城市軌道交通接運(yùn)公交線網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)營方案優(yōu)化方法研究.pdf

1、公共交通系統(tǒng)是解決城市交通擁堵和降低環(huán)境污染的重要手段，發(fā)展換乘便捷、到發(fā)準(zhǔn)時、服務(wù)全面、環(huán)境友好的公共交通一體化系統(tǒng)是推進(jìn)城市交通運(yùn)營組織現(xiàn)代化發(fā)展的重要內(nèi)容。然而，從公共交通現(xiàn)實(shí)發(fā)展歷程來看，基于大運(yùn)量的城市軌道交通為骨干、小運(yùn)量的地面公交為補(bǔ)充的城市公共交通規(guī)劃策略，雖解決了一部分城市交通問題，但總體而言，公交車輛延誤、候車時間較長、客流上車?yán)щy、運(yùn)行效率低下、車內(nèi)過度擁擠等公共交通服務(wù)水平不足的現(xiàn)象時有發(fā)生，尚未從根本上緩解客流

2、高峰時交通服務(wù)單位各自為政、換乘同步協(xié)調(diào)效率低下、污染物排放量較大、車型單一、車輛資源浪費(fèi)等公共交通運(yùn)營管理方面的關(guān)鍵性問題。綜合原因，目前我國的公共交通系統(tǒng)中多種交通方式依然整合不足、甚至孤立運(yùn)行，無論在運(yùn)營管理的實(shí)踐上還是理論指導(dǎo)方面都與先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)存在較大差距。解決上述問題將為新建、整合和優(yōu)化公共交通設(shè)施提供技術(shù)指導(dǎo)和評價手段，是實(shí)現(xiàn)乘客與交通和諧發(fā)展的重要途徑。本論文對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和成果進(jìn)行總結(jié)，分析公共交通規(guī)劃與運(yùn)營管

3、理理論框架及具有代表性的研究方法，闡述既有研究中的薄弱環(huán)節(jié)，確定本論文圍繞城市軌道交通接運(yùn)公交線網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)營方案優(yōu)化的理論方向和研究內(nèi)容。主要研究工作如下:
　　(1)分析出行者路徑選擇行為和客流分布狀況，構(gòu)建考慮多交通方式下彈性需求的接運(yùn)公交線網(wǎng)規(guī)劃的雙層規(guī)劃模型。在上層規(guī)劃中，提出以系統(tǒng)內(nèi)出行成本、公交企業(yè)運(yùn)營成本和私家車出行者數(shù)量最小為目標(biāo)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，基于候選線路集合的方法，引入0-1變量以優(yōu)化接運(yùn)公交線路的組合方案

4、，生成接運(yùn)公交線網(wǎng)，同時以車隊(duì)規(guī)模為約束優(yōu)化線路發(fā)車頻率和配置車型方案;在下層規(guī)劃中，考慮不同交通方式對接運(yùn)公交客流的彈性影響，采用Logit模型進(jìn)行客流分配，并返回上層模型得目標(biāo)函數(shù)值?；谀Ｐ吞攸c(diǎn)，設(shè)計雙層遺傳算法進(jìn)行求解，基于案例驗(yàn)證模型和算法的可行性，通過敏感性分析理清車輛結(jié)構(gòu)和線路規(guī)模對線網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)營方案的影響機(jī)理。
　　(2)基于對既有接運(yùn)公交線網(wǎng)運(yùn)營污染狀況的認(rèn)識，為實(shí)現(xiàn)政府節(jié)能減排的規(guī)劃目標(biāo)，提出車輛配置和發(fā)車頻率

5、同步優(yōu)化方法。在分析乘客出行行為、整合企業(yè)運(yùn)營成本支出和量化污染氣體排放量的基礎(chǔ)上，綜合考慮線路特征和客流分布特點(diǎn)，以公交乘客的出行成本、公交企業(yè)的運(yùn)營成本和政府的碳排成本最小為目標(biāo)，在既定車隊(duì)規(guī)模的約束下，優(yōu)化調(diào)整車輛配置和發(fā)車頻率。以北京市某接運(yùn)公交線網(wǎng)的運(yùn)營實(shí)際為例，證明所提模型和算法具有較好的優(yōu)化效果和較高的運(yùn)算效率。研究結(jié)果表明:優(yōu)化后的接運(yùn)公交線網(wǎng)在保障公交服務(wù)水平的同時，可減少車隊(duì)配置車輛數(shù)，降低接運(yùn)公交線網(wǎng)總污染物排放量

6、，利于實(shí)現(xiàn)公共交通綠色環(huán)保的運(yùn)營效果。
　　(3)在公交企業(yè)面臨車輛結(jié)構(gòu)調(diào)整，購置新能源和清潔能源車輛的實(shí)際需求背景下，提出購車計劃與時刻表同步優(yōu)化的方法。考慮不同車型的車容量、能耗、碳排放量等運(yùn)營特征的差異性，以購置預(yù)算、客流需求和車容量等為約束，以乘客出行成本、企業(yè)運(yùn)營成本和政府碳排成本最小為目標(biāo)，提出混和車型模式下的購車計劃和時刻表優(yōu)化模型。首先，以企業(yè)的購置預(yù)算為約束優(yōu)化不同車型的購置數(shù)量;其次，基于有限的車輛資源，分別采

7、用枚舉法和改進(jìn)遺傳算法生成均勻發(fā)車間隔時刻表和非均勻發(fā)車間隔時刻表2種方案，上述方案涵蓋各班次車輛的首站發(fā)車時刻和車輛配置計劃;最后，以北京市某快速直達(dá)專線為案例驗(yàn)證模型算法的實(shí)用性，綜合對比單一車型模式下的均勻發(fā)車間隔時刻表方案、混和車型模式下的均勻發(fā)車間隔時刻表方案、單一車型模式下的非均勻發(fā)車間隔時刻表方案和混和車型模式下的非均勻發(fā)車間隔時刻表方案的運(yùn)營效果，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混和車型模式下的購車計劃和時刻表優(yōu)化方案可更好地滿足公交客流