交通运输轨道交通走廊常规公交衔接优化精品.docx
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交通运输轨道交通走廊常规公交衔接优化精品
（交通运输）轨道交通走廊常规公交衔接优化（精品）
二○一三届毕业论文
轨道交通走廊常规公交衔接优化
学院：
公路学院
专业：
交通工程
姓名：
罗鑫
学号：
2105090225
指导教师：
王龙飞老师
完成时间：
2013.6
二〇一三年六月
轨道交通走廊常规公交衔接优化
专业：
城市轨道交通
本科：
罗鑫
指导教师：
王龙飞
摘要
当今世界交通发展的一个趋势是打破各种交通方式孤立发展的格局，形成多种方式既有分工又有合作的交通一体化发展模式。
而城市常规公交与轨道交通线路的有效接驳是交通一体化的重要环节。
城市轨道交通则凭借其容量大、速度快、并目准时、高效等优势占据了城市客运交通的主导地位。
在对城市轨道交通进行规划时，必然应考虑其影响范围内，现有常规公交线路的合理优化。
这也成为解决城市交通问题的一个重要研究课题。
本文从以下几个方而展开研究:
（1）查阅相关资料，分析对比轨道交通和常规公交的技术经济特征‚在城市交通中的定位以及相关交通方式的优劣；分析相关资料得到轨道交通客流的时空分布特征、轨道交通客流的车站空间分布特征；对轨道交通和常规公交客流的叠合性进行分析总结。
（2）结合相关资料分析轨道交通和常规公交换乘存在的问题‚换乘协调的内涵并分析总结了轨道交通和常规公交接驳优化的思路、原则，目标等。
（3）提出了常规公交线网调整的必要性的原因‚线网调整的思路和目标以及调整的整体思路；在分析总结原有轨道交通和常规公交衔接换乘模型的基础上，建立轨道交通衔接优化的基于总出行时间成本最小的优化模型，以及相关模型的限制条件和解决思路。
（4）对西安市已经开通的地铁二号线实例应用:
首先介绍了西安市地铁二号
线沿线公交布设状况和沿线功能区；分析相关资料得出西安地铁二号线客流时空分布和组成；调查总结西安市公交线路分布‚客流组成‚客流时空分布等；结合相关资料总结出西安地铁二号线与常规公交衔接的必要性，以钟楼为例总结周围公交与二号线的竞争关系并通过相关模型对公交线路进行优化调整。
关键词：
轨道交通常规公交衔接优化遗传算法地铁二号线
Conventionalrailtransitcorridoroptimizationconvergence
Professional:
urbanrailtransit
Undergraduate:
Luoxin
Instructor:
WangLongfei
Abstract
Transportdevelopmentintoday'sworldisatrendtobreakthevariousmodesoftransportationdevelopmentpatternisolated，Theformationofavarietyofwaysbothdivisionandco-developmentmodeloftransportintegration，Whileurbanregularbusandrailtransitlineconnectingtheeffectiveintegrationisanimportantpartoftraffic，Byvirtueofitsurbanrailtransportcapacity,speed,andheadpunctual,efficientandotheradvantagesoccupyadominantpositioninurbanpassengertransport。
Intheplanningofurbanrailtransit,thereareboundtobeconsideredwithinthescopeofitsinfluence,theexistingconventionalbuslinesreasonableoptimization。
Thisisalsothesolutiontotheproblemofurbantrafficisanimportantresearchtopic。
（1）Analysisofspatialandtemporaldistributionrailtransit,twokindsoftransferofpassengertransportationanddistributionoftimebetweenthetwointerchangescombination,provideatheoreticalbasisforthetransferof
（2）Analysisofrailtraffictransferproblemsandsummarizestherailandregularbustransportationoptimizationideas,principles,goals,etc.
（3）Analyzedandsummarizedintheoriginalrailandconventionalbusinterfacetransfermodel,basedontheestablishmentofrailtransportoptimizationconvergenceofthoughtbasedonthetotalminimumcostoptimizationmodel,andrelatedmodelsrestrictionsandsolutionideas.
