环形放射状城市常规与需求响应公交联合优化研究

针对环形放射状城市扩张过程中常规公交线网出现线网资源利用失衡、乘客出行时间过长的问题，本文设计一种常规公交与需求响应公交分层布局的双模式线网结构。基于连续近似方法，构建混合整数优化模型，以最小化公交平均运营和乘客平均时间成本之和为目标函数，根据乘客出行空间分布构建确定性的出行模式及路径选择细分方法，推导各项成本组成，求解常规公交线间距、站间距及双模式公交发车间隔等决策变量的最佳值。采用混合启发式算法对模型进行求解，并以成都市五环内环形放射状公交网络为例，验证所提双模式公交网络的有效性。优化结果表明：与单模式常规公交线网对比，双模式网络可以分别降低18.37%的乘客成本以及4.97%的公交运营成本，具体表现为减少常规公交31.85%的站点和线路建设成本以及24.36%的运营里程；系统各项成本随平均客流密度的增加呈幂指数下降并趋于稳定；同时给出不同客流密度分布条件下，系统关键设计参数的建议值。     

考虑区间重叠的多运营商公交调度优化

为解决多运营商在重叠区间的公交线路调度问题，在分析重叠区间特性的基础上，提出一种双层规划模型.上层模型代表政府机构，目标为使公交乘客总出行时间最小，变量为公交线路分配方案；下层模型代表运营商，目标为各运营商追求自身利润最大化，变量为运营线路的公交车发车间隔.应用NSGA-II算法(Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm) 求解模型，并在长春市南关区北侧区域的公交线网进行案例分析.实验结果表明，优化后网络中公交乘客的总出行时间降低了5.93%，验证了模型的有效性.     

考虑区间重叠的多运营商公交调度优化

为解决多运营商在重叠区间的公交线路调度问题，在分析重叠区间特性的基础上，提出一种双层规划模型.上层模型代表政府机构，目标为使公交乘客总出行时间最小，变量为公交线路分配方案；下层模型代表运营商，目标为各运营商追求自身利润最大化，变量为运营线路的公交车发车间隔.应用NSGA-II算法(Elitist Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm) 求解模型，并在长春市南关区北侧区域的公交线网进行案例分析.实验结果表明，优化后网络中公交乘客的总出行时间降低了5.93%，验证了模型的有效性.     

公交线网优化新技术的应用研究

针对现有公交线网优化研究模型求解复杂、可操作性不强的现状,提出了一种新的公交线网优化方法：从分析乘客对线网的需求意愿入手,获取线网优化要重点解决的问题,在此基础上提出优化策略。建立平衡乘客及公交运营企业利益的系统成本最优模型。最后以济南为例,验证方法的可操作性和优化结果的可实施性。     

方格型城市多模式公交线网关键设计参数优化

城市公共交通系统包括轨道交通、快速公交BRT、地面公交等多种模式,多种模式的整合优化对于发挥公交线网整体运输效率具有重要的意义.针对方格型路网布局结构,提出理想的公交线网布局结构,将多等级公交线路与公交换乘枢纽结合,表现为主线、辅线和补充线的组织形式.该线网结构的关键设计参数包括公交主线间距、快线线路站距和交通分区大小.从出行者、运营企业和政府管理者角度出发,分别建立关键设计参数优化模型,在特定的城市交通背景条件下,利用数值试验方法对该模型进行求解,给出不同出行距离条件下关键设计参数的建议值,其结果可以为大城市多模式公交线路整合规划提供参考.     

采用元胞遗传算法的轨道交通接运公交线路优化

轨道交通和常规公交是城市公共交通系统中最重要的两个组成部分,它们之间的接驳效果直接影响到城市公共交通系统的整体运营效率,由此形成公交接运线路的优化问题(FBNDP)。基于接驳公交线网的既有模型研究,综合考虑接运效率、乘客出行成本等因素建立接驳公交线网的数学模型;基于既有模型特点和求解方法,提出采用元胞遗传算法对该模型进行求解的方法。以兰州市轨道交通1号线"西关十字"和"省政府"两站周围的接驳线网布设为研究对象,分别采用经典遗传算法和元胞遗传算法对优化模型进行计算。对比结果表明:在迭代次数和求解目标函数上元胞遗传算法都要优于经典遗传算法,从而证明元胞遗传算法用于接驳线网优化问题具有可行性。     

