基于分区聚类方法求解接运公交网络设计问题

在接运公交网络设计问题中引入中垂线分区和最短路径分区两种聚类方法,有效化解了公交线路重叠、服务交叉问题.基于最短路径分区聚类方法,以乘客、公交公司和轨道交通运营者三方的总花费最小为目标,通过改进染色体编码方法和遗传操作策略,成功解决了多对一模式下的接运公交网络设计问题.考察了公交线路长度和乘客需求对线路条数、运营频率及总花费等网络性能的影响,结果显示,线路长度或乘客需求增加对线路条数和运行频率影响不大,但总花费增长较快;而线路长度或乘客需求减少时总花费快速减少,但线路结构未必最优.仿真结果说明,基于分区聚类方法的接运公交网络不仅能够完全覆盖服务区域,而且有利于消除冗余线路,降低总花费.     

基于差别定价的城市公共交通价格体系研究

城市轨道交通运营初期,人们更多地依赖常规公交,而没有普遍接受轨道交通,这样将导致轨道交通客流量减少,不能充分发挥轨道交通的运输能力.从轨道交通线路和常规公交线路的重合程度的角度,以社会福利最大化为目标建立轨道交通和常规公交的定价模型,研究轨道交通和常规公交在不同时段票价和发车频率的问题,确定城市公共交通的价格体系以促进轨道交通与常规公交的协调发展,并通过实例验证模型的合理性.     

城市轨道交通网络布局的双层优化模型

为了有效布设轨道交通网络,考虑可达性约束与轨道线网合理规模约束,建立了城市轨道交通网络布局优化的双层模型。该模型上层为一个多目标函数,其使得总出行时间最少,轨道交通线网总长度最少及总换乘次数最少;下层通过容量限制分配方法将客流在轨道交通线网上进行分配。算例结果表明,运用该双层模型可对所有可能的轨道交通线路进行筛选,并得到最优的线路网络布设方案。该模型可用于城市轨道交通规划中,对线路网络进行优化布局。     

城市接运公交网络的设计与优化

研究M-M乘客需求模式下接运公交网络的设计与优化问题.首先,根据每个公交站单位时间的乘客需求确定经过它的公交线路数量;其次,设计了一种逆向径向扫描算法,并应用它生成了满足条件约束及设计要求的基本接运公交线路集;再次,引入线路优化算法整合不合理线路,并通过插入操作,将不合理线路上的公交站重新安置到合理线路的最佳位置;最后,结合一个实际问题,通过接运线路数量、总线路长度、平均线路频率,以及公交使用者花费和公交运营者花费等指标,比较分析了优化前后接运公交网络的整体性能.结果表明,经过优化的接运公交网络不仅线路长度适中、结构合理,而且能够更好地平衡公交使用者和公交运营者的利益,降低系统的总费用,所以本文提出的逆向径向扫描算法和线路优化算法是可行的,也是有效的.     

配合城市轨道交通的公交专用道布设

为缓解当前城市的交通问题,提倡公共交通优先。同时应该增强公共交通一体化发展,以实现城市交通可持续发展。为了促进常规公交和轨道交通的衔接,提出了配合城市轨道交通的公交专用道的布设问题,并从候选线路集合和优选线路技术两部分出发进行分析。第一部分通过构建了包含公交网络与地铁网络的Space L加权网络模型,计算模型的统计特性指标,用以分析现状公共交通网络,利用权重指标筛选出候选路段集合,用于公交专用道的布设;第二部分通过对公交专用道布设的条件以及原则进行分析,建立了配合轨道交通的公交专用道的布设流程,进而对候选线路进行优选,得到最终优化方案。最后,建立了天津市外环线以内区域的加权公交-地铁网络拓扑结构模型,并对公交专用道进行了具体布设。     

配合城市轨道交通的公交专用道的布设

为缓解当前城市的交通问题,我国提倡公共交通优先,同时应该增强公共交通一体化发展,以实现城市交通可持续发展。为了促进常规公交和轨道交通的衔接,本文提出了配合城市轨道交通的公交专用道的布设问题,并从候选线路集合和优选线路技术两部分出发进行分析。第一部分通过构建了包含公交网络与地铁网络的Space L加权网络模型,计算模型的统计特性指标用以分析现状公共交通网络,利用权重指标筛选出候选路段集合,用于公交专用道的布设。第二部分通过对公交专用道布设的条件以及原则进行分析,建立了配合轨道交通的公交专用道的布设流程,进而对候选线路进行优选,得到最终优化方案。最后,建立了天津市外环线以内区域的加权公交-地铁网络拓扑结构模型,并对公交专用道进行了具体布设。     

