基于优化灰色神经网络模型预测公交换乘需求量的换乘枢纽选址

根据公交换乘枢纽换乘量的生成特点和影响交通换乘量的主要组成因素,研究发现交通换乘量具有“小样本、贫信息”的灰色特征,为此提出了一种基于灰色软计算的换乘需求量预测方法.该方法利用灰色系统原理建立灰色神经网络系统预测模型,通过采用遗传算法改进神经网络的性能,提高系统预测的精度.以兰州市市区公共交通枢纽规划为例,结合实际的道路交通调查数据,运用该方法对提出的交通枢纽方案进行了实证分析与评价.结果表明:改进的灰色神经网络能有效地改善预测精度;运用GA-GNN模型求解道路交通中的非线性问题对提高决策水平具有较大的现实意义.     

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。     

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.     

公交换乘优惠的双层规划模型

对城市公交线网换乘优惠幅度的确定问题进行了研究.考虑了换乘优惠政策的实施对乘客采用公交出行的需求量和乘客对公交线网路径选择行为改变的影响,将该问题抽象成一个双层非线性规划模型,上层模型实现网络经济效益最大化,下层模型为基于弹性需求的随机用户平衡模型.最后通过一个算例来建立公交换乘优惠的双层模型,并采用基于惩罚函数的直接搜索法对模型进行求解.结果表明:该双层模型能够在实现公交网络效益最大化时确定合理的换乘优惠幅度.     

多模式区域公交协调调度模型和算法

考虑公交内部及公交和地铁、长途客运之间的换乘衔接问题,满足最小和最大发车间隔等现实约束因素,建立了一类多目标多模式公交协调时刻表模型,在某时段内分别追求非换乘和换乘出行者在所有站点的等车时间最少和所有车辆到达站点时的泊位数最多.利用约束法将该问题转化为单目标规划问题.根据模型特征,设计求解该问题的改进细菌觅食优化算法,定义解的编码方案,设计产生初始种群的启发式算法,将梯度概念引入移动步长进而改进细菌觅食操作.最后,结合一个简单算例,比较单模式和多模式区域公交协调调度之间的差异,分析了站点通行能力对调度结果的影响,并将该算法与其他智能算法进行了比较分析,从而验证了模型和算法的正确性和有效性.     

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%.     

基于集对分析的随机需求接驳公交调度模型

针对需求点的出行客流服从正态分布,基于集对分析理论,利用二元联系数刻画随机客流的确定和不确定部分,将其转化为带联系数的确定性数学模型,研究一类随机需求接驳公交调度模型,将乘客从需求点运输至轨道站点,追求总里程最少.同时,该模型集成了这些乘客的最大容忍在车时间对调度结果的影响.利用Cplex求解模型的精确解,结合实际算例,给出了不同车辆数的最优调度方案,比较了有无乘客在车时间限制的2种方案差异,并分析了客流的不确定程度对调度结果的影响.实验表明,随着客流的不确定程度逐渐增加引起需求点的上车人数变多,受车辆的额定载客量限制,这致使车辆偏好访问较远距离但不超过其额定载客量的需求点,因而总行驶里程也变大;考虑乘客的最大在车时间限制,这引导车辆提供"直达"服务,因而会增加总行使里程,但是满足了乘客的个性化出行需求.     

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...     

基于多源公交数据和车时成本优化的公交运营时段划分方法

现有公交运营时段划分方法均基于单一参数（乘客需求或行程时间）的相似性,忽略了乘客需求与行程时间对时段划分方案的协同作用。针对传统方法的缺陷,利用多源公交数据,提出一种新的基于最小化车队运营时间成本的时段划分方法。首先,利用逆差函数模型计算时间窗内完成班次任务所需要的最小车队规模,进而利用滑动时间窗模型,计算全天各时间窗所需的理论最小车队规模。然后,以时段划分方案的时间分割点为决策变量,以最小化全天累计车队运营时间成本为目标建立优化模型,采用遗传算法对运营时段划分方案进行寻优。最后,以广州市87路公交线路实际数据为例进行验证,并对模型参数进行敏感性分析。研究结果表明：与传统方法相比,所提方法能更好地实现运力与运量相匹配,并有效降低车时成本;与以往基于断面客流和基于行程时间的划分方案相比,所提方案的车时成本分别降低25 veh·h和45.33 veh·h。     

