非均衡路网城市的轨道交通接运公交线路优化研究

摘要

随着我国经济高速发展和汽车保有量剧增，交通拥堵已成为制约我国城市发展的重要问题。为了解决交通拥堵问题，我国大中型城市纷纷开始建设地铁、轻轨等轨道交通系统。轨道交通线路多依托城市最主要的客流走廊进行布设，与大量常规公交线路共线或交叉，产生了客流的竞争与合作。为优化客流组织，提高输送效率，轨道交通的常规公交接运问题成为重要研究课题之一。
　　非均衡路网是指在物理上分布不均匀的城市路网，多分布在受自然环境影响较大的带型、山地型城市。由于路网物理分布的特殊性，这类城市的拥堵问题更为突出，其轨道交通的线路规划以及公交接运问题也有其独有特性。因此，针对这类路网特点，开展轨道交通的接运公交线路优化研究，对城市公交一体化构建、提高公交系统整体效率和服务水平、缓解交通拥堵都显得极为重要。
　　本文分析对比了轨道交通与常规公交的特性。结合非均衡路网概念形态和路网特征，明确了其对轨道交通接运公交线路优化问题的影响因素，引入道路阻抗系数，以乘客时间成本和公交公司运营成本最小为组合目标，建立了多目标优化模型，并选取NSGA-Ⅱ多目标遗传算法求解。结合模型特征，对算法进行了优化并通过了标准算例验证。根据非均衡路网特征设计了小规模轨道交通接运公交线路优化的对比验证算例，使用优化的NSGA-Ⅱ多目标遗传算法求解，验证了模型的准确性。最后对典型的非均衡路网城市兰州市进行了实例研究，选取路网“蜂腰路段”部分，使用论文研究的模型与算法，以路网中兰州地铁一号线四个站点与周边36个大客流公交站点为基础，对公交接运线路优化进行了仿真验证。对比分析结果表明，优化线路有效避让了阻抗系数较高的道路，提升了接运能力，实现了较优化布局。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．1．1 论文研究背景

1．1．2 论文研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 轨道交通接运线路优化设计问题国外研究现状

1．2．2 轨道交通接运线路优化设计问题国内研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．1 技术路线

2 轨道交通与常规公交特征及关系分析

2．1 轨道交通与常规公交特性分析

2．1．1 轨道交通与常规公交运营特性对比

2．1．2 轨道交通与常规公交经济特性对比

2．2 轨道交通与常规公交关系分析

2．2．1 轨道交通与常规公交功能定位

2．2．3 基于轨道交通的接运公交线网优化模式分析

2．3 非均衡路网对轨道交通接运公交线路优化设计的影响

2．3．1 非均衡路网定义及概述

2．3．2 非均衡路网特征分析

2．3．3 非均衡路网特征对接运公交线路设计的影响

2．4 小结

3 基于道路阻抗系数的非均衡路网城市接公交运线路优化模型

3．1 接运公交线路优化问题分析

3．1．1 接运公交线路优化问题描述

3．1．2 非均衡路网城市的轨道交通接运线路优化问题分析

3．1．3 非均衡路网城市的轨道交通接运线路优化模型构建流程

3．2 基于道路阻抗系数的非均衡路网城市接运线路优化模型构建

3．2．1 假设条件

3．2．2 符号说明

3．2．3 目标函数

3．2．4 约束条件

3．3 小结

4 非均衡路网城市接运线路优化模型求解

4．1 算法的选取

4．2 NSGA-Ⅱ算法原理及流程

4．2．2 NSGA-Ⅱ算法流程

4．3 对NSGA-Ⅱ算法的改进

4．4 测试改进NSGA-Ⅱ算法的改进效果

4．5 非均衡路网城市轨道交通接运线路优化模型遗传算法设计

4．5．1 解的编码设计

4．5．2 适应度函数

4．5．3 遗传操作

4．5．4 非劣分类操作

4．5．5 算法终止规则

4．5．6 算法流程图

4．6 小结

5 非均衡路网城市接运公交线路优化实例分析

5．1 模型验证

5．1．1 算例运行条件

5．1．2 算例设计

5．1．3 参数设定

5．1．4 测试结果与分析

5．2 兰州市轨道交通接运线路优化研究

5．2．1 兰州市公共交通概述

5．2．2 研究区域的确定

5．2．3 数据来源及参数设定

5．2．4 最终优化结果及分析

5．3 小结

6 结论与展望

6．1 论文结论

6．2 论文展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果