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。     

常规干线公交网络空间方向分布及结构特性分析方法

空间结构合理的常规干线公交网络可以帮助城市提升公共交通服务效率，缓解道路交通压力。为深入分析城市常规干线公交网络空间结构特性，使用公交网络GIS信息嵌入拓扑结构模型的方式开展研究。借鉴道路网空间信息测度方法，基于香农熵理论提出公交线路方向熵和公交网络方向熵分析方法。根据提取的公交网络拓扑结构中相邻站点间线路段的空间方向信息，使用方向熵测度得到公交线路及网络空间方向分布情况。在现有的规范及研究中，选取并拓展能够体现公交线网空间结构特性的指标，与方向熵组成常规干线公交线网空间结构分析指标体系，从线路和网络2个层面出发探究常规干线公交网络空间方向分布并分析其结构特性。以哈尔滨市63条常规干线公交组成的网络为例进行分析。网络空间方向分布结果表明:公交网络方向熵为2.84，大于网络内任意单条线路方向熵。验证得到公交线路方向熵的测度结果与线路的实际情况相符，方向熵可以有效量化公交线网拓扑结构的空间方向分布；在指标间的相关性方面，公交线路方向熵与公交线路长度的相关性最高，公交线路站点对重复系数与公交刷卡数的相关性次之。网络结构特性分析结果表明:哈尔滨市63条常规公交干线组成网络的平均集聚系数为0.467，网络中节点度分布的数据拟合度为0.978，表明该网络是1种具有择优发展倾向的网络，网络结构较稳定。基于香农熵的分析方法，为描述公交网络空间方向分布情况提供了新的思路；对网络结构特性的分析，为常规干线公交线网规划提供理论参考。      

可变线路式公交车辆调度优化模型

将可变线路式公交调度模型描述为混合整数规划问题,考虑公交公司运营成本和乘客出行费用,以系统成本最低为目标建立可变线路式公交调度模型.针对该调度模型的特点采用最近插入法构建初始解,并设计了相应的遗传算法对模型进行求解.通过数学仿真实验对该模型进行有效性验证,对比分析了可变线路式公交与常规公交在不同出行需求量下的性能指标.结果表明,该调度模型适用于可变线路式公交系统,随着出行需求的降低,可变线路式公交相比于常规公交的优势愈加明显.      

考虑时间窗的定制公交线路时空分层优化模型

研究定制公交线网布局及调度优化对增强公交系统吸引力, 提高乘客出行效率具有重要意义。针对定制公交乘客需求点在时间和空间上分布离散的特点, 构建了考虑时间窗的定制公交时空分层优化模型, 并设计遗传算法对模型进行求解。通过渔网与核密度分析对需求点在时间和空间上进行了热点识别, 并实现热点区域聚类分析以及合乘站点分类。基于合乘站点集合, 综合考虑公交容量、线路长度、乘客出行距离构建了线路空间优化模型, 以乘客的时间花费最小作为优化目标构建了线路时间优化模型。以济南市城区定制公交为例对模型的性能进行评估, 案例结果表明: 模型优化后的线路方案, 乘客平均服务覆盖率可达96%, 服务区域内每个时段的单个乘客的平均节省时间为15 min, 公交的平均满载率为90%。      

多指标公交线路综合重要度的确定方法

公交网络中线路重要度的测算是一项非常有意义的工作,线路的重要性需要从不同的角度,利用多个重要度指标来进行综合分析。鉴于此,选取公交线路节点的度、线路平均换乘机会、可达性、介数及凝聚度5个指标描述公交线路的属性,并对各指标的确定方法进行了分析;利用信息熵法确定各指标的权重,计算各条公交线路的综合重要度,各指标的权重能客观反映各指标对线路综合重要度的贡献;最后,利用兰州市公交网络进行实证分析发现:兰州市公交线路的介数指标数值差异较大,对公交线路重要度的贡献作用较大;兰州市公交线路的平均换乘机会和可达性水平差异较小,线路的平均换乘机会和可达性较好。     

考虑公交线路短时瘫痪的复线设计模式

为缓解公交线路在实际运营过程中可能出现短时瘫痪所带来的负面影响,提出了一种不同于传统公交线路设计方式的公交复线线路设计。复线模式的公交线路能够在原线路部分路段出现短时瘫痪时实现快速响应,使公交车辆转移至复线路段运营。首先,构建了以乘客出行时间最小化为目标的公交线路复线设计模式,同时依据所构建的模型特征,提出了相应的启发式算法求解。为了验证所提出模型和算法的效果,选取了绵阳一条10站点的公交线路为例进行案例验证。结果表明,相比于传统模型公交线路部分路段发生瘫痪时,公交车辆只能等待路段通行缓慢恢复,导致乘客出行时间过长的问题,通过复线设计,在原公交线路部分路段发生瘫痪时,公交车辆通过绕行至复线线路,可以使乘客总的出行时间减少43.97%。最后,为了分析不同参数取值的影响,对站点到达时间以及道路瘫痪程度进行了相应的灵敏度分析,分析结果表明,当公交运行路段瘫痪越严重,使用该复线设计的效果越好,但如果复线站点与原站点距离过远时,将会导致乘客从到达复线站点以及从复线站点到达最终目的地的走行时间增长,将会降低该方法的应用效果。因此,在应用所提出的公交复线设计时,原线路站点对应的复线站点距离不宜过远。     