多线路公交停靠站停靠组织研究

针对多线路公交停靠站公交车辆进出站排队现象严重,站点延误大,运行效率低等问题,分析了不同停靠组织形式和不同主辅站设置类型对公交运营效率的影响。运用Vissim对3泊位直线式和港湾式公交停靠站点的顺序停靠组织和不同组合的划线停靠组织分别进行仿真研究,从公交延误、车辆总延误、行程时间以及通过车辆数4个方面对不同停靠组织形式在不同条件下的交通运行效果进行评价,得到不同形式公交停靠站的最佳停靠组织形式;在此基础上,对不同组合型式的6泊位主辅站停靠组织进行仿真评价,得到了最优的主辅站设置类型。仿真结果表明:对3泊位公交停靠站采用直线式停靠站,总延误平均降低38.4%,采用港湾式公交停靠站,总延误平均降低40.6%;对6泊位主辅站采用双港串联设置,总延误降低22.8%。     

公交线路客流 OD 管流类推估算方法的应用

应用管流类推法(fluid analogy method ,FAM )研究公交线路 OD 矩阵的估算,该方法利用管流概念,将公交线路和乘客分别视为管道和流体,利用乘客在各站上下车人数来估算公交线路 OD 矩阵。将该方法应用于北京市分段计价的公交线路中,通过对比估算结果与实际公交 IC 卡的出行 OD分布,结果表明:在早高峰、晚高峰、全日的 OD 估算误差指数在0.75以上,且早高峰、晚高峰、全日估算的公交乘车站距与实际乘车距离的相关系数分别为0.98,0.98,0.99,验证了 FAM 法在公交线路不同时段 OD 估算中的精度与可靠性,与传统的均衡算法等解析模型相比,该方法简单、高效,且能够得到惟一解,在智能公交实时调度中具有较高的实用价值。     

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.     

基于时空优化的单点交叉口公交被动优先控制方法

为了最大可能地降低对公交车辆提供信号优先时对社会车辆运行产生的不利影响,研究了信号控制交叉口1个进口道的通行空间分配(车道功能划分)与通行时间分配(绿信比分配)的相互制约和转化关系,在此基础上提出了考虑时空资源组合优化的被动优先模型。算例分析结果表明:该模型能够在对社会车流影响较小的情况下,显著降低公交车辆车均延误;同时,为降低公交优先对社会车流总体运行状态的影响,在确定公交优先的权重时,需要考虑不同相位的机动车流量间及其与公交车流量的对比关系。     

基于低碳模式下的城市客运交通结构优化研究

随着低碳模式逐渐获得人们的重视,构建低碳、环保、低耗、高效、安全的交通发展模式势在必行。现有国内外研究多集中于通过能源消耗或客运周转量作为目标对交通结构进行优化。在这种情况下,利用碳足迹计算公式,将人均碳足迹最小和城市客运交通运输效率最大作为目标,以城市市民出行需求总量、发达城市能源消耗限值、居民可达性以及各类交通方式的运力上限作为约束条件,构建出低碳高效的城市客运交通优化模型。运用该模型对2020年北京市客运交通结构进行配置,并与传统的客运交通结构进行对比,结果表明新的客运交通结构的交通运输能效要比传统的模式有一定的提升,同时人均碳足迹降低了5.965 g/人,下降了13.7%。研究结果表明,通过低碳模式进行优化后的城市客运交通结构具有一定的合理性,对于研究符合城市发展的低碳客运交通发展模式具有借鉴作用。     