（4）HasbeenopenedinXi'anMetroLineApplicationexamples:
firstlyanalyzesXi'anXi'anMetroLineandthelayoutofpublictransportplanning,drawthenecessityofconvergencebetweenthetwointerchanges;selectionsubwaystationclocktower,usingtheestablishedthemodeloftheconventionalbusstationneartheclocktowerforoptimaladjustmentofconvergence
Keywords:
RailtransportRegularBuslinkupOptimizationGeneticAlgorithmsMetroLine2
摘要I
AbstractII
第一章绪论1
1.1研究背景1
1.2研究现状1
1.2.1国外研究现状1
1.2.2国内研究现状2
1.3研究意义和目的3
1.3.1研究的意义3
1.3.2研究的目的3
1.4课题研究内容与思路4
1.4.1主要研究内容4
1.4.2研究的框架5
第二章城市轨道交通和常规公交特征分析6
2.1轨道交通与常规公交分析对比6
2.1.1技术特性6
2.1.2经济特性6
2.1.3功能定位分析7
2.2城市轨道交通与常规公交优劣势分析8
2.3轨道交通客流特征分析9
2.3.1轨道客流线路空间分布特性9
2.3.2轨道车站客流时间分布特性10
2.4轨道交通客流与常规公交客流时空分布叠合性分析11
2.5本章小结11
第三章轨道交通与常规公交衔接分析13
3.1衔接的意义以及必要性13
3.1.2有利于构建高效的公共交通系统13
3.1.3有利于提高公共交通的竞争力13
3.2衔接系统的原则13
3.3衔接协调的思路14
3.4轨道交通与常规公交衔接布局模式14
3.5本章小结15
第四章基于轨道交通的常规公交调整优化16
4.1基于轨道交通的常规公交线网调整原则16
4.2线网调整的必要性16
4.2.1增加公共交通整体运载能力16
4.2.2可持续发展的需要16
4.2.3城市轨道交通发展的需要17
4.3线网调整的目标17
4.4线网调整的思路17
4.5常规公交线网优化的方法17
4.6现有常规公交接驳线优化模型18
4.7常规公交线网调整约束条件21
4.8常规公交线网调整模型21
4.8.1研究假设21
4.8.2模型建立21
4.8.3相应的参数23
4.8.4模型的约束条件24
4.8.5模型求解思路25
4.9本章小结27
第五章西安轨道二号线实例研究28
5.1西安市地铁二号线概况28
5.1.1地铁二号线站点介绍28
5.1.2地铁二号线沿线功能28
5.1.3地铁二号线客流特征分析28
5.2西安市公交发展概况31
5.2.1公交客流时空分布特征31
5.2.2公交客流组成31
5.2.3公交线路分布特征31
5.3西安市地铁二号线与公交衔接必要性分析31
5.4地铁二号线钟楼站32
5.4.1钟楼所处方位32
5.4.2周边公交32
5.5轨道2号线与沿线公交线路接驳关系分析36
5.6轨道2号线沿线公交线路优化方案38
5.6.1平行性线路调整建议38
5.3.2交叉型线路调整建议38
5.7本章小结38
结论与展望39
1论文的主要结论39
2论文的主要不足点39
参考文献41
致谢43
第一章绪论
1.1研究背景
随着人类社会的不断进步，经济的快速发展，出行者的消费能力和出行需求也越来越大，私人汽车数量以及城市客运量也在逐年攀升，因此城市交通拥堵状况变得越来越严重。
但是仅仅依靠道路拓宽空间，增加线路和运力投入不能够从根本上解决问题。
当今交通发展的趋势是打破各种交通方式孤立发展的格局，形成各种方式之间既有分工又有合作的综合发展模式，如何缩短各种运输方式的换乘接驳时间，组大限度的减少出行中的时空消耗，已成为交通规划，设计，管理和经营者不懈探索的课题。
现代交通接驳体系的主要特点是注重多种运输方式接驳的时空效益，不仅要提高运输通道的速度，还要特别重视各种运输方式换乘的便捷性。
地铁是解决当今世界大城市客运交通的有效措施，在有轨道交通的大城市，轨道交通运载量甚至超过常规公交的运载量。
