大城市公共客运交通系统结构演化机理与优化方法研究.pdf

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1、Y1 040 02分类号堕垒窆!：l：2 密级公珏U D C2 学号Q 圣窆兰Q 2东南大学博士学位论文大城市公共客运交通系统结构演化机理与优化方法研究研究生姓名：捡丞能导师姓名：奎旭塞教授申请学位级别王堂熊学科专业名称载运王县运用王猩论文提交日期Q 垒生墨且至垒旦论文答辩日期Q 鱼生墨且窒圣目学位授予单位塞亩太堂答辩委员会主席隧苤生学位授予日期评阅人匿名透宝2 0 0 6 年3 月2 8 日东南大学博I+学位论文摘要城市公共客运交通运输是城市客运交通运输业的重要组成部分，是城啦社会经济发展的必然产物，是联系丰十会生产、流通和人民生活的纽带。我国_ 人城市正处于机动化、城市化快速发展阶段，城市

2、公共客运交通结构演化也J E 处于关键时期。今后城市客运交通能否顺利走上可持续发展之路决定于系统全面的城市公共客运交通结构的演化的外部环境条什和内部影响因素分析，决定于整体式的城市公共客运交通发展战略，决定于城市公共客运交通调控政策。本文主要从耗散结构论和城市经济学的角度来研究城市公共客运交通结构，探讨如何在城市化、机动化和城市居民出行意愿不断发生变化情况F 的城市公共客运交通结构演化机理和优化问题；研究我国大城市公共客运交通的可持续发展和公共交通资源的合理利用与配置问题，以促进城市经济与公共交通、社会环境的协调发展，而这些问题已成为我国大城市公共客运交通发展中迫切需要解决的重要课题。台理的城

3、市公共客运交通的功能定位集中反映了城市客运交通的发展战略，论文土要研究城市公共客运变通系统内部备种公共客运交通方式的功能定位，它将直接影响纠城市公共交通结构的演化历程，在我国大城市辛 会经济发展的不同阶段合理确定城市内部不同类型公共客运交通方式的功能，特别是合理的快速公交与轨道交通的功能定位不仅直接影响城市客运交通系统当前及未来规划年内各公共交通方式的发展趋势，而且可促进城市内部有限时空资源的合理配置和提高时空资游的利用效率。城市内部不同公共客运交通系统的功能定位及其适应性问题需要根据城市社会经济、交通政策、城市空间布局、交通墓础设施水平，地理环境以及居民出行行为心理、习俗和生活水平等因素具体

4、确定而这些因素同时也是影响我国人城市公共客运交通结构形成与演化的主要因素。论文针对这些因素系统的进行了城市公共客运交通结构演化的外部环境条件分析和内部影响固素分析，将结构演化的外部环境条件细分为四人类：经济条件、制度条件，技术条件相市场条件，这些外部环境条件共同影响着我国人城市公共客运交通运输业的供给与需求特性，影响着城市公共客运交通系统客运量规模及其分配情况，并通过城市公共客运交通系统参与者的行为平特征表现出来。在结构演化的内部影响冈素分析中，论文首先分析了城市居民出行特征，然后结合经济学的相关理论重点探讨了城市公共弈运交通参与者(出行者、经营者和管理者)的经济特征。这些居民出行特征和参与者

5、的经济特征的分析，尤其是管理者的经济特征分析将从微观层面上深刻地影响着我国人城市公共客运交通结构的变迁过群。为了分析城市公共客运交通系统各影响冈素问的相互作用及系统结构演化的趋势。论文以公共客运交通系统客运量作为状态变量，引入耗散结构理论的一些基本思想和基本方法，依据耗散结构自组织理论和公共客运交通系统结构演化特征，建立了公共客运交通客运量的竞争与协调演化模犁，井利用M a t l a b 稗序模拟分析了我国大城市公共客运交通结构在不同参数变化情况 的演化趋势和多方式有机协调的条忭。模拟分析表明，在我国大城市有限的交通资源条件。F，大容量快速公共客运交通系统合理的建设规模、竞争能力以及合理的客

6、流草增长水平是考虑其结构演化合理与否必备的前提条件与此同时，合理的定位实施公共交通优先的常规公共交通、快速公共交通等交通方式适席于轨道交通系统的延伸、替代或升级功能不仅是可行的，而且对丁：某一经济发展阶段的大城市而言也是必须的。我国丈城市公共交通结构演化是与城市经济发展阶段相对应的城市经济的发展不仅是公共交通结构演化的基础，也是其他影响因素发挥作_ l J 的前提条什。论文在演化模型的实例分析中，以城市经济发展为切入点，结合上海、汉城，库里蒂巴等城市公共客运交通发展的数据，提出了城市公共交通结构演化的三阶段论，即我国大城市公共交通结构演化必须经历三个阶段：渐变期、剧变期和整台期，其中剧变期是关

