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原文传递 基于客流出行特征的定制公交线路多目标优化研究
论文题名: 基于客流出行特征的定制公交线路多目标优化研究
关键词: 公交数据;客流出行特征;定制公交;线路优化;多目标优化;NSGA-Ⅱ算法
摘要: 近年来在公交优先政策支持下,定制公交作为一种新兴的、创新的服务模式,发展势头方兴未艾,起到了良好地缓解城市交通拥堵、满足居民多元化出行需求的效果。然而由于运营策略不当、线站规划不合理,我国许多地区开行的定制公交线路上座率不容乐观,未能最大化地发挥其优势。基于此,文章旨在结合客流特征进行城市定制公交线路优化设计,为公共交通服务和决策过程提供参考。
  针对现有定制公交优化研究多应用于小规模算例路网,未结合具体客流需求和出行分布特征量体裁衣并落地到实际城市规划应用中,导致定制公交服务后劲不足的情况,文章首先梳理了相关研究背景和现状,介绍了定制公交的概念与理论,并对多目标优化问题、车辆路径问题进行了说明,为构建优化模型奠定理论基础;其次,对公交数据进行处理,根据公交运行时间特征和公交出行链完成乘客出行行为识别与重构;针对以往聚类算法效率不足的问题,采用了WP-DBSCAN聚类算法对样本点进行权重赋值和去重操作使聚类效率得到改良,并将乘客按出行是否具有稳定性划分为四类;接着,从时空分布角度对四类出行的客流特征进行了分析,发现了时空稳定性客流双峰特征、职住流动现象显著且多以通勤为目的,是定制公交服务的潜在用户;然后,结合定制公交特点,考虑乘客、运营商、环境多方利益,在多对多场景下针对时空稳定客流构建了以乘客时间成本最小和决策者成本最小的定制公交线路多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ算法求解Pareto解集;最后,为改善早高峰时空稳定性乘客的出行质量,选取南昌市赣江两侧核心区为研究范围进行定制公交线网设计,证明了所提出的优化模型和求解算法的有效性。优化结果表明:1)优化方案可同时兼顾到乘客和决策者的利益,且求得的运行方案中,线路长度、停靠次数、满载率等均能控制在约束范围之内,结果合理有效;2)与常规公交服务相比,采用优化的定制公交线路可以改善94%的OD点对之间的出行时长,大幅减少样本乘客的出行时间(共45.08h)。
  文章构建了一个基于客流出行特征的定制公交线路多目标优化模型,研究成果有利于公交运营和管理部门进一步把握客流需求,合理调整运营策略、优化线站布设,提供更加具有针对性、精细化的定制公交服务;并综合考虑乘客、公交运营商及环境等多方利益,为现实中定制公交线路开行方案的制定和决策过程提供理论支撑和应用实践价值。
作者: 巴梦媛
专业: 交通运输工程
导师: 王元庆
授予学位: 硕士
授予学位单位: 长安大学
学位年度: 2022
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