基于居民出行行为城市多级公交线网时空协调优化理论和方法

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1、中图分类号：U491UDC：656学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文基于居民出行行为的城市多级公交线网时空协调优化理论与方法Space-TimeCoordinatingOptimizationTheoryandMethodofUrbanMultilevelTransitNetworkBasedontheTravelBehaviorofResidents作者姓名：高健导师姓名：赵鹏学位类别：工学学科专业：交通运输规划与管理研究方向：城市交通规划与管理学号：11114233职称：教授学位

2、级别：博士北京交通大学2013年12月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学位论文作者签名：岛也签字日期：J刀3年．2月?∥Et导师签名：毡呜签字日期；2口哆年／上月致谢本论文的完成得益于许多人的无私帮助，没有他们的支持和鼓励我无法想象能最终完成我的论文研究工作。首先衷心感谢

3、我的导师赵鹏教授，赵老师因材施教的教学方式、严谨求实的科研作风和一丝不苟的治学态度让我在攻读博士期间收获良多，无论是论文的完成还是做人的成长都离不开赵老师一直以来的悉心指导与点拨。从确定论文方向、开题到论文的最后定稿，导师多次听我汇报思路和进展情况，在论文总体思路和核心环节上，导师都给予了悉心的指导；在我还忙碌于一些事务性工作的时候，赵老师从我未来发展的角度去考虑，一次语重心长地谈话让我终生受益。还要感谢诸葛承祥博士和张辉博士三年来在生活上给了我很多的关心在学习上给予了我莫大的帮助，我们在一起畅想人生，

4、探讨问题的难忘时光我永远不能忘怀。最后感谢一直以来都默默支持我的老师、家人、师兄、同学!没有他们的理解和支持我不可能有机会学习和深造，没有他们的鼓励和安慰，我也无法顺利完成学业。最后感谢各位专家耐心地审阅论文并提出宝贵意见!中文摘要随着我国国民经济持续稳定的发展，人均收入显著提高，城市化和机动化的速度不断加快，城市的小汽车保有量不断增加，虽然城市道路也在不断的修建和拓宽，但是交通供给增加的速度远远不及交通需求，城市交通拥堵问题日益严重。此外，交通拥堵还伴随产生了交通能耗上升、交通污染严重、交通事故频发等

5、一系列问题。面对人口、能源、环境、安全矛盾日益突出的压力，优先发展公共交通可以大大缓解我国城市交通需求增长带来的问题，有效改善城市交通拥挤状况，促使城市发展模式向节地、节能、节材转变。本论文选取公交线网、发车频率和时刻表作为优化对象，对城市公交线网进行时空协调优化，使多级公交线网布局合理，发车频率和时刻表满足要求，在时间和空间两个方面与居民的出行需求进行耦合，达到居民出行顺畅、换乘便捷、交通供给和需求平衡的目的。主要研究内容如下：(1)建立基于多智能体的城市大规模网络下居民公交出行行为仿真模型。本论文将

6、基于活动的模型和多智能体技术相融合，以MATSim为仿真平台，建立了大规模交通网络下的居民公交出行行为模型，主要包括仿真环境要素的搭建、多智能体属性和行为规则的定义以及多智能体学习和自适应机制的建模；并以保定市为例，构建了基于多智能体的微观仿真场景，将仿真结果与实际调查数据进行比较，结果表明模型精度满足应用要求。其中，研究重点在于仿真场景的构建以及输入数据的准备。(2)以居民公交出行距离为依据，建立多级公交线网等级配置模型。本论文针对城市公交线网分层规划理论缺乏的情况，提出基于居民公交出行距离的公交线网

7、等级配置方法。选取周转量为量化指标，建立公交线网供给周转量模型和居民出行需求周转量模型，从供需平衡的角度研究公交线网等级配置；并以河北省保定市为例，对方法和模型进行应用，验证公交线网等级配置方法的实用性。公交线网等级配置的研究可为微观的公交线网时空协调优化指明方向。(3)基于居民出行行为，建立城市公交线网时空协调优化模型，并设计启发式算法求解模型。第l阶段是进行公交线网的空间优化，以直达客流量最大为目标，生成各公交线路候选方案，随机组合候选线路，生成多个公交线网布局候选方案，接着利用MNL模型和BP神经

8、网络研究公交空间优化对居民出行行为的影响，为下一阶段的公交时间优化奠定基础；第2阶段是在公交空间优化的基础上进行公交时间优化，利用双层规划模型对居民出行行为和公交时间优化之间的动北京交通大学博士论文态关系进行建模，其中居民出行行为通过多智能体技术进行仿真，最终得到各公交线网候选方案的最优时刻表；第3阶段是确定最终的公交空间和时间优化方案，在各最优时刻表方案下，计算对应公交线网候选方案的直达客流量并进行比较，选择直达客流量最大的公交线网方案以