营企业成本之和最小为目标,以运营条件为约束的整数非线性规划最优公交线路设计模型,并为新模型设计了改进的模拟退火算法。运用新算法求解模型可同时确定公交网络和相应线路的发车频率。将模型与算法应用到大规模示例网络公交线路设计,并针对设计的公交线网分析其敏感度。结果表明:所提出的模型与算法计算结果稳定,能消除不同线路有大量站点重复现象,且能够用于大规模网络,表明该模型是有效的;不同于传统的公交线网优化设计,提出的方法仅要求规划者有相对较少的专业背景知识,因而对于公交线路设计可起到良好的决策支持作用。

关键词：交通工程城市交通整数非线性规划公交线网设计模拟退火算法

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基于层次线路优选法的公交线网仿真设计

系统仿真学报 2012年第5期24卷 947-951页

作者：高政威庞哈利汪定伟东北大学信息科学与工程学院沈阳110004

针对交通路网布设方案的不可实验性,为提高公交线网设计优化性能,提出了基于"层次线路优选法"的仿真设计思路,对公交线网进行层次划分,并分层进行线路优选,组合成网,突出发挥不同层次线路的功能,消除了传统"线路优选法"忽略公交网设计... 详细信息

针对交通路网布设方案的不可实验性,为提高公交线网设计优化性能,提出了基于"层次线路优选法"的仿真设计思路,对公交线网进行层次划分,并分层进行线路优选,组合成网,突出发挥不同层次线路的功能,消除了传统"线路优选法"忽略公交网设计不同层次线路需求的缺点。阐述了"层次线路优选法"的基本原理,给出了"层次线路优选法"的基本实现步骤,并着重描述了层次选择模型的构建、公交线路选择的遗传算法。采用经典算例对线网的仿真设计方法进行验证。结果表明,与其它研究成果相比,此方法得出的线网设计结果方案在满足单次出行换乘次数低、无公交盲点的前提下,具有线路负载均衡、线路弯曲度小、高线网覆盖率、低线网重复系数、线段最大重复次数少的特点,满足了公交线网设计的基本功能要求。

关键词：多目标优化公交线网设计层次线路优选法遗传算法仿真设计

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基于改进遗传算法的公交线网优化设计研究

计算机工程与应用 2007年第8期43卷 10-14页

作者：刘好德杨晓光同济大学交通运输工程学院上海200092

基于候选线路集生成、公交线路优选暨公交客流分配方法,研究公交线网优化设计问题。重点研究了一种改进遗传算法在公交线路优选过程中的应用理论与方法,该算法引入适值模拟退火拉伸思想,研究结果表明,该方法能较好地克服标准遗传算法前... 详细信息

基于候选线路集生成、公交线路优选暨公交客流分配方法,研究公交线网优化设计问题。重点研究了一种改进遗传算法在公交线路优选过程中的应用理论与方法,该算法引入适值模拟退火拉伸思想,研究结果表明,该方法能较好地克服标准遗传算法前期进化的早熟和后期进化速度缓慢等现象。

关键词：交通工程公交线网设计路线优选改进遗传算法模拟退火

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城市常规公交线网优化设计

城市常规公交线网优化设计

作者：徐茜华南理工大学

学位级别：硕士

公共交通线网的设计是公共交通的发展规划中的关键部分。如何规划城市公共交通网络,对于居民日常生活、工作出行乃至城市经济社会健康发展具有举足轻重的影响。城市常规公交线网的设计主要包括公交线路结构的确定及线路发车频率的计算... 详细信息

公共交通线网的设计是公共交通的发展规划中的关键部分。如何规划城市公共交通网络,对于居民日常生活、工作出行乃至城市经济社会健康发展具有举足轻重的影响。城市常规公交线网的设计主要包括公交线路结构的确定及线路发车频率的计算。本文从乘客和运营者两者利益出发,根据“层次规划”和“整体规划”两种建模框架分别对公交线网设计问题进行研究。两种框架均以系统总成本(乘客的出行成本和运营者的运营成本的总和)最小为目标,以线路长度、最小发车频率、车辆容量等为约束条件,构建了整数规划模型。两种建模框架均以交通小区为基本考察对象,且假定每一个交通小区对应多个出发(到达)站点,先采用最短路径生成法得到初始候选线路。在此基础上,两种建模框架随后过程的思路呈现差别。“整体规划”建模思路根据Nested Logit模型及多方式的联合选择模型进行候选线路选择及交通量分配,并根据线路合并调整思想,对所得解进行调整,最后确定最佳的线网结构及线路发车频率。“层次规划”则以K最短路径方法对初始候选线路进行扩充,产生备择线网结构及线路发车频率,按照层次划分结果进行线路搜索及交通量分配,计算系统总成本,确定最佳的线网结构及线路发车频率。两种建模框架均采用模拟退火算法对构建的线网设计模型进行求解。以往研究的缺陷之一在于:单纯将一个小区转换成一个对应的质心的方法在常规公交线网设计问题中与实际情况不符,因而可能引发较大误差。本研究将每一个交通小区对应多个出发(到达)站点更符合实际。同时,以往研究多假定出行模式单一、忽略出行方式选择和换乘问题。与以往研究不同的是,“整体规划”建模思想首次提出考虑相同方式之间与不同方式之间的换乘背景下的常规公交线网设计问题,克服了以往研究的缺陷。算例结果表明,“整体规划”建模框架可以用于大规模路网计算,起到良好的辅助决策作用。我国二十多年前已有“层次规划”理念,但缺乏与之相对应的能够同时确定公交线路结构及线路发车频率的方法。本文提出的“层次规划”建模框架较好的解决了这个问题。算例结果表明,“层次规划”建模框架是大规模公交线网设计中的有效辅助决策工具。两种建模框架下的求解结果对比分析表明,“整体规划”框架下模型的求解结果及稳定性上均优于“层次规划”模型。基于本文提出的模型以及与之对应的计算方法得到的结果比较稳定,可以用于实际大规模网络。本研究提出的方法为我国大规模公交线网设计提供了新的思路。

