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基于功能分级的常规公交线网优化方法研究--以某城市为例毕业论文

来源:毕业论文网2021-04-08 12:04

摘 要

对于中小城市,常规公交在很大程度上会成为城市交通系统的主力,而常规公交线网优化也成为城市交通规划的重点。本文归纳了近些年国内外对于公交线网优化规划的各种方法,在“多模式多层次一体化”公交优化理念的基础上,对分层式公交线网规划和优化方法进行探讨,并以黄石市为实例,对黄石市的公交线网进行了分析。

在对黄石市公交线网现状进行过调查的前提下,论文对现状公交线网的相关参数进行了分析,其具体存在的问题包括城市部分区域的公交线网密度过低,未达到相关规范规定的标准值;部分线路长度过长,降低了公交系统的运行效率;部分线路非直线系数过高,增加了乘客的出行距离及出行时间等。

然后论文根据城市的实际情况制定了常规公交线网的分级标准,并以此依据对黄石市现有的常规公交线路进行了层次分级,分别为公交快线、公交主干线、公交次干线及公交支线。并在现有线路设置的基础上,对黄石市的公交线网进行了远期规划,并针对现有线路出现的问题对部分线路进行了近期调整。

关键词: 城市常规公交;多层次;线网优化

Abstract

For small or medium-sized cities, conventional bus may possibly become the main force of urban transportation system, and the optimization of conventional bus network has become the focus of urban transportation planning. This paper summarized the various methods for the optimization planning of public transportation network in recent years. Based on the “multi-mode and multi-level integration” public transportation optimization concept, this paper dicussed the planning and optimization methods of the hierarchical public transportation network. Taking Huangshi City as an example, the bus network of Huangshi City was analyzed.

Based on the investigation to the current situation of the bus network of Huangshi City, the paper analyzed the relevant parameters of the current of the current public transportation network. The specific problems of the network include the low density of the bus network in some areas of the city which didn’t meet the standard; the length of some lines is too long, which reduces the operating efficiency of the bus system; the non-linear coefficient of some bus lines is too high, which increases the passengers’ travel distance and travel time.

And the paper has established the grading standard of the conventional bus network accordng to the actual situation of the city, and the existiong conventional bus lines in Huangshi City were hierachically graded based on the standrad. They are the bus express lines, the bus main lines, the bus sub trunk lines and the bus branch lines. One the basis of the existing bus line settings, the long-term planning of the bus network in Huangshi City was carried out, and some lines were recently adjusted for the problems existing in the existiong lines.

Key Words: urban bus networks; multi-level; bus network optimization

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 国内外研究现状 1

1.3.1 国外的相关研究 1

1.3.2 国内的相关研究 2

1.3.3 目前研究中存在的问题 4

1.4 论文内容与相关安排 4

2.1 多层次公交线网概述 5

2.1.1 多层次公交线网的内涵 5

2.1.2 线路层次划分 5

2.2 规划方法 6

2.2.1 规划目的 6

2.2.2 规划原则 7

2.2.3 影响公交网络规划的因素 7

2.2.4 规划目标 8

2.2.5 约束条件 8

2.2.6 线网调整常用方法 9

第3章 黄石市公交线网现状调查与分析 12

3.1 黄石市公共交通系统概况 12

3.2 常规公交线网重要参数分析 13

3.2.1 公交线网密度 13

3.2.2 公交线网覆盖率 14

3.2.3 公交线路长度 14

3.2.4 非直线系数 15

3.2.5 公交线路重复系数 16

3.3黄石市公交线网目前存在的问题 17

第4章 黄石市公交线网规划方案 18

4.1 规划思路 18

4.2 规划方案 19

4.2.1 公交网络分层 19

4.2.2 公交线路分级 19

4.2.3 远期城市公交线网规划方案 21

4.2.4 近期城市公交线网优化调整方案 31

第5章 结论 35

5.1 本论文的主要结论 35

5.2 有待进一步研究的问题 35

致谢 38

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着我国城镇化进程的逐步推进,社会经济迅猛发展,城镇居民交通出行需求不断扩大,目前有限的道路资源无法充分满足居民的出行需求,城市道路交通拥堵问题亟待解决。

为解决这一问题,国家推出了“公交优先”的战略,在城市内大力发展公共交通。公共交通可分为轨道交通、常规公交等,在中小城市,发展常规公交比较合适。国务院提出“城市公共交通优先发展战略”以来,各大城市公交出行占比都有大幅度增长,道路拥堵情况得到了部分改善。但是仍存在着常规公交线路单一、公交线网功能层次不清的从而导致公交线网密度低,线路重复系数高的问题。