这些城市的共同特点是以轨道交通为基础，辅之以常规公交，并围绕轨道交通枢纽疏散和馈送客流，这种体系即在城市中心的繁华地区为乘客提供了方便，又有小限制了私人交通进入市中心，保证郊区居名在不使用小汽车的情况下，能在短时间到达市中心。
如何以城市公共交通整体优化为出发点，建立城市公共交通发展战略相适应的交通衔接体系，使城市轨道与公共大巴，中小巴士和的士组成的常规公交系统以及长途客运枢纽之间的换乘高效，安全，舒适，使包括乘客，经营者和管理者在内的各方都受益，越来越成为大家关注的焦点，而通过交通接驳换乘设施的合理布局，可以使出行者的出行选择由私人交通工具向高效的公共交通工具转化，使车辆和乘客总出行次数及出行时间减少，从而提高公共交通的吸引力。
对于轨道交通与常规公交系统如何可持续的衔接，加强轨道交通与其他客运交通方式特别是常规公交的紧密结合，以充分实现城市公共交通的整体效益和轨道交通建设的综合效益，保障城市轨道交通的可持续发展对根本上改善市区交通拥堵状况具有重要意义。
因此，本文通过对轨道交通沿线的交通及公交情况加以分析结合轨道交通与常规公交接驳的总体原则和目标，构建轨道交通沿线公交线路调整的模型，并给出轨道交通沿线公交线路的调整建议，以期轨道交通与城市常规公交一起发挥运力上的最大优势，缓解城市交通压力，改善城市总体交通状况。
1.2研究现状
上世纪八十年代以来，随着国外许多城市轨道交通的成功运营，我国许多城市也先后开始了轨道交通的规划，建设和运营，但是如何才能使轨道交通与其他交通方式有效的衔接，特别是与常规公交的衔接逐渐成为了出行者关注的一个现实热点问题。
因此，也吸引了越来越多的学者对此进行研究，但是关于常规公交与轨道交通之间协调换乘问题的系统论述还比较少，所做的工作主要有以下几方面：
1.2.1国外研究现状
在对城市常规公交与轨道交通接驳研究方面，国外的研究起步比较早。
国外多注重考虑存在换乘的交通方式和线路的换乘等待时间，对车辆的到达时间和发车时间采用一定的算法进行优化等方面的研究。
在公交线网优化方面，1967年Lampkin等人对此作了相应的研究，提出了将乘客的舒适度和出行时间一起作为公交线网的服务指标从而构建模型。
Demetsky等人在1978年通过对交通枢纽进行着重研究[1]，提出了采用分析技术的方法来设计交通枢纽，并经由一组预先设定的目标来评估交通枢纽效益。
S.N.Kuan和K.M.Ng等人提出了使用启发式的遗传算法和蚁群优化方法来对接驳公交线网进行优化设计，并通过实例，对比研究分析得出此算法与传统的数学计算方法在线网优化搜索效果方面具有相同的优势。
Chowdhury和Chen等人构建了以总费用最小为目标函数的模型，假设与轨道接驳的公交线路发车频率相同，以此对城市轨道交通以及与之接驳的城市常规公交发车频率进行确定。
并探讨了在接驳站点实现多条常规公交线与一条轨道交通线协调运营的控制技术。
Dickins.S.J.Iam于1991年通过对多个城市的交通状况进行调查分析，说明各大城市轻轨运输换乘设施的使用情况和潜在性，并提出了换乘设施的效益和影响现有各大城市换乘设施的诸多因素，对于换乘设施的位置，配置以及规模大小也给出了适当的建议。
200年Bielli等在将遗传算法用于公交网络优化时提出了一种新的计算适用度函数的计算方法。
2006年J.F.Cuan等提出了将公交线路结构和乘客出行线路分配同步优化的模型[2]。
2007年FangZhao等提出将混合启发式算法用于公交网络的优化，包括线网设计，发车间隔以及时刻表的设置。
1.2.2国内研究现状
关于国内部分城市轨道交通项目的研究主要有：
1997年，上海市建设委员会在“上海公共交通换乘枢纽研究”一文中分析了上海市公共交通换乘枢纽现状及其原因。
在对上海市地铁一号线，二号线以及明珠线客流的换乘特征做了详细的调查分析以后，上海建设技术发展基金会在其“轨道与公共交通换乘技术研究”项目中构建了轨道交通与其他交通方式相结合的客流预测模型，其主要用以研究客运网络在其逐步形成过程中，城市轨道交通与其他交通方式的站点换乘需求和换乘客流方式，以及换乘客流量的预测和服务线路的容量以及用地需求等方面的内容。
北京市地铁研究所在2004年通过组织开展轨道交通接驳方式抽样调查收集了上万个数据样本。