考虑充电需求的电动公交车运营优化模型与算法

随着新能源汽车技术的快速发展,电动公交车被视为缓解城市交通拥堵和降低环境污染的有效手段,然而电动公交车的里程限制和充电需求等特点使得公交网络设计和运营面临新的挑战。本文在公交分配的基础上,考虑电动公交车充电需求,对新型电动公交的发车频率、运营车辆数、车辆充电计划进行优化设计。构建一个双层规划模型,上层为带有电动公交线路运营充电仿真模块的公交网络优化模型,从运营商的角度来实现乘客出行成本和电动公交网络运营总成本最小;下层基于UE(User Equilibrium)均衡准则来描述乘客出行路径选择行为并预测公交网络流量。提出基于代理模型的算法（Surrogate-model-based Algorithm）来求解所构建的双层规划模型,并嵌入基于超路径的投影算法求解下层电动公交均衡分配问题,利用线路运营充电仿真模块求解上层运营车辆数车辆、充电计划及车次数量。最后采用数值算例验证了该模型和算法的有效性,算例结果显示,所提出的代理模型算法比传统遗传算法求解效率和精度更高,且随着网络规模的增大效果更为明显。     

快速公交（BRT）线路布设优化算法研究

快速公交（BBT）在我国方兴未艾，而目前缺乏实用的快速公交线网布局优化方法。针对传统直达客流方法应用于快速公交线网布局优化的不足，根据快速公交的特点和功能定位，提出了以直达客流运输密度最大和直达客流绕行系数最小为目标的快速公交线网布局双层非线性优化模型，对模型合理性进行了论证，并提出了简单容易操作的实用求解算法。     

考虑容量限制的多公交车型运行计划优化模型

车容量限制是公交运行计划编制的重要约束.以单条公交线为研究对象,综合考虑了不同公交车型的技术经济性能、车容量大小、车辆数限制和客流需求的时变特征等因素,建立同步优化公交车型和时刻表的规划模型,以确定线路的发车时刻表和选择车型的最优组合.建立了以公交企业运营成本和公交乘客出行成本最小为目标,带有0-1决策变量的非线性整数规划模型,针对该模型多目标函数的求解特点,采用枚举法求解每辆车的发车时刻,应用遗传算法求解车型选择的序列.最后以北京市某公交线为案例进行分析,优化后的发车时刻表和车型配置方案具有较好的运营效果.算例结果表明,采用多车型方案较传统的单一车型方案更具经济性,乘客的出行成本可减少13.9%,企业的运营成本可减少3.5%.     

快速公交(BRT)线路布设优化算法研究

快速公交(BRT)在我国方兴未艾,而目前缺乏实用的快速公交线网布局优化方法。针对传统直达客流方法应用于快速公交线网布局优化的不足,根据快速公交的特点和功能定位,提出了以直达客流运输密度最大和直达客流绕行系数最小为目标的快速公交线网布局双层非线性优化模型,对模型合理性进行了论证,并提出了简单容易操作的实用求解算法。     

考虑换乘时间影响的城市轨道交通路径选择行为研究

研究乘客路径选择行为有助于掌握城市轨道交通网络客流分布规律.本文在分析城市轨道交通乘客路径选择行为影响因素的基础上,重点考虑换乘时间对乘客换乘费用感知的影响.实际调查表明,乘客感知的换乘走行时间与实际的换乘走行时间符合幂函数分布.本文将换乘走行时间惩罚系数设定为换乘走行时间的幂函数.在此基础上,本文构建了乘客出行广义费用模型,采用改进的深度优先算法搜索两点间的有效路径,并利用Logit 随机路径选择模型计算各有效路径的选择概率.最后,以北京市轨道交通网络的数据对提出的模型和算法进行验证,案例分析结果验证了本文提出的模型的合理性.     

基于乘客需求及成本分析的快速公交发车频率优化模型

快速公交系统(BRT)是解决城市交通问题的一种重要且有效的方式.发车频率是公交企业和乘客共同考虑的一个重要因素.从乘客需求和公交企业运营成本的角度分析问题,建立了以企业投资运营成本最小,乘客出行时间费用最少,抱怨拥挤路段最短为目标的多目标优化模型.用遗传算法寻求最优结果,使得双方达到平衡.以兰州市为例,进行实例计算,证明该模型具有一定的实际意义.     

