城市公交网络设计模型与算法研究

摘要

城市公交系统是城市交通运输系统的重要组成部分。城市公交系统规划的好坏直接影响着整个城市交通运输系统的交通状况；城市公共交通的核心问题是公交网络的合理布局与车辆、资源的合理配置与调度。因此，城市公交网络设计是公交系统的起决定作用的组成部分。公交网络设计决定着公共交通的营运范围，决定着站点分布和相互之间的衔接，决定着公交网络的服务水平。对于以固定线路为主的公共交通系统，公交网络设计的水平是衡量公共交通发展程度、营运能力和服务质量的主要标志。公交网络设计问题所研究的内容就是通过公交线线路的选择以及频率设置从而达到使整个公交网络某种系统性能最优的目的，实际上是在一定约束条件下的最优投资决策问题以及系统最优规划决策问题。公交网络设计模型是整个公交网络设计的基础，模型的好坏自接影响网络设计的效果。 本文以传统的交通网络设计为基础，分析了公交网络的设计依据与公交需求预测，描述了所要研究的公交网络，探讨了公交网络的构成要素及各要素的功能，并提出了公交网络设计的目标，分析了公交网络设计影响因素等。分析了公交网络设计的约束条件，包括发车频率约束、满载率约束、公交车数量约束、公交线路长度约束和公交线路数量约束等；并构建了成本函数，包括公交网络乘客的成本和公交运营成本。从系统的角度考虑使整个城市的公交网络各项成本的总和最小为目标，构建了公交网络设计问题的数学模型。并给出了模型求解的方法，通过模拟退火算法优化求解该模型。最后引进了一个算例，以验证本文所构建的模型的合理性及可行性。证明本文的研究的公交网络设计模型可作为以城市的整体社会效益最优目标的城市的公交网络设计进行参考，具有良好的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究目的及意义

1.3公交网络设计问题研究现状

1.4研究的主要内容及基本思路

1.5本章小结

第二章公交网络设计问题分析

2.1公交网络设计的依据与需求预测

2.2公交网络描述

2.3公交网络的构成要素及功能

2.4公交网络设计的目标

2.5公交网络设计的影响因素

2.6本章小结

第三章公交网络设计的数学模型

3.1建模的基本思路

3.2模型的相关参数

3.3建立数学模型

3.4本章小结

第四章公交网络客流分配

4.1拥挤公交网络下的随机乘客平衡分配模型

4.2拥挤路网下的有容限的公交随机乘客平衡模型

4.3常规公交网络客流分配的实用方法

4.4本章小结

第五章公共交通网络设计模型求解

5.1公交网络解空间的确定

5.2公交线路车辆数及发车频率的确定

5.3模拟退火算法优化

5.4模型求解步骤

5.5本章小结

第六章算例

6.1算例概述

6.2算例公交网络设计

6.3公交网络设计结果分析

6.4本章小结

第七章结论与展望

7.1研究结论

7.2进一步工作的展望

参考文献

致谢

附录