根据这些调查数据分析了与城市轨道交通相衔接的各种交通方式的接驳特征，接驳时间以及距离分布等方面的规律。
晏克非博士等对广州市交通衔接的状况以及存在的问题进行了分析，并且制定了改善广州市交通接驳的方案，探讨了常规公交与轨道交通的接驳关系，并以此编制了广州市轨道交通衔接改善的近，中，远期方案。
在轨道枢纽换乘布局规划设计及实际案例方面的理论研究主要有：
覃煌，晏克非，赵童等人建立了换乘系统的评价指标体系和评价指标的量化方法。
还有轨道交通客流特征分析，常规公交与轨道交通接驳的规划布局模式，以及接驳换乘系统运行状态的相关评价指标。
王秋平对乘客在进行城市常规公交以及其他交通方式与轨道交通换乘时，乘客在车站的平均换乘时间作了相应的研究，并提出了缩短乘客换乘时间，提高轨道交通部门运营效率及效益的措施。
对于城市常规公交与轨道交通接驳的内涵以及接驳影响因素，周伟对其进行了深入的研究，并提出了城市常规公交以及其他交通方式与轨道交通接驳的理论框架。
王志臣对城市常规公交与轨道交通接驳的原则，模式，以及存在的问题进行了相应的研究，并提出了城市常规公交与轨道交通接驳的四种衔接模式。
陈琛对城市公共交通换乘系统作了研究，并构建了换乘客流的预测模型。
通过结合大量实例，探讨了城市公共交通枢纽内各种交通方式之间的衔接模式，以及城市常规公交与轨道交通接驳时，常规公交线路的设置，并提出了城市公共交通枢纽与公交网络设计同时优化的问题。
城市常规公交与轨道交通接驳时，在对公交线网规划调整方面的研究主要有：
陆化普提到在对与城市轨道交通接驳的城市常规公交线路进行总体优化时，最主要应从接驳站点的选取以及接驳线路的优化两个方面进行。
其中对于接驳站点的选取，应以其可能为轨道交通线网接驳的最大客运周转量来选取，而对接驳线路进行优化时，应考虑以接驳效率或接驳乘客量最大为目标进行搜索优化。
武汉理工大学硕士曹玫介绍了将遗传算法运用到城市常规公交与轨道交通接驳线路优化中，使用遗传算法来搜索与城市轨道交通接驳的最优公交路线。
以轨道交通运营部门的总消耗以及乘客的使用消耗之和最小为接驳线路优化最小目标建立了模型。
长安大学硕士姚新虎在运用系统的协调理论，分析城市常规公交与轨道交通两者系统协调的理论基础上，提出了使城市常规公交与轨道交通协调以及与城市轨道交通接驳的公交线网调整方法，并最终构建了城市常规公交与轨道交通线网协调的评价指标体系。
北京交通大学硕士高永在其论文中搭建了轨道交通与常规公交的宏观规划框架。
一方面充实城市常规公交与轨道交通协调规划理论，另一方面通过借鉴现有的先进技术方法和分析工具，对城市常规公交与轨道交通协调的微观方法进行了研究，并最后提出枢纽站交通组织方法的整体设计流程和主题步骤的技术方法，形成枢纽站交通组织的技术体系，为具体的实际问题解决提供技术方法的支持。
1.3研究意义和目的
1.3.1研究的意义
大城市空间结构正以前所未有的速度在不断地拓展，以往传统常规的出行方式已不能满足居民长距离的需求：
城市轨道交通因在中长距离上具有运量大，安全，准点节约能源和用地的特点，已在城市公共交通系统中占据主导地位。
由于城市轨道交通是大运量交通方式，规划布置在主要客流走廊上，大城市在一定时期内还不能够形成轨道交通网络化运营状态，通常只能在一些城市客流走廊上发挥作用。
轨道交通和常规公交两者都是大众运输方式，是城市公共交通的系统主要组成部分，城市轨道交通线路通车运营后，必将会打破城市公共交通沿线走廊内已有的公共交通需求的平衡状态；一方面，部分公交线路客流流失严重难以保证公交企业的运营效益；另一方面，轨道交通客流难以得到保证，造成轨道交通资源的闲置。
究其原因，轨道交通建成后公交线网结构层次发生根本转变，轨道交通和常规公交之间的衔接缺乏研究，造成出行者换乘不便，轨道交通大运量，快速出行优势不能得到充分体现，公共交通资源浪费。
1.3.2研究的目的
轨道交通和常规公交是一个相互支撑协作的整体，只有加强对常规公交和城市轨道交通的接驳研究，才能共同构建协调发展的一体化城市公共交通系统，减少城市轨道交通系统和常规公交的不必要竞争，扩大轨道交通吸引客流的范围，增强轨道交通客流吸引力，提升公共客运交通系统运营效益和服务水平，真正确立公共交通在城市交通的重要地位。
（1）实现优先发展公共交通战略的需要
