城市常规公交线网与发车频率优化设计

摘要

城市公共交通作为交通运输服务业的重要组成部分，是一项满足人民群众基本出行、具有社会公益性的民生工程。然而目前我国城市公共交通发展仍然比较滞后，城市公共交通竞争力不足，我们急需制定科学的规划来指引城市公共交通的发展。城市常规公交是城市公共交通服务网络的主体，其线网设计及发车频率优化是城市公共交通规划的核心内容。研究这两大问题有着重要的理论价值和现实意义。
　　论文分析了现有技术标准与规范在指导城市常规公交场站、线路和车辆等规划、设计时存在的不足，结合交通规划理论与我国常规公交发展的实情，改进了一些关键指标的评价标准。进而，针对现有公交网络设计缺乏层次性的问题，提出了双层次网络结构—“公交骨架线网+公交接运线网”的设计思路。在布设公交骨架线网时，创建了新的可行节点对集与可行线路集的确定方法，并建立了公交骨架线网优化模型，设计了求解该模型的遗传算法;在布设公交接运线网时，研究了公交接运枢纽的吸引范围，在此基础上建立了公交接运线网优化模型，设计了求解该模型的禁忌搜索算法。与此同时，还研究了公交发车频率优化问题，通过分析公交车型与发车频率之间的关系，建立了受车型影响的发车频率优化模型。该模型综合考虑了公交乘客与公交企业之间的利益，提出了新的公交路径选择机制，该机制在计算组合网络的发车频率时引入了换乘惩罚因子。
　　本论文的研究成果为常规公交线网与发车频率的优化设计提供了新的理论支持和指导方法，对提升公共交通的服务水平，优先发展公共交通具有一定的积极作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．1．1 城市交通问题的提出

1．1．2 优先发展城市公共交通

1．1．3 选题来源

1．2 研究定位与对象

1．2．1 研究定位

1．2．2 研究对象

1．3 相关研究文献综述

1．3．1 公交线网优化

1．3．2 公交发车频率优化

1．3．3 公交客流分配优化

1．3．4 现状研究评价

1．4 研究思路及主要内容

1．4．1 研究思路

1．4．2 研究的主要内容

2 城市公交系统关键指标分析与评价

2．1 公交站场系统的指标分析与评价

2．1．1 站点覆盖率

2．1．2 平均站距

2．1．3 用地规模

2．2 公交线网系统的指标分析与评价

2．2．1 线路长度

2．2．2 线路非直线系数

2．2．3 线网密度

2．3 公交车辆系统的指标分析与评价

2．3．1 运输能力

2．3．2 乘客舒适度

2．4 公交系统的综合性能指标分析与评价

2．4．1 供需耦合程度

2．4．2 运输效率

2．5 本章小结

3 城市公交层次网络设计与公交OD矩阵分析

3．1 公交线网设计现有方法分析

3．1．1 “中心城区聚焦型”布线模式分析

3．1．2 “一路一线”布线模式分析

3．2 城市常规公交层次网络设计方法

3．2．1 设计原则

3．2．2 设计思路

3．2．3 设计流程

3．2．4 层次网络的优势

3．2．5 发车频率设计的处理

3．3 公交网络的描述与矩阵分析

3．3．1 公交网络的描述

3．3．2 公交网络特征的矩阵描述

3．4 公交OD矩阵的变化

3．4．1 取消节点与矩阵变化

3．4．2 新增节点与矩阵变化

3．5 本章小结

4 城市公交骨架线网优化设计

4．1 公交线网的现有优化方法及启示

4．1．1 现有优化方法

4．1．2 借鉴与启示

4．2 公交骨架线网设计思路

4．2．1 基本概念定义

4．2．2 设计流程

4．2．3 优化思路

4．3 可行节点对集与可行线路集的确定

4．3．1 可行节点对集的确定

4．3．2 可行线路集的确定

4．4 公交骨架线网优化模型

4．4．1 模型的描述

4．4．2 目标函数

4．4．3 约束条件

4．4．4 数学模型

4．4．5 计算复杂性

4．5 基于遗传算法的公交骨架线网优化模型求解

4．5．1 解的编码

4．5．2 初始种群生成

4．5．3 解的评价

4．5．4 算子操作

4．5．5 主要运行参数

4．6 算例分析

4．7 本章小结

5 城市公交接运线网优化设计

5．1 公交接运线网问题的提出

5．1．1 现有研究概述

5．1．2 基本概念定义

5．1．3 问题的描述

5．2 公交接运线网设计思路

5．2．1 设计流程

5．2．2 优化思路

5．3 公交接运枢纽吸引范围的确定

5．3．1 公交接运枢纽客流吸引范围的提出

5．3．2 基于衰变函数的客流吸引范围模型

5．3．3 公交接运枢纽吸引范围的计算

5．4 公交接运线网优化模型

5．4．1 模型的描述

5．4．2 目标函数

5．4．3 约束条件

5．4．4 数学模型

5．4．5 计算复杂性

5．5 基于禁忌搜索算法的公交接运线网优化模型求解

5．5．1 解的编码

5．5．2 初始解

5．5．3 邻域结构

5．5．4 解的评价

5．5．5 禁忌表

5．5．6 终止准则

5．6 算例分析

5．7 本章小节

6 城市公交发车频率优化

6．1 城市常规公交发车频率优化思路

6．1．1 影响因素分析

6．1．2 基本优化思路

6．1．3 基本概念定义

6．2 单条线路发车频率优化

6．2．1 问题描述

6．2．2 优化目标

6．2．3 约束条件

6．2．4 数学模型

6．3 整个线网发车频率优化

6．3．1 问题描述

6．3．2 优化目标

6．3．3 约束条件

6．3．4 数学模型

6．4 基于路径选择的公交客流分配

6．4．1 公交客流分配概述

6．4．2 公交路径选择的特征分析

6．4．3 基于组合频率网络的公交路径选择

6．4．4 考虑换乘惩罚的路径选择机制

6．5 基于禁忌搜索算法的公交发车频率优化模型求解

6．5．1 解的编码

6．5．2 初始解

6．5．3 邻域结构

6．5．4 解的评价

6．5．5 禁忌表

6．5．6 终止准则

6．6 算例分析

6．7 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