城市常规公交线网优化设计

发布时间：2017-06-28 21:14

  本文关键词：城市常规公交线网优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：公共交通线网的设计是公共交通的发展规划中的关键部分。如何规划城市公共交通网络,对于居民日常生活、工作出行乃至城市经济社会健康发展具有举足轻重的影响。城市常规公交线网的设计主要包括公交线路结构的确定及线路发车频率的计算。本文从乘客和运营者两者利益出发,根据“层次规划”和“整体规划”两种建模框架分别对公交线网设计问题进行研究。两种框架均以系统总成本(乘客的出行成本和运营者的运营成本的总和)最小为目标,以线路长度、最小发车频率、车辆容量等为约束条件,构建了整数规划模型。两种建模框架均以交通小区为基本考察对象,且假定每一个交通小区对应多个出发(到达)站点,先采用最短路径生成法得到初始候选线路。在此基础上,两种建模框架随后过程的思路呈现差别。“整体规划”建模思路根据Nested Logit模型及多方式的联合选择模型进行候选线路选择及交通量分配,并根据线路合并调整思想,对所得解进行调整,最后确定最佳的线网结构及线路发车频率。“层次规划”则以K最短路径方法对初始候选线路进行扩充,产生备择线网结构及线路发车频率,按照层次划分结果进行线路搜索及交通量分配,计算系统总成本,确定最佳的线网结构及线路发车频率。两种建模框架均采用模拟退火算法对构建的线网设计模型进行求解。以往研究的缺陷之一在于:单纯将一个小区转换成一个对应的质心的方法在常规公交线网设计问题中与实际情况不符,因而可能引发较大误差。本研究将每一个交通小区对应多个出发(到达)站点更符合实际。同时,以往研究多假定出行模式单一、忽略出行方式选择和换乘问题。与以往研究不同的是,“整体规划”建模思想首次提出考虑相同方式之间与不同方式之间的换乘背景下的常规公交线网设计问题,克服了以往研究的缺陷。算例结果表明,“整体规划”建模框架可以用于大规模路网计算,起到良好的辅助决策作用。我国二十多年前已有“层次规划”理念,但缺乏与之相对应的能够同时确定公交线路结构及线路发车频率的方法。本文提出的“层次规划”建模框架较好的解决了这个问题。算例结果表明,“层次规划”建模框架是大规模公交线网设计中的有效辅助决策工具。两种建模框架下的求解结果对比分析表明,“整体规划”框架下模型的求解结果及稳定性上均优于“层次规划”模型。基于本文提出的模型以及与之对应的计算方法得到的结果比较稳定,可以用于实际大规模网络。本研究提出的方法为我国大规模公交线网设计提供了新的思路。
【关键词】：公交线网设计 层次规划 Nested Logit模型 整数规划模型 模拟退火算法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491.17
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景及目的12-13
• 1.2 研究方法13
• 1.3 研究范围与限制13-14
• 1.4 主要研究内容14-16
• 第二章 文献综述16-31
• 2.1 常规公交线网设计问题16-28
• 2.1.1 国外公交线网设计研究16-24
• 2.1.2 国内公交线网设计研究24-28
• 2.2 交通方式选择问题28-30
• 2.3 本章总结30-31
• 第三章 基于“整体规划”的线网优化设计问题研究31-71
• 3.1 问题描述与模型假设31-33
• 3.1.1 问题描述与模型结构31-33
• 3.1.2 模型相关假设33
• 3.2 路网描述33-34
• 3.3 乘客出行行为描述34-37
• 3.3.1 相关假设35
• 3.3.2 出行选择概率模型的建立35-37
• 3.4 初始候选线路的生成37-40
• 3.5 目标函数40-50
• 3.5.1 乘客出行成本（User Cost，C_U）40-49
• 3.5.2 运营成本（Operation Cost，C_O）49-50
• 3.6 约束条件及其他限制50-53
• 3.7 算法与线路调整思想53-56
• 3.7.1 模型求解算法53-55
• 3.7.2 最优解的调整55-56
• 3.8 算例分析56-63
• 3.9 与交通小区对应单一站点的线网设计问题的对比分析63-69
• 3.9.1 求解思路对比分析63-64
• 3.9.2 计算结果对比分析64-66
• 3.9.3 单一交通方式下两种思路的线网设计求解结果对比分析66-69
• 3.10 本章总结69-71
• 第四章 基于“层次规划”的线网设计问题研究71-89
• 4.1 问题描述与模型假设71-72
• 4.1.1 问题描述与模型结构71-72
• 4.1.2 模型相关假设72
• 4.2 初始候选线路的生成72-74
• 4.3 层次划分及需求分配74-80
• 4.3.1 层次划分74-75
• 4.3.2 需求分配75-80
• 4.4 模型建立80-82
• 4.4.1 目标函数80-81
• 4.4.2 约束条件81-82
• 4.5 模型求解82-83
• 4.6 算例分析83-85
• 4.7 与基于“整体规划”的求解方法的对比分析85-88
• 4.7.1 求解思路对比分析85
• 4.7.2 计算结果对比分析85-88
• 4.8 本章总结88-89
• 结论与展望89-91
• 1 主要结论及创新点89-90
• 2 研究展望90-91
• 参考文献91-98
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果98-99
• 致谢99-100
• 附件100

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本文编号：495286