基于時空可達性的交通網(wǎng)絡設計模型及算法研究.pdf

1、時空可達性是衡量交通運輸系統(tǒng)服務水平的一個綜合性指標，它是在分析個體時空行為的基礎上，將滿足出行者到達活動地點的需求放在首位?？蛇_性的增強有助于提高出行者到達特定活動地點的便利程度，交通設施的改進和交通服務的改善均可帶來可達性的顯著提升。因此，以時空可達性為優(yōu)化目標的交通網(wǎng)絡設計和交通服務網(wǎng)絡設計研究具有重要的理論意義和工程實踐價值。
　　本文將時間地理學中描述可達性的時空路徑、時空棱鏡、時空錐等分析工具與交通領域中的時空網(wǎng)絡框架

2、進行了融合，提出了個體可達性在時空網(wǎng)絡中的描述方法。本文以交通基礎設施網(wǎng)絡為應用背景，研究了基于時空可達性的交通網(wǎng)絡問題;以交通服務網(wǎng)絡為應用背景、以定制公交服務為具體案例，研究了基于時空可達的定制公交服務網(wǎng)絡設計問題。形成了具有通用性的、考慮個體時空可達性的交通網(wǎng)絡設計問題的建模和求解理論框架，為以可達性為導向的交通規(guī)劃與管理工作提供了理論基礎。
　　本文的主要研究內容如下。
　　(1)系統(tǒng)論述了時空網(wǎng)絡框架的基本思想和構

3、建方法，梳理了從物理網(wǎng)絡到時空網(wǎng)絡再到時空狀態(tài)網(wǎng)絡的演化過程。為了說明上述各類網(wǎng)絡與數(shù)學模型的聯(lián)系，分別針對三種網(wǎng)絡類型建立了對應的最小費用路徑線性規(guī)劃模型。
　　(2)將時間地理學中描述可達性的時空路徑、時空棱鏡等分析工具與交通領域中的時空網(wǎng)絡框架進行了融合。將時空棱鏡進行了離散化表示，使其可以在時空網(wǎng)絡中進行表示;將時空路徑轉化為時空網(wǎng)絡中的時空軌跡，提出了在交通時空網(wǎng)絡中判斷活動地點是否可達的方法，并借助動態(tài)時間網(wǎng)絡棱鏡給出

4、了適用于時間依賴交通網(wǎng)絡的可達性計算公式。
　　(3)在時間地理學時空棱鏡的理論框架下研究了基于時空可達性的交通網(wǎng)絡設計問題。以時空棱鏡理論框架的角度構建了時空網(wǎng)絡，以最小化不可達活動地點為優(yōu)化目標建立了基于時空可達性的交通網(wǎng)絡設計的線性規(guī)劃模型，并分析了理論模型與工程實踐之間的聯(lián)系，利用拉格朗日分解技術將原問題分解為最小費用路徑子問題和背包子問題分別求解，并在芝加哥交通網(wǎng)中進行算例驗證，為以優(yōu)化出行者時空可達性為目標的交通網(wǎng)絡設

5、施建設或改善工作提供了理論依據(jù)。
　　(4)從時間地理學角度分析了在定制公交服務中乘客的出行過程，提出了時空窗的概念來描述乘客受時空約束的出行行為。通過識別時空錐中離散的時空點集合，得到可適用于時空網(wǎng)絡的時空窗。時空窗概念的引入有助于描述出行者靈活的、差異化的時空行為，如乘客可選擇多個上車或下車地點、可以判斷不同乘客的潛在匯合地點等。
　　(5)利用所提出的時空窗概念，研究了基于時空可達的定制公交服務網(wǎng)絡設計問題。在考慮車輛