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。     

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.     

城市轨道交通接运公交最优线路模型

城市轨道交通是缓解交通拥堵的有效手段.但是,在轨道线网规模化发展之前,对城市客流的吸引不够.为更好地解决城市交通问题,需要通过常规公交接运来辅助实现轨道线路的客流聚集效应.首先考虑了土地性质、出行需求和公交运营成本等因素,建立了公交运营效益最大的接驳范围单变量非线性单变量规划模型.经过参数标定与约束的简化后采用二分法求解.在模型的约束中使用站点聚集效应距离衰减函数建立了需求与接驳距离的关系式,并通过单约束重力模型获得的距离与需求样本对其进行了参数标定.然后,以接驳范围为约束指导新增线路布设和原有线路调整.前者以站点覆盖率、非直线系数、运营费用等为指标,整体客运系统运输效率最大为目标,使用启发式解法布设了新增公交接驳线路;后者根据定性定量相结合的原则,依流程调整了原有线路走向.本研究需要采集的数据并不复杂,可用于指导轨道站点公交接驳相关工程实践.     

多式联运联盟合作伙伴选择

多式联运的高度复杂性决定了多主体集成特征,合作伙伴选择是多式联运经营人构建联盟过程中的重要内容。从战略维度、业务运营维度2个方面分析承运人选择的影响因素,进而构建包括13个指标的多式联运联盟合作伙伴选择评价指标体系。采用熵值法和层次分析法组合设置指标权重,建立具有模糊特征的灰色关联度评价模型。以吉林省某公司的长春—佛山线路的商品车集装箱公水联运为例,从长春到大连的公路运输中有4家物流企业作为潜在备选分承运人,通过语气算子与模糊标度、相对隶属度间的对应关系以及实地调研取得指标的基础数据,根据决策向量,4个多式联运承运人选择顺序为丙、乙、甲、丁。该计算结果与4个多式联运联盟潜在承运人的发展实际一致,验证了基于组合赋权的承运人灰色关联评价模型具有科学性、实用性和可操作性,为多式联运经营人选择承运人形成联盟提供了科学的比选方法。     

针对站点人流爆发的公交运营策略优化研究

为应对公交大力发展情形下涌现的公交供需不平衡问题,重点关注公交站点爆发性人流问题的解决,考虑供需严重失衡下的公交运营策略改进,以扩充线路公交运力,减轻站点爆发性人流对公交系统的冲击。所提人流爆发站点主要包括大型集会场所、商场及景区周边等具有预知性人流爆发可能的站点。运营策略改进方法主要是通过在原有公交线路基础上,布设区间小线路的方式,与大线路形成协调运营关系,共同完成线路站点的爆发性人流疏散,具体包括公交大线路运营优化、区间小线路规划及前二者的结合3种。为获得研究区域内全面、有效的线路运营策略,以社会福利最大化为目标建立非线性整数规划模型,求解大、小线路最优发车间隔及增配车辆数,并引进系统弹复性指数作为模型求解结果良莠的评价指标。为证明该运营策略优化方法的有效性,以哈尔滨市中心城区为研究区域,解决该区域站点人流爆发问题。通过模型构建、求解及结果评价,发现经策略改进后,区域爆发线路弹复性指数较优化之前提高35%,运营策略改进后的社会福利值较不优化情况提高2倍,所提运营策略优化方法在不同乘客规模及不同限制条件下均能够起到一定的系统维稳作用,运营策略改进方法能够缓解站点爆发性人流。     

