公交线路设计及公交出行路线查询技术研究

论文摘要

随着城市的发展，为城市居民提供便捷的公交出行一直是公共交通领域内研究的重要课题。该课题包括两方面，第一方面是如何根据城市居民的居住分布以及出行特征设计合理的公交路线；第二方面是在已有公交路线上，如何为居民提供快速合理的出行线路查询。本文分别从公交路线设计和公交路线选择两个方面进行研究。在公交路线设计方面，本文在分析传统的交通网络设计中存在的最大直达客流量与实际偏差大、站点间信息须手动输入等问题上，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，且加入公交载客量约束条件，以此生成公交线路。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区域居民出行O-D客流量、公交线路长度、公交线路站点数等约束条件，求解生成起点和终点间拥有最大客流量的公交线路。在公交路线选择方面，在分析出行者实际出行的基础上，将道路畅通情况与城市公交网结合起来，提出了出行网络概念，给出了出行网络构建算法。该算法对已有的道路交通网和公交系统进行预处理，降低道路选择问题的复杂度，提高算法的性能。然后，综合考虑换乘次数、出行耗时、出行距离以及步行距离等诸多约束因素，设计一种高效的公交路线选择算法BRC（Best Route Choice）。另外，为了方便用户进行站点查询，设计了分层网络选路算法，采用基于Voronoi图的最近站点查找算法，以对数级的时间复杂度找出离用户所在地的最近站点。基于以上研究成果，设计和实现了长沙市公交智能导航系统。实际应用表明，该系统能有效地为用户提供路线选择。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 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 研究的主要内容及论文结构
• 1.3.1 研究的主要内容
• 1.3.2 论文结构
• 第2章 公交网络设计模型及网络优化
• 2.1 公交网络设计的数学模型
• 2.1.1 建模的基本思路
• 2.1.2 假设与约束条件
• 2.1.3 模型的参数描述
• 2.1.4 建立数学模型
• 2.2 公交网络求解
• 2.2.1 相关定义
• 2.2.2 公交网络解空间的确定
• 2.2.3 正确性证明
• 2.2.4 数值实验
• 2.3 公交网络优化
• 2.3.1 公交网络优化相关概念
• 2.3.2 公交网络优化算法
• 2.3.3 正确性证明
• 2.3.4 数值实验
• 2.4 本章小结
• 第3章 出行线路选择算法
• 3.1 出行网
• 3.1.1 出行网的概念
• 3.1.2 出行网构造算法
• 3.2 基于出行网的出行路线选择算法
• 3.3 BRC 算法的正确性证明
• 3.4 本章小结
• 第4章 分层网络选路算法
• 4.1 分层网络
• 4.1.1 分层网络概念
• 4.1.2 分层网络构造算法
• 4.2 分层网络选路算法
• 4.3 分层网络选路算法正确性证明
• 4.4 基于 Voronoi 图的最近站点查找算法
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统设计实现
• 5.1 系统架构
• 5.1.1 横向架构
• 5.1.2 纵向架构
• 5.2 系统开发应用平台
• 5.3 系统模块
• 5.3.1 最佳路径分析
• 5.4 系统界面
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目
• 附录 B 公交网络解空间