城市公交网络的拓扑结构及其演化模型研究

城市公交网络的拓扑结构特性源于其内在的演化生成机制.以国内4个城市公交网络为研究对象,分别在L空间和P空间对这些网络的度分布、集聚系数和平均路径长度进行了计算和分析.研究发现,公交网络中经过站点的线路教分布服从幂律分布,节点的度分布服从指数分布.基于此,提出了公交网络的演化生成机制--线路择优连接和站点随机游走机制,并构建了公交网络的演化模型.数值仿真结果表明,模型反映了公交网络演化生成过程的关键要素.     

经济属性驱动下的高速公路复杂加权网络的演化及仿真

讨论经济因素驱动下高速公路网络拓扑结构、演化过程和特征问题。在BBV模型的基础上,提出了一种以节点强度驱动和以经济流量为权重度量标准的复杂加权网络演化模型,并使用matlab软件进行数值仿真和分析,分别探讨了拓扑网络中经济流量增量和现实网络中城市经济属性对高速公路网络演化的影响。仿真结果表明,高速公路网络是一个典型的复杂加权网络,其点权分布服从幂律分布,并有重尾特征;经济流量增量成为拓扑网络演化的驱动力,而城市经济属性对现实网络发展起决定性作用。研究结果可为我国高速公路的建设和优化,以及促进区域经济一体化建设提供理论依据和参考。     

复杂网络理论及其在公共交通韧性领域的应用综述

公共交通系统韧性是交通安全研究的核心内容之一。复杂网络理论作为分析大型复杂系统的有力工具，为研究公共交通系统韧性提供了新的角度和方向。综述了复杂网络在公共交通韧性领域的研究现状，首先结合文献计量分析法对公共交通网络韧性相关文献的发展趋势、出版刊物分布、热点关键词等特征进行分析，以系统梳理公共交通网络韧性发展历程，并归纳总结公共交通网络韧性领域的研究热点。其次，从公共交通网络韧性定义出发，对复杂网络在公共交通韧性评估、韧性优化方面的应用与研究现状进行综述，一方面对公共交通韧性评估的核心内容，包括韧性评估指标、评估方法、中断建模及中断流重分配进行了系统分析，另一方面从灾前预防策略与灾后恢复策略2个方面梳理了公共交通韧性提升相关研究。最后，系统总结现有研究所面临的主要问题与挑战，并从韧性评估方法创新、中断建模改进、恢复模型探索等方面对未来公共交通韧性的发展方向与研究趋势进行分析。     

基于复杂网络方法的粤港澳大湾区城际高速公路路网鲁棒性研究

选取粤港澳大湾区城际高速公路路网为研究对象，采用对偶映射法建立相应的复杂网络模型，运用复杂网络特性指标节点度、度分布、平均路径长度、平均聚集系数分析其网络拓扑结构，并用随机攻击和蓄意攻击两种攻击策略，以最大连通子图相对大小、平均路径长度、网络相对效率等3个指标对该网络的鲁棒性进行评价。结果表明：网络拓扑结构上，粤港澳大湾区城际高速公路路网是小世界网络但并不是无标度网络；鲁棒性分析方面，节点度高的节点是影响路网鲁棒性的主要因素，该路网由于路网中节点度大与节点度小的节点数量相当，因此在面对随机攻击时较蓄意攻击表现得较为鲁棒。     

复杂网络基本模型分析

复杂网络的研究对于理解复杂系统的结构和行为至关重要。本文我们从平均路径长度、聚集系数、度分布对随机网络、小世界网络、无标度网络几种复杂网络基本模型进行了分析。     

基于泰森多边形的地铁换乘量生成模型及影响因素分析

在多式联运的公共交通网络中,换乘是不可避免的。与门到门服务相比,换乘的便捷程度会影响公共交通出行吸引力。因此,规划和管理有效的换乘衔接非常重要,这需要了解影响换乘的因素。以地铁站为研究对象,分析了在以公交、地铁和自行车组成的城市公共交通最后一公里出行中,哪些因素会影响地铁站周边的自行车和公交车换乘出行量。通过研究公交、地铁和自行车联合网络中出行量与地铁周边区域的公共交通网络特征之间的关系,并以泰森多边形的不同圈层来表征不同区域的交通生成的影响力,建立了基于泰森多边形的地铁换乘量生成模型,以此来解释由自行车和公交到达地铁站的换乘量及相关影响因素。首先,生成基于地铁站网络的泰森多边形。其次,通过计算泰森多边形不同圈层的POI数量及自行车出行量得到泰森多边形的影响系数。再次,得到了公交站点数、公交到地铁换乘时间、不同类别的POI数量等多个变量,并建立了换乘量生成模型。利用北京市的智能卡数据、公共交通网络数据和POI数据,模型表现良好。该模型可预测规划中的地铁站点的周边区域(泰森多边形中)的慢行交通出行量,为新建地铁站点的公共自行车投放量及最后一公里公共交通规划提供依据。     

局域网交通分析与服务水平估算集成仿真方法

针对具有共性的局部路网与重要节点常发性拥挤拥堵的问题,建立了辅助局部交通网络优化设计的局域网交通供需分析方法,以局域O-D矩阵度量发生于局域网的出行需求,推导出了基于K最短路的局域O-D矩阵估算模型,并开发了将交通分析与服务水平估算集为一体的网络级服务水平仿真分析模型.     