针对站点人流爆发的公交运营策略优化研究（双语出版）

为应对公交大力发展情形下涌现的公交供需不平衡问题，重点关注公交站点爆发性人流问题的解决，考虑供需严重失衡下的公交运营策略改进，以扩充线路公交运力，减轻站点爆发性人流对公交系统的冲击。所提人流爆发站点主要包括大型集会场所、商场及景区周边等具有预知性人流爆发可能的站点。运营策略改进方法主要是通过在原有公交线路基础上，布设区间小线路的方式，与大线路形成协调运营关系，共同完成线路站点的爆发性人流疏散，具体包括公交大线路运营优化、区间小线路规划及前二者的结合3种。为获得研究区域内全面、有效的线路运营策略，以社会福利最大化为目标建立非线性整数规划模型，求解大、小线路最优发车间隔及增配车辆数，并引进系统弹复性指数作为模型求解结果良莠的评价指标。为证明该运营策略优化方法的有效性，以哈尔滨市中心城区为研究区域，解决该区域站点人流爆发问题。通过模型构建、求解及结果评价，发现经策略改进后，区域爆发线路弹复性指数较优化之前提高35%，运营策略改进后的社会福利值较不优化情况提高2倍，所提运营策略优化方法在不同乘客规模及不同限制条件下均能够起到一定的系统维稳作用，运营策略改进方法能够缓解站点爆发性人流。     

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%。      

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0.4...     

基于K-means聚类的城郊公交网络设计

为改变现有城郊公交线网规划不合理的状况,通过将物流领域的Milk-run和Hub-spoke的设计方法应用到公交网络优化和设计中,构建了新的城郊公交线网优化模型。同时,为求解所构建的城郊公交线网优化模型,设计了相应的启发式算法。首先通过k-means聚类方法将城区公交站点进行聚类,同类站点即为Milk-run线路的组成站点,再将同类站点的公交线路长度优化问题转化为经典TSP问题进行求解,结合多种局部搜索的操作方式,得到每条Milk-run线路的最短设计方案。然后依据规划好的Milk-run线路,通过遍历Milk-run线路中所有站点,确定每条Milk-run线路hub的站点所在的位置。最后结合客流需求,为各线路分配相应的车辆数量,结合线路的运行时间,可以获得各线路相应的发车频率。为验证所提出的模型和算法的实用性和有效性,将提出的方法应用到香港天水围区域的实际城郊公交线网优化,通过Matlab编程实现了方案求解。案例求解结果表明:与现有的实际公交服务对比,在不改变现有的站点布局及车辆配置数量的条件下,当客流需求维持现有的水平时,应用Milk-run和Hub-spoke方法对现有的公交服务进行优化,能够减少乘客4.2%总的出行时间;通过Milk-run线路及hub站点的设置,可以产生规模效应,能够有效提高城郊公交系统的服务水平,使居民出行更加方便快捷。     

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。     

基于公交车辆定位数据的公交运送速度计算模型

提出一套基于公交车辆GPS定位数据的公交运送速度计算模型,以公交车辆实时GPS数据和公交线站GIS数据为基础,借助地图匹配修正GPS坐标,确定公交车辆所处弧段和弧段百分比位置.基于公交车辆定位数据点与公交站点位置匹配流程,通过识别公交车辆到站时间,计算车辆在公交站点区间内的行程时间和运送速度,并进一步修正公交车辆到站时间误差和公交线站基础信息来改善模型精度.论文选取北京不同道路等级和时段的21条线路进行调查,验证模型误差和有效性.结果表明,模型的平均精度可达到91. 4%,站点区间所在道路等级越高,计算结果越准确.论文所提出的公交运送速度计算模型,能为加强公共交通运行监测与管理、提升出行服务质量等提供重要支撑.     

枢纽容量分配下的空铁联运网络设计

针对枢纽机场运营能力短缺问题,提出了空铁联运网络设计对其国内容量进行重新分配。从机场的角度,以最大化旅客盈余为目标,利用遗传算法设计出不同枢纽容量分配及联运高铁线路长度约束下的最佳网络拓扑结构。实例分析表明,与现有高铁线路长度的60%进行联运可释放100万人.次的国内容量,且能达到目前的营运能力,证明以高铁替代或补充现有的支线航班对于释放枢纽机场国内容量是可行的。     

基于FISM的多式联运网络风险结构模型研究

多式联运网络由基础网络、运输服务网络和环境网络构成,风险因素在网络中相互影响、相互作用,共同形成一个风险系统。对多式联运风险研究成果进行梳理的基础上,综合运用文献研究、实地调研、专家访谈等方法,初步从基础网络、运营服务网络和环境网络3个方面识别了11个多式联运网络风险因素。适应我国多式联运当前的发展特点,建立风险因素的FISM模型,具体包括第1层的自然环境、信息共享、设备设施、场站设施、载运工具、人员能力、市场环境,第2层的线路能力,第3层的主体责任、管理规则,第4层的政治法律环境。清晰地展示了风险因素之间的影响关系和重要性程度,明确了多式联运网络风险的发生路径,为进一步做好风险管理和控制奠定基础。根据研究结果,从全方位加强政府推动和支持、培育多式联运经营主体、加强基础和服务网络联通、营造良好市场环境4个方面提出多式联运网络风险应对建议。     

