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1、河北工业大学 硕士学位论文 城市公交线网优化方法研究 姓名：杨帆 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：顾军华 20100501 河北工业大学硕士学位论文 i 城市公交线网优化方法研究城市公交线网优化方法研究 摘摘 要要 汽车产业的大发展给城市的交通和环境造成诸多困扰：道路拥阻、大气污染、停车困 难，这些问题成为影响城市发展的重大难题。如今在土地资源有限，城市用地紧张的情况 下，公共交通相对于其他交通方式具有无可比拟的优势，大力发展公共交通、合理规划和 布置公交线网，提升公交服务质量和加强居民对公交出行方式的吸引，这不仅仅是满足交 通出行的要求，也是建设可持续发展的交通系统的根本
2、要求，对于缓解目前普遍存在的交 通拥挤和堵塞问题具有非常重要的意义。 论文系统地讨论了各种公交线网优化模型，针对目前我国城市公交存在的问题，通过 对居民公交出行需求的调查，分析居民公交出行影响因素，并结合影响公交优化的各种因 素，从提高乘客服务水平和公交企业经济效益的角度，确定合理的优化目标和约束条件， 建立了公交线网优化数学模型。由于城市道路网比较复杂，为了使模型直观、简洁，将图 论中图的概念引入到公交线网优化中，每个关键站点被简化为图中的顶点，每条道路用图 的边表示。 根据构建的公交线网优化数学模型，论文详细介绍了线路的生成方法。在深入研究蚁 群算法的基础上，根据“逐条布线，优化成网”的布
3、线原则，对蚁群算法进行了改进，提 出了基于改进蚁群算法的公交线网优化方法。该算法简单可行，并且经过验证，可以取得 满意的优化效果。 最后，本文以唐山市为例，在对其公交现状进行分析的基础上，运用本文提出的优化 模型和方法，对其公交线网进行了优化调整，验证了本文所提出的理论的可行性。 关键词关键词：公交线网，线路优化，蚁群算法 城市公交线网优化方法研究 ii STUDY OF OPTIMAZATION OF BUS NETWORK IN CITY ABSTRACT The great development of the automotive industry has caused complic
4、ations to the citys traffic and environment in various aspects: the blocking the road, air pollution, parking problems. These issues become major problems in urban development. Now in the situations of the limited land resources and urban land shortage, the public transport compared to the other mod
5、es of transportation has unparalleled advantages. Developing public transport, planning and arranging the reasonable public transportation network, improving bus service quality and enhancing the attraction of urban residents to public transport are not only meet the requirements of the traffic trav
6、el, but also the fundamental requirement to build a sustainable development of transport system. They are of great importance to solve the primary problem of traffic congestion. This article discussed the models of public transportation network optimization systematically, analyzed the current probl
7、ems of urban public transportation, surveyed the public transportation needs of the residents, and combined with the influencing factors of public transportation optimization. A public transportation network optimization model is established for improving passenger service quality and economic effic
8、iency of enterprises under reasonable optimization and constraints. As urban road network is more complex, so the notion of graph theory is introduced in to the public transportation network optimization in order to make the model visual and simple. Each key site was reduced to graph vertex, and eac
9、h road can be expressed in edge. On the basis of the optimal mathematical model, detailed explanation. On the basis of studies on ant colony algorithm, it is improved based on the one by one routing, optimization into the network wiring principle. And a method of public transportation network optimi
10、zation is presented which is based on improved ant colony algorithm. It is simple and feasible, and it is proved that this method is feasible through practical usage. Finally, we take Tangshan City as an example. On the basis of the analysis of public transport status, we optimize the public transpo
11、rtation network. All of these can verify the feasibility of the theory proposed by this paper. KEW WORDS: bus network, optimization of bus network, ant colony algorithm 原创性声明原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公 开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集
12、体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内 容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者 机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的 部分或全部内容用于学术活动。 （保密的学
13、位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 河北工业大学硕士学位论文 1 第一章第一章 绪绪 论论 公共交通网络布局，是决定公共交通运营效率和服务水平的重要因素。公交线路的布局与调整对 公交经营者的利益、人们的出行，以及城市交通问题的改善有重大影响。因此，公共交通网络的优化 调整必须是科学和严谨的1。本文着重介绍如何结合城市发展需要，以改善公共交通服务体系作为目 标，研究比较完善的公共交通网络优化技术。 1-1 城市公交线网优化城市公交线网优化研究背景研究背景 1-1-1 城市城市公共公共交通现状交通现状 改革开放以来，我国的经济和社会水平有了很大的发展，并
14、且随着城镇化进程的加快，我国各中 大小城市的机动车拥有量急剧增加，导致我国各城市的道路交通量急剧增加，交通问题成为各城市面 临的极严重的“城市病”之一，尤其在大中城市，交通堵塞以及尤其引发的交通事故的增加、环境的 污染加剧等问题，直接影响到城市的面貌、人民群众的生活质量和城市的发展 2。 这些问题的传统解决方法是拓展道路，但是目前我国土地资源紧缺，城市人口非常密集，不可能 仅靠拓展道路来解决这些问题，因此利用这有限的土地拓展道路并不符合可持续发展的原则，最根本 的解决方法是提高道路的利用率。有关专家指出，在多种城市交通构成中，城市公共交通在占用道路 空间、道路环境污染和能源消耗等三个方面，具有
15、其它交通方式无法比拟的优越性。若按在市区同样 运送 100 名乘客计算，使用公共汽车与使用小汽车相比，道路占用长度减少近 9 倍，节省油耗约 5 倍， 排放的有害气体最多的可降低 15 倍左右。 另外， 城市公共交通也是解决低收入人群出行难的基本保障。 世界范围的研究表明，对低收入家庭而言，交通费占收入的 10%至 12%比较合理，超过 12%就成为负担 了。因此，要解决大、中城市目前存在的交通拥挤、交通事故频繁和环境污染严重等问题，应特别重 视优先发展城市公共交通 3。 随着经济和科技的发展， 城市公共交通工具也有了多样化的发展， 人们出行工具有了更多的选择。 目前，城市公共交通工具主要要下
16、列几种：常规公共交通系统（如公交车、出租车等） 、轨道交通（如 轻轨、地铁）和特殊公共交通系统 4。 因为我国的大部分大中城市经济实力不太发达，像地铁，轻轨等这种高科技运输方式存在着耗资 巨大，建造时间长，技术条件高的制约，目前人们还是只能采用公交车这类方式出行。在这种情况下， 常规公共交通系统仍然在城市公共交通运输系统里占首要地位，即使在发达城市里即便有更为先进的 交通方式，也不能忽略对常规交通运行方式的比重。本文研究的公交系统指地面常规公交系统中的公 共汽车。而在这几十年中，城市社会、经济结构发生了巨大变化，社会经济文化活动空前繁荣，居民 出行成倍增长。 但是，现在常规公交仍然存在以下主要问题，阻碍了公交事业的发展，急待解决 5： 1）公交线网布局结构不合理、密度低、重复率高、甚至存在公交服务盲区。 2）公交停车场规模
