西部河谷型城市接运公交网络设计与优化研究：以兰州市为例

A urban feeder-bus network is a regional bus system that service to urban rail transit system.A workday is divided into 5 time interval,take Lanzhou City as a case,during a week we will monitor and record the travel law of passengers of 60 chief bus stations in every time interval,the capacity,velocity,frequency and attendance of buses in 20 chief running sections,and the running direction,waiting time,crossing situation of buses in 12 chief crossroads and 8 hubs of bus,so as to construct a database of running nature on bus network of Lanzhou City.The main factors effecting urban feeder-bus network are analysed,and then the main several factors are selected to eatablish bus running performance index evaluation system,which can portray the characteristics of urban feeder-bus network.In view of the index evaluation system of bus network,combine the lineament of valley city,distribution characteristics of main urban function zones and bus routes,and also consider the benefit of passengers,bus company and urban rail transit operator,a mathematical model on feeder-bus network of Lanzhou City will be established.By analysing the characteristics of urban feeder-bus network model and mathematical expression of these index,with the aid of Matlab scientific software and swarm intelligence algorithm,such as genetic algorithm,ant colony algorithm and particle swarm optimization algorithm etc,the model will be solved,so that we can give a optimimal dedign plan of feeder-bus network of Lanzhou City.Our work will provide some real materials and theoretical references for design and optimization of urban feeder-bus network in other western valley cities.

接运公交网络是指专为城市轨道交通提供接运服务的区域公交系统。本研究将一天划分为5个时间段，以兰州市为例，实地监测记录各时间段60个主要公交站的乘客出行规律，20条主要公交线路的运行指标，包括公交车容量、运行速度、频率、上座率，以及12个主要交通路口和8个公交枢纽站的车辆交汇情况，构建兰州市公交网络运行指标数据库；分析、筛选影响接运公交网络运行的主要因素，建立能够反映网络运行特征的性能评价指标体系；结合河谷型城市的地形、各城市功能区分布及公交网络线路结构特点，建立兼顾乘客、公交公司和轨道交通运营者三方利益的接运公交网络模型；分析模型的特点和各指标的数学特征，使用Matlab科学计算软件及群体智能算法（遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等），对模型进行求解，给出兰州市接运公交网络的最优设计方案，同时为西部其他河谷型城市接运公交网络的设计与优化提供参考。

本研究建立了兰州市公交系统的信息数据库和网络模型，并运用复杂网络方法分析了公交网络的拓扑特征；根据度指标，筛选了50个主要公交站作为调查对象，统计分析了各个公交站在5个代表性交通时段市民的公交出行需求。使用TransModeler3.0交通仿真软件，分析了兰州市主要路段、路口、立交桥的机动车通行能力，设计了无信号灯控制交通路口的机动车通行方案，仿真分析了交通十字信号灯设置参数对车流的影响。根据兰州市轨道交通一号线一期工程建设方案，实地考察了20个地铁站的地理条件和市民出行需求，确定在西固区陈官营、安宁区世纪大道(兰州海关)、七里河区兰州西客站、城关区南关什字和东岗镇5个地铁站建设接运公交枢纽。综合考虑5个接运公交枢纽当前的公交线路布局和未来城市发展规划，以及河谷型城市的地形特点和陇海铁路、穿城黄河对城市切割的影响，构建了兰州市接运公交网络的整体结构。建立了更加符合实际的接运公交网络设计与优化问题的数学模型，设计了两种接运公交网络的建构算法：逆向径向扫描算法和基于最短路径的启发式算法，并通过重组不合理线路、整合相似线路、合并高包含线路等技巧，优化了公交线路结构和网络布局。特别地，我们基于Matlab平台开发了求解接运公交网络设计与优化问题的计算机程序。此外，我们还研究了与接运公交网络设计问题相关的两个子问题：车辆调度问题和中国邮递员问题，得到了一些有意义的结果。