一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)公交樞紐的集散功能和換乘功能，提高出行者利用公交樞紐轉(zhuǎn)換 公交網(wǎng)絡(luò)出行的可達(dá)性，確定城市公交樞紐的布點(diǎn)規(guī)劃方案，以達(dá)到促使更多的出行者利 用公交樞紐轉(zhuǎn)換公交網(wǎng)絡(luò)完成出行，提高公交出行的可達(dá)性，促進(jìn)公交優(yōu)先發(fā)展的目的。屬 于城市交通規(guī)劃領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市公交樞紐是城市交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對(duì)提高城市交通系統(tǒng)整體運(yùn)行效 率、銜接城市內(nèi)外交通、調(diào)整公交線(xiàn)網(wǎng)布局、合理引導(dǎo)客流走向、方便乘客換乘以及帶動(dòng)地 區(qū)開(kāi)發(fā)都有著舉足輕重的作用。常用的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法有重心法、節(jié)點(diǎn)流量法 等方法，這些傳統(tǒng)的公交樞紐布點(diǎn)方法主要考慮研宄區(qū)域的空間幾何特征、樞紐客流量等 因素，機(jī)械地采用空間幾何特征、客流分布等因素來(lái)確定樞紐布點(diǎn)，未能與城市用地布局、 人口出行相結(jié)合，造成公交樞紐的使用不便和可達(dá)性較差，并且公交網(wǎng)絡(luò)的整體可達(dá)性也 較差、公交網(wǎng)絡(luò)輻射范圍有限。
[0003] 經(jīng)發(fā)明人長(zhǎng)期研宄發(fā)現(xiàn)，城市公交樞紐在公交網(wǎng)絡(luò)中主要發(fā)揮集散功能和換乘功 能，并且城市公交樞紐與人口分布、城市中心體系等因素密切相關(guān)。因此，如果能建立一種 基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法，使公交樞紐與其覆蓋人口的可達(dá)性最大、公交 樞紐與城市中心體系的耦合關(guān)系最優(yōu)，充分發(fā)揮城市公交樞紐的集散功能和換乘功能，提 高出行者利用公交樞紐轉(zhuǎn)換公交網(wǎng)絡(luò)出行的可達(dá)性，促進(jìn)公交優(yōu)先發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方 法，本發(fā)明將城市公交樞紐布點(diǎn)與人口分布、城市中心體系緊密結(jié)合，能充分發(fā)揮城市公交 樞紐的集散功能和換乘功能，具有針對(duì)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法，包含以下步驟：
[0007]步驟1)，根據(jù)公交出行0D確定公交樞紐的N個(gè)初步布點(diǎn)方案，N為大于等于1的 自然數(shù)；
[0008]步驟2)，建立公交樞紐覆蓋人口數(shù)量的目標(biāo)函數(shù)；
[0009] 步驟3)，建立公交樞紐與城市中心體系的耦合關(guān)系的目標(biāo)函數(shù)；
[0010] 步驟4)，根據(jù)步驟2)中和步驟3)中建立的目標(biāo)函數(shù)，建立基于可達(dá)性的城市公交 樞紐布點(diǎn)模型；
[0011]步驟5)，根據(jù)步驟2)中和步驟3)中建立的目標(biāo)函數(shù)對(duì)各個(gè)初步布點(diǎn)方案進(jìn)行調(diào) 整，得到各個(gè)初步布點(diǎn)方案的優(yōu)化調(diào)整方案；
[0012] 步驟6)，根據(jù)步驟4)中建立的基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)模型計(jì)算各個(gè)初 步布點(diǎn)方案的優(yōu)化調(diào)整方案的模型值；
[0013] 步驟7)，比較各個(gè)初步布點(diǎn)方案的優(yōu)化調(diào)整方案的模型值，取具有最大模型值的 初步布點(diǎn)方案為城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方案。
[0014] 作為本發(fā)明一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所 述步驟2)的詳細(xì)步驟如下：
[0015] 步驟2. 1)，根據(jù)以下公式計(jì)算公交樞紐所覆蓋區(qū)域內(nèi)各個(gè)交通小區(qū)的中心點(diǎn)對(duì)公 交樞紐的影響度A Jk):
[0017] 其中，Si為公交樞紐k所覆蓋區(qū)域內(nèi)第i個(gè)交通小區(qū)的中心點(diǎn)，i為大于零小于等 于I的自然數(shù)，I為公交樞紐k所覆蓋區(qū)域內(nèi)交通小區(qū)的個(gè)數(shù)，d( Si-k)為中心點(diǎn)Si到公交 樞紐k的距離，r為公交樞紐的影響范圍半徑；
[0018] 步驟2. 2)，根據(jù)以下公式計(jì)算每個(gè)中心點(diǎn)上的人口數(shù)到公交樞紐的可達(dá)性：
[0019] 4 =戽*；1,.(灸）
[0020] 其中，為中心點(diǎn)Si的人口數(shù)到公交樞紐的可達(dá)性，Pki為中心點(diǎn)s i所賦予的人 口數(shù)；
[0021] 步驟2. 3)，計(jì)算公交樞紐對(duì)其所覆蓋人口的吸引力Tk:
[0023] 步驟2. 4)，建立第n個(gè)公交樞紐布點(diǎn)方案覆蓋的人口數(shù)量的目標(biāo)函數(shù)fln:
