公共交通导向的多模式疏散规划理论框架

多模式疏散规划旨在兼顾低行动力人群和其他人群不同的疏散需求特征,对公共交通和个体交通相结合的多种疏散方式进行综合分析与优化.但是,国际上对多模式疏散的研究缺乏对公共交通的支持.针对我国低行动力人群比重高、应急疏散资源紧张等国情,提出应急疏散中的"公共交通导向"构想,建立了公共交通导向的多模式疏散规划理论框架,在疏散需求建模预测基础上,实施疏散小区划分、公交集结点选址、疏散网络设计等规划流程,构造分层集约化网络,探讨公共交通导向的应急交通组织策略和应急疏散网络优化模型等关键方法.结合南京青年奥林匹克运动会交通组织工作进行应用,在未采取强制行政措施的前提下,75.4%的市民认为日常出行基本未受影响.      

公交区域调度的最大同步换乘模型

研究了用多目标优化模型来解决基于最大同步换乘的公交区域调度优化问题,并将该调度优化模型描述为混合整数规划问题。建立了以车辆相遇总次数最大为第1目标,以多辆车同时相遇的机会最大为第2目标的双目标优化模型。采用启发式算法对模型进行求解,得出具有最大同步性的发车时刻表。结果表明:该模型实现了同时到达网络中换乘点的公交车的数量最大,从而使乘客可以在最短的等待时间内在换乘点从一条线路转到另一条线路上。     

基于时间距离轨迹的公交站点布设优化

在干线协调控制背景下,公交车辆因进站停靠无法实现绿波协调控制,公交站的位置对公交运行有较大的影响,干线协调控制与公交运行之间存在较大的不协调。拟通过调整公交站的位置,在一定程度上缓解二者之间的不协调。以时间距离图及绿波带为基础,绘制公交车流在路段上的行驶轨迹分布范围,分析了路段上无公交站、设有一个公交站和路段上成对布设公交站的公交车流行驶轨迹分布情况;考虑公交站和交叉口的组合,分析了公交站间交叉口群的公交车流行驶轨迹分布,以及成对布设与交叉口群的组合方案,得到二者交错衔接的理想布设方案。针对新建道路工程,提出基于理想布设方案的整体优化方法;针对改建道路工程,提出公交站位置局部微调优化方法。以武汉市雄楚大道为背景构建仿真模型,在现状方案的基础上建立优化方案和理想方案,运行多次仿真试验;统计公交车流的延误指标,优化方案的公交延误比现状方案降低了3.8%,优化效果不明显,但是理想方案的公交延误比现状方案降低了22%,具有很好的优化效果。仿真结果表明该方法具有一定的理论意义和实用价值,不足之处在于理想布设方案受道路条件约束,具有一定的局限性。     

基于遗传算法的定制公交多停车场多车线路优化

为了有效地定制公交线路方案以提高运行效率,针对目前定制公交多停车场多车线路优化大多采用先聚类后求解的问题,以及在进行定制公交线路优化建模时忽略上车区域到下车区域距离,或者将其设定为定值的问题,提出一种基于遗传算法的采用三段式混合编码方式的优化求解方法.根据实际过程中定制公交线路优化问题的描述,以路网中所有定制公交车辆总运营里程最小为优化目标,构建满足多个停车场、多个上下车站点、多辆定制公交车的线路优化模型.通过对模型的结构进行分析,采用包括停车场段、上车站点段、下车站点段的三段式混合编码、分段交叉以及翻转变异等遗传操作方法求解.以兰州市城关区部分交通网络为例,求解包含2个定制公交停车场、12个上下车站点的实际算例,以验证模型及算法的合理性.结果表明,采用基于遗传算法的三段式混合编码方式的算法能快速完整地求解出定制公交线路优化方案.该算法与K-means和遗传算法的混合算法相比,总运营里程减少2 km,上座率提升18.375%,定制公交车辆数减少1辆,运算时间能节省38.24%.      