基于拉格朗日松弛算法的自动驾驶公交调度优化研究

为了解决公交实际运营出现的调度方式单一、车辆配合度较差、串车等问题，降低公交运行中人为因素的影响，提高公交系统的运营效率，提出一种考虑乘客动态需求的调度模型，采用自动驾驶环境下的公交运营方式，结合站点实际乘客需求调配车辆，实现了公交车辆利用程度最大和乘客总体等待时间最小的多目标优化。提出的自动驾驶公交调度方法，获取了乘客个体的实时出行需求，同时实现了对车头时距的调控。在模型求解方面，选取拉格朗日松弛算法，最终获得了多目标优化问题的精确解。以北京公交300路快车作为实际案例进行分析，从公交实际运营数据中提取多项参数作为模型的输入，通过拉格朗日松弛算法的求解，得到自动驾驶条件下公交运行时刻表、乘客等待时间、公交承载量、站点上车乘客人数等多项运营指标。通过与公交实际运营状态的对比，论证了采用自动驾驶公交对于改善公交运营现状的可行性。最后将优化结果与公交实际数据进行了对比分析。结果表明：自动驾驶车辆投入公交运营，能够缓解串车问题，同一线路上公交车的载客量分布更为均衡，在同一断面的客流与车头时距的不均衡程度均有所降低；同时高峰时段发车数量减少了20%，公交车的平均承载量提高了21.7%，车辆平均间隔缩短了29.9%。     

面向空铁联运旅客选择行为的两阶段容量控制方法

针对空铁联运容量控制理论缺乏、旅客选择行为复杂化等问题,研究了基于旅客选择行为的空铁联运两阶段容量控制方法。第一阶段建立旅客选择行为模型,通过引入影子吸引力,改进现有选择模型中忽略竞争、选项单一的缺点,建立空铁联运产品选择模型,并基于巢式Logit模型证明其合理性;第二阶段以最大化联运期望收入为目标,建立空铁联运网络容量控制模型,并基于分支定界思想,提出嵌套产品子集下的模型求解算法;最后,针对空-铁网络上150座级机型的容量控制问题进行验证,并对比分析不同竞争强度下的网络期望收入。结果表明：150座航班中有91个舱位分配给航空市场的旅客,有59个舱位分配给联运市场的旅客,网络期望收入为160 600元;在综合考虑替代品竞争的情况下,票价低且竞争性高的产品更具有收入价值;此外,改进后的模型通过引入影子吸引力,捕获了基本吸引力模型和独立需求模型之间的需求,相较于独立需求模型能提高4%左右的期望收入;并且,在非联运产品和联运产品的舱位总数相持的策略下,航空公司可有效应对联运市场的竞争因素影响。     

车路协同环境下重叠线路公交车速诱导策略

为了防止公交车辆在线路重叠运行区间产生公交串车，在站点附近形成交通瓶颈，提出一种采用车速诱导策略来调整公交运行状态的动态调度模型。采用车路协同环境下的公交运营调度方式，结合各线路独自运行时的乘客需求和车辆车头时距规律，在避免重叠区站点公交串车的前提下，实现了各线路车辆最大程度地维持各自独立运行时车头时距的优化目标。提出的车路协同环境下的车速诱导调度策略，在引导各线路公交车辆间隔均匀地进入重叠区间后，根据乘客实时交通需求和道路交通状况，实现对车辆的实时调控。开发了一种启发式算法对车辆进入重叠区间的时刻进行求解，采用基于遗传算法的仿真过程求解了重叠区站点之间车辆的最佳运行速度，实现了重叠区间车辆动态调度过程。以哈尔滨市运行区间重叠的3条公交线路为实际案例进行仿真分析，对3条线路共计47辆公交车在重叠区12个站点之间的运行状况进行了优化调度。结果表明：采用提出的启发式算法进行调度后，车辆可以完全均匀地进入重叠区。通过对比采用动态调度优化前后的车辆运行状态发现，车辆串车现象由优化前的单站最多发生6次下降为0次，最大程度地实现了避免公交串车的目标。此外，车速诱导策略不仅避免了不同线路车辆在重叠区站点的串车现象，而且可以调整各线路上相邻两车之间的车头时距偏差，线路1的车头时距最大偏差从55%下降到了30%，线路2的车头时距最大偏差从25%下降到了13%，线路3的车头时距最大偏差从23%下降到了18%。     