面向城际轨道交通的定制化接驳公交线路优化

针对面向城际轨道交通的定制化接驳公交线路优化问题,对现有的定制化接驳公交的不足进行了总结,并建立了定制化接驳公交运行线路优化模型,该模型目标函数考虑最小化乘客出行成本和公司运营成本,同时满足最大乘客定制需求。针对该优化模型的特点,设计了混合模拟退火算法对其进行求解。最后通过算例分析,验证了所研究的考虑轨道交通到站时间的定制化接驳公交协调线路优化模型和算法的可操作性、有效性以及稳定性。     

多股道城市轨道交通车站站前折返能力分析

折返能力是制约线路能力的关键因素之一,以4线站前折返站为研究对象,通过综合考虑车站折返模式、列车停站时间、列车进出车站的均衡性等影响因素,基于N-Track理论模型,建立以总折返过程耗费时间最小为目标的整数规划模型,得到不同股道使用方案与不同折返模式条件下的最大折返能力和股道运用方案,最后以上海轨道交通16号线滴水湖站为实例进行分析,验证评估折返能力与折返股道的使用方式、列车停站时间和列车进出车站的均衡程度的关系.     

开放式小区公交微循环站点与线网综合设计

公交微循环系统是解决城市交通"最后一千米"问题的有效方案.在当前建设开放式小区的背景下,其站点选址和线网设计对于乘客、企业和社会更具有重要意义.以所有公交微循环线路总长度最小和乘客总步行距离最短为目标,以站点数量、站间距、线路长度等为约束条件,建立开放式小区公交微循环站点与线路综合设计模型,设计遗传算法求解模型.以北京市某小区为例,验证了所提出的模型和算法的正确性和有效性.最后,对模型参数和线路条数进行灵敏度分析,决策者应综合考虑企业与乘客利益,选择合理的模型参数值与布设线路条数,使决策达到最优.     

基于修正线路介数中心度的公交骨干线提取方法

以复杂网络理论为基础,运用ArcGIS二次开发程序和Ucinet软件进行公交GIS(地理信息系统)网络分析,提出修正的线路介数中心度指标作为筛选公交骨干线路的新方法.以上海市浦东新区常规公交线网为例,将应用修正线路介数中心度筛选的公交骨干线方案与浦东新区公交骨干线实际规划方案从网络重合度、公交线路非直线系数、站间距、客流稳定性等方面进行差异性分析,说明新方法的合理性与科学性.结合公交骨干线网规划编制时面临的3种情况,讨论了新规划方法的适应性,提出骨干公交线网方案中约65%的线路可按照新方法进行提取.新方法基于GIS模型进行网络数据提取,具有实用性和通用性,能够作为公交骨干线规划的有效量化方法.     

城市轨道交通接驳公交线路优化设计

城市轨道交通和常规地面公交之间的有效接驳是提高城市公共交通系统运行效率的重要环节。本文详细分析了接驳公交出行中乘客出行时间成本和公交车辆运营成本,以城市轨道交通接驳公交系统总成本最小为目标,考虑公交线路布局约束、乘客流量守恒约束,以及公交能力约束等,构建了城市轨道交通双边接驳公交线路优化模型,对接驳公交线路布局以及开行频率进行优化。根据模型特点,设计了人工蜂群算法。为了提高算法的计算效率和稳定性,采用了多种邻域搜索策略,且对算法的相关参数进行了校正。数值算例表明,人工蜂群算法可以很好地优化城市轨道交通接驳公交线路的布局,且在求解质量、计算效率和稳定性等方面都优于遗传算法。     

成网条件下地铁-公交复杂网络的末班车衔接优化

为解决城市交通末班车衔接效率和成功率低的问题,在城市轨道交通末班车衔接研究的基础上,通过提出末班车衔接矩阵的网络表示法,研究以实际线路末班车运营时刻表为基础的地铁-公交末班车换乘衔接的双层复杂网络模型。同时,使用ucinet计算网络特征参量(度、最短路径、衔接比例)的值并将其作为衡量城市交通网络末班车换乘衔接效率、次数以及成功率的评价指标。针对换乘失败率较高的车站,通过延后其所在线路的末班车时刻优化路网的末班车时刻表。最后,对成都市进行实例研究,系统验证了加入公交末班车网络后可使得换乘站的度大幅增加,最短路径无明显增加,衔接成功率由25.4%大幅提高至39.1%。结果表明了地铁-公交双层复杂网络的末班车衔接效率和成功率相较于城市轨道交通网络的优越性。同时,延后换乘失败率较高车站的末班车时刻,使得地铁-公交双层复杂网络的末班车衔接成功率由39.1%提高至40.7%,改善了城市交通末班车的衔接状况,提高了城市交通末班车的服务水平。     

