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。     

基于乘客到站率的公交发车频率优化

常规公共交通是城市居民出行的基本交通方式之一,为保障公交出行效率和降低运营成本,有必要对公交车辆的运营调度进行量化分析和系统研究。文中以居民出行和公交公司运营两者总成本最小为目标,提出了基于乘客到站率的多目标公交发车频率优化模型,以实现乘客和运营者双方的利益最大化。利用乘客到站率函数计算乘客的等车时间,使得模型在优化计算中具有更加趋近真实的等车时间;考虑到遗传算法良好的收敛性,以及发车频率易于二进制化编码的特征,文中设计相应的遗传算法对上述模型进行求解;以常州市B1路公交车线路高峰时段为例进行求解,得到最优发车频率为13.9,与三类经典发车频率确定方法进行对比分析,结果显示该模型的总成本相较于其他三种方法分别降低18.1%、1.5%、1.2%。以上研究结论表明,研究提出的发车频率模型通过协调乘客的等车时间成本、车内拥挤成本与公交运营的车辆购置成本、燃油成本,能够有效减少公交出行的整体成本。     

基于遗传算法的公交线路发车间隔优化

为优化公交企业运营管理,提出基于遗传算法的公交线路发车间隔优化方法。通过对公交线路发车间隔进行优化,平衡公交企业运营成本和乘客出行成本。以公交企业运营成本及乘客等车时间成本最低为目标,通过加权求和设定目标函数;考虑乘客舒适度、公交线路车辆满载率以及政府部门规定的最大最小发车间隔等因素,针对客流的高峰和平峰时段,建立相关约束条件;以郑州市60号公交线路为例,利用遗传算法对发车间隔优化模型进行了求解,得到了各时段的公交发车间隔,并将优化前成本与优化后成本进行比较,有效降低18%～26%的线路总成本。     

多区域通勤定制公交线路规划模型及求解算法

“定制公交”作为一种基于需求响应的公交服务模式，被认为能够有效吸引城市居民转向公共交通出行.通勤类型作为定制公交服务中的一种重要形式，其线路设计问题具有现实意义.首先，本文在已有理论的基础上，构建了多区域运营模式的通勤定制公交线路规划模型，该模型以最小化乘客出行成本、车辆运营成本为优化目标.其次，为求解模型，设计了一个两阶段启发式算法以获得多目标优化模型的Pareto解.最后，通过几组算例对模型进行了验证.结果表明，本文所提出的方法可根据优化目标提供多种线路方案集，丰富了定制公交的运营模式，为定制公交的线路规划提供了依据.     

定制公交线路优化综述

为全面回顾定制公交线路优化问题的研究进展,从优化目标、问题场景和求解算法3个方面对相关文献进行了归类分析。研究结果表明:定制公交线路的单目标优化研究主要集中在行驶时间、运营里程、运营成本、运营收益以及多种成本线性加权形成的系统总成本等方面,而多目标优化研究主要通过同时考虑运营成本、出行成本和服务质量中的2种或3种来实现;根据出发和到达站点的数量,定制公交线路优化的问题场景可分为“一对一”、“多对一”和“多对多”3种,针对停靠站点之间时间阻抗场景的研究主要集中在“静态时间阻抗”,对“动态时间阻抗”的研究较少;出行需求场景的研究也主要集中在“静态出行需求”,对于“动态出行需求场景”,一般通过两阶段优化策略进行求解;由于定制公交的线路优化问题属于一种特殊的车辆路径优化问题,精确求解算法适用于少量出行需求的分析案例,针对大规模出行需求的实际问题,一般采用启发式智能算法进行求解。未来的研究中,定制公交的线路优化需要考虑停车场设置和停靠点选择的影响,针对不同类型出行者设置特定的时间窗属性;此外,大数据背景下如何兼顾实时出行需求和运营成本约束,提供差异化的定制公交线路也将是具有挑战的研究方向。      

引入价格窗的定制公交线路优化研究

基于公共交通的公益性,综合考虑乘客与公交企业之间的权衡关系,以保证企业运营成本与服务更多乘客为目标,在浮动票价机制的框架下研究定制公交的线路优化问题。首先,引入价格窗概念,以描述乘客出行过程中的支付意愿,并定义基于时空窗与价格窗的出行需求特征;提 出超额均摊的票价支付假设规则,以在保证出行的基础上支付最少费用。其次,构建引入价格窗的整数线性规划模型,以乘客出行的时空窗和价格窗为输入,以企业运营成本最小化和服务乘客数最大化为目标,通过运营盈利约束来保证企业的运营成本,联合优化乘客-车辆匹配和车辆路径两个子问题。最后,采用GAMS软件进行建模和求解,在Sioux Falls网络开展算例分析。结果 表明,引入浮动票价机制可以服务更多的乘客,进而增加企业的运营收入,且在价格窗上界一定 的增幅内,所服务乘客数和企业的运营收入随价格窗上界增幅的扩大而增加。     

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%.     

