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《城市公交線網(wǎng)優(yōu)化理論與其應(yīng)用分析》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第一章緒論管理科技人員掌握的公交線網(wǎng)優(yōu)化和資源合理配置的決策支持系統(tǒng)已經(jīng)刻不容緩。作為中國七大古都之一的安陽市位于河南省北部,地處晉、冀、豫三省交匯處,是目前豫北地區(qū)的中心城市,地理位置優(yōu)越,交通便利,有著國家級的文物保護單位,資源充足,是河南省的重要工業(yè)基地。隨著區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展一體化的趨勢,安陽將在區(qū)域中占據(jù)重要地位,將來要建成綜合性的交通運輸中心和物流中心,是一個發(fā)展?jié)摿薮蠖帜贻p充滿活力的新興工業(yè)旅游城市。目前安陽市交通發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn),一方面安陽市是一個典型的以單中心模式發(fā)展起來的城市,其城市功能也多集中在火車站周圍的一定區(qū)域內(nèi)。由于這一地區(qū)商貿(mào)發(fā)達,人口、崗位密度較高,居民出
2、行和機動車出行也往往集中于此。近年來隨著機動車出行需求的不斷增加和道路資源的有限,使得此地區(qū)的道路交通不堪重負,在高峰期間這一矛盾尤為突出;另一方面,隨著安陽經(jīng)濟的發(fā)展,城市化進程加快,城市規(guī)模在擴大,新的小區(qū)在建設(shè),這就使得安陽市原有的公交線網(wǎng)不能適應(yīng)這種新的變化,出現(xiàn)了公交效率下降,新發(fā)展的區(qū)域沒有或只有很少的公交線路等問題。所以,有必要對安陽市的公交線網(wǎng)進行優(yōu)化調(diào)整。希望通過對公交網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、公交線網(wǎng)優(yōu)化等的研究,結(jié)合安陽市的用地布局形態(tài)、道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、居民出行特征和公交現(xiàn)狀,提出有針對性的公交優(yōu)化方案,實現(xiàn)公交運營線網(wǎng)的合理、科學規(guī)劃,以便在有限的投資條件下,充分挖掘公交自身的潛力,實現(xiàn)公
3、交投入的科學配置,從而提高公交運行效率,增加公交吸引力,減少城市交通壓力,最終推動安陽市交通系統(tǒng)乃至整個城市的可持續(xù)發(fā)展。1.2論文研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀國外對公交線網(wǎng)的研究起步比較早,目前在公交線網(wǎng)的優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域有廣泛而深入的研究。在上世紀60年代初,由于科技發(fā)展水平和投資條件的限制,公交線網(wǎng)的優(yōu)化采用專家定線的方式,即在線網(wǎng)布設(shè)過程中,采用某權(quán)威機構(gòu)或?qū)<乙庖姶_定線網(wǎng)布局,這種方法只定義了布設(shè)公交線網(wǎng)應(yīng)當遵循的原則,多數(shù)為線網(wǎng)功能特性的敘述,很少使用量化的分析。從上世紀60年代至80年代初,隨著運籌學和系統(tǒng)工程學科的迅速發(fā)展,線路網(wǎng)的確定多是運用系統(tǒng)工程和運籌學的有關(guān)原理、方法,在
4、既定的目標函數(shù)下進行線網(wǎng)的優(yōu)化布設(shè)。具代表性的有Lampkin等以乘客的舒適度和出行時間一起作為公交線網(wǎng)服務(wù)指標,建立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計模型;Hirsch等所做的公交網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題研究,他們把公交線網(wǎng)優(yōu)2長安大學碩一l二學位論文化模型設(shè)計成一個固定需求模型,但這些模型著重于評價模型的建立,缺乏較明確的設(shè)計方法與步驟。與此同時,數(shù)學尋優(yōu)法開始運用于公交線網(wǎng)優(yōu)化中,此法是指將公交線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)抽象為簡單幾何形狀,再對出行供需關(guān)系分析的基礎(chǔ)上,建立數(shù)學模型來確定最優(yōu)的公交線路,一般這種方法適用于簡單的路網(wǎng);上世紀80年代至今,Dubois等人采用啟發(fā)式搜索方法建立了線路網(wǎng)生成模型和發(fā)車頻率確定模型:Furth和W
5、ilson通過優(yōu)化車輛運行時間和等車時間之和建立了在給定路線中集中分配發(fā)車頻率的模型;Fernandez等采用組合數(shù)學方法,模擬決策者的決策過程建立了大容量公交站點布局和設(shè)計專家系統(tǒng);chua提出利用交通分配模型,將系統(tǒng)分析方法引入到公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中;Pattnaik等將遺傳算法應(yīng)用到公交線網(wǎng)設(shè)計中,該模型以系統(tǒng)中乘客出行費用和運營費用綜合最小為目標,通過遺傳算法進行優(yōu)選;Ceder和Wilson將三階段法引入到公交網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中,所謂的三階段法包括:出行分配、規(guī)劃路徑和確定發(fā)車間隔【11;Sullivan等利用流行的桌面地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem,簡稱GI
6、S),對生成等時線地圖的可行性進行分析,提出了一種公交最佳路徑選擇的分析方法12】。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)關(guān)于城市常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化的研究始于上世紀80年代。近年來,隨著公交的重要性得到重視,公交線網(wǎng)規(guī)劃的研究勢頭上升,建設(shè)部、研究所、東南大學交通工程研究所、北京工業(yè)大學交通工程教研室、上海市公交公司、北京市公共交通科研所等單位以國內(nèi)城市為依托,在公交線網(wǎng)規(guī)劃方面做了許多探索,一些先進的方法如人工智能、模糊方法、灰色方法等被引入到線網(wǎng)優(yōu)化中來,理論逐漸完善。目前主要集中于數(shù)學尋優(yōu)模型及已有模型算法的研究。近幾年來,有不少新方法在公交線網(wǎng)優(yōu)化上應(yīng)用。王煒教授提出了以直達客流量最大為目標的公交網(wǎng)
7、絡(luò)逐條布設(shè)方法【31。林柏梁等基于組合優(yōu)化的角度,提出了公交網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計的非線性O(shè)一1規(guī)劃模型,以乘客的出行時間和實現(xiàn)公交網(wǎng)絡(luò)的資金投入為目標函數(shù),在滿足車站容量限制的條件下,最小化目標函數(shù),以獲得公交線路的優(yōu)化決策【3】。王志棟提出了以乘客總出行時間最小、客流直達率最高、線網(wǎng)覆蓋率最高、線路重復(fù)系數(shù)最低、公交經(jīng)濟效益最高為目標,以路網(wǎng)、線路長度、線路非直線系數(shù)、線路最大客流量限制、道路流量限制、