開題報告-城市公共交通網(wǎng)絡設計--終版

1、材料之二碩士研究生學位論文選題報告及論文工作計劃 課 題名 稱 城市公共交通網(wǎng)絡設計理論 學 號 研 究 生 蘆 群 專業(yè)、年級 交通運輸規(guī)劃與管理02級 所在 院系 交通運輸學院 導 師 劉 燦 齊 副 導 師 選 題 時間 2003年12月28日 同濟大學研究生院2004 年 1 月 1 日一、立論依據(jù)課題來源、選題依據(jù)和背景情況、課題研究目的、理論意義和實際應用價值改革開方以來，我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，城市化進程逐步加快，城市人口急劇增長，城市規(guī)模不斷擴大，城市交通問題日趨緊張。大力發(fā)展公共交通是解決我國城市交通問題的關(guān)鍵所在。公共交通能夠體現(xiàn)社會公平性，體現(xiàn)社會的經(jīng)濟合理性，具有節(jié)省能源，充

2、分利用交通資源，減少環(huán)境污染等優(yōu)點。而對于公共交通網(wǎng)絡的設計問題，由于公共交通系統(tǒng)和道路交通系統(tǒng)在目標函數(shù)、交通單元、走行時間函數(shù)等方面的差異，不能照搬、套用道路交通系統(tǒng)的設計方法。本研究旨在對城市公共交通網(wǎng)絡的客流均衡分配和連續(xù)網(wǎng)絡優(yōu)化設計問題進行探討；在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，為城市公共交通網(wǎng)絡設計提供系統(tǒng)的、科學的理論支持；并進行公共交通網(wǎng)絡設計方法的量化方面的研究，編制程序，提高城市公共交通網(wǎng)絡設計方法的科學性和實用性。本研究的意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 優(yōu)先發(fā)展城市公共交通的戰(zhàn)略需要；（2） 城市公共交通自身完善和發(fā)展的客觀需要；（3） 優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu)的需要。二、文獻綜述

3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)；所閱文獻的查閱范圍及手段所謂交通網(wǎng)絡設計問題（NDPNetwork Design Problem）就是為應對日益增加的出行需求而做出交通網(wǎng)絡擴展的優(yōu)化決策問題。分為：將現(xiàn)有線路升級和添加新線路。前者稱為“連續(xù)網(wǎng)絡設計問題”（CNDPContinuous NDP），后者稱作“離散網(wǎng)絡設計問題”（DNDPDiscrete NDP）。城市公共交通網(wǎng)絡設計既包含連續(xù)網(wǎng)絡設計問題，也包含離散網(wǎng)絡設計問題。關(guān)于該問題的數(shù)學描述及其求解方法的研究已有人做了探討。但總的看來，關(guān)于這個問題的研究還沒有理想的、公認的數(shù)學模型。對于公交客流分配方法一般是采用非均衡的分配方法，如按換乘次數(shù)劃

4、分路徑搜索的優(yōu)先級后，采用修正的logit模型1進行分配。由于Logit模型自身存在的缺陷2，采用該模型進行公交網(wǎng)絡流量分配并不準確；而且沒有考慮乘客途中的舒適度對出行阻抗的影響；對于公共交通網(wǎng)絡的節(jié)點換乘延誤往往沒有在最短路徑的求解中計算，而是在分配的過程中考慮之。對于城市公共交通客流的均衡分配方法研究不足。本論文將對城市公共交通網(wǎng)絡的客流均衡分配做進一步研究，并在此基礎(chǔ)上對公交網(wǎng)絡的連續(xù)網(wǎng)絡設計問題作初步探討?！緟⒖嘉墨I】1 王煒、徐吉歉等，城市交通規(guī)劃理論及其應用，東南大學出版社，19982 劉燦齊：現(xiàn)代交通規(guī)劃學，人民交通出版社（2001）3 施光燕、董加禮，最優(yōu)化方法，高等教育出版社

