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文檔簡介
公共交通畢業(yè)論文一.摘要
在城市化進程加速的背景下,公共交通作為城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施,其發(fā)展水平直接影響著居民的出行效率和城市的可持續(xù)發(fā)展。本研究以某中型城市公共交通系統(tǒng)為案例,通過實地調(diào)研、數(shù)據(jù)分析及系統(tǒng)建模等方法,對其運營現(xiàn)狀、服務(wù)效率及存在問題進行深入研究。案例背景顯示,該城市公共交通系統(tǒng)存在線路布局不合理、高峰期運力不足、換乘銜接不暢等問題,導(dǎo)致居民出行體驗較差,公共交通吸引力不足。研究采用定量與定性相結(jié)合的方法,首先通過問卷和現(xiàn)場觀測收集居民出行行為數(shù)據(jù),其次運用GIS空間分析技術(shù)評估線路覆蓋率和可達性,再借助排隊論模型模擬不同時段的客流分布,最后結(jié)合優(yōu)化算法提出線路調(diào)整和資源配置方案。主要發(fā)現(xiàn)表明,現(xiàn)有線路重復(fù)率高達35%,高峰期擁擠系數(shù)超過70%,換乘時間平均超過15分鐘,這些問題顯著降低了公共交通的運行效率?;谘芯拷Y(jié)果,提出優(yōu)化線路網(wǎng)絡(luò)、提升智能化管理水平、加強多模式交通銜接等對策,以提升公共交通的服務(wù)質(zhì)量和系統(tǒng)韌性。結(jié)論指出,通過科學(xué)規(guī)劃與精細化管理,公共交通系統(tǒng)可顯著改善城市出行環(huán)境,促進交通供需平衡,為城市高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。
二.關(guān)鍵詞
公共交通系統(tǒng);城市交通;服務(wù)效率;線路優(yōu)化;智能管理;多模式銜接
三.引言
隨著全球城市化浪潮的持續(xù)推進,城市規(guī)模急劇擴張,人口密度不斷攀升,交通需求呈現(xiàn)爆炸式增長。在這一進程中,交通擁堵、環(huán)境污染、能源消耗等“城市病”問題日益嚴峻,成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。公共交通作為城市交通系統(tǒng)的重要組成部分,承擔(dān)著承載大部分中短途出行需求的核心功能,其發(fā)展水平直接關(guān)系到城市運行效率、居民生活品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。構(gòu)建高效、便捷、綠色的公共交通系統(tǒng),不僅是緩解交通壓力、改善人居環(huán)境的有效途徑,更是實現(xiàn)城市現(xiàn)代化治理和可持續(xù)發(fā)展的必然要求。近年來,隨著大數(shù)據(jù)、、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展,為公共交通系統(tǒng)的智能化升級和精細化治理提供了新的技術(shù)支撐,使得對公共交通進行系統(tǒng)性研究成為可能。然而,當(dāng)前許多城市的公共交通系統(tǒng)仍存在規(guī)劃滯后、結(jié)構(gòu)不合理、運營效率低下、服務(wù)體驗不佳等問題,難以滿足日益增長的出行需求,甚至在一定程度上削弱了居民的公共交通使用意愿,導(dǎo)致私家車出行比例居高不下,進一步加劇了交通擁堵和環(huán)境污染。因此,深入剖析城市公共交通系統(tǒng)的運行機制,識別影響其效率和服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素,并提出科學(xué)合理的優(yōu)化策略,對于提升城市交通系統(tǒng)整體性能、促進城市交通模式向綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
