考虑轨道线网影响的穿越式公交线路优化方法研究

发布时间：2020-03-27 16:56

【摘要】：大力发展公共交通是缓解城市交通拥堵问题的关键。随着轨道交通主导大城市公共交通网络新时代的到来,地面公交功能定位发生改变,线网方案亟需优化和调整。充分考虑轨道交通网络的影响,对既有穿越式公交线路进行优化和调整,有助于两种方式间更好的协调与配合,提高公共交通网络的综合竞争力。本文在深入分析既有研究成果的基础上,分析总结影响轨道线网内穿越式公交线路优化方案的因素及其相关关系;建立轨道-公交双方式网络内穿越式公交线路选择概率模型,分析乘客需求及轨道交通网络两类因素的影响;并针对空间分布较不均衡的客流需求,分别提出了轨道线网影响下穿越式公交线路站点停靠方案及线路分段方案的优化方法。主要研究内容及结论如下:(1)结合既有研究成果,从乘客出行需求、公交系统服务水平及公交企业成本三个方面出发,系统性地分析了轨道线网内穿越式公交线路优化方案的影响因素及其相关关系。研究表明,乘客出行需求与公交企业成本间通过公交服务水平相关联,平衡乘客利益与公交企业成本,实现乘客成本与公交企业成本综合目标最小化,是公交线路优化调整的基本目标。公交线路优化过程中,应充分考虑公交车内拥挤程度对乘客出行费用感知的影响;公交线路的可靠性主要与道路条件、停靠站点数量和公交站点乘降量相关;在对公交企业成本的描述中,应考虑线路区间满载率不均衡性的影响,尽可能提高区间满载率的均衡程度。(2)构建大城市轨道-公交双方式通勤出行网络,建立了基于Logit-SUE的轨道线网内穿越式公交线路选择概率模型。分析了基于出行距离的乘客出行OD分布、乘客时间价值、乘客对路径阻抗感知系数以及轨道交通线网规模、轨道交通线路发车间隔对穿越式公交线路选择概率的影响。研究表明,乘客需求方面,乘客总量一定,不同出行距离分布下的穿越式公交线路选择概率不同,而任何分布下,乘客平均出行距离越大,穿越式公交线路选择概率越小的趋势不改变;乘客时间价值越大,穿越式公交线路选择概率越小,轨道交通方式的优势更加凸显;乘客对路径阻抗感知系数越大,配流结果的随机性越弱,实际阻抗越小的路径选择概率越大。轨道交通影响方面,轨道线网规模越大,穿越式公交线路选择概率越小;轨道交通线路发车间隔越大,穿越式公交线路选择概率越大,且轨道线网密度越大,轨道线路发车间隔对穿越式公交线路选择概率的影响程度越大。(3)针对空间分布较不均衡的客流需求,调整穿越式公交线路的运营方案,建立了轨道线网影响下穿越式公交线路站点停靠方案优化模型。模型以乘客成本最小和公交企业成本最小为目标,在对公交企业成本的描述中考虑了线路区间满载率不均衡性的影响,以公交车辆在沿线各站点的停靠决策和线路最优发车间隔为决策变量。设计求解算法,并通过算例验证了模型及算法的可行性和有效性。同时,提出全程车与站点停靠方案组合运行模式优化方案;并基于博弈均衡理论,提出考虑轨道站点常态限流措施影响的穿越式公交线路站点停靠方案的优化方法。研究表明,首先,考虑轨道交通网络的影响,优化既有穿越式公交线路的站点停靠方案,有助于降低乘客与公交企业成本的综合目标值,提高公共交通网络的出行效率和服务水平。算例中,优化后的方案综合目标值优化了约11.0%。其次,优化穿越式公交线路的站点停靠方案对降低公交企业的运营成本效果更佳,而全程车与站点停靠方案组合运行模式则对乘客利益的提升效果更佳。再次,当轨道交通站点采取常态化的限流措施时,轨道交通线路客流较为拥挤,优化穿越式公交线路的站点停靠方案,对综合目标值及各子目标的优化效果均十分有限,相比不考虑限流措施影响下的优化方案,公交车辆的停靠站点更多。(4)针对空间分布较不均衡的客流需求,改善穿越式公交线路的布设形式,建立了考虑轨道线网影响的穿越式公交线路分段方案优化模型。模型以乘客成本最小和公交企业成本最小为目标,以分段后子线路新首末站位置、公交车辆在子线路各站点的停靠决策及子线路最优发车间隔为决策变量。通过算例证明了模型及算法的可行性和有效性。同时,对比分析优化线路的站点停靠方案、组合运行模式及线路分段方案的优化效果;分析不同优化方案下线路区间满载率的分布情况。研究表明,在客流需求空间分布较不均衡的条件下,考虑轨道线网影响的穿越式公交线路分段优化方案,可以更好地降低乘客与公交企业成本的综合目标,进一步提高线路区间平均满载率水平及区间满载率的均衡程度。算例中,优化后的方案综合目标值约优化了27.2%。线路区间满载率相比优化前,满载率高于80%和低于30%的区间个数分别减小了 2个和5个,满载率处于较舒适范围内的区间个数占线路区间总数的比例由58.1%提升至80.6%。
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统计包,轻轨,地铁,里程

