城市公交網(wǎng)絡結構分析及公交網(wǎng)絡設計研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，城市交通需求不斷增加，城市機動車數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，城市交通需求增長與能力供給的矛盾日益突出，帶來了嚴重的交通擁堵、能源消耗、環(huán)境污染和噪聲污染等問題。面對這些問題，大城市紛紛采取措施限制機動車增長，大力發(fā)展城市公共交通已被公認是解決城市交通難題的一種有效方法。城市公共交通是一個十分復雜的系統(tǒng)，公交網(wǎng)絡是系統(tǒng)運營的基礎，然而既有公交網(wǎng)絡結構設計不盡合理，造成了運營效率低、乘客出行距離長、換乘次數(shù)多等問題，嚴重影響

2、了乘客使用公共交通出行的積極性。因此，對既有公交網(wǎng)絡的問題進行深入分析，研究城市公交網(wǎng)絡的拓撲結構特點和設計方法有利于公交網(wǎng)絡結構優(yōu)化，進而提高公交系統(tǒng)的運營效率，增加公交系統(tǒng)的競爭力。
　　本文以公交網(wǎng)絡為研究對象，從公交網(wǎng)絡結構評估分析、換乘因素和網(wǎng)絡設計三方面展開研究，旨在系統(tǒng)的分析公交網(wǎng)絡結構特征，構建公交網(wǎng)絡設計可行方案，為公交網(wǎng)絡優(yōu)化設計提供理論支撐，具體的研究內容如下:
　　首先，以城市公交網(wǎng)絡拓撲結構為基礎，

3、利用圖論和復雜網(wǎng)絡理論構建評估因子，分析公交網(wǎng)絡結構特性。以保定市、濟南市、石家莊市、蘇州市和北京市5個城市的公交網(wǎng)絡為例，分析了國內公交網(wǎng)絡結構的復雜特性，結果表明公交網(wǎng)絡度分布符合漂移冪律分布，是一種正相關的網(wǎng)絡，具有明顯的社團結構。
　　其次，研究了公交網(wǎng)絡的換乘問題。介紹了三種公交網(wǎng)絡站點間換乘次數(shù)的計算方法，并提出一種基于P空間構建的公交網(wǎng)絡換乘次數(shù)計算模型，深入分析了公交網(wǎng)絡的換乘特性。通過增加線路的方式減少網(wǎng)絡換乘次

4、數(shù)，發(fā)現(xiàn)在度較小節(jié)點之間增加線路能有效減少網(wǎng)絡換乘次數(shù)?？紤]換乘因素，建立了隨機客流分配模型，得到換乘距離對公交乘客在網(wǎng)絡上客流分布的影響;利用灰色關聯(lián)度法建立了公交網(wǎng)絡換乘站點評價系統(tǒng)，評價指標主要包括乘客換乘設施、換乘便捷性和換乘舒適性，實例表明所構建模型能有效的對公交站點進行評估，可為公交站點換乘優(yōu)化提供參考。
　　最后，研究了公交網(wǎng)絡設計問題。采用系統(tǒng)分析法分析了公交網(wǎng)絡設計過程中費用的組成，以及不同線路布局對費用產生的影

5、響，比較了單條線路布局和多條線路布局的差異。以乘客總出行時間和網(wǎng)絡總換乘次數(shù)最少為優(yōu)化目標建立了公交網(wǎng)絡設計模型，提出了基于蜂群算法的求解方法。利用貪婪算法產生初始線路集合，然后采用一種新型蜂群算法對初始解集進行改進。使用瑞士Mandl網(wǎng)絡與Mumford網(wǎng)絡對模型進行驗證，結果表明該模型能產生更優(yōu)的解，算法效率較好，適用于大規(guī)模公交網(wǎng)絡設計問題，并以保定市公交網(wǎng)絡為例進行案例分析，結合線路在網(wǎng)絡換乘中的作用和線路非直線系數(shù)構造線路評估