设置间歇式公交专用道的道路路段通行能力

为了计算设置间歇式公交专用道的路段通行能力,在介绍间歇式公交专用道系统的基础上,应用移动瓶颈理论对路段通行能力进行了研究,给出了通行能力的计算公式;然后构建了设置间歇式公交专用道前后双车道元胞自动机交通流模型,对比了公式计算与模型模拟的结果。研究结果表明：通行能力随公交车运营车速的降低而下降;只有当发车间隔大于集结流的集结消散时间时,公交车的发车间隔才会影响路段的通行能力,此时通行能力随发车间隔的增大而增加。     

轨道共线段公交发车班次优化

新建轨道交通开通之后,轨道交通共线段内的常规公交客流发生转移,导致常规公交服务效率降低,而密集的常规公交线路对道路通行能力的影响不变。为提高轨道交通共线段常规公交运营效率,缓解道路交通拥堵问题,优化轨道交通共线段常规公交发车班次,以公交专用道的通行能力作为轨道交通共线段可通行常规公交车交通量的极限值和约束条件,提出一种对轨道交通共线段的常规公交发车班次优化方法。以最大化常规公交线路最小的高峰小时平均满载率为优化目标,以轨道交通共线段可通行常规公交车交通量、公交车高峰小时最大满载率和发车间隔为约束条件,构建单目标优化模型,采用单步贪心算法求解,得到轨道交通共线段需调整的常规公交线路发车班次调整优化方案,并通过算例对该模型进行验证。算例中对需调整的8条常规公交线路发车班次进行了优化,结果表明,通过调整8条常规公交线路共减少了33个班次的常规公交车数量,并得到了算例中城市相关路段常规公交线路发车班次调整方案。     

无公交专用道下的单点公交优先控制

在无公交专用道交叉口情况下,根据公交车到达检测器时刻、检测器布设位置及交通流量等参数,预测出公交车前方车辆数及车辆消散时间,以公交车延误最小为优化目标建立了公交优先信号配时参数优化模型.利用Vissim仿真软件对文中提出的控制方法进行了模拟仿真,结果表明:该控制方法能够为公交车准确提供优先配时方案,有效减少了无公交专用道交叉口的公交车延误.     

考虑出行时间窗的定制公交线路车辆调度方法

为提高定制公交系统的运行效率,研究了带乘客出行时间窗约束的多条定制公交线路车辆调度方法。给出了乘客出行站点合并方法,将公交车早到、晚到站点所造成的乘客损失转变为当量运营里程,以多辆公交车总运营里程最小为目标,考虑乘客的站点约束、公交车容量约束以及乘客的出行时间窗,建立了定制公交车辆调度优化模型。其次分析了乘客出行起点、终点对模型求解的影响,通过提出虚拟源站点,将多辆定制公交车的调度问题转换为多旅行商问题;基于后向推导原则设计贪心算法求得模型的可行解;之后基于遗传算法,采用自然数编码机制,将每个站点作为基因位,按照访问次序排列成染色体对应问题的解;最后给出了贪心算法和遗传算法的流程。在理论研究的基础上以定制公交线路为例对建模过程和模型的求解过程进行了阐述。研究结果表明：所建立的优化模型能够输出合理的多条定制公交线路车辆调度方案,不仅可以给出每辆定制公交的途经站点、运营里程,还可以给出每个站点的准点程度以及由于公交早到、晚到折算得到的当量运营里程;在求解算法质量方面,与可行解相比,相对最优解输出的方案能够使综合运营里程降低10.4%;模型求解时间为30.3 s,可以满足定制公交企业的实时性需求。     

基于内部停车位的主题园区出入口选址模型研究

主题园区出入口的位置、数量及交通组织方式直接影响到主题园区出入口的服务水平,同时影响到出入口周边道路的交通状态。因此,对主题园区出入口选址进行优化,有利于提高主题园区出入口的利用效率,减少主题园区车流对周边道路产生的交通压力。本文以车辆从各停车区到达备选出入口的总路径值最小为目标,构建主题园区出口的选址模型,确定最终的主题园区出入口的选址方案。首先,用最短路算法,求得主题园区各出入口与停车区之间的有向最短距离矩阵;其次,综合考虑园区内部停车位数量、位置等因素,以某个停车区的车位数占园区内总车位数的比例系数作为相应最短路径加权的权重系数;最后,以车辆从备选出入口到达各停车区的总路径值最小为目标,构建主题园区入口的选址模型;本文以已实施并取得较好应用效果的北京市朝阳区东大桥园区出入口的选址研究作为该算法的应用案例,结果表明:利用加权最短路径算法确定主题园区的出入口选址,可使车辆进出主题园区的距离成本最小,有效地节省出行者的出行时间,提高出行者的出行效率。     

