基于時(shí)空可達(dá)性的交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型及算法研究.pdf

1、時(shí)空可達(dá)性是衡量交通運(yùn)輸系統(tǒng)服務(wù)水平的一個(gè)綜合性指標(biāo)，它是在分析個(gè)體時(shí)空行為的基礎(chǔ)上，將滿足出行者到達(dá)活動(dòng)地點(diǎn)的需求放在首位?？蛇_(dá)性的增強(qiáng)有助于提高出行者到達(dá)特定活動(dòng)地點(diǎn)的便利程度，交通設(shè)施的改進(jìn)和交通服務(wù)的改善均可帶來可達(dá)性的顯著提升。因此，以時(shí)空可達(dá)性為優(yōu)化目標(biāo)的交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和交通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究具有重要的理論意義和工程實(shí)踐價(jià)值。
　　本文將時(shí)間地理學(xué)中描述可達(dá)性的時(shí)空路徑、時(shí)空棱鏡、時(shí)空錐等分析工具與交通領(lǐng)域中的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)框架

2、進(jìn)行了融合，提出了個(gè)體可達(dá)性在時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中的描述方法。本文以交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用背景，研究了基于時(shí)空可達(dá)性的交通網(wǎng)絡(luò)問題;以交通服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為應(yīng)用背景、以定制公交服務(wù)為具體案例，研究了基于時(shí)空可達(dá)的定制公交服務(wù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題。形成了具有通用性的、考慮個(gè)體時(shí)空可達(dá)性的交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題的建模和求解理論框架，為以可達(dá)性為導(dǎo)向的交通規(guī)劃與管理工作提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下。
　　(1)系統(tǒng)論述了時(shí)空網(wǎng)絡(luò)框架的基本思想和構(gòu)

3、建方法，梳理了從物理網(wǎng)絡(luò)到時(shí)空網(wǎng)絡(luò)再到時(shí)空狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的演化過程。為了說明上述各類網(wǎng)絡(luò)與數(shù)學(xué)模型的聯(lián)系，分別針對(duì)三種網(wǎng)絡(luò)類型建立了對(duì)應(yīng)的最小費(fèi)用路徑線性規(guī)劃模型。
　　(2)將時(shí)間地理學(xué)中描述可達(dá)性的時(shí)空路徑、時(shí)空棱鏡等分析工具與交通領(lǐng)域中的時(shí)空網(wǎng)絡(luò)框架進(jìn)行了融合。將時(shí)空棱鏡進(jìn)行了離散化表示，使其可以在時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行表示;將時(shí)空路徑轉(zhuǎn)化為時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)空軌跡，提出了在交通時(shí)空網(wǎng)絡(luò)中判斷活動(dòng)地點(diǎn)是否可達(dá)的方法，并借助動(dòng)態(tài)時(shí)間網(wǎng)絡(luò)棱鏡給出

4、了適用于時(shí)間依賴交通網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性計(jì)算公式。
　　(3)在時(shí)間地理學(xué)時(shí)空棱鏡的理論框架下研究了基于時(shí)空可達(dá)性的交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題。以時(shí)空棱鏡理論框架的角度構(gòu)建了時(shí)空網(wǎng)絡(luò)，以最小化不可達(dá)活動(dòng)地點(diǎn)為優(yōu)化目標(biāo)建立了基于時(shí)空可達(dá)性的交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的線性規(guī)劃模型，并分析了理論模型與工程實(shí)踐之間的聯(lián)系，利用拉格朗日分解技術(shù)將原問題分解為最小費(fèi)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(jìn)行算例驗(yàn)證，為以優(yōu)化出行者時(shí)空可達(dá)性為目標(biāo)的交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)

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