5、，19994 LIU Canqi: Discrete Network Problem Without Budget Constraint, TRAFFIC AND TRANSPORTATION STUDIES（ICCTS 2002），367-372三、研究內(nèi)容1、學術(shù)構(gòu)想與思路、主要研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)1）學術(shù)構(gòu)思交通規(guī)劃主要包括四個環(huán)節(jié)：交通調(diào)查交通預測方案設計方案評價，本研究主要針對方案設計階段，首先建立公共交通出行時間公式，然后構(gòu)造相應的均衡分配模型和優(yōu)化模型并求解，最后對模型的實際應用進行探討。就一條常規(guī)公交線路而言，有兩類決策變量：線路和發(fā)車頻率。其中線路變量又包含：兩個端點、線路長度

6、、路徑（途經(jīng)街道）、中途站點幾個分變量。而道路網(wǎng)絡的設計問題只有一組決策變量：投資變量（01變量）或通行能力擴容變量，可見普通公交網(wǎng)絡設計所面臨的問題要比道路網(wǎng)絡設計所面臨的問題復雜。本論文著重解決的問題是公共交通網(wǎng)絡最短路徑求解，以及公共交通網(wǎng)絡均衡分配模型和算法的研究。模型和算法既要真實而準確的描述公共交通網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和運行特點，又要控制節(jié)點數(shù)量、數(shù)據(jù)輸入工作量等實用環(huán)節(jié)，以保證其實用性。2） 研究內(nèi)容本文研究的主要內(nèi)容是城市公共交通網(wǎng)絡設計理論，包括：· 公共交通網(wǎng)絡的數(shù)學描述方法；· 建立公共交通網(wǎng)絡阻抗（路段的和節(jié)點的）公式；· 公共交通網(wǎng)絡最短路徑算法；

7、· 公共交通網(wǎng)絡簡單均衡分配模型和算法；· 公交網(wǎng)絡的連續(xù)網(wǎng)絡設計模型和算法。3）關(guān)鍵技術(shù)公交客流量分配是建立在公交網(wǎng)絡最短路徑求解基礎(chǔ)之上的。因此，對公交網(wǎng)絡的最短路徑的求解，以及對公交網(wǎng)絡的數(shù)學描述（特別是公交網(wǎng)絡中節(jié)點的描述）是公交交通網(wǎng)絡客流分配的關(guān)鍵所在。當然，在此基礎(chǔ)之上，建立公共交通網(wǎng)絡的均衡分配模型也是本研究的重要內(nèi)容。2、擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實施方案及可行性分析1）研究方法參考前人在城市道路交通網(wǎng)絡方面的研究方法，以交通流理論和交通控制理論為基礎(chǔ)，采用系統(tǒng)最優(yōu)化技術(shù)，建立城市公共交通網(wǎng)絡的最優(yōu)化模型。2）技術(shù)路線 公共交通網(wǎng)絡的數(shù)學表達； 對于公共

8、交通而言，線路變量包含兩個端點、線路長度、路徑（途經(jīng)道路）、中途站點幾個分變量，簡化公共交通網(wǎng)絡的描述方法是關(guān)鍵。 走行時間公式；公共交通是以乘客為交通單元的，因此，其走行時間和道路網(wǎng)絡的走行時間不同。考慮乘客在途中的舒適情況，公共交通走行時間步行時間等車時間公交運行時間票價及不舒適度轉(zhuǎn)化的時間價值。探討乘客（人）選擇公共交通的時間消耗規(guī)律，建立公共交通網(wǎng)絡阻抗（路段的和節(jié)點的）公式。 公共交通網(wǎng)絡簡單均衡分配模型和算法；基于以上走行時間公式，研究適合公共交通網(wǎng)絡的最短路徑算法，建立公共交通網(wǎng)絡簡單均衡分配模型和算法。 在公交客流量分配的基礎(chǔ)之上，進行公交網(wǎng)絡的連續(xù)網(wǎng)絡設計模型和算法的研究。

