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| 基于元启发式算法的公交网络设计优化问题 摘要 城市中的公共交通是社会便民出行体系中最重要的组成成员，满足乘客的出行需求是交通运输服务行业最重要的目标，公共交通的发展与人民生活息息相关，是经济与社会发展中必不可少的民生工程。在经济快速发展的当下，城市私家汽车拥有数量迅猛增加，城市路网压力陡增，环境污染增加。在此背景下，大力发展城市公共交通能很大程度上缓解压力。而城市公共交通的进步，很大程度上体现在乘客需求的满足程度，故公交线路网络的规划在此进程中至关重要。 通常来说，公交线网规划的主要目的包括以下三点：其一，为城市居民（即乘客）提供方便，快捷，安全且经济的服务。其二，最大限度的满足客流量需求，追求公共交通系统的效率最大化。其三，使城市公共交通参与的各方成本最小化。 城市公交网络设计问题（the Urban Transit Network Design Problem，简称UTNDP）分为城市公交线路设置问题（the Urban Transit Routing Problem，简称UTRP）和城市公交时刻表设置问题（the Urban Transit Scheduling Problem，简称UTSP），本文研究基于给定站点数量，站点间时间矩阵（距离矩阵），以及OD需求矩阵，构造公交路径网络，根据公交路径组长度，乘客平均换乘次数，乘客平均到达目的地耗时等评价指标，从乘客成本的角度，建立公交网络规划的优化模型。采用模拟退火算法，设计了生成初始路径组的算法，通过“增加”、“删除”、“颠倒顺序”的方法进行领域搜索，采用Dijkstra方法进行路径组效率的计算，通过模拟退火算法中循环的迭代、评估、选择操作，最终的到高效率的路径组。运行及计算结果显示，在此模型下生成的最终路径组具有良好的效率且极大程度的满足客流量需求。 关键词： 城市公交网络，模拟退火算法，路径规划 目录 1 绪论 1 1.1 选题背景及选题意义 1 1.2 国内外研究现状和发展趋势 2 1.2.1 国外研究现状 2 1.2.2 国内研究现状 4 1.4 研究内容 5 1.5 技术路线 6 2.公交线网规划方案 7 2.1 数据表示方法 7 2.1.1 公交网络表示方法 7 2.1.2 其他数据表示 8 2.2 模型构建 8 2.3 模型的前提条件与限制条件 9 2.3.1 前提条件 9 2.3.2 限制条件 9 2.4 √创建实验数据 10 3 元启发式方法的运用 11 3.1建立和改进线路组的方法 11 3.1.1 线路的表示方法 11 3.1.2 Initial_Solution 路径组初始化 12 3.1.3 Verify_feasibility路径组可行性检验 13 3.1.4 Average_Totaltime计算路径组效率 14 3.1.5 Update_Newnet 路径组变换 14 3.2 模拟退火算法的应用 16 3.2.1 模拟退火算法的基本原理与思想 16 3.2.2 模拟退火算法的求解应用 16 3.3.3 模拟退火算法中的参数计算 18 4 案例分析 19 4.1 线路组的评价参数 19 4.2 Mandl网络的实验结果 19 4.3 Cardiff城市公交网络实验结果 19 5 结论与展望 19 5.1 本文研究工作及结论 19 5.2 研究展望 20 |
