城市客运交通枢纽换乘效率研究

摘要

随着城市化进程和城市交通机动化进程的迅猛发展,随之而来的交通堵塞、换乘不方便、环境恶化等一系列交通问题,已经成为制约我国各大城市经济和社会运行的突出因素。问题的产生固然与城市交通需求总量的不断增长与交通设施供应滞后之间的矛盾有关,但在既定的交通供给水平下,城市交通的整体运营水平较低,各种交通方式没能实现有效的协调衔接,也是重要因素。 城市客运交通枢纽作为综合客运交通体系的重要组成部分,起着连接城市中各种交通方式,使乘客顺利完成出行的重要作用。枢纽换乘效率的低下将直接导致换乘客流在枢纽内的集结和拥堵,进而造成延长乘客换乘时间、降低换乘舒适性、增加枢纽运营成本等诸多问题。在我国的交通和建设环境下,围绕优化和提高枢纽换乘效率这一目标,如何对拟建枢纽的换乘量矩阵进行高精度的预测；如何计算得到枢纽内各类换乘乘客的换乘时间,并对枢纽内的整体换乘时间进行仿真；如何对现有各大枢纽的换乘效率进行科学评价和排序；提高枢纽换乘效率应采取何种措施。所有这些,都是交通规划面临的重要课题。 论文的研究依托北京市客运交通枢纽综合评价及用地指标研究等项目,研究工作以优化客运交通枢纽换乘效率为目标。研究具体涉及枢纽内的换乘客流量分布预测研究,整体换乘时间算法研究以及换乘效率优化研究等内容。 换乘客流分布预测量和整体换乘时间是换乘效率研究的重要指标。获得精度更高的枢纽换乘客流分布量预测矩阵是进一步进行整体换乘时间算法和换乘效率研究的基础。论文引入“四阶段法”中的出行分布预测原理,将枢纽处各种交通方式的客流影响范围近似地看作出行分布预测中的交通小区,各交通方式之间的换乘量相应地看作交通小区之间的交通分布量。构建了基于熵原理的枢纽换乘量分布预测模型,并以枢纽各种交通方式的现状O-D换乘分布量为基础,进行模型参数的标定和求解,隐含考虑了随机因素的影响,从宏观上描述了换乘者的交通行为。该方法应用于北京市东直门客运交通枢纽的换乘量分布预测之中,效果良好,为进一步进行枢纽的功能布局及换乘组织等研究工作提供了依据。且本文通过与重力模型的试验比较,证明了基于熵原理的换乘量分布预测模型有更高的预测精度和良好的可塑性。 枢纽内换乘时间的相关研究对于枢纽的换乘组织设计以及交通方式的衔接调整而言意义重大。在换乘特征分析的基础上,本文对客运交通枢纽内的换乘类型进行了合理分类,并着重对其中涉及到换乘候车时间的批量到达和离开枢纽、分散到达且批量离开枢纽两类换乘进行了候车时间研究,提出了相应的算法。采用计算机仿真的方法对候车时间算法的正确性和精度进行了验证,结果显示候车时间算法合理,精度较高,计算量小,具有较强的实用性。除了候车时间之外,本文依据排队购票乘客的特性,将其看作输入为叠加泊松分布,服务时间为一般分布的M/G/K排队系统,进行了混合排队系统(M/G/K队列)分析,提出了换乘购票时间算法。进一步,本文整合候车时间算法和购票时间算法,提出了枢纽内整体换乘时间算法。换乘效率的高低是衡量城市客运交通枢纽换乘功能的重要标准。本文借鉴数据包络分析方法(DEA)在决策单元评价与优化中的应用思路和过程,构建了客运交通枢纽换乘效率模型,提出了换乘效率模型中各项指标的计算方法。进行了北京市部分客运交通枢纽换乘效率评价的实例研究,给出了参评枢纽的换乘效率排序,进而作了枢纽的输入冗余率及输出亏空率分析,换乘功能侧重分析,并针对换乘效率较低的枢纽提供了如何调整各项指标使之达到相对有效的有关管理决策信息。实例应用结论证明,本文中的枢纽换乘效率模型可以科学判断各参评枢纽换乘效率的优劣,并可给出枢纽换乘效率较低的原因,为枢纽的科学管理及改造提供可靠依据。 通过论文的研究,对枢纽进行精度更高的换乘客流量预测,推导出各类换乘的换乘时间算法,在得到换乘量和换乘时间这两个关键指标的基础上,通过换乘效率模型进行枢纽的换乘效率排序和优化,实现了枢纽换乘效率的量化,提供了枢纽的可操作优化管理手段。本文的研究将对今后城市客运交通枢纽的客流预测、换乘时间、换乘效率相关的研究提供重要的参考和借鉴。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外主要城市客运交通枢纽发展现状

