公交走廊上AB型跨站运营协同优化研究

摘要

AB型跨站运营是将一条交通线路分成A、B2条支线分别运行的操作，每条支路上的车辆仅访问该线路上的部分站点。与传统的全站运行相比较，跨站运行通过减少车辆停站次数，能够缩短乘客车内时间，减少车辆的周转时间，从而提高车辆运行速度、增加公共交通的运输能力，因此跨站运营不失为解决城市交通拥堵问题的一种重要策略。但是，跨站运行也有一些缺点。例如，由于车辆的停站数目减少，因此服务同一站点的车距增加了，随之增加的是乘客的等车时间；并且一些顾客可能不得不在没有直接联系的某些站点之间换乘。　　本文涉及到的“AB型跨站运营协同”是将跨站运营线路上的A、B支线按照某种发车时间规律进行协同，以达到在完成该线路运输乘客的运营计划的同时，减少乘客等待时间、使得系统获得更大的经济效益的目的。　　本文的主要研究内容和结论如下所述：　　(1)在公共交通走廊上考虑空间异质的需求模式，以运营商成本与出行者成本之和最小为目标，同时以车辆容量、站间距为约束条件，建立A、B支线发车时刻呈整数公约数关系的跨站运营连续近似优化模型，并利用变分法和直接搜索法设计了求解算法。　　(2)在数值实验中，将所建立的跨站运营协同优化模型赋予12种具体的呈整数公约数关系的协同方式，并针对14种运行方案(即：全站运行，跨站无协同运行和12种具体的跨站协同运行)，2种交通方式(即常规公交车和地铁)以及3种需求模式(即均匀需求，低离散需求和高离散需求)的场景分别进行了研究。结果表明：(ⅰ)跨站协同运行较跨站无协同运行节省额外成本2-3％，与传统的全站运行相比节省多达6％的成本；(ⅱ)在所有跨站协同运行方案中，最简单、通用的1:1协同方式效果最佳；(ⅲ)对于地铁系统而言，由于需要修建一条额外的轨道，因此跨站协同运行的成本很高，只有在非常繁忙的走廊中才能产生积极的收益。　　(3)以成都1路公交线路和深圳地铁11号线的客流数据为例，分别计算12种跨站协同方式、跨站无协同方式和全站运行方式在现有站点和新建站点上的广义成本值并进行对比分析。研究发现，公交系统上的跨站运行方式优势再一次被证实，即使在现有站点的交通系统上也成立；而地铁系统上的跨站运行方式更加适用于站点新建后的交通系统上。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1连续近似模型研究现状

1.3.2跨站运营研究现状

1.4 研究的主要内容

1.5技术路线

第二章 基本理论概述

2.1运营规则概述

2.1.1 全站运营规则

2.1.2 跨站运营规则

2.2连续近似概述

2.2.1一般参数拟合

2.2.2 出行需求密度函数拟合

2.3广义系统成本

2.4本章小结

第三章 跨站运营协同优化模型

3.1模型假设

3.2模型变量及符号说明

3.3 决策变量

3.4出行类别划分及需求计算

3.4.1出行类别划分

3.4.2需求计算

3.5模型的建立

3.5.1乘客出行成本

3.5.2运营商运营成本

3.5.3优化连续模型

3.6模型求解

3.6.1 寻找s*(x) 和k*(x)

3.6.2 寻找H*A

3.7本章小结

第四章 算例分析

4.1参数设置

4.2协同方案分析

4.3换成惩罚分析

4.4交通方式分析

4.5本章小结

第五章 实例分析

5.1成都1号公交线路

5.2.1线路概况

5.2.2优化结果分析

5.2深圳地铁11号线

5.2.1线路概况

5.1.2优化结果分析

5.3本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

附录：跨站无协同与全站运行模型

攻读硕士期间发表的论文及科研成果