7、键。三阶段论对于我国多数尚处于渐变期的大城市能_ 沓在私人机动交通方式尚未占据主体地位时顺利实现出行方式结构公共交通化具有非常大的借鉴意义。中立摘费在城市公共客运交通政策的请多研究中，普遍认识剑公共弃运交通结构的优化是当前交通政策的核心内容。论文在结构优化模刑研究过稃中，首先采J U 的互斥方案组台法建立的国l 亡经济评价模型是从城市整体的角度上进行不同公共客运交通结构的成本和效盏评价，在成本丰效益的识别过程中的弹性分析方法平1 E 均一乘客时间价值的席用主耍是期单获得不同经济发展阶段内的展优均衡公共客运交通结构。其次采_【J 的满意准则模喇的广义解形式与遗传算法相结合的城市居民个人属性满意解

8、空间的求解模犁不仅可川来确定居民最优出行方式或方式组合；还可通过该满意解与专家评判的期望值进行比较米确定城市空间内公共客运交通结构是否达到晟优状态。最后基于城市居K 群体在选辑公共客运交通方式出行时的积累性经验与同定期望。建立豹城市居K 群体交通习俗在不完全信息条件下的演化博弈模型的分析结果表明：城市交通结构优化过程中，尤其是在结构优化调档的关键时期，拥有更多优势的公共客运交通结构或系统能够获得令人满意的客运交通市场份 驶的一方面取决于其竞争对手(另一种交通结构或交通方式)的市场需求情况，另一方面取决于该系统本身是否建立了强大的网络结构，即其是否具有完备的配套客流供给和疏散系统，以便能够吸引剑

9、足够的客流母来维持包含在其中的交通群体习俗刚性的要求。最后，论文运用公共经济学的基本原理分析了存在共J；I j 品、外部性的公菇客运交通系统结构存在交通需求市场机制配黉!资源的缺陷的原因，进而详尽论述了政府对有限公共变通资源的合理配置的作用皋I 在结构优化中常崩的手段，以确保政府公共交通政镶设计的效率和公平问题。关键词：公共客运变通结构；演化机理；结构优化；功能定位；耗散结构理论；弹性分析方法；国民经济评价；乘客时问价值；满意准则模型；遗传算法；不完全信息博穿 政府。n末南大学博J _ 学位论文A b s t r a c tU r b a n p u b l i c p a s s e n g

10、 e r t r a n s p o r t i sa l l i m p o r t a n tc o m p o n e r l t o f p a a s e n g e r 删i n u r b a n，a n d i s t h ei n e v i t a b l ep r o d u c to f s o c l o _ c c o n o n l i cd e v a l o p m o n t I tc o n t a c t ss o c i a lp r o d u c t i o n，c i r c u l a t i o na n dp e o p l e sl i

11、v i n gT h ec i t i e si nC h i n a 舭i I-m o t o r i z a t i o na n du r b n a i z a t i o n。a n db e i n gi nr a p i dd e v e l o p m e n ts t a g e,t h es t r u c t u r a le v o l u t i o no fu r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ti sa l s oa tac r i t i c a Ls t a g e C o m p r e h

12、 e n s i v eo u t e rc i r c u m s t s a c e sa n di n t e r n a le v o l u t i o nf i c t u s sa n a l y s i s。o v 瓤d l lp u b l i cp a s s e n g e rl r a u s p o r ld e v e l o p m e n ts t r a t e g ya n du r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r tr e g u l a t m yp o l i c yd e c i d

13、e df u t u r eu r b a np a s s e n g e rn a u s p r ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t 1 K sp a p e r m a i n l yr e s e a r c ht h et r a f f i c$t m c t u r eo fu r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r tw i t hD i s s i p a t i v eS t r u c t u r eT h c o I y(D S T)a n de c o

14、n o m i c st h e e s y,d i s c u s s i n gt h eu r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts u c 岫e v e l u f i n na n do p t i m i z a t i o ni s s u e sw h e nu r b a n i z a t i o n，m o t o r i z a t i o na n du r b a nr e s i d a n t sw i l l i n gi sc h a n g i n g，a n ds t u d y i n

15、gu r b a np a s s e n g e rt r a n s p o r ts u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t,r e a s o n i n gu s ea n di e s o u l e$d i s t r i b u t i o nt op r o m o t eu I b n ue c o n o m i c u r b a np u b l i ct r a n s p o r ta n ds o c i a le n v i r o u n g a ti nc o o r d i n a t e d w a y T h

