论文部分内容阅读
摘要：随着城市公共交通的普及和进步，如何优化设计地面交通网，对于城市公共交通发展有着重要意义。本文以郑州市高新区交通建设为例，从居民的角度综合考虑人口密度、交通路况、居民出行方便和从公交公司的角度出发考虑运营成本出发，以人流密度和运营成本主要因素，对郑州市高新区公交线路进行优化设计。首先基于最大客运流优化目标建立优化模型，对进行优化设计；然后基于最短路径的优化目标，运用Dijkstra算法，对进行优化设计。从而得到郑州市高新区公交线路的优化方案，为公交线路的改善提供参考。
关键词：公交线路； 最大客运流 ；最短路径 ；Dijkstra算法 ；优化设计
【分类号】：TG333
1 引言
随着公交优先政策的实行，人们对公共交通的关注逐渐增多。公交线路的优化问题日渐成为社会热点，如何更好地设置线路，既方便日常人们的出行，又节约运营成本，成为当前公交线路设置的重要方向。本文从郑州市高新区公交线路的设置作为切入点，以局部公交线路的优化设计为例，从居民的角度综合考虑人口密度、交通路况、居民出行方便和从公交公司的角度出发考虑运营成本出发，运用运筹学中的优化方法，从而找到更加适合实际情况的公交线路优化方案，为公交线路的布置提供参考方案。
2 郑州市高新区公交线路的优化设计
关于郑州市高新区公交线路的优化，考虑到郑州市高新区各个道路的具体情况，对于支路，路况不好的次干道的公交站点上的公交线路，不予重新规划，因其线路比较唯一，且变化会引起小区，村庄乘车的不便。本文只针对主干道，路况较好的次干道上的公交线路进行优化设计。对于起站点本文沿用以前的绕城路沟赵路站，高新区公交站。考虑到北边的连霍高速，公交线路的设计应在高新区的西南方向延伸。根据地图道路的分布，只考虑了高新区的公交线路分布情况，将与市区相连接的绕城路化工路站，化工路西环路站，科学大道西环路站作为虚拟的终点站。
2.1 基于最大客运流的公交线路的优化模型及求解
公交线网的功能就是高效地满足公交需求，线网的布设应满足以下原则：
（1） 出行时间短：尽可能按最短路布线，使服务区乘客出行时间（或乘行距离）最短；
（2） 客流尽量均衡：为充分发挥车辆运力，布线应优先选取客流较大且稳定的线路；
（3） 线网效率高：优先布设客流密集的线路，以充分发挥路线及运载工具的运能。
根据上述定义，服务客流密度为规划公交线路服务的路段客流密度，下文如无特指，客流密度均为服务客流密度最大服务客流密度模型优化的目标是找到客流密度最大的公交线路集合。事实上确定一条公交线路需要确定它所经过的站点和路段，这样，线路优化问题即转化成为寻找相应的站点和路段集合。 这里 令N为所有站点的集合，A 为所有路段的集合。因此，所有候选的公交线路都是A 的子集， 记为 ，另外定义2 个变量 分别代表 是否通过 点（i，j）对和是否通点（i，j）间的路段。
2.2 以最短路为优化目标的模型及求解
在考虑公交公司运营成本和居民出行方便的基础上，公交线路应尽量短，这样既可以节省公交公司的运营成本，又可以节省居民更多的时间， 通过郑州市公交网站的查询，和郑州市高新区地图的翻阅，得到郑州市高新区公交站点的分布和距离。
通过比例尺计算，及地图上的位置，将最短路径作为优化目标，决定采用改进Dijkstra法对公交线路进行优化，Dijkstra算法思想为：设G=（V，E）是一个带权有向图，把图中顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合（用S表示，初始时S中只有一个源点，以后每求得一条最短路径 ， 就将 加入到集合S中，直到全部顶点都加入到S中，算法就结束了），第二组为其余未确定最短路径的顶点集合（用U表示），按最短路径长度的递增次序依次把第二组的顶点加入S中。在加入的过程中，总保持从源点v到S中各顶点的最短路径长度不大于从源点v到U中任何顶点的最短路径长度。此外，每个顶点对应一个距离，S中的顶点的距离就是从v到此顶点的最短路径长度，U中的顶点的距离，是从v到此顶点只包括S中的顶点为中间顶点的当前最短路径长度。
由于公交线路的设计，还要考虑到乘客的出行方便，所以先通过标号法得到起始与终点公交站间距离最短的路径，然后将其经过的线路出去保留节点，得到剩余的路段，在进行标号法得到新一条公交路线，当大部分公交站点被包括时，即可得到以最短路径为目标的公交线路。
3 结论与展望
本文通过最大流算法和最短路算法对郑州市高新区公交线路进行了优化设计，得到优化方案，可以为公交线路的布置提供参考。最后可以考虑到地铁发展对公交线路的影响，重新规划公交线路
参考文献
