【摘 要】
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公共交通系统对城市快速、可持续发展起到引领和支撑的作用,在解决交通拥堵、环境污染、提升城市运行效率等方面具有无可替代的优势。经过近十年的建设和发展,一些大中型城市公共交通系统供给侧增长已达瓶颈,但系统整体运输效能及服务质量有待提升。在国家“十四五”规划背景和“交通强国”发展战略下,公共交通系统的规划需要从全局出发,寻求城市发展和实际需求的契合点,平衡出行者和运营方的成本和利益,完成从定性到定量、从
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目《现代城市多模式公共交通系统基础理论与效能提升关键技术》（51338003）； 国家自然科学基金重点项目《基于广义交通枢纽的城市多模式交通网络协同规划理论与方法》（51638004）；
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公共交通系统对城市快速、可持续发展起到引领和支撑的作用,在解决交通拥堵、环境污染、提升城市运行效率等方面具有无可替代的优势。经过近十年的建设和发展,一些大中型城市公共交通系统供给侧增长已达瓶颈,但系统整体运输效能及服务质量有待提升。在国家“十四五”规划背景和“交通强国”发展战略下,公共交通系统的规划需要从全局出发,寻求城市发展和实际需求的契合点,平衡出行者和运营方的成本和利益,完成从定性到定量、从局部到整体的转变。同时,公交运营策略也需要更加灵活、精细的设计以适应时空异质性的出行需求,实现公共交通系统从“粗放式”建设到“品质化”升级的转型。为此,本文依托国家自然科学基金重点项目《现代城市多模式公共交通系统基础理论与效能提升关键技术》（51338003）和《基于广义交通枢纽的城市多模式交通网络协同规划理论与方法》（51638004）,围绕城市公共交通系统线网布局规划和运营策略优化问题,在以下五个方面开展深入研究:（1）从基本特性、模型构建及求解算法三个层面,对城市公共交通线网布局规划、运营策略优化和公交客流分配的理论基础进行了梳理和分析,明确现有研究框架的缺陷和不足,为后续研究内容提供基础和依据。（2）提出公交基础网络布局规划模型,该模型综合考虑公交出行需求结构、规划标准及布局要求,对各OD点对不同公交运行路径的行程时间和运输效率进行权衡,寻求公交基础网络效用最大化。在此基础上,提出可适用于普通公交、快速公交、轨道交通等不同公交系统的基础网络布局规划求解算法,并结合实际案例验证算法有效性。（3）以乘客广义出行成本最小化和运营成本最小化为目标,构建公交线路走向及运营频率规划的多目标模型。提出多目标协同进化算法,通过两个种群同时对线路走向及运营频率进行协同规划,探索二者合理有效的多对多组合,以得到出行者和运营方之间的均衡解集,并采用Mandl标准测试网络对算法性能进行验证。（4）提出基于需求结构相似性的公交线路聚类分析方法,对同一类簇中的公交线路进行运营策略全局优化,即考虑了线路相互之间的竞争与协作,又避免了大型网络全局优化计算效率过低的问题。在此基础上,从网络层面构建公交系统运营策略的多目标优化模型,进一步改进多目标协同进化算法及客流分配算法,对公交服务的车辆调度模式和运营频率进行协同优化,并通过试验网络测试算法的有效性。（5）以“交运之星-Tran Star”城市虚拟交通系统为基础,梳理该系统的总体框架和相关功能模块,对必要模块进行二次开发及重组串联,结合上述研究内容的代码实现和功能封装,组成从输入端数据获取分析到最终方案落地的完整业务流程。并以真实城市案例为研究对象,通过上述业务流程完成公共交通系统线网布局规划和运营策略优化的功能实现和案例分析。
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