1.2.1国外枢纽发展现状

1.2.2国内枢纽发展现状

1.2.3国内外枢纽发展现状分析结论

1.3国内外城市客运交通枢纽研究现状

1.3.1换乘客流量分布预测

1.3.2换乘客流组织

1.3.3换乘效率优化与评价

1.4研究理论意义与实际应用价值

1.5论文研究的主要内容

1.5.1客运交通枢纽换乘客流量分布预测

1.5.2客运交通枢纽整体换乘时间研究

1.5.3客运交通枢纽换乘效率评价与优化研究

1.6论文结构安排

1.7本章小结

第2章客运交通枢纽换乘效率特性分析

2.1城市客运交通枢纽的基本概念

2.1.1城市客运交通枢纽的分类

2.1.2城市客运交通枢纽的分级

2.1.3本论文的研究对象

2.2换乘效率分析的内涵

2.2.1基本概念

2.2.2基本目的

2.2.3所采用的技术和方法

2.3换乘效率分析的基本内容

2.4本章小结

第3章客运交通枢纽换乘客流量分布预测研究

3.1换乘量分布预测的基本思路

3.1.1“四阶段模型”预测原理

3.1.2“出行分布预测”分析原理的引入

3.1.3换乘小区的确定

3.2换乘客流量分布预测模型的选择

3.2.1增长率模型

3.2.2重力模型

3.2.3概率模型

3.3基于熵原理的换乘量分布预测模型的应用

3.4北京市东直门枢纽客流换乘量分布预测

3.5换乘客流量分布预测模型的验证

3.6本章小结

第四章客运交通枢纽整体换乘时间研究

4.1整体换乘时间分析

4.1.1基本假定

4.1.2换乘乘客分类

4.1.3整体换乘时间模型

4.2换乘候车时间算法

4.2.1批量到达和离开枢纽(G-G)类型

4.2.2分散到达枢纽，批量离开枢纽(S-G)类型

4.2.3换乘候车时间模型的仿真实验

4.3换乘排队购票时间算法

4.3.1换乘购票乘客分类

4.3.2排队论基本概念

4.3.3多种购票乘客混合排队系统(M/G/K队列)分析

4.3.4三种购票乘客混合排队系统(M/G/3)的平均延误时间求解

4.4本章小结

第五章客运交通枢纽换乘效率评价与优化研究

5.1换乘效率指数

5.2换乘效率指数相关指标的量化与说明

5.3换乘效率评价原则及优化模型的选择

5.3.1效率评价的原则

5.3.2均一评价方法

5.3.3非均一评价方法

5.4基于DEA原理的枢纽换乘效率分析模型的应用

5.4.1换乘效率指数

5.4.2运行有效性分析

5.4.3输入冗余率与输出亏空率分析

5.4.4评价指标对换乘效率的影响分析

5.4.5运行低效枢纽原因诊断

5.4.6城市客运交通枢纽换乘效率模型的应用

5.5本章小结

结论与展望

1结论

2主要创新点

3进一步讨论与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文和参与的项目及获奖

致谢