城轨运营中断下应急公交车辆调度模型

随着城市轨道交通运营网络规模扩大和客流迅速增长,运营中断下公交应急联动问题日益被重视.针对城轨运营中断下的公交桥接疏运问题,提出一种灵活调度策略,允许车辆服务于不同的桥接路径,以最小化总疏散时间和平均乘客延误为目标,建立基于灵活路径模式下的多目标应急公交车辆调度模型,使用理想点法和遗传算法进行求解,并进行实例验证.对比传统固定路径车辆调度方案,基于灵活路径的车辆调度方案使总疏散时间和平均乘客延误分别减少了 4.2%和 4.4%.结果表明,本文提出的模型能够提高公交应急桥接疏运效率、降低乘客延误.     

城轨运营中断下应急公交车辆调度模型

随着城市轨道交通运营网络规模扩大和客流迅速增长,运营中断下公交应急联动问题日益被重视.针对城轨运营中断下的公交桥接疏运问题,提出一种灵活调度策略,允许车辆服务于不同的桥接路径,以最小化总疏散时间和平均乘客延误为目标,建立基于灵活路径模式下的多目标应急公交车辆调度模型,使用理想点法和遗传算法进行求解,并进行实例验证.对比传统固定路径车辆调度方案,基于灵活路径的车辆调度方案使总疏散时间和平均乘客延误分别减少了 4.2%和 4.4%.结果表明,本文提出的模型能够提高公交应急桥接疏运效率、降低乘客延误.     

城市公交线网优化的双层模型及遗传算法求解

为了有效地优化城市公交网络,综合考虑了乘客和公交企业的利益,建立了双层优化模型。上层模型考虑整个公交系统的利益,以乘客出行和公交企业运营费用最小为目标,下层模型作为辅助,以乘客直达率最大为目标,尽量减少总的换乘次数。针对该模型设计遗传算法进行求解,并给出算法的具体实现步骤。最后考虑定长设线的方法,设计一个简单的算例,给出不同站点数量的线网的优化方案,并对优化结果进行了对比．验证了模型和算法的有效性。     

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充分考虑城市轨道交通网络中影响乘客路径选择的主要因素,包括乘车时间、换乘次数和换乘时间,通过对换乘时间进行惩罚,构造了包括换乘在内的城市轨道交通网络的路径广义费用模型,基于随机效用理论分析了乘客的路径选择行为.根据最短路径费用定义OD之间的有效路径集合,同时,使用路径相对费用代替路径绝对费用,对传统Logit模型进行改进,提出基于改进Logit模型的城市轨道交通网络客流分配方法.采用基于图的遍历算法确定OD间的有效路径.最后,以2008年北京市轨道交通网络为研究对象,对模型和算法进行了分析和验证.     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

城市公交线网的一票制差异化票价策略优化

针对城市公交系统客流空间分布和线网运力配置不均衡问题,提出公交线路间差异化定价策略,通过价格杠杆调节客流需求分布. 针对我国普遍采用的一票制模式,在分析乘客广义出行费用的基础上,利用基于Logit 的线路间客流分配方法,并以总社会成本最低为目标,以满足输送能力和收费额度等为约束,建立了固定需求下的城市公交线网的差异化票价策略优化模型. 根据模型特点,设计了基于模拟退火算法的模型求解方法,综合优化各线路的票价水平和发车频率. 最后,将提出的模型和算法应用到典型公交线网上,算例结果表明,优化方法在较低的收费额度下即可实现较为明显的网络改善效果.     

基于策略均衡分配的公交线网规划优化方法

本文将轨道交通旅客换乘网络应用于描述高峰时段的公交换乘网络,并采用基于有效频率的策略均衡客流分配方法对公交用户出行选择行为进行均衡分析;综合考虑乘客和公交公司两方面的利益,建立公交线网规划的双层规划模型;提出求解模型的模拟退火算法,设计了删除线路、生成线路、替换线路、延伸线路、缩短线路、拼接线路和拆分线路等7 种线路调整及频率调整进行邻域搜索.算例分析表明,该模型与算法具有良好的优化效果.     

城市轨道交通网络乘客换乘路径选择行为模型

为定量分析成网运行条件下乘客在轨道交通系统内的换乘路径选择行为,在梳理乘客换乘路径选择直接与间接影响因素的基础上,引入开销系数用于描述由于列车过度拥挤导致乘客心理感受运行时间的额外增加值.提出含有惩罚系数的乘客换乘时间函数,基于乘客心理感知构建以乘车时间和换乘时间为广义费用的路径选择行为模型,并设计模型的求解算法.最后,将模型运用于重庆轨道交通网络实例分析中,结果表明:乘客倾向于选择换乘次数更少的路径3,较传统模型选择概率提高1.44%;同时,换乘惩罚系数对路径选择结果的影响灵敏度高于运行时间开销系数.