随机需求下公交网络设计的期望值模型与求解算法研究

科学规划公交系统是解决城市交通拥挤问题的有效手段,公交网络设计问题更是公交体系规划的重点与难点。公交需求作为公交网络设计的输入条件,在现实中具有不确定性。鉴于此,假设不确定乘客需求具有随机特性,来研究随机需求下公交网络设计问题的优化方法。以乘客成本与运营成本最小化为优化目标,构建了多目标规划的期望值模型。将遗传算法与模拟退火算法相结合,设计了求解模型的遗传模拟退火算法。最后,通过算例验证了提出的模型与算法的有效性。     

公交网络中基于弹性需求和能力限制条件下的ＳＵＥ配流模型及算法（Ⅰ）

介绍了公交物表示方法及有关基本概念,并建立了适合公共交通分析的公交阻抗函数,最后提出了公交网络中具有弹性需求和能力限制条件下的随机用户平衡配流模型,设计了模型的求解算法并给出了算例。     

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本文将交通平衡理论及方法应用在城市多方式交通需求建模上,考虑了不同方式之间的竞争关系,构造了满足用户平衡条件的多方式交通需求分配的数学优化模型,基于经济学的价格需求弹性的基本概念,采用灵敏度分析方法得出公交需求对公交票价的导数关系,进而得到城市公交价格需求弹性的计算模型.基于某城市的调查数据和公交实际运营数据,计算出了该市的公交价格需求弹性,以及与其他方式之间的交叉弹性值;分析了在不同条件下的公交需求,以及公交价格需求弹性的变化规律,得到了该市公交价格需求弹性指标,以及该指标随各种影响因素的变化规律.     

基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价优化

考虑城市路网中不同出行方式车流之间相互影响,通过对私家车实行拥挤道路使用收费和增加公交发车频率之间的相互制约关系分析,提出了基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价的优化问题. 在分析确定路网上公交车和私家车出行方式的广义出行成本的基础上建立了该问题的双层规划模型,其中上层规划以路网上的出行者消费盈余最大为优化目标,下层规划为弹性需求下的组合出行网络用户平衡模型;并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法. 算例分析表明,基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价模型和算法能够更有效地解决道路拥挤问题.     

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考虑城市路网中不同出行方式车流之间相互影响,通过对私家车实行拥挤道路使用收费和增加公交发车频率之间的相互制约关系分析,提出了基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价的优化问题. 在分析确定路网上公交车和私家车出行方式的广义出行成本的基础上建立了该问题的双层规划模型,其中上层规划以路网上的出行者消费盈余最大为优化目标,下层规划为弹性需求下的组合出行网络用户平衡模型;并设计了基于模拟退火算法求解的优化算法. 算例分析表明,基于可变公交发车频率的城市拥挤道路收费定价模型和算法能够更有效地解决道路拥挤问题.     

考虑运行能效的公交区域时刻表优化

为准确计量公交区域时刻表优化过程中,客流出行与企业运营博弈产生的社会效益,构建兼顾随机客流需求和时刻表运行能效的双层规划模型。从公交乘客出行量与质的角度,分析随机客流需求与时刻表之间的互动关系;依据出行性质将客流需求分层细化,作为下层弹性需求交通网络流模型的输入;考虑客流需求、乘客出行效率及企业运营成本间的波动关系,设计公交区域时刻表运行能效作为上层模型的优化目标;采用Dial-MSA与遗传算法求解双层规划模型。实例计算结果表明,优化后的公交区域时刻表运行能效提高了7.3%。可见,优化后的公交区域时刻表更能满足客流需求,有效地提高时刻表运行能效,更好地实现动态适应性。     

郑州市公交价格需求弹性研究

本文结合郑州市公交价格调整实际,研究并估算郑州市BRT、空调公交、全部地面公交的价格需求弹性,研究表明:郑州市地面公交价格需求弹性总体较小.最后分析了其他因素时郑州市公交需求的影响,并在规划、管理、服务等方面提出了城市公交发展的部分建议.     