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...     

考虑车速调控和乘车引导的公交运行优化控制策略

通过有效的精准控制策略提升公交车辆的到站间隔匀整度和运行服务可靠性是改善公交服务质量，提升公交乘客出行满意度的重要途径。首先，本文考虑站点乘客上车需求波动构建公交运行模型；其次，提出基于时间偏差反馈机制的公交区间行驶速度调控策略和基于乘车选择行为模型的公交站点乘客信息引导策略；最后，以最小化乘客出行成本和车头时距偏差为目标，构建融合车速调控和乘车引导的公交运行组合优化控制策略，并设计了求解方法。以北京公交57路为例，设计4种情形的数值仿真对比实验。仿真结果表明，组合控制策略的优化效果最佳，相比于无控制策略，公交运行稳定性提升了47.70%，避免了线路的串车发生，考虑出行时间与拥挤程度的综合成本减少了18.71%。本文还比较了不同乘客收入水平和乘客引导信息服从率下策略的优化效果。结果表明，随着收入水平的提升，信息引导策略对总出行成本降低效果减弱，当乘客引导信息服从率为0.7时，组合控制策略对公交运行和乘客出行的改善效果最显著。本文可以为提升公交运行可靠性和服务质量提供重要支撑。     

考虑乘客出行体验的需求响应式公交规划

作为传统公交车的有力补充,需求响应式公交的出现为人们提供了解决问题的新思路,它能够即时采集乘客出行需求信息,确定走行路线,提供个性化定制服务。但自需求响应式公交运营以来,步行距离长、候车时间久等问题也日益凸显,极大地影响了乘客的出行体验。文章充分考虑乘客的步行距离及等待时间成本,基于DBSCAN算法、K-means算法,就需求响应式公交合乘站点布设问题进行研究,采用启发式插入算法对建立的软时间窗、多车队模型进行求解。可以实现对具有时间窗空间分散点的聚类及路径规划,对优化需求响应式公交的乘客出行体验,提高车辆上座率具有重要意义。     

基于公交客流不均衡性的调度分析

为提高公交运营的服务效率,考虑公交站点乘客需求集中性,以公交的发车间隔、满载率作为约束条件,建立以乘客出行时间成本和公司运营成本最小为目标的公交组合调度模型,并通过遗传算法求解。计算结果表明:单一调度模式中全程车的发车间隔为5 min;组合调度模式中全程车发车间隔为3 min,大站快车为10 min。通过对比这2种模式下的乘客出行与公司运营的总成本,组合调度可节省23.1%的成本,实施组合调度能有效降低系统总成本,提高公交服务水平。     

基于社会福利最大的公交站距优化模型研究

公交站点是城市基础设施的重要组成部分,优化城市公交站点布局,对满足公交车辆停靠和乘客出行需求,具有重要的意义。从社会福利最大的角度出发,分析公交站距设定的影响因素,综合考虑公交运营商和乘客的利益,建立公交站距的优化模型,具有一定的指导意义。     

基于马尔可夫链的公交停靠站乘客数预测

公交停靠站点的乘客数会随着行人出行以及车辆的停靠而发生转入和转出,即在离散的时间条件下,某一时刻的乘客数由上一时刻乘客数决定,因此站点乘客数的状态具有马尔可夫性。为了预测公交停靠站的候车乘客数,将公交停靠站的乘客数作为马尔可夫链变量的空间状态集合并建立预测模型,通过乘客数状态的划分得到基于马尔可夫链的转移概率矩阵,根据一步和多步转移概率矩阵预测出不同时刻乘客数状态分布的概率,然后在初始乘客数状态已知的情况下预测经过多个时间间隔的站点乘客数。     