城市外围非高峰时段多线路柔性公交协调调度研究

利用柔性公交灵活度高和成本低的优点,考虑公交线路交互对乘客出行选择的影响,提出了城市外围非高峰时段多线路柔性公交的协调调度。首先阐述了柔性公交的运营模式和适用条件以及柔性公交与定制公交的区别。其次分析了城市外围非高峰时段多线路柔性公交的协调调度问题,并给出了柔性公交协调调度的具体流程。接着以乘客的候车时间、乘客减少的步行时间、乘客增加的乘车时间、公交车的运营成本为指标,考虑常规乘客的候车时间约束和公交车响应预约请求时的综合效益约束,建立了多线路柔性公交协调调度的双层规划模型,其中上层模型以乘客的出行时间最少为目标,下层模型以公交的运营成本最低为目标。然后设计了遗传算法,对公交车响应预约站点时的车上乘客数量进行编码来求解该模型。最后以重庆市180路和396路公交为例设置了预约站点,并在4种预约比例下对多线路柔性公交的协调调度和单线调度进行了对比分析。结果表明:有多条柔性公交线路可响应预约站点时,进行协调调度可减少实时预约乘客的候车时间;有共同目的站点的乘客数量越多,进行多线路柔性公交协调调度时乘客整体减少的出行时间越多;预约站点所有乘客有共同目的站点时,进行多线路柔性公交协调调度能降低公交的运营成本。     

基于多源数据的公交出行特征分析

为准确分析公交消费数据不完整情况下的公交出行特征,基于乘客上车刷卡数据、支付宝扫码数据及公交GPS数据,运用时空匹配法和出行链理论挖掘分析乘客上下车站点、公交线路OD矩阵、出行空间分布特性及消费时间分布特征。实际验证结果表明:1)使用IC卡和支付宝的乘客数量近似相等,使用现金人数较少,约占整体的6%;2)乘客出行次数在2次以下占总数的84%,换乘需求较少,公交可达性较高;3)高峰期消费次数均超过25000次/h,约占全天总数的23%,居民出行目的较为单一,大部分往返于居民区与办公商业区,与实际情况相符。     

COVID-19在公交网络传播模型及防疫策略有效性分析

城市公交系统是空气传播型病毒进行人际传播的重要潜在空间，研究病毒在公交系统中的传播，能精确的指导公交防疫策略的制定。基于双层公交网络模型，耦合出行规则和SEIR模型建立了公交网络传播模型，以某虚拟的区域空间和公交线网为背景，根据双层网络模型的特点，分析了公交车上及公交站点病毒传播的过程，制定宏观和微观2种防疫策略并分析效果。研究发现，公交出行会导致病毒大范围传播，公交车上和公交站点是最重要的传播环节。对公交防疫策略效果的分析中，宏观控制策略的切断公交线路比例φ₁ >0.5或者停运公交站点比例 φ₂ >0.4时，最终免疫人群比例会下降至0.3以下。微观调节策略则需要同时调整发车间隔 t_d < 4且满载率α < 50%，则最终免疫人群比例小于0.4，防控效果最显著。      

构建公交一体化,增强公共交通核心竞争力

在城市交通矛盾日益突出的现代城市发展中,越来越多的人们意识到只有大力发展公共交通系统,才是城市空间与城市交通和谐发展的可持续道路.然而,发展城市公交系统不仅仅是加大基础设施的建设,更要注重公共交通系统的结构层次,充分发挥各子系统的服务特征及适用范围,形成环环相扣的高效公交出行链,从而提高公共交通服务水平,增强公交核心竞争力,吸引居民从小汽车向公交出行方式转变.以昆明的城市公共交通系统发展为例,通过分析公交系统现状及存在问题,梳理公交系统的层次结构,构建公交网络一体化.     

新冠肺炎疫情下城市公共交通非常规防疫策略——以宁波市为例

在国家重大突发疫情面前，城市公共交通具有保障出行与阻断疫情的双重责任。面对新型冠状病毒感染的肺炎（简称新冠肺炎，COVID-19）疫情，城市公共交通既要保证有效运输，又要降低疫情扩散的风险。地铁和常规公交是城市公共交通系统不可缺少的一部分，在城市公共交通中占据重要地位。针对宁波市城市公共交通系统中存在的防疫问题，提出了基于问题驱动的城市公共交通非常规防疫策略。研究结果表明：新冠肺炎疫情形势下，城市公共交通系统防疫需要启动应急响应机制，遵循分区分类防控的基本原则，在保障人们刚性出行需求的同时，必须阻断疫情传播，减少通过公共交通运输造成的交叉感染，实现疫情可防可控。除体温检测、佩戴口罩与洗手消毒等防疫措施之外，还应结合地方实际和风险评估等级采取非常规的组合防疫策略，即：①面向城市常规公交，建议采取网格化运营策略、需求响应式运营策略以及应急公交接驳策略；②面向城市轨道交通，建议采取3级组合防疫策略，即暂停运营策略、车厢隔离防疫策略以及需求响应式防疫策略。以上常规公交与轨道交通的多种组合防疫策略需根据疫情的发展情况动态调整，及时启动相应级别的公共交通应急预案，被动防御与主动防控相结合，积极发挥城市公共交通在疫情时期的交通骨干作用和应急保障作用。     