基于复杂网络理论的互联网租赁自行车-公交系统站的优化配置

为处理好互联网租赁自行车与轨道交通、汽车公交的竞争与合作关系,提高公共交通出行效率,优化公共交通网络,通过建立互联网租赁自行车-公交系统站的配置模型,将互联网租赁自行车站点配置融入公共交通网络规划中。利用Space L模型、Space P模型分别构建公交系统有向网络模型,在此基础上,针对由复杂网络拓扑特性得出的公交系统网络中重要度低的节点,结合自行车接驳距离模型以及汽车公交线路最优站间距的确定,建立互联网租赁自行车-公交系统站的配置模型。该模型最终确定自行车配置站点时,需要综合分析站点及其所在线路相关网络信息、环境信息,对汽车公交线路进行调整,进而达到通过配置自行车站点优化现有城市交通线网的目的。最后以天津为例,对天津市1 273个站点,311条线路建立天津市公交系统网络,选取网络中度值较低的14个站点所在线路进行优化配置,并利用复杂网络拓扑特性指标对优化前后交通网络进行分析评价。结果表明:优化后的公共交通网络平均出行站点数量降低了1. 94%,平均换乘次数降低了4. 15%。验证了互联网租赁自行车-公交系统站的配置模型的合理性,通过合理配置自行车站点,在保证公共交通网络覆盖率不变的前提下,节约站点数量,提高了站点利用率及公共交通出行效率。     

城市公交网络可靠性的双层规划模型

建立了城市公共交通网络的重图模型，定义了公共交通网络的可靠性指标矩阵，依此建立了城市公交网络可靠性的双层规划模型，其上层模型使整个网络系统可靠且达到最优，而下层模型是一个标准的满足WARDROP第一平衡准则用户平衡模型，最后进行了求解分析。     

城市公共交通网络均衡分配模型与算法

建立了城市公共交通网络的阻抗函数，给出了公共交通网络最短路径的求解方法。介绍了城市公共交通网络的客流均衡分配模型，该模型与Wardrop均衡原理是一致的，并对模型的解法进行了初步探讨。     

多模式公共交通网络行程时间可靠性评价

随着城市经济的快速发展,以快速轨道交通与常规公共汽车交通为主体的多模式公交网络逐步成型,城市居民在多方式换乘条件下的行程时间可靠度越来越成为评价多模式公交网络服务水平的重要指标。以典型城市的多模式公交网络为研究对象,结合图论及状态增广方法描述,设计换乘次数约束下的任意OD对多路径搜索算法,建立行程时间可靠性评价模型,从而为评价和改善多模式公交网络服务水平提供有效的决策支持。     

一种新的公交网络非线性双层优化模型的提出及其求解算法

公交网络优化问题一直是公交系统发展研究的热点之一，国内外学者已有许多不同见解。文章根据现代城市发展及城市交通发展特点，提出了公交非线性双层优化的一种新模型，将PSO算法改进后，结合长春市公交调查数据进行了优化，实践证明模型与算法具有较强的实用性。     

BP神经网络在公交智能化调度中的应用研究

应用BP神经网络自动生成公交线网的调度方式,研究了公交线路上各站点的客流量统计和预测方法,将BP神经网络与城市公交系统紧密结合,确定了输入变量的构成、变量数据的获取,输入量和输出量的对应关系及实现从输入到输出的对应关系.应用BP神经网络算法确定智能化调度中变量转化,最终自动生成正班车、快车、区间车、准点控制和放车调度等5种调度方式,结果表明采用BP神经网络的结构和方法能够更好地反映城市公交调度层次与模式,是一种研究城市公共交通智能化调度的最有效方法.     

考虑异质性出行需求的主支线公交树网络优化设计

公交线网优化设计是指在一定的运行约束条件下,选择1组公交线路和相关频率以达到优化目标的设计过程,可以表示为一个优化问题。针对具有高异质性出行需求的主支线公交树网络,在考虑客流需求和运营约束的前提下,以用户和运营者的成本最小为目标,提出了1种多目标非线性混合整数优化模型。优化变量为候选线路服务频率。为求解这一模型,设计了1种基于改进的布谷鸟算法的高效元启发式方法。该方法包括初始候选路线集生成过程;基于MNL模型的公交分配过程;确定路线服务频率的改进布谷鸟算法过程。通过算例验证了该方法的有效性和适用性。数值分析结果表明,该算法通过对所有可能的候选路径的服务频率选择得到接近最优的公交线路网络。另一方面,通过保持高峰时的公交线路为有效备择线路,为具有异质性出行需求的网络的重新设计提供了更好的解决方案。此外,该系统在1次运行中产生了1组帕累托解,其允许公交线网设计师评估运营商成本和乘客成本并做出折中方案。通过比较3种算法的计算结果和CPU时间,证明了改进的布谷鸟算法的可靠性和有效性。另外还研究了最优公交网络设计与公交运行速度、总需求规模等关键设计输入参数之间的关系,分析结果表明,关键设计输入参数与最优公交网络具有一定的协同效应。模型与算法为实际的大规模主支线公交树网络的优化设计提供了1种有效的工具。     