[1] 苏镇洪，赵文秀，龙科军.道路网络容量的多端最大流算法[J].交通科学与工程，2012
[2] 刘建美，马寿峰，马帅奇.基于改进的Dijkstra算法的动态最短路计算方法[J]，系统工程理论与实践，2011
[3] 顾基发等.运筹学[M]. 北京：清华大学出版社，2005
关键词：公交线路； 最大客运流 ；最短路径 ；Dijkstra算法 ；优化设计
【分类号】：TG333
1 引言
随着公交优先政策的实行，人们对公共交通的关注逐渐增多。公交线路的优化问题日渐成为社会热点，如何更好地设置线路，既方便日常人们的出行，又节约运营成本，成为当前公交线路设置的重要方向。本文从郑州市高新区公交线路的设置作为切入点，以局部公交线路的优化设计为例，从居民的角度综合考虑人口密度、交通路况、居民出行方便和从公交公司的角度出发考虑运营成本出发，运用运筹学中的优化方法，从而找到更加适合实际情况的公交线路优化方案，为公交线路的布置提供参考方案。
2 郑州市高新区公交线路的优化设计
关于郑州市高新区公交线路的优化，考虑到郑州市高新区各个道路的具体情况，对于支路，路况不好的次干道的公交站点上的公交线路，不予重新规划，因其线路比较唯一，且变化会引起小区，村庄乘车的不便。本文只针对主干道，路况较好的次干道上的公交线路进行优化设计。对于起站点本文沿用以前的绕城路沟赵路站，高新区公交站。考虑到北边的连霍高速，公交线路的设计应在高新区的西南方向延伸。根据地图道路的分布，只考虑了高新区的公交线路分布情况，将与市区相连接的绕城路化工路站，化工路西环路站，科学大道西环路站作为虚拟的终点站。
2.1 基于最大客运流的公交线路的优化模型及求解
公交线网的功能就是高效地满足公交需求，线网的布设应满足以下原则：
（1） 出行时间短：尽可能按最短路布线，使服务区乘客出行时间（或乘行距离）最短；
（2） 客流尽量均衡：为充分发挥车辆运力，布线应优先选取客流较大且稳定的线路；
（3） 线网效率高：优先布设客流密集的线路，以充分发挥路线及运载工具的运能。
根据上述定义，服务客流密度为规划公交线路服务的路段客流密度，下文如无特指，客流密度均为服务客流密度最大服务客流密度模型优化的目标是找到客流密度最大的公交线路集合。事实上确定一条公交线路需要确定它所经过的站点和路段，这样，线路优化问题即转化成为寻找相应的站点和路段集合。 这里 令N为所有站点的集合，A 为所有路段的集合。因此，所有候选的公交线路都是A 的子集， 记为 ，另外定义2 个变量 分别代表 是否通过 点（i，j）对和是否通点（i，j）间的路段。
2.2 以最短路为优化目标的模型及求解
在考虑公交公司运营成本和居民出行方便的基础上，公交线路应尽量短，这样既可以节省公交公司的运营成本，又可以节省居民更多的时间， 通过郑州市公交网站的查询，和郑州市高新区地图的翻阅，得到郑州市高新区公交站点的分布和距离。
通过比例尺计算，及地图上的位置，将最短路径作为优化目标，决定采用改进Dijkstra法对公交线路进行优化，Dijkstra算法思想为：设G=（V，E）是一个带权有向图，把图中顶点集合V分成两组，第一组为已求出最短路径的顶点集合（用S表示，初始时S中只有一个源点，以后每求得一条最短路径 ， 就将 加入到集合S中，直到全部顶点都加入到S中，算法就结束了），第二组为其余未确定最短路径的顶点集合（用U表示），按最短路径长度的递增次序依次把第二组的顶点加入S中。在加入的过程中，总保持从源点v到S中各顶点的最短路径长度不大于从源点v到U中任何顶点的最短路径长度。此外，每个顶点对应一个距离，S中的顶点的距离就是从v到此顶点的最短路径长度，U中的顶点的距离，是从v到此顶点只包括S中的顶点为中间顶点的当前最短路径长度。
由于公交线路的设计，还要考虑到乘客的出行方便，所以先通过标号法得到起始与终点公交站间距离最短的路径，然后将其经过的线路出去保留节点，得到剩余的路段，在进行标号法得到新一条公交路线，当大部分公交站点被包括时，即可得到以最短路径为目标的公交线路。
3 结论与展望
本文通过最大流算法和最短路算法对郑州市高新区公交线路进行了优化设计，得到优化方案，可以为公交线路的布置提供参考。最后可以考虑到地铁发展对公交线路的影响，重新规划公交线路
参考文献
[1] 苏镇洪，赵文秀，龙科军.道路网络容量的多端最大流算法[J].交通科学与工程，2012
[2] 刘建美，马寿峰，马帅奇.基于改进的Dijkstra算法的动态最短路计算方法[J]，系统工程理论与实践，2011
[3] 顾基发等.运筹学[M]. 北京：清华大学出版社，2005