图１－２北京市公共汽（电）车运营指标变化情况（２0１１？２0１７年）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｉｎ邋ｏｐｅｒａｔｉｎｇ邋ｉｎｄｉｃｅｓ邋ｏｆ邋ｂｕｓ邋ｔｒａｎｓｉｔ邋ｉｎ邋Ｂｅｉｊｉｎｇ邋（２０１１－２０１７）逡逑注：数据来源于《２０１８北京市交通发展年度报告》［５］逡逑城市公交线网的优化和调整是分阶段且缓慢进行的，在城市交通发展初期，逡逑轨道交通方式尚不发达，城市内的通勤出行仍以公交、出租、自行车等方式为主逡逑导，长距离的穿越式公交线路以其速度较快、较廉价、较舒适等特性，承担着城逡逑市重要交通走廊的主客流出行任务，成为城市公共交通出行网络的骨干力量。随逡逑着城市经济的不断发展，城市化进程的不断推进，，一方面，城市用地不断扩张，逡逑居民职住分离的现象越发普遍，通勤者出行距离不断增大，轨道交通方式的优势逡逑越发凸显，逐渐在大城市通勤出行网络中占据主导地位；另一方面，机动化发展逡逑２逡逑

公交线路,北京市,轨道交通

逦北京交通大学博士学位论文逦逡逑向乘客的中远距离出行任务。随着轨道交通网络的迅猛发展，轨道交通在城市内逡逑长距离出行中的优势逐渐凸显，原有的穿越式公交线路对乘客的吸引力减弱，功逡逑能定位发生改变。以北京市穿越式公交线路特１１路、６８４路为例，如图卜３、图逡逑１－４所示。逡逑其中，特１１路公交线路南起宋家庄枢纽站（丰台区），北至时代庄园北站（朝阳逡逑区），线路全长３４ｋｍ，平均站间距７５６ｍ，沿线与轨道交通站点存在换乘的公交站逡逑点共７处，与轨道交通２号线、４号线、５号线、８号线、１０号线、１４号线均存在逡逑较强的互补与替换关系。逡逑６８４路公交线路南起宋家庄枢纽站（丰台区），北至惠新东桥西站（朝阳区），线逡逑路全长２０ｋｍ，平均站间距５４１ｍ，沿线与轨道交通站点存在换乘的公交站点共８逡逑处，与轨道交通２号线、４号线、５号线、８号线、１３号线、１０号线、１４号线等逡逑存在较强的互补与替换关系。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U491.17

【参考文献】