[0025] 其中，K為城市中公交樞紐的個(gè)數(shù)，n為大于零小于等于N的自然數(shù)，N為城市公交 樞紐初步布點(diǎn)方案的個(gè)數(shù)。
[0026] 作為本發(fā)明一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所 述步驟3)的詳細(xì)步驟如下：
[0027] 步驟3. 1)，根據(jù)以下公式計(jì)算城市中所有交通小區(qū)對(duì)于各個(gè)公交樞紐的連通度：
[0029] 其中，Dk為城市中所有交通小區(qū)對(duì)于公交樞紐k的連通度，J為城市中所有交通小 區(qū)的個(gè)數(shù)，j為大于等于1且小于等于J的自然數(shù)，l kj為城市中第j個(gè)交通小區(qū)與公交樞紐 k之間的最短路徑，當(dāng)?shù)趈個(gè)交通小區(qū)與公交樞紐k存在公交直接連接時(shí)，|3 kj= 1，否則， 0kJ= 〇 ;
[0030] 步驟3. 2)，建立第n個(gè)公交樞紐布點(diǎn)方案中公交樞紐與城市中心體系的耦合關(guān)系 的目標(biāo)函數(shù)f2n:
[0032] 作為本發(fā)明一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所 述步驟4)中基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)模型4為：
[0034] 作為本發(fā)明一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所 述步驟5)的詳細(xì)步驟如下：
[0035] 步驟5. 1)，對(duì)于第n個(gè)公交樞紐布點(diǎn)方案，分別計(jì)算其覆蓋人口數(shù)量的目標(biāo)函數(shù) fln、布點(diǎn)方案中公交樞紐與城市中心體系的耦合關(guān)系的目標(biāo)函數(shù)f 2n，當(dāng)fln< flDlin時(shí)，調(diào)整 方案中覆蓋人口數(shù)量最小的公交樞紐的布點(diǎn)；當(dāng)f2n< f2min時(shí)，調(diào)整方案中與城市所有交通 小區(qū)連通度最小的公交樞紐的布點(diǎn)；通過(guò)調(diào)整得到新的規(guī)劃布點(diǎn)方案，計(jì)算新的規(guī)劃布點(diǎn) 方案的目標(biāo)函數(shù)值；
[0036] 其中，flmin為預(yù)先設(shè)定的公交樞紐覆蓋人口數(shù)量的最小閾值；f2min為預(yù)先設(shè)定的公 交樞紐與城市所有交通小區(qū)連通度的最小閾值；
[0037] 步驟5. 2)，重復(fù)執(zhí)行步驟5. 1)，直至fln> f lmin并且f 2n> f 2min時(shí)，結(jié)束優(yōu)化調(diào)整 過(guò)程，得到第n個(gè)公交樞紐布點(diǎn)方案的優(yōu)化調(diào)整方案；
[0038] 步驟5. 3)，對(duì)所有公交樞紐布點(diǎn)方案執(zhí)行步驟5. 1)和步驟5. 2)，得到各個(gè)公交樞 紐布點(diǎn)方案的優(yōu)化調(diào)整方案。
[0039] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
[0040] 1、基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法綜合考慮了公交樞紐的集散功能和 換乘功能，有利于公交樞紐功能的發(fā)揮。
[0041] 2、將城市公交樞紐與城市用地布局、人口出行等要素緊密結(jié)合，有利于促進(jìn)更多 的出行者利用公交樞紐轉(zhuǎn)換公交網(wǎng)絡(luò)完成出行，提高公交出行的可達(dá)性。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1是基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃的流程圖；
[0043] 圖2是案例的公交樞紐覆蓋交通小區(qū)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 以《蘇州工業(yè)園區(qū)綜合交通規(guī)劃（2012-2030)》中的公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃為例，下面 對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
[0045] 如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)規(guī)劃方法，包含 以下步驟：
[0046] 1、根據(jù)規(guī)劃城市中心體系、公交出行0D和軌道交通線(xiàn)路的初步規(guī)劃方案，提出公 交樞紐布點(diǎn)的三個(gè)初步方案。
[0047] 2、建立基于可達(dá)性的城市公交樞紐布點(diǎn)模型，以方案一中月亮灣樞紐為例：
[0048] 2. 1)首先確定樞紐的影響范圍。公交樞紐主要考慮采用常規(guī)公交來(lái)接駁軌道交 通，常規(guī)公交運(yùn)營(yíng)速度按照16-20公里/小時(shí)計(jì)算，則10分鐘可達(dá)的范圍區(qū)域半徑為3公 里左右，因此預(yù)先設(shè)置區(qū)域半徑r = 3公里。由于布設(shè)的樞紐和劃分的交通小區(qū)較多，園區(qū) 內(nèi)部交通小區(qū)共539個(gè)，選取某個(gè)樞紐在預(yù)設(shè)區(qū)域范圍內(nèi)交通小區(qū)為對(duì)象進(jìn)行分析。以月 亮灣樞紐為例，樞紐編號(hào)為k = 1，該樞紐為城市內(nèi)部的公交換乘樞紐，月亮灣樞紐覆蓋交 通