基于启发式算法的快速公交线网规划与优化方法研究

摘要

在目前众多城市交通环境日益恶化的情况下，通过良好的公共交通系统解决居民出行问题已成为社会共识。快速公交系统因其整合了常规公交与轨道交通优势，集舒适、快捷、高效等特点和投资低、见效快、建设周期短的优势于一身，因而被众多城市选择。研究快速公交线网规划，完善和深化对快速公交线网优化与优化策略的研究，对提高快速公交线网服务能力、减少不合理投资、增加城市公共交通出行吸引力、实现公共交通的可持续发展均具有重大意义。
　　本研究建立的快速公交线网规划与优化数学模型，目标函数选取了线路服务人口最大、线网服务出行量最大的单目标函数模型和以成本效益最大同时不换乘系数接近期望值的多目标函数。约束条件结合快速公交自身特点及其线路网络特性，考虑了几何约束、站距约束、费用约束、线路双向通行约束和非直线系数约束。其中的非直线系数约束在以往的研究中完全被忽略，而非直线系数在实际的线路服务水平评估中是一项非常重要的指标。站点之间的连接是以距离为阻抗的最短路径。本研究采用构建式的启发式算法对模型进行求解，给出快速公交规划或优化方案。对建立的模型和提出的算法进行了实例验证，将洛阳市快速公交规划项目实施时所收集的网络数据和出行调查数据进行建模和算法设计，并根据各模型的适用性，分别求解结果，给出规划方案。通过实例分析发现，通过所建立的优化模型和算法，可以解出适合洛阳出行数据的快速公交线路和线网，而多目标函数模型与服务出行量最大模型相比，所得结果线路有聚集性，这与模型目标函数的追求相一致。本研究所建立的数学模型和求解算法具有实用性，可以有理有据地为决策者提供规划方案，具有可操作性强、方法有效的重要实际意义。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究综述

1.3 研究内容与目标

1.4 技术路线

1.5 本文主要内容

2 快速公交规划基础

2.1 快速公交规划分析

2.2 公交专用道

2.3 站点

2.4 站点连接关系

3 快速公交线网规划数学模型与求解算法

3.1 目标函数

3.2 约束条件

3.3 启发式算法概述

3.4 模型建立预处理——算法初步

3.5 服务人口最大的数学模型（Ⅰ）

3.6 服务出行量最大的数学模型（Ⅱ）

3.7 多目标函数的数学模型（Ⅲ）

4 案例与结果分析

4.1 案例城市简要介绍及BRT可行性分析

4.2 城市公交需求预测

4.3 建模基础

4.4 模型应用

4.5 案例分析总结

5 研究结论与展望

参考文献

附录A Floyd算法实现VBA程序代码

附录B 查询线路代码

附录C 符号含义快速查找表

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