关键词：公交线网设计层次规划 Nested Logit模型整数规划模型模拟退火算法

考虑纯电动公交车经济效益的公交线网优化设计研究

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考虑纯电动公交车经济效益的公交线网优化设计研究

作者：王雨桐北京交通大学

学位级别：硕士

合理的公交线网结构对于提高公交系统运行效率与公交服务质量具有十分重要的现实意义。新能源公交车的应用作为响应国家促进新能源汽车发展政策的重要措施之一,纯电动公交车以其低碳环保的优点,在城市公交系统中的占比日益增加。因此,... 详细信息

合理的公交线网结构对于提高公交系统运行效率与公交服务质量具有十分重要的现实意义。新能源公交车的应用作为响应国家促进新能源汽车发展政策的重要措施之一,纯电动公交车以其低碳环保的优点,在城市公交系统中的占比日益增加。因此,探究纯电动公交车的经济性与低碳性对公交系统的影响,开展以公交线网结构为基础的公交线网优化研究,对于减少温室气体排放、提高公交服务质量与运行效率、降低企业成本具有重要意义。目前,既有基于公交线网结构的公交线网优化设计方法在考虑乘客出行需求时,多将乘客出行需求分布理想化,未结合实际客流分布特征,且少有考虑纯电动公交车渗透率的影响。基于此,本文以公交线网结构为基础,考虑实际客流分布规律,重点开展了考虑纯电动公交车经济价值与低碳效益的公交线网优化研究。首先是公交线网优化设计基础理论。依托国内外公交线网优化设计先进经验,比较分析不同的公交线网优化设计方法,重点阐述了基于线网结构的公交线网优化解析模型及其求解算法,以及公交线网优化评价指标,为本文公交线网优化模型的构建、求解及应用提供理论依据。其次是纯电动公交车特性与公交客流分布特征分析。以运营成本和CO2排放量为研究对象,对比分析不同类型的纯电动公交车和传统公交车;融合多种公交基础数据,从空间分布、时间分布以及时空联合分布角度进行公交客流特征分析,为模型中参数的选取和确定提供理论和数据支撑。再次是模型的构建与求解。面向常见的棋盘式道路网结构,设计主线与辅线分层级、网格与轴辐组合式的公交线网布局模式,构建以乘客、公交企业和环境消耗总成本最小为目标函数的公交线网优化模型,基于遗传算法求解流程,以获得最优公交线网的决策变量,包括公交站点间距、线路间距、发车间隔和纯电动公交车渗透率。最后是案例研究。选取北京市主城区为案例研究对象,应用本文提出的公交线网优化模型,求解得出最优的公交线网设计的决策变量,进行结果分析与对比评价,同时开展模型参数的灵敏度分析,研究结果验证了本文提出的考虑纯电动公交车经济效益的公交线网优化模型的有效性与稳定性。

关键词：公交线网设计公交线网结构纯电动公交车经济价值低碳效益公交客流分布

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基于“多站点”的城市常规公交线网优化设计

公路与汽运 2016年第4期 32-35页

作者：徐茜俞礼军华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

针对目前城市常规公交线网设计中存在的问题,对公交线网进行优化设计,将交通小区对应到多个出发或到达站点即"多站点",实现公交线网设计的"一次成网",并将该思路的求解结果与单个站点进行了对比分析。

关键词：城市交通公共交通公交线网设计交通小区多站点

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基于策略均衡分配的公交线网规划优化方法

交通运输系统工程与信息 2015年第3期15卷 140-145,159页

作者：徐光明史峰罗湘秦进中南大学交通运输工程学院长沙410075

本文将轨道交通旅客换乘网络应用于描述高峰时段的公交换乘网络,并采用基于有效频率的策略均衡客流分配方法对公交用户出行选择行为进行均衡分析;综合考虑乘客和公交公司两方面的利益,建立公交线网规划的双层规划模型;提出求解模型的模... 详细信息

本文将轨道交通旅客换乘网络应用于描述高峰时段的公交换乘网络,并采用基于有效频率的策略均衡客流分配方法对公交用户出行选择行为进行均衡分析;综合考虑乘客和公交公司两方面的利益,建立公交线网规划的双层规划模型;提出求解模型的模拟退火算法,设计了删除线路、生成线路、替换线路、延伸线路、缩短线路、拼接线路和拆分线路等7种线路调整及频率调整进行邻域搜索.算例分析表明,该模型与算法具有良好的优化效果.

关键词：交通工程策略均衡双层规划公交线网设计模拟退火算法