本文拟基于“多模式多层次一体化”的公交线网优化理念,理清公交线网的层次结构和主要功能,分层分级优化公交线网,提高公交服务水平,并探讨公交线网按等级优化的模型。并结合具体案例城市的实际情况,对其公交线网进行布局和优化。

1.2 研究意义

针对本课题的研究内容,进行文献的查阅、分析、归类,对目前国内外对于公交线网的优化及规划的大致情况进行初步了解,并且通过对相关城市公共交通专项规划的阅览,掌握公交线网规划的基本步骤及方法,把握先进的公交规划及优化的理念。

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外的相关研究

CHUA[1](1984)指出当时英国有五种进行公交线网规划以及公交频率调查的方法:①手动;②市场项目评估;③系统分析;④应用交互式表格的系统分析;⑤数学方法。

Shrivastava等[2](2006)利用遗传算法,来考虑接驳线路的设置及其频率以配合主干线接驳巴士的调度。

Sheth等[3](2007)运用了一种基于DEA(数据包络分析)的模型来优化公交线网分配。而且这个模型还源自DEA网络模型和DEA目标编程方法。这种提议的方法使决策者不仅能够在运输网络上最优地分配资源,而且能够实现代表提供巴士服务的环境的社会变量的目标。

Yong Lao [4](2009)在考虑运营和运营环境的情况下,结合DEA和GIS(地理信息系统)来评估公共交通系统内公交线路的性能。

M. Estrada等[5](2011)提出并测试了一种设计高性能公交网络的方法。该方法为特定城市的集合理想化产生概念性的计划。目标函数由概念的代理成本和用户服务水平的解析公式组成。

Miloš Nikolić等[6](2014)运用蜂群算法来考虑公交网络设计问题,在进行线网设计时,确定组成线网的链路,将选择好的链路组合在一起就能合成公交线路并同时考虑公交的发车频率问题。

Yan Lyua等[7](2019)提出来一种同时优化公交站点位置、公交线路、公交时刻表和乘客选择定制公交概率的数学公式,并且开发了一个启发式的解决方案框架,其中包括一种基于网络的聚类方法和一种公交站点部署算法。这种方法相较于传统方法生成的公交线路能够获得更高的利润。

1.3.2 国内的相关研究

王炜[8](1990)所提出的“逐条布设、优化成网”的公交线网优化方法。该方法将一个地区划分为许多交通小区,在每个交通小区设置公交线路的起讫点,将起讫点进行配对构成线网。在总体上,该方法以整个地区的乘客总换乘次数最少、总出行时间最短、客流分布均匀、及线路走向与主要客流方向一致等为总的线路优化目标,算法较为简便。

王志栋[9](1997)运用数学的思维方法以及数学的思路对公交线网的布设进行优化。他分析了城市公交线网优化的目标、原则以及约束条件,讨论了优化目标的函数表达形式及其与之对应的约束条件的数学表达式,建立了公交线网优化的数学理论模型。

杨超等[10](1998)用图论方法,以城市客流OD 分布为基本依据,给出了城市公共交通线网优化的图论模型。其考虑了规划公交线网时必须遵循的几项原则,并提出了“分离目标,逐步优化”的方法(确定起讫点、模型建立、线网调整)。

韩印等[11](1999)根据据城市公交发展的特点,建立了公交线网优化的数学模型,提出了逐条选择与搜索、优化成网算法。其运用PSO算法(粒子群优化算法,一种基于种群的随机优化技术算法),将相应乘客集散量直接分配到交通小区的节点上,从而简化了调整优化过程,节省了费用。

陈洪仁等[12](2001)提出了将乘客公交出行总时间最小与公交运营投入最小结合而成单目标建立公交线网优化的目标函数,并且运用遗传算法来获得最优解。与常规性客流调查及线网规划方法比较,运用遗传算法能够提高效率、节省费用。

钱勇生等[13](2002)根据城市的具体情况建立平衡分配模型,通过讨论模型的解法以实现城市交通流量的分配,同样的方法也可以应用在公交线网的分配当中。

胡启洲等[14](2003) 通过对城市公交线网的优化原则、目标以及约束条件进行分析,提出了公交线网优化目标的函数表达式以及相应约束条件的数学表达式,建立了城市公交线网优化的线性模型。并运用运筹学中的迭代法逐步对建立的优化模型进行求解。但由于现实情况较为复杂,因此难以得到满意的结果。

陆建等[15](2004)分析了典型城市公交线路的客流特征以及居民公交出行决策特征, 研究了不同层次公交线路的配置准则,并提出了基于“逐条布设、优化成网”的常规公交线网布局层次规划法。

曹玫等[16](2005)运用遗传算法来优化作为轨道交通补充的接驳公交线网。

罗剑[17](2006)利用节点重要度法、TOD理念及相关的图论原理确定公交走廊的走向及层次。

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