基于复杂网络耦合与演化分析的城市公交网络规划方法研究

To remedy the insufficiency underlying the current public transit network planning pattern which is to passively meet the demands of city residents' transit trips and adapt to the urban roadways network, in this research, it will develop an urban public transit network optimization model and a solution approach using the theory of complex network based on coupling and evolement analysis. Targeting at achieving efficient comprehensive optimization of city residents' transit trips, transit network and road resource use, this research will shed more insights into following fundamental theories including 1) a comprehensive matrix representation of urban road network and public transit network ; 2) the coupling and evolvement mechanic in urban transit network and the residents trip distribution/road network. And by investigating the public transport network evolution model based on self -organization theory of complex networks, the urban public transit network optimization and an adjustment method will be put forward based on evolvement mechanic analysis. Compared with the traditional model in the form of variable and vector, the public transit network optimization model in the form of comprehensive matrix based on coupling analysis will improve the adaptability to network scale and calculating efficiency. The public transit network optimization and adjustment method based on the graduation district theory and coupling and evolvement mechanic analysis, can realize the integrated optimization goal of improving the transportation efficiency of public transit networks and the utilization of resources of the road networks.

反思公交规划中"被动满足交通需求，被动适应城市道路网络"的规划模式，以实现"居民出行效率、公交线网运输效率和道路资源利用效率的综合优化"为目标，运用复杂网络理论，对城市道路网络和公交网络的综合矩阵化表示方法和城市公交网络与居民出行分布、道路网络的耦合关系和演化机制等基础理论进行研究。在此基础上通过研究基于耦合的"综合矩阵化"城市公交网络优化模型及其求解算法，提出与城市道路网络结构、规模相耦合的城市"多级分区"公交网络规划新方法；并通过构建基于复杂网络自组织理论的公交网络演化模型，提出基于演化分析的城市公交网络优化调整方法。相对于传统"变量、向量"形式的城市公交网络优化模型，基于耦合的"综合矩阵化"城市公交网络优化模型将提高可规划路网的规模和求解效率；基于耦合和演化分析的"多级分区"公交网络优化和调整方法，可实现公交线网运输效率与道路资源优化利用的综合优化。

项目反思公交规划中“被动满足交通需求，被动适应城市道路网络”的规划模式，以实现“居民出行效率、公交线网运输效率和道路资源利用效率的综合优化”为目标，运用复杂网络理论，对城市道路网络和公交网络的综合矩阵化表示方法和城市公交网络与居民出行分布、道路网络的耦合关系和演化机制等基础理论进行研究。在复杂公交网络的拓扑结构分析方法的基础上，提出了城市公交网络结构与居民公交出行分布、道路网络结构耦合模型的“矩量法”解耦计算方法，并分别基于直达客流量分析和行程时间可靠度分析，提出了“综合矩阵化分析”的城市公交网络优化模型及求解算法。最后提出了与城市道路网络结构、规模相耦合的城市“多级分区”公交网络规划新方法；并通过构建基于复杂网络自组织理论的公交网络演化模型，提出基于演化分析的城市公交网络优化调整方法。项目研究成果已在桂林市和贺州市得到工程测试应用。相对于传统“变量、向量”形式的城市公交网络优化模型，基于耦合的“综合矩阵化”城市公交网络优化模型提高了可规划路网的规模和求解效率；基于耦合和演化分析的“多级分区”公交网络优化和调整方法，以公交网络的规划建设需求主动引导城市道路网络结构的演变，从而可实现公交线网运输效率与道路资源优化利用的综合优化。