[发明专利]一种低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法

权利要求书

1.一种低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、交通数据采集与处理；

采集居民出行数据和公共服务设施地理空间数据，其中出行数据通过发放居民出行调查问卷，采集调查样本的原始出行数据得来，包括每次出行的出发点、目的地、出行方式和出行时间；公共服务设施地理空间数据通过在线电子地图采集，包括公交枢纽站在内的大型公共服务设施点；人口密度和就业岗位密度数据通过空间数据库获取；

针对研究区域内的交通小区，编号并以交通小区内最重要的公共服务设施点为出行吸引和发生的中心位置，即节点，根据节点的经纬度计算各节点间的距离矩阵；通过对居民出行数据的统计与处理，得到交通小区间的机动车出行OD矩阵；测量并收集与公共交通相关的碳排放特征量，计算得到公共交通运行时每千米的碳排放量，即公共交通的碳排放因子；

步骤2、构建双层规划模型；

构建双层规划模型来确定公交干线的网络化配置，上层模型是基于遗传算法的路线选择模型，以公交干线网络碳排放量最小为目标，约束条件包括：流量守恒条件、最大出行时间约束、最大停靠站点数约束、最大配车数约束和供应与需求关系约束；下层模型是客流分配模型，以出行时间最小为目标，将流量分配到路网上；

步骤3、构建节点对重要度的计算方法，确定公交干线的首末站选择方法；

构建以人口密度和就业岗位密度为主要影响因素的潜力因子，结合对区位的考虑，计算单个节点的重要度；结合对客流量的考虑，计算节点对间重要度，得出节点对的重要度矩阵；将重要度矩阵进行归一化处理，并按照大小进行排序，选择重要度最大的n对节点对作为首末站；

步骤4、构建备选线路集筛选机制，建立备选线路集；

根据步骤3中首末站选择结果，按照Dijkstra算法求解每对首末站的K条最短路，从而形成初始的候选线路集合；在初始候选线路集合考虑线路长度影响的基础上，引入“服务效率”的概念，分析客流分布对线路选择的影响；定义每条线路累计服务的OD量与线路长度的商为服务效率，计算每对首末站候选线路的服务效率并排序，将每对首末站间的服务效率最高的k条线路选入最终的备选线路集合；

步骤5、应用遗传算法求解碳排量最小的公交干线布设方案；

对初始种群进行编码，染色体编码的长度等于n，每个编码可以有k种可能编码；遗传算法的选择策略随机采取轮盘赌策略和锦标赛选择策略；按照顺序依次对两个父代染色体进行交叉操作；根据变异概率进行变异操作；双层模型以单次出行碳排放量最小为目标，适应度函数为单次出行碳排放量的倒数；经过N次种群迭代后，得到n对首末站时碳排量最小的公交干线布设方案；

步骤6、检验当前公交干线布设方案的客流是否满足干线要求；

根据步骤5中得到的公交干线布设方案，计算得到每条线路的单向客运能力，检验该方案下线路客运能力是否满足公交的干线服务要求；若满足，结束步骤；若不满足，转移至步骤7；

步骤7、迭代更新首末站，更新公交干线布设方案；

在原方案的基础上，按照重要度的排序，每次增设一对公交首末站，重复步骤3～6，依次筛选备选线路，求解最优布设方案，直至方案满足公交的干线服务要求，分析最后的公交干线布设方案的碳排放情况。