专用道条件下电动公交线路静态无线充电设施布局优化

为了减少电动公交线路静态无线充电设施的布设成本,从而提高时间控制点的有效利用率,提出了考虑时间控制点影响的静态无线充电设施布局优化方法。首先建立电动公交车运行状态表达模型,提出乘客出行时间成本增加量计算方法;随后在总松弛时间、电池剩余电量、准点率的约束下,将每个站点是否布设静态无线充电设施、是否设置为时间控制点以及对应的松弛时间作为优化变量,将充电设施总布设成本与乘客出行时间成本增加量最小以及站点有效利用率最大作为优化目标,建立专用道条件下静态无线充电设施布局优化模型,并采用嵌入随机模拟技术的麻雀搜索优化算法进行求解;最后以一条实际线路为例进行案例分析,并对电池容量、充电功率进行敏感性分析。研究结果表明：在满足不同班次电量需求的前提下,充电设施的总布设成本、乘客出行时间成本增加量随着电池容量或者静态无线充电功率的增加而减少,且充电设施的总布设成本呈阶梯形状变化。     

与路外停车场协调的城市路内停车设施选址优化模型

为了使路内外停车设施合理分布,减小停车成本,满足城市停车需求,保证城市动、静态交通的整体效率,从路内外停车设施的关系出发,比较路内外停车设施的车辆停放特性及泊车者的停车行为特性,得出路内停车行为发生的特点;并且通过分析路内停车设施对动态交通的影响,建立了离散和连续的延误评价分析模型。假设停车需求与路外停车场已知,在综合考虑路内停车设施对动态交通的影响、绕行距离、步行距离及泊位供应量的基础上,提出一种多层次、多目标优化模型。用遗传算法求解,算例计算结果表明,与路外停车场协调设置路内停车带,不仅能满足停车需求,而且能使平均绕行距离和平均步行距离分别减少80％和65．5％。     

综合考量借还车需求与调度成本的公共自行车调度优化模型

传统的公共自行车调度模型要求各自行车租赁站点的自行车取送需求已知并严格得到满足,这可能会为了少数车辆的平衡而大大增加调度成本（一些站点经调度后的自行车数量可能与目标数量只差几辆,对于满足的借、还车需求大小影响很小,而如果严格按照目标值进行调度的话卡车调度路线长度或时间会增加很多）。基于此,提出一个新的公共自行车调度模型,该模型并不需要所有的站点都严格按照事先给定的自行车配备数量进行调度,并综合考虑满足借还车需求最大化目标及调度成本最小化目标,分析调度约束及系统中借车与还车在时间上与空间上的动态演化过程,对卡车调度线路进行优化,得到各站点应配置的自行车数量及可满足的借还车需求大小。随后,对模型提出相应的遗传算法求解方法,设计适宜求解的编码与遗传算子,通过算例对该模型进行验证,并与传统的自行车调度模型的计算结果进行比较。研究结果表明：通过调整多目标之间的权重,并运用该模型进行优化可得到较好的既能最大程度满足借还车需求而调度成本又较省的调度卡车行驶路线方案;提出的模型在满足借还车需求减少比例很小的情况下使得调度时间明显下降;如果硬性要求每个自行车租赁站点的调配需求都严格满足的话,调度时间将会明显增加。研究成果可为公共自行车调度提供依据。     

多幅变宽连续箱梁桥逐跨拼装施工方案优化比选

南昌市洪都高架桥PM28~PM31号墩上部结构采用3×35 m多幅变宽连续梁结构,主梁预制后采用2台架桥机在墩顶0号块处同侧同步吊装、“S”形架梁方案(原方案)逐跨拼装施工。针对原方案造成结构局部应力及扭矩过大等问题,提出3种优化方案(优化方案1:“内外交错”架设;优化方案2:“先内后外”架设;优化方案3:“先外后内”架设)。为选择合理的优化方案,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,从结构受力及变形方面进行综合分析比选。结果表明:采用优化方案2施工时,各施工阶段的墩顶位移差均接近0,桥墩受力最优;PM29号墩墩顶0号块底部的压应力储备最大;主梁1-2的应力变化幅值最小,且成桥后梁底压应力储备最大。洪都高架桥后续同类桥梁均选择优化方案2施工。