9、實例驗算。3）實施方案及可行性通過室外實地觀測公共交通的運行參數(shù)，以此為基礎(chǔ)，建立公共交通的走行時間公式，然后運用最優(yōu)化技術(shù)建模并探求其算法。由于城市公共交通非常普遍，并且本人將向公共交通運營的管理部門進行咨詢，尋求合作，確保公共交通運行參數(shù)的觀測的可行性和準確性。 四、研究基礎(chǔ)1、所需實驗手段、研究條件和實驗條件本論文的室外實驗主要是對公共交通運行參數(shù)的確定。計劃主要采用實地觀測、問卷調(diào)查、到有關(guān)部門進行咨詢等方式開展室外實驗工作，擬由本人以及同學協(xié)助完成。室內(nèi)工作主要依靠查閱大量國內(nèi)外相關(guān)文獻，并進行整理和分析；上海圖書館、同濟大學圖書館及交通運輸學院圖書室有比較全面的公共交通方面的科技書

10、刊可供本課題參考；在互聯(lián)網(wǎng)上查閱文獻資料也是很好的獲得相關(guān)資料的途徑之一；此外還有前人豐富的研究成果供借鑒。室內(nèi)研究設備主要是新型微型計算機，大量相關(guān)應用軟件及對軟件的熟練應用可以保證數(shù)據(jù)處理和程序編制工作的順利完成。上述研究條件是本課題順利完成的基本保證。2、所需經(jīng)費，包含經(jīng)費來源、開支預算（工程設備、材料須填寫名稱、規(guī)格、數(shù)量）來源：國家自然科學基金項目（城市交通的網(wǎng)絡設計理論）預算：總額為 13500元 項目費用（元）文獻查閱、調(diào)研2000交通調(diào)查和室外實驗2500計算用微型計算機6000碩士論文的印刷、審閱、答辯等費用3000五、工作計劃序號階 段 及 內(nèi) 容工作量估計（時數(shù)）起迄日期

11、階段成果形式1234567閱讀文獻、收集資料交通調(diào)查、數(shù)據(jù)處理建模實例驗算編寫論文論文修訂與排版打印論文答辯3001504002001001002004/2/12004/3/302004/4/12004/4/302004/5/12004/7/152004/7/152004/8/302004/9/12004/9/302004/10/12004/10/312004年2月中旬文獻閱讀報告交通調(diào)查及數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析報告發(fā)表一篇文章，公共交通網(wǎng)絡的均衡分配模型與算法公共交通連續(xù)網(wǎng)絡設計模型論文初稿論文終稿獲得學位合計1250同濟大學碩士研究生學位論文選題報告評分表評審項目權(quán)重評 分 標 準得分（百分制）

12、一、選題依據(jù)（A）30%80100分選題有較強的理論意義、實用價值，深刻的學術(shù)研究內(nèi)涵。6080分選題有一定的理論意義、實用價值，有一定的學術(shù)研究內(nèi)涵。60分以下選題缺乏理論意義和實用價值。二、理論基礎(chǔ)和專門知識(B)20%80100分較好的掌握堅實寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專業(yè)知識6080分基本的掌握堅實寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專業(yè)知識60分以下未能掌握堅實寬廣的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專業(yè)知識三、選題難度及先進性(C)30%80100分研究課題屬于本學科發(fā)展的方向并居前沿位置,具有自己獨特的思考、研究課題具有較強的先進性6080分研究課題屬于本學科發(fā)展的方向,并具有先進性60分以下研究課題與本學科的發(fā)展方向先進性不明顯,難度欠佳. 四、文字表達（D）10%80100分條理清晰，分析嚴謹，文筆流暢6080分條理較好，層次分明，文筆較流暢60分以下寫作能力較差五、口頭報告(E)10%80100分論文嚴密、邏輯性強、表達清楚。6080分基本概念清晰、層次分明。表達較清楚。60