城市公交线网优化的线性模型

为了对现有公交线网进行优化,有效利用现有交通资源,解决城市交通问题,运用系统科学的思想,通过对城市公交线网优化的主要内容、优化原则、优化目标以及约束条件的分析,兼顾考虑乘客出行时间、公交线网密度和公交企业的利益以及公交线网的布局对整个城市的交通系统的影响,提出了优化目标的函数表达式及相应约束条件的数学表达式,建立了公交线网优化的线性模型,并给出了运用逐步筛选法对所提出的数学模型进行求解的方法。     

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%。      

多目标公交线网规划研究

根据公交线网规划的目标和原则,结合一般城市的特性,提出以社会总出行时间最小、公交车辆运营费用最小、公交线网日均满载率最大、公交线网覆盖率最高和乘客直达率最高为公交线网规划目标的多目标函数,并利用蚁群算法结合计算机程序进行求解,最后通过数例计算及分析得出规划公交网络.     

基于K-shell的特大城市公交换乘优惠与线网规划协同优化

针对特大城市公交系统存在汽车公交客流量急剧下降,企业亏损严重,若调整线路又会增加一些乘客广义出行费用使得公交出行比例下降这一问题,提出"大幅度降低常规公交线路数量,增加接驳和通勤公交线路数量"汽车公交线网规划调整与"公交换乘优惠"的协同优化方法。采用复杂网络理论的K-shell分解法计算各站点Ks值并排序,选择主要换乘节点,确定保留下的骨干公交线路,构思其余公交线路候选集合;建立换乘优惠方案下汽车公交线网调整优化双层规划模型,其中上层为系统广义出行成本最小化、公交出行量最大化和公交企业亏损最小化的多目标模型,下层为基于弹性需求的多方式多用户均衡配流模型。采用浮点遗传算法优化求解,以天津中心城区为例予以分析,结果表明:采用本方法可解决特大城市公交换乘站点的优化确定问题;与不实施换乘优惠和规划调整方法、只有换乘优惠方法和只有规划调整方法相比,系统广义出行成本分别降低14.05%,13.01%和8.65%,公交分担率分别增加29.03%,26.01%和11.66%,公交企业亏损分别降低27.19%,23.63%和10.20%;该方法能适应特大城市客流需求特点,通过汽车公交企业线网结构大调整和政策扶持,在减少不必要亏损的同时降低出行者广义成本,保持较高的公交分担率,提升城市公交综合服务水平。     

基于公交IC卡和AVL数据的客流OD推导方法

公交IC卡收费系统和车辆定位系统的广泛应用,为获取公交客流OD提供了新的途径。针对现有公交客流OD推导算法的不足,从上车站点识别和下车站点推导两方面入手,对公交客流OD推导算法进行了改进。为了修正公交IC卡数据时间偏差,提高上车站点识别的准确性,在分析公交乘客上车刷卡行为的基础上,提出了基于AVL数据的公交IC卡数据时间修正方法。根据公交出行链的特性差异,将公交出行链划分为连续链和非连续链两大类,在此基础上,建立了不同公交出行链的下车站点推导模型,优化了下车站点推导流程。以苏州市的公交IC卡和AVL数据为例进行实例研究,通过对推导结果合理性的讨论分析,论证了改进算法的可行性和有效性。实践表明,改进后的公交客流OD推导算法流程清晰,易于程序实现,可以用于公交客流的自动分析。     

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%。     

基于低碳理念的公交线网优化模型

为了满足低碳出行的要求,从优化线网的角度建立了基于低碳理念的公交线网双层优化模型。其中,上层模型是一个以乘客总出行时间最短、能源消耗最小、温室气体和污染物排放最少为目标的公交线网优化模型,下层模型是一个改进的Logit路径选择客流分配模型。针对建立的模型,给出了运用遗传算法求解公交线网双层优化模型的方法和步骤。并用算例说明了所建立模型与求解算法的合理性与可行性。     

基于站点群体聚集性客流的公交串车调度优化

为提升城市公交准点率、减少延误，解决车辆串车问题，研究基于站点群体聚集性客流的公交调度优化方法。以乘客出行意愿、乘车属性、到站规律等标识公交客流变化特征，以车辆载客限制、站点延误、到达率、下车率等描述串车形成场景。考虑准时性、客流需求、调控策略等约束，采用实时混合控制策略，实现车头时距偏差与乘客总行程时间最小的多目标优化。提出的公交串车调度方法，考虑到乘客到达率的不确定性，并通过调控公交车辆站点驻站时间以及路段平均行驶速度，可满足站点时段性群体聚集公交客流出行需求，防范潜在的公交串车。在模型求解上，考虑到双目标优化视角的差异性，运用超车规则对串车场景下的出站车辆重新排序，设计基于NSGA-II的求解算法，以拥挤距离标定序度关系，以精英策略获取新种群，改进交叉算子，并基于TOPSIS法对获取的Pareto解集择优。最后，以实际公交线路为例进行案例分析，结果表明：基于站点群体聚集性客流的公交串车优化调度模型，系统考虑了乘客乘车属性与车辆载客限制，能够输出最优的车辆滞站与车速调整方案，并且能运算得出车辆离站时间、车头时距偏差、准点率、乘客等待时间以及乘客行程时间等多项运营指标。优化前后对比表...     

基于遗传算法的公交车辆数优化

提出了一个基于总成本最小的路网车辆数求解的最优化模型.通过分阶段的优化,得到各线路的最优配车数.根据优化模型分析公交公司运营成本和社会成本(包括乘客等待时间和乘车时间),求出适合各线路特性的车辆类型和每条线路最优的发车频率,进而求出各线路的车辆数和路网所需的总车辆数.其次,再利用遗传算法,根据路网各线路间的特点,求解出满足总成本最小的最优车辆数.      