居民选择出行交通方式要考虑交通方式的方便、快捷、经济、舒适、安全等要素，要引导城市交通结构向公共交通转化，就要使公共交通在居民选择交通方式所考虑的要素上优于其它交通方式，并且照顾到在所有地区居住的城市居民。
这就要求高服务水平的公共交通服务，要达到这点，应协调大容量、快速的轨道交通系统与常规公交换乘衔接。
（2）城市交通可持续发展的需要
近期是城市交通处于私人交通快速增长的时期，城市开发向外扩展已经开始，如果城市轨道交通发展不能促成足以与私人交通抗衡的公共交通系统，那么未来城市交通中私人交通的地位将难以撼动。
对比轨道交通和小汽车交通对城市结构及形态的影响，轨道交通在节约利用土地、维持城市中心区活力，以及促使城市形成组团式发展等方面作用巨大，并可以减少小汽车交通带来的环境污染、消耗能源、占用大量土地、交通事故增加等一系列社会问题。
因此，轨道交通与常规公交协调换乘以提高公共交通的服务水平、增强公交竞争实力是城市交通可持续发展的需要。
（3）轨道交通发展的需要
一方面，轨道交通快速、准时、大运量、低能耗、轻污染，符合城市交通可持续发展的原则，是大城市公共交通的发展方向。
另一方面，轨道交通又是一项投资巨大的系统工程。
如果大城市公共交通线路布置不合理，无有效的衔接，居民换乘不便，势必造成客流量达不到预测水平，导致轨道交通经济效益不佳，投资难以回收。
轨道交通要真正体现大容量快速交通运输的优势就必须有相当的客流量，但是轨道交通的服务范围有限，必须与其他客运交通工具进行很好的衔接，特别是与常规公共交通的衔接，才能充分发挥轨道交通作为公交骨干网络的作用，保证有足够的客源维持轨道交通良好的经济效益，促进轨道交通的良胜发展。
（4）优化调整城市布局的需要
城市交通是构成城市功能的基本要素，是城市存在和发展的基础。
交通可达性是影响城市空间布局的重要因素。
不同的交通方式形成各具特色的区位可达性分布，对应着一定的城市空间分布形态。
自从轨道交通诞生之日起，与之相呼应的新的城市空间形态便产生了。
发展轨道交通，并通过轨道交通与常规公交的协调换乘，提高城市可达性，使城市能够以带状向近、远郊区延伸，形成新的围绕交通站点而建立的新市镇，并把大城市联系起来，诱导城市人口和就业岗位的重新分布，从而优化调整城市空间布局。
1.4课题研究内容与思路
1.4.1主要研究内容
（1）城市轨道交通和城市常规公交特征
探讨并研究城市轨道交通和城市常规公交的功能定位，技术经济特点，客流特征以及各自的优缺点，分析轨道交通客流时间分布特点。
（2）城市轨道交通与常规公交的接驳研究
分析城市轨道交通与常规公交接驳现状以及所存在的问题，以及各种不同接驳模式的对比，探讨轨道交通和常规公交衔接的目的，意义，原则，思路等。
（3）城市轨道交通走廊沿线常规公交线路优化设计
分析总结了轨道交通走廊常规公交衔接优化的意义，原则，思路，在研究了现有常规公交衔接优化的模型后，得出了基于总出行时间成本最小的目标函数，并给出了它的遗传算法求解思路。
（4）西安地铁二号线实例分析
在分析西安地铁二号线沿线车站和功能区之后，统计分析出西安地铁二号线客流时空分布，分析西安公交客流组成，线路布设，客流特征等特点，得出西安地铁二号线和常规公交衔接的必要性，以钟楼站为例运用前述模型对常规公交进行调整，并给出线路调整的建议。
1.4.2研究的框架
研究框架图如图1.1：
图1.1研究思路
第二章城市轨道交通和常规公交特征分析
2.1轨道交通与常规公交分析对比
轨道交通和常规公交属于不同的交通运输方式，其本身具有不同的交通特性，在城市交通运输中具有不同的功能和定位。
通过对常规公交和轨道交通交通特性的分析对比，使我们对这两种交通更加了解。
2.1.1技术特性
轨道交通相比常规公交的优势非常明显，表现在车辆容量，路线客运量及旅行速度方面。
比如，在车辆容量方面，城市轨道交通车辆的最大容量为375人/车，是常规公交的三到四倍；线路客运量最大可达70千人/小时，而常规公交平均只有15千人/小时；在运行空间方面，城市轨道交通不想馋鬼公交那样，只能在路面上运行，他有独立的轨道，因此不会产生交通拥堵，而且发车时间准时，交通事故极少。
而一般来说常规公交路权形式可分为三种，与其他地面交
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