城市群视角下综合客运枢纽网络拓扑分析与布局优化模型研究

In order to promote the rapid development of city and region, providing diverse and convenient transportation services, this project makes the comprehensive passenger transport hub network as topology from the perspective of urban agglomeration. It applies Complex Network Theory, Optimization Theory, System Engineering Theory etc. to study network topology analysis and layout optimization model of comprehensive passenger transport hub. Firstly, it applies complex network theory to construct multi-subnet composited complex network and analyses the comprehensive passenger transport hub network from the angle of underlying network topology. Then from the view of network physical connection, it proposes complex network generation algorithm and evolution of the comprehensive passenger transport hub network based on the field theory in the urban agglomeration. From the perspective of operational level, it optimizes the layout of the comprehensive passenger transport hub from multi-stage hierarchical layout optimization and robust layout optimization. This study can enrich the theory system of comprehensive passenger transport hub planning, promote the overall advantage of comprehensive transportation of Urban Agglomeration and improve the robustness of the system operation. Therefore, it has high theoretical value and practical significances.

为促进城市与区域快速发展，提供多样化和便捷化的运输服务，本项目以城市群为视角将综合客运枢纽网络抽象为拓扑结构，综合运用复杂网络理论、最优化理论、系统工程理论等理论和方法，对综合客运枢纽网络拓扑分析与布局优化模型进行深入研究。首先从底层网络拓扑结构角度，运用复杂网络理论构建多子网复合复杂网络分析城市群综合客运枢纽网络。从网络物理连接层角度，提出基于城市群场论的城市群综合客运枢纽网络生成算法与演化规律。从运营层角度，从多时期分层布局优化和鲁棒性布局优化两个角度对综合客运枢纽的布局进行优化设计。该研究可丰富综合客运枢纽规划理论体系，促进城市群综合交通整体优势的发挥，提升系统运行的鲁棒性和乘客出行服务的可靠性，具有很高的理论价值和实际意义。

我国城市群一体化格局逐步形成、区域协同发展需求突出，公众的出行逐渐过渡到多方式续接模式，综合客运枢纽的规划与布局问题亟待解决。本项目以城市群为视角对综合客运枢纽网络拓扑分析与布局优化进行研究。构建多子网复合复杂网络分析城市群综合客运枢纽网络；提出城市群综合客运枢纽网络生成算法与演化规律；对综合客运枢纽的布局进行优化设计。项目成果可用于综合客运枢纽系统分析与规划布局。具体研究成果如下：（1）构建城市群综合客运枢纽复合网络，并对网络拓扑特性和鲁棒性进行分析，结果表明复合交通网络具有无标度现象，复合网络整体可达性更高，组团特性明显且网络级联抗毁性更强，网络在蓄意性攻击策略下表现得更为脆弱。（2）在因素分析的基础上，确定城市群综合客运枢纽网络演化机理，构建演化模型。人口规模、经济发展、城镇化程度为主要影响因素，综合客运枢纽网络演化与城市群演化紧密相关，以单中心或多中心为组团特征，具有空间集聚与扩散、空间外部性、中心点引导等机制，各子网节点生成机制具有差异性。（3）建立多目标城市群综合客运枢纽分层动态布局优化模型，确定各时期枢纽设施的布局和规模等级，短期布局考虑客流及网络的稳定性，长期布局考虑城市群节点需求、网络规模及结构引导。（4）考虑客运枢纽网络鲁棒性建立城市群综合客运枢纽布局优化模型，确定网络鲁棒性最优的枢纽设施布局、规模等级和衔接方式。通过增大关键节点容量并提高其过载承受能力，可防止级联失效对复合交通网络产生的不利影响。