优化路网覆盖效率的高速公路救援点选址模型

针对高速公路救援点选址问题,以优化救援点对路网全局的覆盖效率为目的,建立了救援点选址模型。采用有向图描述救援点对各路段的双向全程覆盖及救援车绕行问题,通过分析救援点布局与路网拓扑结构对各路段的救援响应时长的影响,构建了考虑救援车绕行时间的基于路段的救援响应时间计算公式,然后以优化救援点对路网全局的覆盖效率为目的,分别建立了常驻救援点和备勤救援点两类选址模型。实验结果表明:与传统选址模型相比,提出的选址模型能更准确地衡量各路段的救援响应时间,给出路网全局覆盖效率更优的选址方案。     

基于最优加权Steiner树的枢纽型物流中心选址问题

为了满足近年来物流运输业快速发展的需要,促进物流中转运输网络的合理化建设,研究了枢纽型物流中心的功能和选址原则,详细分析了影响枢纽型物流中心选址的各种因素,提出了基于结点带权的欧氏Steiner最优树的枢纽型物流中心选址方案.针对该方案设计了相应的智能优化算法,并进行了具体的程序实现.借助该方案不仅可以使总的运输成本最小,而且能够在无需事先确定备选点的数量和位置的情况下实现同时确定枢纽型物流中心的数量及位置的目标.最后以长三角地区枢纽型物流中心的建设问题为背景,对各种数据进行了仔细的分析比较,从中确定若干区域作为物流服务需求点集,并将各种因素的综合效用作为物流需求点的权值,对上述算法进行了有效性验证.     

基于多目标优化的公交车调度问题的模型与算法

针对1条公交线路上的公交车调度方案,综合考虑公交公司和乘客的利益,利用多目标优化的方法建立了公交车调度的数学模型,给出了载客满意度函数和乘客等待时间满意度函数,采用了高性能的遗传优化算法对全天公交车运营的状况进行了数值模拟。仿真结果表明,选择采用将全天发车策略细分18个时段的模型,可得到最优的发车时刻策略。该模型可有效地改善公交车辆运营调度优化效果,提高公交车辆的运营效率,为城市公交车辆调度管理提供了合理、有效的调度方法。     

基于群体公平差异的公交网络双层优化模型

为准确刻画公交网络优化对不同居民群体的公平性影响,建立了考虑不同群体的人均道路占有面积、出行成本差异等因素的公交网络双层优化模型。上层模型以出行成本剥夺系数与道路面积基尼系数最小化为目标,用于求解考虑交通公平约束的公交网络优化方案;下层模型为多模式多用户随机均衡交通分配模型,用于描述上层给出的公交优化方案中不同群体对于不同交通方式的复杂选择行为。采用非劣排序遗传算法-Ⅱ求解模型,并以一个简单网络进行算例分析。结果表明：公交网络优化前,小汽车、公交车与自行车的出行分担率分别为42%,47%,11%;优化后,各出行方式的分担率分别为7%,82%,11%,部分拥有小汽车的高、中收入用户改用公交出行,3类群体的出行成本剥夺系数下降了20.68%,道路面积基尼系数下降了87.76%,低收入群体的交通公平感受与客观资源分配均显著改善。研究结果可为公交网络优化提供理论依据与模型基础,是改善交通规划方案公平性的全新尝试。     

大容量客车疏散路径模型选择

基于我国城市家庭小汽车普及率低的现状,构建停车场、车站以及避难所三者组成的疏散网络。以车辆总疏散行程时间最小为目标,建立以公共交通工具（客车）作为主要工具的紧急疏散路径优化模型,并设计基于最小费用、最大流的求解算法。通过算例说明模型和算法的有效性和可行性,并得到在给定的疏散路网方案情况下,停车场现存车数、车站所需车辆数以及避难所容车数的变化,会引起所有客车最短径路选择变化的结论。     

