[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

说明书

本发明公开了一种低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法，该方法以公交干线网络碳排放量最小为目标，构建了公共交通干线布设的双层规划模型，其中，上层模型是基于遗传算法的路线选择模型，下层模型是基于图论的客流分配模型。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：以低碳为导向，提出了城市公共交通干线的设计方法，在承担公交干线客流的基础上，有效地减少了城市公共交通干线的碳排放。

技术领域

本发明涉及城市公共交通干线网络设计的领域，特别是涉及一种低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法。

背景技术

现代人类生产生活中产生的碳排放加速了温室效应和全球变暖等环境问题，限制了社会的高速发展和进步。为了实现交通与经济的可持续发展，必须发展出更低碳更绿色的生产生活模式。公共交通作为一种社会公共服务，往往需要保证较高的覆盖率，而高覆盖率意味着一些支线上的能源浪费和较高的单次出行碳排放量，因此聚焦城市公共交通干线，以低碳为导向，针对公共交通干线的布设方法做出改进，保证公共交通干线的服务效率，提高公共交通的吸引力，从而引导居民出行向更低碳的方式发展。

本发明基于客流OD分布及其地理信息特征，提出了低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法。以碳排放量最小为目标，结合公交线网布设中的各类约束条件，构建出公共交通干线布设的双层规划模型，上层模型求解公共交通干线的布设方案，下层根据上层模型方案进行公交客流分配。构建公交首末站选择方法，求解每对首末站间的K条最短路，基于服务效率构建备选线路集筛选机制，建立备选线路集。应用遗传算法求解当前首末站下公共交通干线的最优布设方案，检验该方案各线路的客流量是否满足干线要求，若不满足，迭代更新直至得到满足干线客流量要求的公共交通干线布设方案。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法，以碳排放量最小为目标，构建出公共交通干线布设的双层规划模型，利用节点对重要度计算方法选择公交首末站，求解每对首末站间的K条最短路作为初始的候选线路集合，基于服务效率构建备选线路集筛选机制，应用遗传算法求解满足干线客流要求且碳排放量最小的公共交通干线布设方案。

为达此目的，本发明提供一种低碳导向下的城市公共交通干线网络设计方法，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；