考虑行程时间可靠性的城市高铁快巴线路优化方法研究

摘要

为了有效解决高铁车站的客流疏散问题，提供快捷、舒适的运输服务，兼具接驳公交和灵活型公交特点的城市高铁快巴应运而生。但实际运营中，主要采用人工经验进行线路规划，缺乏合理性和灵活性，无法满足乘客的个性化需求。本文将行程时间可靠性理论与线路准点率相结合，加入线路优化的考量中，旨在提高运营效益的同时，提升运输服务水平，具有重要意义。本论文立足于国内外常规、灵活型公交的线路设计及行程时间可靠性的运用研究现状，进行考虑行程时间可靠性的城市高铁快巴线路优化方法研究，具体如下:
　　(1)对国内外相关研究进行归纳与总结，阐述高铁快巴的设计理念、特点及运营现状。结合线路存在的问题，乘客对公交产品的特性偏好及现状满意度信息，进行考虑服务水平的线路优化必要性分析。设计线路优化的流程，包含停靠站设计及路径设计两个环节。
　　(2)对比不同的需求调查方法，结合数据需求，进行调查问卷和调查方案的设计，对采集到的需求信息进行分析和处理。运用K-means聚类分析进行停靠站点的设计，分析经典算法流程的特点和不足，采用改进聚类中心的选取、相似性度量函数、加入既有公交站点的考量等方式，提出改进的K-means算法，由此得出停靠站设计结果。
　　(3)将行程时间可靠性的理论与线路准点率指标相结合，构建考虑行程时间可靠性的路径设计模型。以企业效益最大及期望准点率最高作为优化目标，前者通过线路整体的单位距离运营效益表示，后者通过路网属性分层赋值并求解的方式得以实现。约束条件包括服务率约束、站点到达时间约束、线路长度约束、路径构成约束等。根据模型特点及实际意义，设计基于混合禁忌理论的改进蚁群算法进行求解。
　　(4)以北京市区为背景设计实例，根据线路优化流程，进行需求数据的采集和分析，代入数学模型与算法，求解得出线路优化设计方案，并对寻优过程、算法效率及优化指标进行分析和对比。结果表明，本文设计的考虑行程时间可靠性的城市高铁快巴线路优化方法，能够很好地兼顾运营效益与线路准点率，改进算法求解效率较高，收敛稳定，线路优化效果显著，方法具有一定的实用性。

目录

声明

致谢

摘要

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．2．3研究现状总结

1．3研究内容与技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

2 高铁快巴线路优化相关理论及必要性分析

2．1高铁快巴概述

2．1．1高铁快巴的定义

2．1．2高铁快巴的特点

2．1．3高铁快巴线路运营现状

2．2考虑服务水平的线路优化必要性分析

2．2．1线路设计的原则及影响因素

2．2．2线路现状存在的问题

2．2．3考虑服务水平的线路优化必要性

2．3线路优化流程设计

2．4本章小结

3 高铁快巴线路优化的停靠站设计方法

3．1乘客需求调查

3．1．1调查思路及方法

3．1．2调查问卷设计

3．1．3需求信息的分析和处理

3．2停靠站设计问题分析

3．2．1问题描述

3．2．2基本假设

3．2．3符号定义

3．3基于改进K-means算法的停靠站设计

3．3．1经典K-means聚类分析的原理和不足

3．3．2改进的K-menas聚类分析设计

3．4本章小结

4 考虑行程时间可靠性的路径设计模型与算法

4．1行程时间可靠性的定义及实现方式

4．2模型构建

4．2．1问题描述

4．2．2基本假设

4．2．3符号定义

4．2．4目标函数

4．2．5约束条件

4．3基于混合禁忌理论的改进蚁群算法

4．3．1蚁群算法原理

4．3．2基于混合禁忌理论的改进蚁群算法设计

4．3．3改进蚁群算法的流程

4．4本章小结

5 高铁快巴线路优化设计实例分析

5．1实例设计

5．1．1实例背景

5．1．2乘客需求数据

5．2实例停靠站点设计

5．2．1改进的K-means聚类分析基础参数设置

5．2．2停靠站点设计结果及分析

5．3实例路径设计

5．3．1模型的选线区域及相关参数设计

5．3．2线路设计结果及分析

5．4本章小结

6．1研究结论

6．2研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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