[发明专利]一种考虑站点全覆盖的接驳地铁的社区公交线网与发车频率同步优化方法

说明书

本发明公开了一种考虑站点全覆盖的接驳地铁的社区公交线网与发车频率同步优化方法，该方法包括步骤一：优化模型构建；步骤二：线网初始化；步骤三：适应度评价；步骤四：优化算法设计；步骤五：线网优化方案；本发明从理论层面对社区公交线网进行优化，使其在地铁接驳中发挥重要的作用，同时实现“公交‑地铁”混合交通模式的优势互补，降低公交系统总成本，提高总体运营效益和供给能力，从而提高公交微循环系统的服务水平。通过遗传算法对现实公交线网进行优化，并获得优化公交线网方案，并给出线网方案中每条线路的走向、发车间隔以及车队规模等信息，可以使乘客候车成本降低30.77％，在车成本降低54.45％，运营成本降低30.77％。

技术领域

本发明属于公共交通线网规划领域，涉及一种考虑站点全覆盖的接驳地铁的社区公交线网与发车频率同步优化方法。本发明适用于中小规模的路网区域进行公交线网优化。

背景技术

目前，由于城市和郊区地铁的快速发展，要求公交运营商不断调整公交线路网络，以便与地铁顺利合作，特别是在郊区，出现了更多与地铁服务相连接的社区班车线路。然而，许多社区班车路线的设计都依靠于经验，缺乏理论基础。

本发明从理论层面对社区公交线网进行优化，使其在地铁接驳中发挥重要的作用，同时实现“公交-地铁”混合交通模式的优势互补，降低公交系统总成本，提高总体运营效益和供给能力，从而提高公交微循环系统的服务水平。

发明内容

一种考虑站点全覆盖的接驳地铁的社区公交线网与发车频率同步优化方法，具体步骤如下：

步骤一：优化模型构建

考虑多种基于现实的约束条件，提出了车辆超载惩罚函数，以系统总成本最小化为优化目标，构建了混合整数优化模型。

本发明的目标函数主要包含用户成本与运营成本，可表示为：

C_T＝C_U+C_S (1)

式中，C_T为总成本；C_U为用户成本；C_S为运营成本。

运营成本与线网布局和每条线路的发车频率相关，可表示为：

式中，γ_S为车辆每小时的运营成本；R为线路集合；F_k为线路k的车队规模。L为线路k的单向长度；N_k为线路k上的站点个数；T_k为站点延误时间；V_b为公交行驶速度；H_k为线路k的发车间隔。

用户成本可以分为三个部分：乘客在车成本C_I、乘客候车成本C_W:

C_U＝C_I+C_W (4)

式中，C_I与线网布局有关，在本研究中，由于公交线网需要经过所有的公交站点，因此可以使用基于路线的客流分配方法。然而，研究区域内存在多个地铁站，出行路径可能不经过乘客的目标地铁站，当这种情况发生时，假设乘客在地铁站换乘到达他们目标地铁站的路线。因此，在计算该OD对的在车时间时，需要考虑地铁上的在车时间，C_I可表示为：