基于公交IC卡的公交换乘数据获取方法研究

城市公共交通系统能否正常和高效地运营不仅取决于道路和车辆等设施条件,更有赖于运营管理手段和技术手段的先进性。传统的人工调查方法耗费巨大的人力物力,而调查结果却很难达到理想效果,所得数据不能动态反映城市公交出行的长期变化趋势。文中以公交Ic卡为切人点,通过对乘客2次刷卡间的时间分析以及利用公交GPS时间点的数据进一步分析乘客换乘所用的时间,判断出乘客2次乘车是换乘行为还是2次出行。     

常州市BRT一号线规划的新理念和新方法

为推进公交优先发展战略的实施,优化交通结构,提高公交对市民出行的吸引力,近年来,国内许多大中城市相继开展了快速公交线路的规划设计和建设运营。该文就常州市在实施快速公交一号线过程中,在规划设计方面采用的新理念和新方法进行分析探讨,希望能为今后类似的工作提供可借鉴的经验。     

轨道交通环境下公交专用道布网及设置

研究轨道交通环境下公交专用道网络布局,提出宏观、微观层面,定性与定量相结合的规划方法。通过分析客流OD分布、路网结构、交通布局、土地利用、道路等级等确定公交专用道线网总体布局;通过公交客流比例、公交车流率、路段饱和度、机动车道数、公交车平均运行速度等定量分析可实施专用道的条件。以上海闵行区公交发展为例,研究现有5条轨道交通线路下公交专用道线网的布局。预评估表明公交客运能力提高约20%,公交车车速提高约15%。     

面向传染病疫情防控的公共交通运行管理决策支持研究

近年来全球新发重大传染病疫情不断出现，已成为人类社会必须防范应对的重大风险。公共交通在传染病疫情防控过程中承担着阻断病毒传播和保障复工复产的功能，疫情期间公共交通运行管理的决策需求和技术支撑体系与日常情况有显著差异。现有研究多针对公交日常运行决策需求展开，虽有少量针对突发公共事件的应急管理决策支持的研究，但多针对自然灾害和事故灾难场景，无法迁移应用于传染病疫情防控。基于此，以新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情为例，综合考虑突发公共卫生事件应急管理流程和疫情防控实际情况，系统梳理疫情不同阶段的防控目标和决策需求，提出一种面向传染病疫情防控的公共交通运行管理决策支持系统框架，建立基于公共卫生事件案例库、多源数据融合库、公交数据分析技术库和公交防疫策略库的功能架构，并设计不同功能模块的算法模型。研究以厦门为例，对提出的决策支持系统的功能架构和算法模型进行验证。研究结果表明，构建公交乘客出行链的成功率为89.7%，并可应用于疫情不同阶段的关联客流分析、感染者同乘人员的追溯分析、医护人员等防疫人员的通勤出行识别、公交运行满载率监控等方面。研究成果不仅对传染病疫情防控有实用价值，而且对突发公共事件应急管理决策支持方法亦有理论贡献。     

基于层次聚类分析的城乡公交线路诊断倡——以安宁市为例

合理设置城乡公交为城乡居民出行提供优质的公交服务,是打破城乡二元分割的重要手段之一。分析城乡居民出行特征和城乡公交服务特性,从公交乘客及公交企业2个角度,构建表征城乡公交线路物理、运营和公交客流特性的诊断指标体系。以安宁市15条城乡公交线路为例,对选取样本的8类指标数据进行主成分分析,经定量分析各成分贡献率后,确定出3个主成分(贡献率累计为92%)。将主成分作为城乡公交线路层次聚类分析的变量,作出线路的聚类关系图,构建判别函数定量诊断四类线路。结合实际验证了指标体系的合理性及诊断方法的有效性。提供了1种较准确高效的城乡公交线路诊断方法,并为城乡公交线路的优化与运营调整提供决策依据。      

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。      

关于上海市中运量规划建设的若干思考

随着上海市轨道交通网络和日均客流趋于稳定,常规地面公交客流逐年下降,影响公共交通客运总量稳定和增长。研究上海市公共交通现状需求和城市发展规划要求,明确中运量系统对于完善公共交通系统层级,提升公交吸引力和服务品质具有重要意义。根据城市发展水平和公共交通需求不同,针对上海市主城区和外围城镇圈,提出了中运量系统的功能定位、规划原则和推荐制式。