[发明专利]一种复杂干线公共交通线网稳定性的优化方法

说明书

本发明公开了一种复杂干线公共交通线网稳定性的优化方法，步骤如下：S1:分析公共交通线网结构（静态分析）：选用线网评价指标，对现有的线网方案进行线网指标分析；S2:分析公共交通线网稳定性（动态分析）：基于现有线网方案进行线网攻击仿真，确定稳定性评价指标，并获得线网抵御攻击的能力和表现；S3:公共交通线网稳定性优化求解：基于现有线网方案，通过延长线路进行稳定性优化，并对优化后的方案进行评价；本发明优化方法利用现有的线网规划方案，量化地进行网路稳定性优化，以克服工程可行性因素缺失、优化范围有限、影响因素较多导致优化困难等问题，提高了公共交通线网规划的科学性和合理性。

技术领域

本发明属于公共交通线网服务能力研究技术领域，尤其涉及一种复杂干线公共交通线网稳定性的优化方法。

背景技术

公共交通线网稳定性概述

公共交通线网极有可能遭遇各类事件对其造成中断或破坏。公共交通线网的稳定性指的是当线网某一部分发生故障、失效时，公共交通线网在一定时间和特定环境下，维持或者恢复基本功能在一定可接受程度的能力。

公共交通线网规划是高效、可靠地建设城市公共交通系统的前提，在获得公共交通线网规划方案后，还需要考虑线网在特殊情况下能否正常提供服务，并尽量提高线网在这些情况下的服务能力。

稳定性优化是指提高设计的线网和路线抵御故障的能力。现阶段国内许多城市正进行大规模的公共交通规划或者建设，但在规划过程中，规划工作者过于关注建设成本、工程可行性、运营指标等，很少将公共交通线网抵御故障的能力纳入考量之内。因此，构建该方法的目的提高线网稳定性，为规划工作者提供科学、定量的公共交通线网稳定性优化方法，减少规划工作者的工作量，提高规划工作的可靠性和科学性。

传统公共交通线网稳定性优化方法简介

如附图1所示，传统公共交通线网稳定性优化方法主要包括以下两个主要内容，一是线网结构分析，二是基于增量的优化。

（1）线网结构分析

对于某种类型的线网，首先选择表达线网稳定性的复杂线网指标，然后采用一定的搜索策略，用仿真的方法对线网的参数组进行优化，直接获得稳定性最优的线网结构。线网结构分析的重点在于解析分析。

（2）基于增量的优化

在现有的线网规划方案上进行变换增补，在线网规划方案变化较小的情况下最大程度地优化线网的稳定性。其中，线网攻击仿真主要应用于稳定性指标的选择或构建以及方案评价，稳定性指标的选择和构造目的是构造优化的目标函数。基于增量的优化重点在于找出线网方案相对薄弱的部分，并尝试对线网进行修改或增补以提高稳定性。

传统公共交通线网稳定性优化方法存在的问题

对于线网结构分析，现有的优化方法目标是直接求解稳定性最优的线网拓扑结构，但是完全没有考虑其他重要指标，如运营效率、建设成本等，仅仅考虑了几何意义上的线网最优。部分研究采用了多目标规划或多层模型的策略，尝试将稳定性和其他指标共同考虑，但是只针对中小规模的计算实例或基于方案进行选择，适用范围有限。

因此传统公共交通线网稳定性优化方法存在的问题可以总结为：

（1）没有考虑工程可行性约束

线网结构分析的相关研究中，直接选取某个指标作为目标，尝试直接得出最优线网及其参数，但是这些最优线网并没有考虑实际轨道交通线网的形态和工程可行性约束。

（2）优化范围有限，不能全局考虑

现有研究采用基本的复杂线网指标对线网进行评价，并提前设计多个方案，进行评价选择，并没有针对线网特性设计合理的评价指标，也不能自动生成最优方案。部分现有研究能自动填补线网的薄弱部分，但是稳定性优化的操作手段和范围仍然有限。