常州市快速公交线网的规划思考

随着社会经济的快速发展,各大中城市的交通拥堵问题日益严重,如何通过优先发展公共交通来改善居民出行状况,缓解城市交通压力,已成为政府和市民关注的热点。该文在分析常州市发展快速公交系统的必要性和可行性基础上,提出了常州市快速公交线网的规划方案。希望通过发展这种新型高效的公共交通方式,来优化城市交通结构,从而探索一条解决交通问题的新出路。     

轨道交通与常规公交交互胁迫关系验证分析

为了揭示城市轨道交通与常规公交之间的交互胁迫的演化特点, 通过借鉴城市化水平与生态环境之间的交互胁迫理论, 构建轨道交通与常规公交交互胁迫模型, 以我国2009年之前开通运营城市轨道交通的10个城市为样本, 基于轨道交通与常规公交之间的客运总量、线路长度及运营车辆3个维度的历史演化规律分析基础上, 验证轨道交通与常规公交之间交互胁迫关系, 进而对不同城市轨道交通与常规公交演化特点进行分类分析。研究结果表明: ①城市轨道交通与常规公交之间存在交互胁迫关系, 演变轨迹符合双指数曲线。②不同城市的轨道交通与常规公交在3个维度的演变轨迹上存在不均衡性, 客运总量的拐点出现早于运营线路长度和运营车辆数。③根据拐点的出现情况, 将10个城市分为5类, 其中, 重庆的轨道交通与常规公交在客运总量、线路长度及运营车辆3个维度的拐点出现均较晚, 表明重庆的公交发展模式较为协调, 常规公交在轨道交通的胁迫下仍然保持了一定的竞争力。      

基于可拓理论的城市主体公交模式双层决策模型

城市主体公交模式选择是构建城市公共交通系统的重要工作内容,文章运用可拓理论,选择影响城市公共交通发展的5种主要模式:地铁、轻轨、BRT、使用公交专用道的常规公交和限制小汽车增加公交运力,遵循客观、易操作的原则,构建城市公共交通方式选择的可拓决策模型与协调度评价模型,并给出决策选择的具体实施步骤.     

临港新片区中运量 T2 线工程总体设计

作为国内首条应用氢能源动力的中运量公共交通线路,需要从客流、道路、运营、线网和车辆五方面综合考量确保其成功实施。首先,通过对公交客流的梳理,确定临港中运量的线路走向及车站布置。其次,经过对现状道路条件的分析,提出车道断面布置方案和交叉口节点优化方案;根据建设进度及运营要求,提出切实可行的运营组织方案。再次,对常规公交线网进行优化,进一步提升专用道的使用效率。最后,使用新型数字轨道胶轮电车,构建了临港多模式公共交通准点出行网络。     

城市多模式公交网络拓扑结构与布局均衡性研究

为探究城市多模式公交网络的均衡性，实现其量化测度，界定了公交网络均衡性内涵，从网络拓扑结构及其道路布局两方面入手开展研究。分析并总结了传统网络拓扑建模方法存在的不足，考虑公交线路双向路径与运能差异，提出增广Space L网络模型，建立了其矩阵表示与拓扑结构表征指标；着眼于公交网络与城市道路的依赖与伴生关系，建立了P-R二分网络模型，从线路和运能两方面构造了其矩阵表示及表征指标，并阐释了各指标的现实意义。为避免单一指标评价产生片面性结果的风险，提出了Gini系数与Atkinson指数相结合的均衡性测度思路，考虑指数分布的普遍性，构造了面向公交网络均衡性分析的Lorenz曲线拟合通式，优化了Gini系数求解方法；引入Atkinson指数，以适中的敏感性与区分度为期望，给出平等偏好参数建议值ε=1.5，结合表征指标的离散性，建立了Atkinson指数优化计算方法。以南京市主城区多模式公交网络为案例，建立了空间地理信息数据库并开展建模分析，基于表征指标分布，证实了公交网络有向处理的必要性，指出南京公交网络发展存在典型的"马太效应"；构造了各表征指标的Lorenz曲线，验证了拟合通式的合理性与有效性；求得各表征指标Gini系数与Atkinson指数值。测度结果表明：南京公交网络布局及其对道路空间的利用相对均衡且合理，但运能分布略欠均衡，公交网络效率与可达性的实现对极少数路段的依赖性较高，集中于区域间联络性道路；ε=1.5时，Atkinson指数与Gini系数的评级结果无明显分歧，但具体测度值显示出一定区分度，前者具有更高的敏感度，证实了二者在公交网络均衡性测度中的有效性与互补性。     

基于GIS的城市公交路网最优路线算法研究

利用GIS地理分析的特性,提出了一种较为简单的公交路网的描述方法。同时,设计了合乎乘客心理的最优路线判断标准,并在此基础上,设计了基于公交路线的双向搜索最短路算法,该算法与现有的基于公交站点最短路算法相比,大大地减少了计算时间。