[发明专利]一种轨道交通接驳公交线网优化系统

说明书

技术领域

本发明属于交通运输领域，具体是一种轨道交通接驳公交线网优化系统。 

背景技术

目前，我国许多大城市路网规划模式均为棋盘+放射+环状路的复合式路网，这类充分结合了放射、环状路网的优势形成的复合式路网结构大大增加了公共交通线网的复杂度，如图1所示，对公交线网优化提出了新的挑战。 

轨道交通接驳公交指的是专门服务于城市轨道交通的公共交通服务，旨在提供中、短途交通服务，解决交通小区和轨道交通站点之间无缝衔接。 

当前，我国许多城市往往专注于轨道交通骨干线网的建设而忽视了与之相配套的接驳公交的同步跟进、衔接与匹配，从而大大削弱了骨干线路的运营效率和整个网络的客流输送效能。因而，为处于主体地位的轨道交通系统建立完善的二级公交接驳网络，实现交通小区与相应轨道交通枢纽站点的无缝衔接有着实际的现实需求，也是提高公交系统整体效率的重要发展方向。 

作为一个接驳公交线网优化系统，它首要解决的关键问题是接运站点的选取和接运线路的优化 ，这二者又与道路网络的形态密切相关。目前，我国在接驳公交线路的优化方面理论研究相对滞后，特别是在包含方格、环形等多种拓扑结构的复合式路网条件下，对多种轨道交通接驳方式相互竞争等复杂条件作综合考虑的线网规划理论储备严重不足。当前研究所存在的共同问题，主要表现为两个方面： 

一是现有线网优化模型多基于形式单一的拓扑结构。而公交站点、接驳需求被假设全部集中于网络的各节点。这样的假设不但不符合公交站点位置的设计规范（岔口设置公交站点将严重阻碍交通），同时接驳需求和公交站点的重合也忽略了乘客对公交站点和线路本身的选择行为，使现有优化方法无法根据实际接驳公交需求的分布和路径选择特点对公交站点的位置进行有效优化。

二是在线网优化模型中，接驳公交以外的其他接驳方式对接驳需求的影响考虑不足，也就是弹性接驳需求问题。目前在极少数模型中开始对这一问题有所涉及，但仅仅考虑了单一方式（例如小汽车）对整个接驳网络的影响。由于缺少对步行等更常见的接驳方式的考虑，使得现有方法在对位于人口稠密区域的轨道交通站点进行线网优化时，轨道交通站点步行范围内接驳公交需求的预测结果较实际高得多，从而导致优化结果中相关区域的接驳公交服务远远大于实际需求，造成资源的浪费和交通的拥堵。 

轨道交通接运线路规划属于公共交通网络设计问题(Transit Network Design Problem，TNDP)中的一个分支。它的研究目标通常是通过对接运线网走向的优化，使包括乘客、公交公司在内的总的社会成本最小化。最早的TNDP问题可以追溯到1925年由Patz设计的以满载率为目标的简单规划模型。Sullivan等指出了在大城市中将地面公交和地铁等轻型铁路整合的重要性，认为城市中地面公交系统和地铁的关系应该是互相弥补各自的不足而非竞争关系。 

Wirasinghe 等提出了一个仅包含接运线覆盖范围、站点间距及发车间隔的简单的铁路公交接运线优化模型。该模型将铁路和接运公交线路假设为相互垂直的线段集合。Kuah等人解除了铁路和接运公交线相互垂直的约束,建立了简单假定了小区需求、公交站点和道路交叉口三点重叠作为常量的公交接驳需求。Kuah等人提出了以乘客出行成本和接运线运营公司运营成本之和最小为目标的公交接运线优化模型。 

Chien等提出了一个为单个铁路站点设计的以出行成本和运营成本最小为目标的公交接运线模型。该模型考虑了方格状道路网络、接驳公交需求的离散分布等更加实际的问题，但假设了接驳公交可以随时随地停靠、对接驳公交需求弹性以及接运车辆容量等方面也未加考虑。因而该模型仅能对公交线网的走向进行优化而无法考虑更具体的诸如站点位置、发车时间等要素，导致了模型在实际应用上的局限性。同一时期的诸如蒋冰蕾等人建立的基于已知轨道交通和常规公交系统固定客运需求OD量的接驳公交优化模型也存在类似问题。 

以上这些早期的模型主要是在接驳公交需求为常量前提下对接驳线网的布设方案和发车频率做了分析，而对线网中的站点位置优化、各交通小区对站点选择行为等并未进行深入研究。 

Fan等提出了接驳公交需求的弹性特点。指出在线网规划阶段，应考虑除接驳公交外的其他方式对轨道交通接驳需求的影响，接驳公交需求会随公交服务水平（如发车频率、乘车时间、站点停靠时间等）的变化而弹性变化。另一方面，接驳公交站点需求的变化又会反过来引起发车频率、站点停靠时间甚至站点的最优位置的变化。由此可见，接驳公交的需求弹性问题、站点位置优化问题与接驳线网等要素紧密联系，缺一不可。