港湾式公交站点泊位数优化方法

为合理确定港湾式公交停靠站的泊位数,以实际公交站点交通观测数据为基础,从优化公交站点供需平衡的角度分析公交停靠需求与通行能力之间的关系,结合经典的通行能力计算模型,并在模型中添加港湾式公交出站变道造成的延误,建立单位时间内公交停靠需求大于站点通行能力的概率计算方法,在此基础上建立了港湾式公交站点泊位数优化方法.以武汉市中山大道长江二桥公交站点为例,根据站点运行情况将站点公交车排队溢出概率的上限值设定为15%,经计算得出该站点单位时间(1 min)的公交动态停靠需求大于站点通行能力的概率高于15%,通过调整泊位数提高站点通行能力后,通行能力满足公交停靠需求(p<15%),表明该方法能准确确定港湾式公交站点的泊位需求数,为港湾式公交站点泊位数设计提供依据.      

中国多式联运节能减排效应测算研究

多式联运的发展不仅可以推动交通运输结构的转变,加快交通运输供给侧结构性改革,而且对促进现代物流的发展、实现降本增效有着非常大的指导与现实意义。我国为促进多式联运的发展,国家及地方相继出台相关政策,明确提出"发展多式联运",并将多式联运列入物流业发展十二大重点工程之首。同时,多式联运示范工程不断落地,规模不断扩大,发展多式联运所带来的节能减排效果也需要得到科学验证。为测算我国发展多式联运能够产生的效应,从节能减排的角度出发,选取公路、铁路和水路运输的相关指标,对不同运输方式的能耗量及单位里程碳排放量进行计算,然后和多式联运的指标作比较。通过现阶段广州市至哈尔滨市的货物运输情况进行测算,可以发现多式联运比单一的公路运输模式更具有优势,不仅可以减少能耗,还能大大减少运输过程中产生的碳排放。同时,我国大力发展多式联运将会对未来一段时间的节能减排工作带来巨大的成果和收益,因此需要针对我国的多式联运量进行分析,运用灰色预测模型,对我国发展多式联运的运量进行预测,从而测算发展多式联运的效果。预计到2020年,多式联运能够减少能耗254. 06万t标准煤,减少碳排放461. 97万t,运输成本降低46. 07%以上,可以看出发展多式联运的重要性和必要性。     

基于HRHN模型的城市常规公交线路客流预测

准确的公交客流预测对于城市公交线网规划设计和线路运营管理有着重要意义.为了提高公交客流预测的准确度,研究出一种基于HRHN模型的公交线路客流预测方法.在Encoder模块中,采用ConvNet对输入特征进行提取,利用RHN对提取到的特征建立时间依赖性关系;在Decoder模块中,历史客流量作为输入,利用RHN模型建立时序的关联性;输出值和特征之间的相互作用通过注意力模型进行分析,从而在Decoder中进行预测.对公交数据进行预处理并获取公交客流量,在考虑客流特性的基础上,结合气候因素,利用特征工程进行公交客流预测的特征选取,并利用HRHN模型对客流进行预测.使用了郑州市1个月的公交客流数据,其中选择前24 d数据进行训练,后7 d数据进行测试.分别预测60号公交线路上行方向和下行方向线路客流,并将HRHN模型预测结果与其他5种模型(ARIMA,BPNN,LSTM,RNN,SVR)进行比较.结果表明,HRHN模型在上行方向线路客流预测、下行方向线路客流预测的MAPE分别为0.1161,0.1444,HRHN模型精度最佳.