1、城市公共交通的运营线路设计方案摘要:目前,各大城市已有的公共交通已经不能满足城市发展的需求,这很大程度地限制了城市的发展,因此,本文将要建立模型,提出一种为城市新增加的公共交通设计合理高效的运营线路的普适方法,以缓解市中心交通拥堵及偏远地区交通不便的压力.本模型创新性地将聚类分析法转化为聚类数学规划问题为城市划分分级交通小区,并以依据小区关联程度定义的小区组合为研究对象分别进行研究.首先我们改进了路阻函数的参数估计法,给出了根据数据求符合城市具体情况的参数的方法,设计将路阻函数代入模型,并给出求全市时空分布的具体方法,然后制定了角度判别法,从而将属于同一条公交线路的站点归为一类,应用算法为站点
2、之间选取合理路段,最终得到新增公共交通的合理运营路径. 关键字:分级交通小区,交通路阻函数,模型,时空分布,角度判别法,算法 Abstract: At present, the cities of the existing public transportation cannot meet the needs of urban development, which greatly limits the development of city, therefore, this article is going to establish model, proposes a design for u
3、rban public transport in the new universal method of reasonable and efficient operating routes, to ease the traffic jams downtown the pressure of the inconvenient traffic and remote areas. This innovative model to clustering analysis into mathematical programming problem classification for urban tra
4、ffic village, combination with correlation definition according to the village, the village as the research object respectively were studied. First, we improved the road resistance function parameter estimation method, is presented according to the citys data and conform to the specific circumstance
5、s of parameter, the method of design into the road resistance function model, and gives concrete method of the space-time distribution, and then made the Angle criterion, which will belong to the same bus lines site to, applied algorithm for selecting reasonable road between sites, finally get reaso
6、nable operation of public transportation, new path. Key words: Grading traffic plot, traffic road resistance function model, space-time distribution, Angle criterion, is proposed 中图分类号：F570.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 背景和意义: 我国现有的城市路网一般都是密度低,干道间距过大,支路短缺,功能混乱;同时,城镇化水平显著提高,大量人员出行,物资交流频繁且机动车快速增长,城市交
7、通面临着沉重的压力,使得当前的交通基础设施难以承担.所以公共交通仍需科学合理地进一步发展,交通网络的结构有待于进一步优化改进.然而现有的道路设计结构及公交网络的设计都存在一定的弊端和需要改进的地方.因此,我们通过讨论研究出一种新型的道路交通网络设计方案以解决上述近期凸显的交通问题,改善路网结构并缓解现有路网压力.以此抵消城市发展给交通带来的种种弊端,改进公共交通系统,为人们出行提供更多方便可行的选择.提高交通网络的利用效率,美化城市道路交通,减少交通事故,促进社会和谐发展. 因此,本文将要研究的具体问题是建立合理的模型为城市设计新增加的公交车运营线路,以缓解城市中心交通拥堵的情况以及偏远地区交
8、通不便的情况. 模型的建立: 首先,通过改进模糊均值聚类分析法,将其转化为聚类数学规划问题,对城市进行交通小区初步划分: 设,其中是数据集,:聚类中心数,:样本,:聚类中心,:样本和聚类中心的欧氏距离(),:样本和聚类中心的隶属度,:隶属度矩阵,:聚类中心坐标矩阵. 目标函数: 约束条件: 其中,是权重因子, 解此模型,从而得到个以交通量集中程度为划分指标的交通小区划分结果. 考虑到公交线路的建立要求站与站之间距离不宜过长且总得运营时间不宜过久,所以我们以同样的方法对每个小区划分次级交通小区,然后我们对每个以及每几个交通小区的组合进行单独分析,从而缩小具体的研究范围.其中小区组合的确定依据小区
9、间关联程度而定,即以两个小区中心“作为起讫点或途经站点”的交通流量大小作为衡量两个小区相关程度的指标.从而得到有效的交通小区组合. 由于在通常情况下,仅是在某段时间内某种或某几种出行方式的数据可以被得到,即部分时空分布,不能代表整个城市行人出行的情况及全局时空分布,因此我们希望通过部分分布合理地估计全局时空分布. 为此,我们改进了路阻函数的最大似然标定法, 其中,表示此出行方式的成本. 从而得到 然后根据所研究城市的交通数据求解两个参数,从而得到城市的路阻函数. 然后将路阻函数引入模型中, 从而得到该城市某出行方式不同时间段,各区之间的交通承担率矩阵,再利用公式求出该市的全局时空分布. 该市的
10、次级交通小区时空分布矩阵求法与此相同,兹不赘述. 然后,将所得的全局矩阵主对角线对称位置上的数值相加得到不考虑方向的关于交通流量的改进矩阵: 根据矩阵的数值对公交站点进行分类:首先选出改进矩阵中最大的两个元素将其起讫点表示在图中,计算两条连线的锐夹角,若该夹角小于某特定值,则这四个点位于同一公交线路上,若大于此特定值,就属于不同公交线路(此方法只适用于连线相交的站点,对于不想交的站点,总会被有相交连线的站点相连,因此不予以考虑),然后重复此过程,直到所有点组合取完为止.从而我们得到了若干条公交线路及其所涉及的站点. 最后,我们引用“基于有效路径的多路径交通流分配模型”,根据已经得到的阻抗函数,
11、公交站点,及道路实际情况,引用算法确定站点之间的合理路径:用两个指标和来判断路段是否位于有效路径上,其中表示从起点到节点的最小阻抗,表示从节点到终点的最小阻抗.只有当且时,路段才位于有效路径上.即:道路离起点越来越远,离终点越来越近. 例如:在图所示的网络中,交通节点之间的数据为路段所需的行驶时间,表示从起点到节点的最小行驶时间,表示从节点到终点的最小行驶时间. 图 根据上图,可以找出从交通节点到交通节点的所有简单路径,同时可以算出其阻抗(行驶时间),得到下表. 表 如果按照双推算法中对有效路径的定义,即只有当且时,路段才位于有效路径上,则从交通节点到交通节点的有效路径见下表. 表 再从有效路
12、径中选择路径阻抗最小的作为我们的交通道路,就得到了基于双推算法下的合理路径. 最终得到了新增加公共交通工具的合理运行线路. 实例分析: 本文以深圳市某九天的出租车数据为例,应用以上模型,为其设计新增公交车运营线路,从而缓解交通压力. 首先,我们为深圳市划分了个交通小区,如下图: 图 将深圳市的数据代入路阻函数: 其中,时,其中;时,;时,其中. 在此,我们需要应用下面的公式来求解: 须先计算,再将代入得方程组: 分别消去,得:,由此可解出,再将带回,可求得深圳市的参数: 代入模型,求得深圳市的全局时空分布.然后运用角度判别法和算法,最终得到深圳市需要新增加的公交线路(见图): 图 参考文献: 吕玉强等,基于出租车数据聚类分析的交通小区动态划分方法研究,物流技术年月刊(总第期). 张生瑞,周伟,公路网规划理论与方法,北京,中国铁道出版社,年. (美)弗里曼著,吴喜之译,统计学精品译丛,机械工业出版社,. 李志纯,黄海军.随机交通分配中有效路径的确定方法.交通运输系统工程与信息,. 作者简介：姓名：李雨梦，性别：女，生于 1991 年 4 月，籍贯：黑龙江省大庆市，单位：吉林大学，职称：学生，学历：本科.。 作者简介：姓名：谭学利，性别：女，生于 1990 年 5 月，籍贯：吉林省东辽县，单位：吉林大学，职称：学生，学历：本科。