基于需求弹性的城市公交票价优化方法及实证分析

城市公交票价是公交系统健康发展的重要因素，票价制定需兼顾公交企业的市场性和公益性双重属性，在保证服务质量的同时，考虑运营成本和最大限度吸引公交需求，实现经济效益和社会效益的双赢.在本文中，根据用户均衡理论，构建了城市多方式交通出行的需求分析模型，采用灵敏度分析方法给出了城市公交价格-需求弹性的计算方法.在此基础上，充分考虑了各种方式的交通特征、公交需求弹性、公交运营成本及政府限价等因素，提出了城市公交票价优化的数学规划模型，并给出了求解算法.最后，以国内某城市居民出行调查及公交运营数据为基础，分析了不同条件下公交客运需求的变化规律及城市公交票价的优化策略.     

基于需求弹性的城市公交票价优化方法及实证分析

城市公交票价是公交系统健康发展的重要因素,票价制定需兼顾公交企业的市场性和公益性双重属性,在保证服务质量的同时,考虑运营成本和最大限度吸引公交需求,实现经济效益和社会效益的双赢.在本文中,根据用户均衡理论,构建了城市多方式交通出行的需求分析模型,采用灵敏度分析方法给出了城市公交价格—需求弹性的计算方法.在此基础上,充分考虑了各种方式的交通特征、公交需求弹性、公交运营成本及政府限价等因素,提出了城市公交票价优化的数学规划模型,并给出了求解算法.最后,以国内某城市居民出行调查及公交运营数据为基础,分析了不同条件下公交客运需求的变化规律及城市公交票价的优化策略.     

基于分层网络模式的公交线网规划方法与实践

针对我国大中型城市品质化、差异化的公交服务需求,以及公交线网普遍存在的功能同质化、运转低效等问题,从公交网络结构、组织节点等方面提出了公交分层次网络模式及规划方法。结合南宁市2013-2015年公交线网优化调整方案实施情况进行分析,在介绍公交线网规划思路基础上,以南宁经济技术开发区为代表区域,重点论述区域公交发展现状与问题、线网规划思路、规划方案以及实施效果。提出一体化的公交分层次网络模式、规划方法及实践案例,可为大中型城市公交线网优化提供参考。     

城市公交专用道线网布局方法

为缓解城市交通拥堵，提高公交服务水平，建立合理的城市交通结构，用轨道交通线网规划方法研究公交专用道线网布局问题．从可行性和必要性入手，得出设置公交专用道的速度条件、公交车流量条件、道路条件，以及公交专用道需求线网和可行线网的设置方法，将二者叠加即可形成公交专用道的实际线网．根据城市整体路网规划，利用交通预测得到的道路上公交车量流量数据，应用上述方法可以规划公交专用道线网，形成以公交专用道线网为骨架的城市客运交通网络．     

基于出行不均匀分布的通达型公交网络

通达性公交网络具有时空覆盖率高,乘客出行时间短等优点,可有效缓减城市交通拥堵。本文面向市中心靠近城市边界的城市形态且出行需求空间分布不均匀的城市,假设市中心出行均匀分布,郊区出行为线性递减的空间需求函数,建立公交线网规划、站点和频率设置的综合模型。模型受决策变量和输入参数影响小,稳定性和可行性好。当车头时距、市中心与城市比例、公交站距变化范围在-50%~46%,总成本增加不超过10%。乘客步行速度对总成本和乘客的成本影响较大,发展共享单车、公交微循环等会显著降低乘客出行成本。需求越集中于市中心,公交公司成本越会显著下降,但公交系统的稳定性下降,会削弱公交竞争力。     

Multi-User and Multi-Mode Mixed Traffic Assignment Model under the Influence of Parking Charge

Considering the parking charge effect on the traffic assignment of urban road, the travelers in a network can be classified into car–owners and non-car-owners. Under the condition of public transportation priority strategy, multi-user and multi-mode traffic equilibrium assignment problem is explored, in which the car-owners prefer traveling by car or bus as well as the non-car-owners prefer traveling by taxi or bus are all analyzed. Using mathematics planning theory, the study formulates a multi-user and multi-mode mixed traffic equilibrium assignment model considering the parking charge effect, and further proves the equivalence and uniqueness of the model solution. Computation result suggests that, with the increase of the parking charge, the trip demand by car would obviously decline, and the trip demand by taxi and bus would get a sharp increase.     