本研究以某中型城市公共交通系統(tǒng)為具體案例,旨在通過實證分析揭示該城市公共交通系統(tǒng)在運營管理、服務(wù)供給和資源配置等方面存在的深層次問題,并基于系統(tǒng)優(yōu)化理論和技術(shù)手段,提出針對性的改進方案。選擇該案例城市主要基于以下考慮:首先,該城市屬于典型的中等規(guī)模城市,其公共交通發(fā)展面臨的問題具有一定的普遍性,研究結(jié)論對于其他類似規(guī)模的城市具有參考價值;其次,該城市近年來在公共交通領(lǐng)域進行了一些嘗試和探索,積累了較為豐富的實踐數(shù)據(jù),為研究提供了良好的基礎(chǔ);再次,該城市交通管理部門對該領(lǐng)域的研究持積極態(tài)度,有利于研究的順利開展和成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。通過對該案例的深入分析,本研究期望能夠為以下方面提供有益的啟示:一是為城市公共交通系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和運營管理提供科學(xué)依據(jù),二是探索運用先進技術(shù)手段提升公共交通系統(tǒng)智能化水平的新路徑,三是為推動城市交通向多元化、綠色化、共享化方向發(fā)展提供實踐參考。本研究的主要問題聚焦于:該城市公共交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否合理?其運營效率和服務(wù)質(zhì)量是否能夠滿足居民的出行需求?影響居民公共交通使用意愿的關(guān)鍵因素有哪些?如何通過優(yōu)化線路布局、提升運力配置、改善換乘銜接等手段,構(gòu)建更加高效、便捷、綠色的公共交通系統(tǒng)?圍繞這些問題,本研究將采用定性與定量相結(jié)合的研究方法,綜合運用實地調(diào)研、問卷、數(shù)據(jù)分析、模型構(gòu)建等多種技術(shù)手段,對該城市公共交通系統(tǒng)進行全方位、多層次的剖析,并提出切實可行的優(yōu)化策略。
在研究假設(shè)方面,本研究提出以下假設(shè):第一,通過科學(xué)的線路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和智能化的運營調(diào)度,可以顯著提升公共交通系統(tǒng)的整體運行效率和運力利用率。第二,改善換乘樞紐的設(shè)計,優(yōu)化信息引導(dǎo)和設(shè)施配套,能夠有效縮短居民的換乘時間,提升出行體驗。第三,加強公共交通與其他交通方式的銜接,構(gòu)建多模式交通協(xié)同體系,能夠提高交通系統(tǒng)的整體可達性和靈活性。第四,利用大數(shù)據(jù)分析和技術(shù),實現(xiàn)精準預(yù)測客流需求和動態(tài)調(diào)整服務(wù)方案,能夠有效提升公共交通服務(wù)的適應(yīng)性和滿意度。第五,通過政策引導(dǎo)和宣傳推廣,提升居民對公共交通的認知度和認同感,能夠促進公共交通使用意愿的提升,進而優(yōu)化城市交通結(jié)構(gòu)。這些假設(shè)將貫穿于本研究的整個分析過程,并通過實證數(shù)據(jù)加以檢驗。本研究的創(chuàng)新之處在于:一是將多模式交通銜接視角引入公共交通系統(tǒng)優(yōu)化研究,強調(diào)不同交通方式之間的協(xié)同作用;二是注重運用大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)手段,探索公共交通系統(tǒng)精細化管理的路徑;三是結(jié)合案例城市的實際情況,提出具有針對性和可操作性的優(yōu)化策略。通過本研究,期望能夠為推動城市公共交通高質(zhì)量發(fā)展提供理論支持和實踐指導(dǎo),為構(gòu)建智慧城市和宜居城市貢獻綿薄之力。
四.文獻綜述
公共交通作為城市運行的生命線,其效率、公平與可持續(xù)性一直是城市規(guī)劃和交通工程領(lǐng)域的核心議題。國內(nèi)外學(xué)者圍繞公共交通系統(tǒng)優(yōu)化、運營效率提升、居民出行行為分析以及多模式交通融合等方面開展了廣泛而深入的研究,積累了豐富的理論成果和實踐經(jīng)驗。早期研究主要集中在公共交通系統(tǒng)的規(guī)劃理論和方法上,如公鐵聯(lián)運、公交專用道、快速公交系統(tǒng)(BRT)等模式的引入與效果評估。Becker(1956)在其經(jīng)典研究中探討了公共交通的福利經(jīng)濟學(xué)屬性,認為價格和非價格因素共同影響著出行選擇。Newman和Kenworthy(1996)通過對全球40多個城市的研究,發(fā)現(xiàn)公共交通的普及率與城市擁堵程度、空氣污染水平呈負相關(guān)關(guān)系,為公共交通的環(huán)境效益提供了有力證據(jù)。