基于多需求响应的定制公交绿色线网优化

通过对定制公交服务模式系统的探究,结合绿色交通理论,对多需求响应机制下的定制公交线网优化问题进行了系统研究。在已知乘客需求的条件下,以定制公交需求服务率、平均上座率、定制公交总成本3方面最优为目标,其中定制公交总成本为运营距离成本、运营时间成本、运营环保成本、运营固定成本3者最优,构建了多需求响应机制下的城市绿色定制公交线网优化模型。多种需求模型依次为单对多定制公交线网优化模型、多对单定制公交线网优化模型、多对多定制公交线网优化模型。对定制公交线网优化模型细化研究,设计了上车线网和下车线网相结合的分层线网算法。上车线网规划以改进的蚁群算法求解,上车线网与下车线网的连接规划通过聚类分析思想取得,下车线网规划以精确数学算法得到。以杭州市的定制公交线网为实例,对多对多定制公交线网优化模型和分层线网算法进行了验证。通过对方案对比分析和车型对比分析研究,分别以总里程、总时间、总成本、总体服务率为主得到了不同线路方案,通过算法分析得到了综合成本最优线路方案和各种方案下的不同车型配比模型。结果表明:基于分层线网算法提出的多需求响应机制下的绿色定制公交线网优化方案,满足社会、乘客、企业3方面需求,对定制公交线网系统优化问题提供了新思路。     

考虑轨道交通作用效应的城市公交线网优化方法

在分析轨道交通对常规公交客流的诱增、分流和互补等三种作用效应的基础上,采用定性与定量组合优化方法从公交整体线网结构调整和公交接运线路优化两方面进行常规公交线网的优化分析.在整体线网结构调整中,依据线网的功能层次、功能结构、整体规模与公交线路长度等特性,分别进行取消、缩短、调整线路走向等优化;接运线路优化则以接运效率为优化目标、构建目标优化模型进行优化.以Z市为例,对轨道作用效应下的Z市常规公交线网进行优化,优化后,取消线路1条,缩短线路1条,保持现状4条,调整16条线路走向,新设接运线路9条,公交性能指标大幅提升,优化结果表明组合优化方法能较好地实现公交线网优化目标.     

中小城市常规公交线网优化方法研究

针对中小城市公交线网的特点,提出了基于路线优选的公交线网优化方法.根据中小城市公交的实际情况,以线网单位效益最大为目标,并选择约束条件建立了中小城市公交线网优化模型.在进行线网优化时,将优化过程分解为公交站点合并、公交起讫站点的选择与配对、候选公交线路集的生成、线路优选几个步骤,降低了模型求解的难度.并针对各个步骤分别利用匈牙利算法、Yen算法和穷举法设计了相应的计算程序,使优化方法具备实际应用的可操作性.      

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。     

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。     

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.     

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.     

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%。     

武汉常规公交运行监测与服务效能评价研究

在国内外研究现状的基础上结合武汉现有数据资源重点从公交线网结构合理性、客流动态监测分析、运行效率和运营服务管理4个方面构建常规公交运行监测与服务效能评价指标体系,并结合实际数据和相关规范分别对其评价分析.研究表明:武汉市公交线网发展水平近年来有较大幅度提升,线网结构合理性各项指标符合规范要求;常规公交日均吸引乘客200～500万人次,较大部分为通勤乘客,占比67%;公交运行速度处于轻度拥堵状态,为15～19 km/h;公交运营服务管理各项指标值较高,但发车间隔合格率和准点率指标值相对不高.最后针对站点客流大、秩序混乱、公交运送速度低、部分线路方向不均衡系数大等问题分别提出设置港湾式公交站、分站扩容,设置公交专用道,增设区间车等改善建议.     

基于矩阵元素匹配性分析的公交运能均衡性评价方法研究

针对公交运能区域分布不均的问题,提出了一种基于公交线路运能与公交出行强度匹配度的公交线网及运能配置评价方法。该方法在网格化城市区域的基础上,分别将公交线网运能和公交出行强度抽象为覆盖在研究区域上的两个矩阵,其元素值分别代表相对应网格化城市区域的公交运能和公交出行强度。通过设计矩阵元素算法和建立两矩阵元素匹配性分析模型来评价公交运能与公交出行需求之间的匹配程度,据此评价公交线网的布设与运能配置是否均衡合理,并绘制出相应的评价图。在公交资源一定的情况下,该方法为公交运能的均衡分配提供了理论支持与解决方案,其科学性与实用性在广州老城区公交运能评价与优化研究中得到了验证。     

新型城镇化背景下高淳区城乡公交线网一体化研究

在新型城镇化、乡村振兴背景下,高质量发展城乡公交已成为社会各界的广泛共识。然而,新冠疫情的冲击使得城乡公交客运量持续下滑,在确保城乡公交服务水平不降低的前提下,通过优化城乡公交线网布局,实现降本增效,以推动城乡公交的可持续发展。城乡公交线网的组织模式和结构形态是城乡公交发展的承载骨架,其结构设计是否科学合理将直接影响城乡公交一体化运营的效率和经济效益。城乡公交线网的组织模式和结构形态是支撑城乡公交发展的核心框架,其结构设计的科学性与合理性直接关系到城乡公交一体化运营的效率和经济效益。本文阐述了对高淳区城乡公交线网问题的分析,对城乡空间结构进行解读,结合客流探索全域城乡公交换乘枢纽布局和多层次公交线网的优化方法,为同类型城市城乡公交线网调整提供参考。