城市公交网络设计算法研究

论文摘要

城市公交系统是城市交通运输系统的重要组成部分,研究公交网络设计对整个城市交通运输系统具有重要意义。本文在分析传统交通网络设计中站点间信息手动输入、最大直达客流量公交与实际偏差大等问题的基础上,提出了站点网的概念及构造算法,该算法将公共交通网络图转换成以站点为结点,站点间相关信息（距离,道路等）为边的拓扑图。在此基础上,针对国内外现有研究以直达客流量最大为目标的研究中未考虑公交载客量约束而造成直达客流量与实际偏差较大的情况,加入公交载客量约束,提出了公交线路生成算法。该算法在选择公交线路时,综合考虑公交车当时剩余载客量与目标站点城市居民出行O-D（Origin—Destination）客流量、公交线路长度、公交线路站点数等约束条件,求解生成起讫点间拥有最大客流量的公交线路集。在公交线路选择的过程中,以换乘次数最少为目标,公交车线路数为约束条件对公交线路集进行优化,将此问题转换为集合覆盖问题,从数学角度对此问题进行了规约,并提出了一种近似算法。最后,在以长沙交通图为例实现的公交查询系统中,运用该算法生成公交线路,结果显示所提出的算法能够较好地根据城市居民出行O-D客流量生成并优化公交线路,配合相关部门真实的O-D客流量,为公交车部分线路的优化和改进指出了方向,具有良好的应用价值。论文最后对全文做出了总结,并对未来研究方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究背景
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究主要内容
• 1.3.1 本文研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 1.4 本章小结
• 第2章 站点网相关概念及构造算法
• 2.1 站点网概念
• 2.2 站点网构造算法
• 2.3 正确性证明
• 2.4 数值实验
• 2.5 算法设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 公交网络设计模型及求解
• 3.1 公交网络设计的数学模型
• 3.1.1 建模的基本思路
• 3.1.2 假设与约束条件
• 3.1.3 模型的参数描述
• 3.1.4 数学模型
• 3.2 公交网络求解
• 3.2.1 相关定义
• 3.2.2 公交网络解空间的确定
• 3.3 正确性证明
• 3.4 数值实验
• 3.5 算法设计与实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 公交网络优化
• 4.1 公交网络优化相关概念
• 4.2 公交网络优化算法
• 4.3 正确性证明
• 4.4 对算法的说明
• 4.5 算法实现
• 4.6 数值实验
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 本文实验代码