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为了研究城市公共交通网络的动态特征,本文在现有公交网络模型的基础上,运用space P方法和space R方法分别建立了公交换乘网络和公交线路网络.然后将这两个网络作为子网络,并通过换乘网络中停靠站点和线路网络中的公交线路之间的联系构建了一类新的双层耦合公交网络模型.该模型能够很好地反映出行乘客与公交运营车辆之间的联系.基于耦合网络的同步理论,以非线性Lorenz系统为网络的节点,研究了双层耦合公交网络的同步问题.最后,采用Matlab仿真技术分析了公交运营中的人为调度、公交线路之间公共停靠站点的数目,以及站点之间的可达性对双层耦合公交网络平衡的影响.     

用智慧与洁净守护蓝天白云福田欧辉BJ6129城市客车批量交付拉萨公交

近日,拉萨公交经开区B区公交首末站启用暨大站快线开通仪式顺利举行,福田欧辉在仪式上向拉萨市公交运营有限公司(简称"拉萨公交")交付40台BJ6129城市客车,用于拉萨市新开通的4条大站快线运营.这4条大站快线将不依次停靠每个公交车站,而只停靠沿途较大的站点,大幅缩短跨区出行的乘客乘车时长,为广大市民提供快捷、便利、多元化的出行选择.     

适用于一票制公交大数据的系统化处理方法及应用 ——以银川市为例

为分析公交乘客出行特征，利用公交IC卡数据、公交GPS数据、车载机数据和单程站点关系表，通过各类数据关联融合，提出适用于一票制公交大数据的系统化处理方法。基于Oracle搭建分析数据库，采用Python语言编写代码，构建了乘客上车站点推断算法、基于出行链的乘客下车站点推断算法、基于概率的乘客下车站点推断算法和乘客换乘站点识别算法4种站点推断算法。基于此，运用银川公交大数据进行客流集散点识别、客流走廊识别，得到公交站点上下客流量分布情况、公交线路客流量分布情况、公交站点的换乘客流量分布情况。研究结果表明，一票制公交大数据系统化处理方法在分析公交乘客出行特征方面具有一定的应用价值。     

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快速公交的运营调度灵活性是其与普通公交区别中很重要的一个方面。为了提高快速公交的运营调度质量,研究了优化快速公交的发车间隔和车辆形式组合,通过建立乘客出行时间成本和公交车辆出行时间成本最低的参数优化模型,考虑了全程车、区间车和大站快车三种不同车辆调度形式的组合,以及在乘客人数、时间和发车频率方面的约束条件。给出了基于可变长度编码的遗传算法的模型求解算法,并给出数值算例。结果表明：优化结果最多可以节省69.92%的成本,敏感性分析表明在出行量增加并且出行速度减小的情况下,都可以通过合理的配置车辆的形式,减少整个系统的出行成本。具有良好的科学性和可操作性。     

低客流公交运营模式优化方法

为解决低客流传统公交线路运营效率低的问题,考虑低客流公交线路客流时空特性,提出了采用传统公交与需求响应公交(demand response transit, DRT)相结合的组合运营模式：全时段传统公交模式(M1)、分时段传统公交+DRT模式(M2)全时段DRT模式(M3)的优化思路。分析了不同运营模式的要素,考虑乘客空间、时间特征,构建基于三维时空聚类的站点规划模型;考虑车辆行驶成本、乘客时间成本,以总班次运营成本最小为目标,构建了带有时间窗的灵活型DRT线路与调度规划模型,运用遗传算法进行求解。以北京市某公交线路进行仿真实证,仿真结果表明：M2相比M1、M3分别降低了9.0%、23.0%的运营成本。研究可针对低客流公共交通服务的运营方案制定与优化提供技术参考。     

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。     

一种基于Voronoi图的公交站点选址模型研究

基于Voronoi图,以公交系统和公交乘客总出行成本最小为目标建立了一种公交站点的选址模型。首先,分析了公交线路及站点对总出行成本的影响,并对影响因素进行量化,建立了公交乘客出行成本的度量函数;然后,利用Voronoi图对备选站点进行分组,并以此构建选址模型,筛选出满足条件的备选站点作为确定的公交站点;最后,通过实例验证了模型的适用性。研究结果表明：采用图论和数学分析相结合的公交站点选址模型,综合考察了各影响因素对公交选址的影响,简化并方便了公交站点的选址过程。