16、 e s e p r o b l e m s h a v e b e e n i m p o r t a n t i a s u e$w h i c h n e e d t o b er c s n l v e d t o d a y i n C h i n a R e a s o n a b l eu r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r tf u n c t i o no r i e n t a t i o nr e f l e c t e du r b a np a s s e n g e rt r a n s p o r

17、td e v e l o p m e n ts t r a t e g yT h i sp a p e rm a i n l yr e s e a r c h e st h ef u n c l i o np o s i t i o n i n go ft h ep a s s e n g e rt r a n s p m aw i t h i nt h ep u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts y s t e mI tw i l ld i r e c t l ya f f e c tt h ee v o l u t i o no ft h

18、 es t r u e t m eo ft h eu r b a np u b l i ct r a n s p o r t R e a s o n a b l e 耐o fd i f f e r e n t 咖so fu 加p u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r tm o d e$f u n e t i o ns h o u l dh ee s t a b l i s h e dw i t hs o c i oe c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nc i t i e sa td i f f e r e n

19、 ts t a g e s E s p e c i a l l yr e a s o n a b l er a p i dt r a n s i tw i t ht h eo r b i t a lu a n s p o r tf u n c t i o n sn o to n l yd i r e c t l ya f f e c tu r b a np a s s e n g e rt r a n s p o r ts y s t e mo ft h ec u r r e n ty e a ra n df u t u r ep l a n n i n go fp u b l i ct r

20、a n s p o r tm O d e st r e n d s，b a ti tc a l la l s oC O l a r t b u t et ou r b a nr a t l o n a da l l o e q f i o no f t h el i m i t e d 煳n r 跚a n di m p r o v i n gt h ee f f i n c 舯tt l s oo f t L m ea n da p a c er c h D l l l-(U r b a ns o e i o-c c o n o m i c,k a u s p o r lp o t i c y,

21、u r b a ns p a t i a ld i s t r i b u t i o n，t r a n s p o r ti n f r a s t r u c t u r el e v e l。g e o g r a p h i c a le n v i r o n m e n ta n dr e s i d e n t 8p s y c h o l o g i c a l，C a l q l u r a sa n ds t a n d a r d so f l i v i n ga n do t h e rf a c t o r sd e t m m m et h ei m p a c

22、 to f t h e s ei s s u e s，a l s oa f f e c tt h ef o r m a t i o no f u r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts t r n c t l n ee v o l u t i o n T h l sp a p e rs t u d i e st h es y s t e ms t r u c t u r ee v o l u t i o nt h r o u g ho v e r a l lo u t e rc i r e u n u t a n c e sa

23、 n di n t e r n a le v o l u t i o nf a c t o r sa n a l y s i s T h e r ea r ef o u rd a a s i f i e o t i o no u t e rc i i g l l U l S t i a n c e ss u c h 够e o o n o m y,s y s t e u r,t e c h n i q u ea n dl m a s n a g e rt r a n s p o r tm a n e ta n dt h e i rr o l ei nt h ee v o l u t i o no

24、 f d i f f e r e n tc l a s s i t i c a t i o ns t r u c t u r es t u d i e d A l lo f t h e s ec 打c 町n s 缸。瞄w o u l da f f e c tt h es u p p l ya n dd u m a e dc l m r a e t e r i s t i co f u r b j mp u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r t,a n da l s oa f f e c t e dt h es c a l ea n da s s i

25、 g n m e n to fp a s s e n g e rt r a f f i cf l o w T h e s ee f f e c t sw o u l db ee x p o s e dt 0p a r t n e r sb e h a v i o ra n dc h a r a c t e r i s t i co f p u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts y s t e n xA tt h ei n t e r n a lf a c t o r sa n a l y s i s，p a p e rm a i n l yd

26、 i s c u s s e st h e c h a r a c t e r i s t i c so fu r b a nr e s i d e n t sa n dp u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r tp a r t i c i p a n t s(p a s s e n g e r s，o p e r a t o r sa n dm a n a g e r s)e c o n o m i cc h a r a c t e r i s t i c st h r o t l g he c o n o m i c a lt h e o r

27、y E s p e c i a l l y,t h eo p p o r t u n i t yc o s t s，e x t e r n a lc o s t s，s o c i a lb e n e f i t sa n a l y s i so ft h eu r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a f f i cm l a g e l mw o u l db ed e e p l yr e f l e c t e dt h ec o u r s e so ft h eo p t i m i z a t i o no ft h es t r u