共享单车影响下接驳公交线路设计与车辆配置方法

针对轨道交通的“第一/最后一公里”问题,接驳公交和共享单车是通勤用户最常选择的两种公共交通方式。为理解共享单车对接驳公交出行需求和线路设计等规划运营方面的影响,提出供需交互状态下的接驳公交线路设计与车辆配置模型。需求端考虑出行时间和出行费用,基于用户在共享单车和接驳公交之间的模式选择行为,动态计算接驳公交实际出行需求;供应端考虑车辆容量、数量和流平衡约束,以最小化公交运营成本和用户出行成本之和为目标,建立混合整数非线性规划模型,优化接驳公交线路设计及车辆配置。模型采用拉格朗日松弛算法进行求解。该方法应用于北京市回龙观地铁站周边出行小区接驳公交线路设计,公交及单车出行需求采用真实的IC卡数据,以及摩拜单车骑行数据,站点间行驶时长采用高德驾车路径规划API(Application Programming Interface)数据。实验结果表明,车辆总数为10,线路数量为2时,考虑共享单车影响的接驳公交规划模型相较于只考虑单一模式可以有效避免规划需求误差。此时,各站点到地铁站的平均运行时间是15.58 min,乘客平均等待时间是3.35 min;在线路数量为4时,各站点到地铁站的平均运行时间...     

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基于行程时间对交通需求的影响,建立路段交通流模型,对路段交通流量稳定性及通行能力的退化状态进行分析.在出行者的交通需求具有弹性的情况下,路段行程时间越长,交通需求越低.模型中行程时间由道路上的交通状态决定,车辆行驶过程的计算利用MITSIM模型,通过数值模拟方法分析弹性需求对交通流的稳定性及通行能力的影响.仿真结果表明,在交通需求和路段性能相互作用下,路段交通流量趋向于稳定,非饱和状态下的稳定流量随着交通压力的增加逐渐上升到最大通行能力,而饱和状态下的稳定流量小于最大通行能力且交通压力越高通行能力退化越严重.因此在城市路网规划时,应综合考虑路网中各路段通行能力,避免路段通行能力下降.     

基于可变客流的接运公交网络优化

在充分考虑目的地非地铁站的变动客流和搭乘固定公交的既有客流基础上,基于多对多客流模式,以管理者、出行者和社会运营费用的总费用最小为目标,构建接运公交线路的优化模型.模型考虑了原本私家车出行客流和固定公交出行客流选择接运公交出行的可能性,应用Logit 模型进行流量分配,并采用遗传算法对问题求解,获得了最优的接运公交网络,变动客流在接运公交网络中的第一公交站和换乘的地铁站.研究结果表明,接运公交线路方案与其占全程广义出行费用的比例密切相关,故有必要将其从全程视角进行优化.     

点－域匹配的公交主干线网规划方法

为提高线网规划精度与效率,构建了基于点-域匹配的线网规划方法,从区位与客流匹配角度出发,确定了线路合理搜索范围的边界域方程及公交线路优化模型,并采用从左算法实现了合理搜索域内有效线路的穷举,通过多目标决策实现了优化模型的求解。计算结果表明:采用线网规划方法所得线网与实际规划结果基本一致,此外,由于设定了线路的关键性控制点及有效走行域,简化了线路搜索过程,提升了模型运算效率与精度,方法具有实用性。     

互联网定制公交的网络调度模型及其求解算法

针对互联网定制公交服务模式中存在的路线规划不合理、缺乏成熟的通用模型等问题,本文首先采用K-mean算法对居民的实时出行需求进行聚类,在此基础上构建了面向互联网定制公交,以最大需求服务率和最小费用为双层目标,以最大载客量和乘客时间阈值等因素为约束条件的动态网络调度模型,进而针对模型的快速求解设计了基于Hadoop平台的并行蚁群算法.以广州市为例,对模型与算法的有效性、实时性进行检验,结果表明,所提出模型和算法可应用于实际互联网定制公交业务中,对推进"互联网+交通运输"具有积极的意义.     

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发车间隔的确定是建立行车计划的基础,合理安排公交运营方案可以在优化公交企业运营成本的同时,有效满足乘客需求. 本文提出了在保证公交运营服务水平和所需运营车辆最少的前提下, 确定公交发车间隔的模型. 在现有的模型基础上考虑了道路交通拥堵对公交运行的影响. 引入拥堵系数,建立了基于载客里程的公交发车频率模型. 实例分析表明模型使得发车间隔的计算更简单直观. 拥堵因子的引入对发车间隔产生了较大的影响,且能有效地优化公交发车间隔. 使公交企业更好地平衡了乘客满意度与公交车运行成本.