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智能公交线网优化系统设计


1.4 分层公交线网优化程序
信息系统和城市交通模型的基础上,从站点
将公交线网分为 Type A、Type B、Type C
布局、线网规划、服务水平、运力需求四个 三类,分别表示新规划干线、新规划普(支)
方面对公交线网进行分析,并在现有的公交 线和已有线路1。
路网及客流分配的基础上对区域公交线网、
单条线路、换乘站进行辅助优化调整。其具
网优化方案进行评价:公交运营效率评价、 客流服务水平评价及路网影响评价。
4.4 线网优化程序 复制基础路网方案,然后删除不属于评 价范围的线网,执行公交分配,根据最大流 量设置线路的发车间隔,最后计算目标函数 的条件5。 程序跳出条件:目标函数值迭代最低。 5. 结论 (1) 提高各项城市交通运行检测数 据的利用效率,提取使用者的反馈信息,有 助于充分了解城市居民出行的供需关系。 (2) 供需双方信息明确,使最优方 案的出现就成为可能。通过合理引导交通需 求,规划更好的交通线路,可以使得道路使 用更均衡。 (3) 基于地理信息系统和城市交通 模型平台,设计公交线网优化系统程序,提 高设施的使用率,实现交通资源效率的提升。
1.3 公交出行需求矩阵模块
公交需求(Demand tot)可以是通过问
卷调查获取的现状需求数据、通过站点及线
路运量推算的需求数据,或者根据用地及人
口数据模块得到的预测需求。
busServicelevel ——公交服务水平;
transfertNum ——换乘次数。
3. 智能公交线网优化控制条件
智能公交线网优化按照“分区服务、枢
纽分级、线网分层、逐层展开、整理优化”思
路,兼顾出行者、运营者以及社会整体效益,
建立多参数的优化目标函数。
图 2 基于站点客流数据的公交需求校核
2.2 规划公交线网
在既定的公交供给目标下,公交系统内
部各方式(地铁、有轨电车、BRT 和常规公
交)之间存在换乘和竞争关系,利用常用的
MNL 模型(Multinominal Logit Model)划分
4. 智能公交线网优化系统程序 4.1 数据准备 读取 ArcGIS 用地及人口数据库、道路 及线网数据库基础数据;设置属性、查询索 引及计算函数;计算分层需求矩阵。 4.2 线网生成程序 Type A :快线按照最短路径的方式生成 有限条数的快线公交,一般在确定轨道交通 和中运量走廊的前提下开展。 Type B :所有站点必须是节点,获取路 段的运行车速数据,其中某些模式(地铁、 城际)按照预先设定的运行速度。 设置控制变量:需要生成的公交线路数 量、最大的线路长度、是否自动搜索线路路 径、最低的线路流量阀值。 Type C :现状公交线网及运营数据,并 在运行优化程序时设置是否参与优化。 4.3 优化线网性能评价程序 对优化线网方案的运营效果进行评价。 评价指标主要包括:高峰与平峰时的公交线 路的流量和车速、公交车辆平均停站时间、 公交车辆平均行程时间、公交车辆在交叉口 的延误时间、公交专用道饱和度与服务水平、 公交车辆到站准点率、公交车辆平均载客率、 公交站点饱和度与服务水平、公交站点的平 均排队长度、公交站台的最大乘客数、乘客 平均等待时间、乘客平均候车面积、路段机 动车平均车速、路段机动车饱和度与服务水 平、交叉口机动车延误、交叉口机动车排队 长度、交叉口机动车饱和度与服务水平等。 通过上述指标的分析,可以从三个角度对线
3.2 线路分层及规模 干线线网优化目标:考虑乘客出行的时 间最短、线网的路线客流周转效率最大。实 际线路优化布设中主要以路线效率最大为目 标布设,而乘客出行时间最短转化为线路的 非直线系数为约束。 普线线网优化目标:中短距离出行换乘 次数最少,直达、快速、方便地到达目的地; 长距离出行时使乘客方便、快速的换乘大容 量快速公交,要求尽可能的提高公交运营速 度,减少换乘次数;保证适当的公交线网密 度,即良好的可达性;保证线网的服务面积 率,减少公交盲区;公交线路客流均匀;兼 顾公交运营企业效益。 支线线网优化目标:公交支线应为居民 小区以及公交快线、公交普线未覆盖区域的 乘客提供快速便利的到达目的地、枢纽点的 接运服务,允许一定的绕行。布设时,注重 提高公交线网的覆盖率,以公交支线线路连 接的公交站点和途径的出行聚集点数量最大 为目标。 3.3 单条线路控制 单条线路约束条件:起终点条件、线路 长度条件、线路非直线系数约束、线路客运 能力、站点中转量约束、道路通行能力、线 路的断面流量均衡性约束、复线系数、线路 站距约束。 3.4 线网总体服务水平 公交线网整体约束条件:线网密度、乘 客换乘系数、线网的车站服务面积率、居民 出行时耗、公交车辆保有量。