28、c t u r a le v o l u t i o no f m i e r o M y n a m i c s，T oa n a l y s i sm b a np u b l i cp a s s e n g e rI r a n s p o r ls y s t e mi n n e ri n t e r a c l i o u sa n ds y s t e ma r c h i l e c t u r ee v o l u t i o nt r e n d，t h i sp a p e rc o n s i d e r e dp u b l i cp a s s e n g e r

29、t r a f f i cf l o wa sas t a t ev a r i a b l e s，e s t a b l i s h e dp u b l i cp a s s e n g e rt r a f f i cf l o wc o m p e t i t i o na n dc o o r d i n a t i o ne v o l u t i o nm o d e l s b a s i n g0 1 1s o m em e t h o do f D S Ta n dp a s s e n g e rt r a n s p o r ts y s t e ms t r u c

30、 t m me v o l u t i o n B yu s i n gs i m u l a t i o nm e t h o dw i t hm a t l a b，t h i sr e a r c ha n a l y s e sp a s s e n g e rt r a n s p o r ts t r u c t u r ee v o l u t i o nt r e n d so f t h eb i gc i t yo f o u rc o a n t r yi nd i f f e r e n tp a r a m e t e r s，a n dm o r ec o o r

31、d i n a t e dm a u u e rc o n d i t i o n sS i m u l a t i 0 1 1a n a l y s i ss h o w st h a ti nC h i n n sl a r g et i t i e sl i m i t e dt r a f f i cr 鹄讲I 托鹤c o n d i t i o n s 1 a r g e-c a p a n i t yr a p i dp u b l i cp a s s e n g e rW a u s p o r ts y s t e mr e a s o n a b l e8 疏，英史摘要c

32、o m p e t i t i v e n e s sa n dr e a s o n a b l el e v e lo fg r o w t hs h o u l db en e c e s s a r yw h e nc o n s i d e r i n gr e a s o n a b l ee v o l u t i o n a r ys 呐c t u r e A tt h es mt i m e t h ei m p l e m e n t a t i o no fp u b l i ct r a n s p o r tp r i o r i t yr e a s o n a b

33、 l ep o s i t i o n i n gc o n v e n t i o n a lp u b l i ct r a n s p o r t，p u b l i ct r a n s p o r ta n do t h e rt r a n s p o r tw a y st ot h er a p i dr a i lt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi nt h ee x t e n s i o n。o fs u b s t i t u t i o nu ft h ef u n c t i o ni sn o to n l yf e a

34、 s i b l e，b u tf o ras t a g eo fe c o n o m i cd e v e l o p m e“Lc i t i e sa r ea l s on e c e s s a r y C h i n a ac i t i e sp u b l i ct r a n a p o ns t r u e t l M ge v o l u t i a r ai sc o r r e s p o n d i n gw i t he c o n o l I I i cd e v e l o p m e n ts t a g e，u r b a nc c o n o 耐cd

35、 e v e l o p m e n ti st h eb a s i sf o rt h ee v o l u t i o nu fp u b l i ct r a n s p o r ts t r I l c i m e，器w e l l 蹈o t h e rf a c t o r sp l a yar o l ep r e r e q u i s i t e T h i sp a p e rp r o p o s e du r b a np u b l i ct r a n s p o r ts l r u e t a l et h r e es t a g e so fe v o l

36、m i o nt h e o r ya n dp o i n t e dt h ed i r e c t i o nf o rl a r g ed l i e sp u b l i ct r a n s p o r tt h r o u g ha n a l y z i n ge v o l u t i o nm o d e le x a m p l e，f o c u s i n go nt h ed e v e l o p m e n to f u r b m ap u b l i cp u s 站n g mt r a f f i c：d a t aw i t hS h a n g h a

37、 i，S e u u l，C u r i f i h aa n du t h e rc i t i e s N a m e l y,u u rm a j o rc i t i e sp u b l i ct r a n s p o r ts l r u c t a t r em u s ta n d e r g ot h r e ep h a s e so fe v o l m i o n：g r a d u a lc h a n g er f l o d,r a p i dc h a n g ep e r i o d,a n di n t e g r a t i o np a r t e d

38、，w h i c hr a p i dc h a n g ep e r i o di st h ek e y M o s tc i t i e su f C h i n aa l es t i l li nag r a d u a lc h a n g ep e r i o d w h e t h e rmn o tt oa c h i e v et h es t a I t u so f t h es t r u c t u r e o f p u b l i c t r a n s p o r t w h e n i np r i v a t e m o t o r t r a f f i