基于三规合一的常规公交车场布局探讨——以广州市为例

为有效缓解广州市公交车场缺乏、车辆维修保养能力不足的问题,以《广州市公交车维修保养停车综合站场规划布局研究》为基础,在对广州市中心六区常规公交车场现状调查的基础上,根据公交企业车辆维修需求,确定公交车场规模;借鉴相关城市公交车场建设经验,总结了目前公交车场建设发展趋势;基于"三规合一"对公共交通用地进行梳理,提出了新增公交车场布局方案,确保规划的公交车场用地在控规层面能真正落实;通过与土地利用规划、城市总体规划、控制性详细规划相协调,提出了广州市中心六区新增公交车场27个的规划方案,以满足未来常规公交车运营保养需求。     

基于车速引导的交叉口公交优先多申请优化控制模型

为了解决交叉口高饱和以及公交优先多申请导致的公交优先效果不佳的难题,考虑公交运行车速可以引导调节的环境,以公交车的延误与停车次数加权最小为目标,以周期时长和相位饱和度为约束条件,将每辆公交车的车速调整量和交叉口信号相位时长一起作为优化变量,建立了公交车速引导和交叉口信号配时集成优化的整数线性规划模型。其中,采用0-1变量表示公交车停车次数以及公交车是否能够在到达周期内通过。分析结果表明:当交叉口高负荷,公交车到达时刻调整量上限为±8s时,与背景信号配时相比,车速优化模型的公交车人均延误减少14.35s(降低27.71%),停车次数减少1次(降低14.29%);信号优化模型的公交车人均延误减少12.39s(降低23.93%),停车次数减少1次;而所提出的集成优化模型可以使公交车人均延误减少40.68s(降低78.56%),停车次数减少3次(降低42.86%),超过单方面信号优化与单方面车速引导产生的公交优先效果之和;即使考虑到信号配时与车速引导相结合,但是采用先到先服务的方法只能使公交车人均延误减少17.29s(降低33.39%),停车次数减少1次。当交叉口饱和度过高,信号配时调整余地不大时,可以通过适当增加公交车车速调整量达到理想的公交优先效果。     

考虑公共自行车的城市公交出行路径优化方法和模型

目前,城市公交出行路线优化时未考虑结合公共自行车的优点,使得现有的部分公交出行路径优化不够合理.针对这一情况,重点增加了对合理区域内步行、骑自行车换乘的考虑.分析公共自行车加公交出行路径优化的影响因素,并结合GIS建立公交(含公共自行车)数据模型,以换乘次数最少为优先目标,充分考虑合理区域内换乘的情况,起点和终点双向展开搜索,利用公交线路、公交站点集合求交集的方法查询出候选方案集.分别选取行程时间、乘车距离、步行距离较短的出行方案推荐给出行者.结合GIS系统利用该算法进行查询,将获得的优化方案与现有的优化方案进行比较,发现考虑自行车换乘的出行方案平均出行时间减少15.8%,平均出行距离减少18.7%,平均出行费用减少32.3%.      

公交时刻表设计与车辆运用综合优化模型

针对需求随机变动条件下公交运营设计的综合优化问题,首先将公交运行情况抽象到三维网络中,给出公交车辆运营服务的时空网络图,由此构造基于随机期望值规划的公交时刻表设计与车辆运用综合优化模型,该模型综合考虑了公交企业的经济效益和公交乘客所得到的公交服务水平的优化,并给出公交服务频次和车辆分配协调的启发式算法。通过北京市某线路实际运营数据的计算,对公交车队规模、线路类型的安排与公交企业效益及服务的灵敏度关系进行量化分析,证明模型和算法是有效的。     

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%。      

基于电动公交车的线路布局优化研究

电动公交车的车辆性能、运营里程等方面均与传统燃油车有较大差异,有电动车参与的线路布局优化需要对其运行制约条件进行考虑.研究基于对电动公交车运行的调研,梳理了影响电动公交车运行的各类因子,构建了一套更换电动车评估的指标体系,并根据实际运用中的问题与限制确定指标阈值,利用IC卡、GPS数据对指标进行匹配计算,开展适宜更换电动公交车的线路筛选;同时利用复杂网络分析与贪心算法对北京公交639路更换电动车后的线路布局优化进行实证研究,在不影响其原有的公交服务水平的前提下,经过优化639路公交车的企业成本和乘客成本减少了4.8%,验证了优化方法的经济性与可行性.