城市公交系统优化的思考与探讨

论文总字数：15477字

摘 要

关键词:城市公交系统，优化，OD分布表

Abstract: In this paper, we thought and explored optimization of the city bus system from the city bus lines system, vehicle system and management system these three aspects and compared with the methods mentioned above.

Keywords: city bus system, optimization, distribution table for OD

目 录

1 前言……………………………………………………………………………4

1.1背景介绍………………………………………………………………………4

1.2国内外研究现状………………………………………………………………4

2 预备知识………………………………………………………………………6

2.1城市公交系统的定义…………………………………………………………6

2.2城市居民公交出行OD分布表………………………………………………6

3 城市公交系统的优化方法……………………………………………………6

3.1城市公交线路系统方面的优化………………………………………………6

3.2车辆系统的优化……………………………………………………………14

3.3 管理系统的优化……………………………………………………………15

4 上述优化方法的比较…………………………………………………………17

结论与展望………………………………………………………………………19

参考文献…………………………………………………………………………20

致谢………………………………………………………………………………22

1 前言

1.1背景介绍

人们在了解和权量一个城市发展水平时，最直接的尺度和窗口就是城市的公交服务水平，城市公交系统是整个城市生存和发展的重要基础，有着至关重要的作用.

上世纪80年代，我国政府就明确提出了城市客运交通以公共交通为主体的发展目标，并且先后发布了相干的技术政策和产业政策.在2004年3月6日，我国建设部颁布了《建设部关于优先发展城市公共交通的意见》的文件，我国政府人员温家宝，曾培炎都曾分别要求过优先发展城市交通^[1].这些都为公共交通的健康有序发展提供了广阔的发展空间.

但是改革开放以来，随着我国城市社会经济的迅猛发展，人民生活水平逐渐上升，居民出行成倍增长.公交需求迅速增长，运能紧张、道路结构不完善、密度低、重复率过高等问题普遍存在，居民“乘车难”“出行礁”的形势更加严峻^[2].居民“乘车难”的局面屡见不鲜.由于公交线网，站点等因素不合理，据不完全统计，人们出行比例中公共交通仅占20%^[3]，只是众多交通方式中的一小部分.许多人会购买私家车，这样道路便会更加拥挤，同时也加重了环境污染，不利于城市的可持续发展.交通已成为各城市面临的极严重的问题之一.

公交系统优化需要理论与实践的结合，由于各城市的实际状况不同，单纯的理论只是“纸上谈兵”.目前，大部分对公交线网的规划方法都偏向理论且缺乏可操作性^[4].

建立科学的公交线网，设立合理的站点，改善车辆各方面性能，设置合理的发车频率，从公共交通的角度，能够完善整个城市公交的服务水平以及便利城市居民的出行需求；同时，也可以在有限的城市土地限制条件下，使公交最大可能的减轻城市道路系统的交通压力，减少其它方式交通量对道路的占用率^[5]；也可以在有限的资源条件下，使公交自身的潜力得到充分开发，实现公交运能科学配置，提升公交竞争力.从公交公司的角度，公司不仅能够得到更多的盈利，而且居民出行时间降低，换乘次数减少，还可以给居民一种信赖感，起到帮助公交公司吸引客流的作用.

总而言之，采取这些措施可以取得最大的经济效益和社会效益，并且有利于城市公交系统的可持续发展.

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

由于国外经济的较快发展，经济也比较发达，城市公交问题也很早被发现，是以公交系统的研究在国外起步较早.

国外研究起于20世纪60年代初，由于科技水平和投资水平的限制，一开始大多只是运用运筹学的知识原理对公交线网进行分析，很少使用量化的分析.后来，随着系统工程学和运筹学的迅速发展，大多采用在既定的目标函数下对线网进行优化布设.随后交通拥堵问题成为各个国家亟待解决的问题，这个时期是世界研究城市公交的高峰期，大概有十几种方法涌现出来.^[6]如：数学寻优法，模糊理论，进化算法，启发式算法等.其中具有代表性的是Mandl^[7]采用近似算法，结合经验方法求较优可行解，在线网初次构成后进行调整.Dubois等人采用启发式搜索方法建立了线路网生成模型.Hirsch^[8]等建立了公交线网优化固定需求模型，但这些模型着重在评价方面，缺少较明确的设计步骤，不能应用于实践.另外，Sullivna^[9]基于GIS系统对等时线地图的可行性进行了分析，将之应用于最佳路径选择.

近年来国外对于公交系统优化的研究仍然没有松懈，如Pattnaik^[10]等人以公交公司成本和乘客总的出行时间最小作为目标函数，将公交车的发车间隔作为约束条件，随后将遗传算法运用到公交线网的设计上.Femandez Rodrigo^[11]等在大城市的前提下采用组合数学法建立了大容量公交站点布局和设计专家系统，从而总结出了自己的优化理论.Juyoung Kim^[12]等人提出了一种基于随机理论的多目标公交网络模型.Fan和Mackerel^[13]提出了一种非线性整数多目标优化模型.

1.2.2国内研究现状

国内对于公交系统的优化起步较晚，始于20世纪80年代.除王玮^[14]的“逐条布设，优化成网”的优化理论外，有关于这方面的研究主要分为模型和算法.较早进行模型方面的研究的有吴稼豪、李硕、夏伟民^[15]等，他们比较系统的提出了有关城市公交系统优化问题的模型和方法.王志栋^[16]充分考虑了乘客总出行时间，线网覆盖率，客流直达率等因素，建立了一个线性优化模型.算法实现方面，较早进行研究的的是1999年韩印^[17]等提出的逐条预选与搜索、优化成网的PSO算法，分配交通小区客流量到相关节点和路段上，充分考虑了各种约束条件，提高了算法的可靠性和精确度.

近年来国内对于公交系统优化的成就也不少。主要有谢波和姜宏彬^[18]的多目标优化模型.胡启洲，张卫华^[19]兼顾了乘客和公交公司两者的利益，建立了公交线网优化的定量决策模型，并运用了运筹学原理求解.曹亦文，巨永峰，陈锋等^[20]基于公车发车频率建立了一种数学模型.

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