39、 c i s P O t b ea c c o u n t e d f o ra r e v e r ys i g n i f i c a n t O u r c i t i e s t r a n a p m as l n m t o r e o p t i m i z a t i o n h a s b e e n t h ec o r ec o n t e n t o f p a s s e n g e r t r a f f i c p o l i c yd u r i n gt h ec o u mo fs t o d y m gf o r t h ep r e s e n tt i

40、 n l e I n t h es t u d y i n go p t i m i z a t i o nm o d e l s f i r s t l y,t h ep a p e re s t a b l i s h e dn a t i o n a le c o n o m i ce v a l u a t i o nq,m 勘m o d e l su s i n gan m t u a l l ye x c l u s i v ep r o g r a c o m b i n a t i o na p p r o a c h(M E P C A)，e v a l u a t i n

41、gt h ec o a l sa n db e n e f i t so f u r b a np u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts 仃1 l c n l f r o mt h eo v e r a l lp e r s p e c t i v e I nt h ei d e n t i f i c a t i o no f c o s t e f f e c t i v e f l e x i b l ea m l y t i c a lm e t h o d sa n dt h ep r o c e s su fn o n h o m

42、 o g e n e n t t sp a s s e n g e rv a l u eo ft i m e(V O T)a p p l i c a t i o n sa r et oe x p e c t o b t a i n i n gt h eo p t i r e a le q u i l i b r i u mS t l m c m r ci nt h e d i f f e r e n ts t a g eo fe c o n o m yd e v e l o p m e n t S e c o n d l y,s a t i s f a c t i o nr o l em o

43、d e l(S R M)i se s t a b l i s h e db a s i n gu nr e s i d e n tg e t t i n ga r o u n dw i l l i n gi nt h ep a p e r,皿es o l u t i o no f s a t i s f a c t i o ni sc o m b i n e db r o a df o r mo f S R Mw i t hg e n e t i ca l g o r i t h m s E q u a t i o n sr e s u l t sm a yd e t e r m i n en

44、 o to n l ys a t i s f i e dw i t ht h er e s u h so rt h ew a yr e s i d e n t sc a ng e ta r o u n dc o m b i n a t i o n b u ta l s oc o m p a r e dw l t|lt h ee x p e r tj u d g m e n tt o 执m i n ct h ee x p e c t a t i o n so ft i cp u b l i cp a s s e n g e rn a 船p o ns t r u c t m ti nu f 豳i

45、sa c h i e v e do p t i m a ls t a t eo rn o t I na d d i t i o n，e n m b i n e dm a n yu r b a nr e s i d e n tc h o i c eo f p u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nm o d ec u m u l a t i v ee x p e r i e n c ew i t ht h e i r 缸c de x p e c t a t i o n s t h ep a p e rc o n s t r u

46、c t e da l li n c o m p l e t ei n f o r m a t i o ng a n l ea n a l y s i s(I I G A)m o d e lb a s e do ut h eu r b a nt r a n s p o r tc u n v e n t i m m G a m ea n a l y s i sm e d d ss h o w s：i nt h eu r b a nt r a n s p o r t a t i o no p t i m i z a t i o np r o c e s s，p a r t i c u l a r l

47、 yi nt h es t r u e m r a lo p t i m i z a t i o nu f t h ek e ya d j u s t m e n tp 州o d。w h e t h e rm o r ca d v a n t a g e o u sp u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts t r u c R L r cu ft h es y s t e mc a no b t a i nas a t i s f a c t o r ym a r k e ts h a r ci np a s s e n g e rt r a

48、f f i c，o nt h eu n eh a n dd e p e n d so ni t sc o m p e t i t o r s(a n o t h e rs t r u c t u r ewm o d eo ft r a n s p o r t a t i o n)m a r k e td e n m n d u nt h eo t h e rh a n d，d e p e n d so nt h es y s t e mi t s e l fi sas t r o n gn e t w o r ks t r u c t u r e N a m e l y,w h e t h e

49、 rp u b l i cp a s s e n g e rt r a n s p o r ts t r u c m t eh a v i n gl a r g ep a s s e n g e rm a t c h i n gs u p p l ya n de v a c u a t i o ns y s t e m st oa t t r a c tf f u o n g hp a s s e n g e r s，i no r d e rt ob i df o rt h er i g i d i t yr e q u i r e m e n t si n c l u d e d i n t

50、 h e t r a f f i c g r o u pc o n v e n t i o n s F i n a l l y,f o e a s e do nt h es t r u c m f cu p t i m i z a t i o ns t r a t e g i e so fg o v e r m n e n tb a s e do nt h ew i l lo ft h er e s i d e n t sc o u l dg e tI I l o r c i u s t i c em a de f f i c i e n c yp o l i c i e s，t h ep a