各层次需求关系:
Demand A + Demand B = Demand tot − Demand C
Demand A =
∑ e
m j =1
β A,
j
×
cos
ti,
j
∑ A,B i
∑ e
m j =1
βi,
j
×
cos
tห้องสมุดไป่ตู้,
j
其中,m——效用函数使用参数的个数;
n——可选择方式的个数;
cost——各 OD 对间的时间或费用值;
参考文献: 1 陈艳艳, 北京工业大学, 多层次公交线网规划实用 方法. 2 Heinz Spiess, EMME/2 Support Center, A Gradient Approach For the O-D Matrix Adjustment Problem. 3 AECOM, 公交出行分担率提升策略研究(济南). 4 王炜, 东南大学, 实用公交线网规划方法研究. 5 Ernesto Cipriani, Roma Tre University Department of Civil Engineering, Transit Network Design: A Procedure and an Application to a Large Urban Area.
图 1 智能公交线网优化系统构成
2. 分层公交线网需求 2.1 现状线网优化 通过对运营线路运量、站点上下客、IC 卡换乘数据统计分析,运用 OD 反推技术2, 得到现状公交出行需求矩阵(Demand C)。 相比问卷调查数据,OD 反推技术数据源便于 获取、成本低、数据更新快,基于已知初始 条件计算精度较高。
β——标定的参数。
综合考虑有车者和无车者在不同出行
目的(HBW、HBS、HBO、NHB、PRO)的 公交出行影响因素的影响效用3,出行时间、
接驳时间、候车时间。
有车者: Hbusi = θ i + α1i ⋅ bus _ TT +
ϖ1i ⋅ busServicelevel + λ1i ⋅ transfertNum
体功能包括:公交线网运营分析、公交线网
优化、优化线网性能评价。
1. 智能公交线网优化系统框架
系统包括 4 部分:ArcGIS 用地及人口数
据模块、Emme 道路及公交网络模块、公交 出行需求矩阵模块和分层公交线网优化程 序。
1.1 ArcGIS 用地及人口数据模块 存储地块用地性质、规划控制条件、规 划人口等信息属性,同时落实公交场站等用 地信息。 1.2 Emme 道路及公交网络模块 存储规划道路红线、断面、公交专用道、 公交线网等信息属性。
智能公交线网优化系统设计
摘要:智能公交线网优化系统,研究充分发挥城市主管部门采集的运营数据统计分析
功能,以地理信息系统和交通模型平台为基础,兼顾城市发展规划、公交出行和运营效益,
采用分层线网规划原理设计程序,实现针对性强、响应迅速的智能公交线网优化系统。
关键词:交通模型 OD 反推 分层规划 1智能公交线网优化系统主要是在地理
无车者: Nbusi = θ i + α2i ⋅ bus _ TT +
ϖ 2i ⋅ busServicelevel + λ2i ⋅ transfertNum
其中, bus _ TT ——公交出行时间;
3.1 站点数量及布局 通过建立站点运载力与建成区的相对 关系确定站点总量,按照各交通区交通需求 的相对分布确定站点布局。当该交通区高峰 小时的发生量或吸引量超过线路中间站点的 运载能力时,仅靠中间站点不能运载这些乘 客量,该交通区必须设置线路的起讫点,以 增加运载能力4。 一个中间站的运载能力为: C0 = B ⋅ 60 / ti 式中,ti 为高峰小时发车间隔;B 为高 峰小时平均每车从中间站点搭载的乘客数 量。 某交通区 I 的中间站点运载能力(即设 站标准)为: C = C0 ⋅ N()i 式中, N()i 为 I 交通区内的站点个数。 交通区内的站点个数 N()i ,可根据路网密度 计各交通区的出行量相对大小确定。 全规划区的总站点个数为: N0 = ρ ⋅ S / d 式中,ρ 为公交线网密度(km/km2);S 为规划区面积(km2),d 为平均站点间距 (km)。
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