轨道交通与常规公交换乘优惠模型

为给公共交通票价票制的整合提供决策参考,从理论上研究了轨道交通与常规公交换乘优惠问题。根据福利经济学理论,分析了轨道交通与常规公交运营协调系统的消费者剩余和生产者剩余;并以社会福利最大化为目标,建立了换乘优惠的非线性规划模型,同时给出了模型求解步骤,以确定轨道交通与常规公交运营协调方向、换乘优惠率、同步发车间隔和车辆衔接富余时间等决策变量。结合算例,对比分析了协调控制情况下换乘优惠实施前后换乘网络的运营效果。结果表明,实行换乘优惠能增加整个运营系统的社会福利,其中消费者剩余和生产者剩余分别增加了7.13%和2.95%。     

上海市轨道交通客流量的公交导向开发影响因素分析

采用了上海市域范围内轨道交通站点层面的数据,运用多元回归方法,检验并确定了影响上海市轨道交通客流量的重要的公交导向开发(TOD)因素.结果表明站点影响区域内的公交车服务次数、公交车平均发车间隔、步行至最近公交站点的时间、轨道交通站点的出入口数量以及站点周围是否有停车场等五个变量对轨道交通的客流量具有显著影响.尤其是,公交车服务次数和平均发车间隔这一对看似矛盾的因素恰好表明了接驳型公交服务的增加对轨道交通客流提高的重要性.此外,提出了具体的政策建议,以期用来指导城市和交通开发的实践活动.     

基于人群分类的城市公交走廊客流分配模型

在随机用户均衡理论基础上,在静态均衡模型中引入时间变量及人群属性分类,建立基于人群分类的城市公交走廊动态客流分析模型,描述了走廊内出行者对于出发时刻和路径的选择问题,并分析不同人群的行为差异.给出了模型的基本假设及求解算法.研究结果表明,模型的动态化及人群分类特征,不仅能够真实反映走廊内不同属性客流的时空分布情况,还能够仿真不同交通措施的作用及效果.算例通过采取错峰上班及调整票价,使高峰时刻走廊断面客流下降24%;选择轨道交通的客流由82%下降71%,选择巴士交通的客流由11%提升至20%,有效降低了公交走廊的交通负荷,并使各方式分担率更加均匀.此动态客流分析模型为城市公交走廊的功能优化提供了有力工具.     

基于充分可观控实验方法的城市轨道交通客流随机分配模型优化

城市轨道交通起讫点间路径客流分配直接影响各条线路断面客流量的大小,进行科学精准的网络客流分配是实施客流统计分析、客流预测、运输计划编制、客运组织等工作的重要基础。基于城市轨道交通客流在轨道交通线网内的时空分布是充分可观控的理论,辨析影响客流随机概率分配的主要因素,建立网络模型架构,基于随机效用理论优化乘客出行的微观路径选择行为和决策过程,将客流随机分配模型中的有效路径效益值函数优化为分段函数。通过对结果进行路径分配比例验证及分线断面客流量验证,说明优化方法达到预期目标,为实现规范化、科学化、系统化的城市轨道交通清分奠定了坚实的基础。     

城市轨道交通网络鲁棒性分析

为保障城市轨道交通运输网络的安全运营,使城市轨道交通网络改、扩、建优化策略更具有针对性,提升网络抗毁能力。通过复杂网络理论构建城市轨道交通网络路网模型,该模型引入虚拟换乘边概念,便于准确地描述网络中边的权重,并通过提出改进的边权函数以及交通流动态分配原则,建立了网络级联失效模型。以郑州市城市轨道交通网络进行了实证分析,结果表明:改进后的城市轨道交通网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击和随机性攻击下选择性攻击网络所呈现的鲁棒性较差。可见对于城市轨道交通网络优化时,应该重视提升关键节点的鲁棒性,实现网络高效运转。     

北京市轨道交通票制票价改革研究

为了发挥轨道交通票价的杠杆作用,进一步完善地面公交与轨道交通衔接,优化交通结构,增加客票收入,本文通过分析国内外大都市票制体系、票价优惠策略及北京市轨道交通发展状况,提出北京市轨道交通票价改革方案。在重点分析客流量、运营成本和城市人均收入水平的基础上,确定单一票价水平为4元;实施高低峰分时定价策略,通过分析三峰时间分布及高峰客流构成,用Logit模型计算出高低峰票价分别为6元、2元;提出制定月票的策略,以及其他一系列辅助票制来保障上班族、老人等的权益。该研究为实现北京市轨道交通可持续发展提供了理论基础。