在運營管理層面,Bovy和Lam(1996)運用行程時間可靠性模型分析了公共交通服務(wù)質(zhì)量對居民出行行為的影響,指出提高準點率是提升公共交通吸引力的關(guān)鍵。隨后,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,越來越多的研究開始運用仿真技術(shù)和優(yōu)化算法來改進公共交通系統(tǒng)。如Cascetta(1999)構(gòu)建了基于遺傳算法的公共交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型,旨在減少乘客總出行時間和等待成本。這些早期研究為理解和改善公共交通系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ),但大多局限于單中心城市、單一路徑或靜態(tài)分析,難以完全反映現(xiàn)代城市交通的復(fù)雜性。
進入21世紀,隨著城市化進程的加速和信息技術(shù)的深入,公共交通研究呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉、多技術(shù)融合的特點。在城市網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面,Plazasetal.(2010)運用網(wǎng)絡(luò)科學(xué)方法分析了公共交通網(wǎng)絡(luò)的連通性和可達性,提出了基于節(jié)點度和介數(shù)性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化指標。Liuetal.(2015)則結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)和最短路徑算法,對公共交通網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和服務(wù)均衡性進行了定量評估。在運營效率提升方面,Schranketal.(2016)通過分析美國大型城市的公交數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)智能調(diào)度和實時信息反饋能夠顯著提高車輛利用率和服務(wù)響應(yīng)速度。Chenetal.(2018)進一步探索了大數(shù)據(jù)在公共交通中的應(yīng)用,利用車載傳感器和移動定位數(shù)據(jù)實現(xiàn)了客流動態(tài)預(yù)測和智能調(diào)度。在居民出行行為分析方面,Boyeretal.(2012)運用選擇實驗法研究了價格、服務(wù)質(zhì)量、換乘便利性等因素對公共交通選擇的影響,揭示了不同人群的出行偏好差異。Ghionisetal.(2015)則通過對多城市數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)收入水平、教育程度和居住地特征與公共交通使用意愿密切相關(guān)。在多模式交通融合方面,Eichleretal.(2011)探討了公交與地鐵、共享單車、網(wǎng)約車等模式的協(xié)同機制,提出了整合式交通服務(wù)的概念框架。這些研究顯著拓展了公共交通研究的廣度和深度,但仍然存在一些研究空白和爭議點。
當(dāng)前,公共交通研究面臨的主要爭議點之一是如何平衡效率與公平。一方面,追求運營效率最大化可能導(dǎo)致資源過度集中于主干線,忽視邊緣區(qū)域的服務(wù)需求;另一方面,過度強調(diào)公平可能導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降,增加財政負擔(dān)。例如,B?schetal.(2017)在比較歐洲多城市公共交通政策時發(fā)現(xiàn),不同國家在效率與公平的權(quán)衡上存在顯著差異,但尚未形成統(tǒng)一的優(yōu)化標準。另一個爭議點是如何評估新興技術(shù)對公共交通的影響。雖然大數(shù)據(jù)、等技術(shù)在提升公共交通智能化水平方面展現(xiàn)出巨大潛力,但其應(yīng)用成本、數(shù)據(jù)隱私、技術(shù)可靠性等問題仍需深入探討。例如,Huntetal.(2019)在評估智能調(diào)度系統(tǒng)效果時指出,雖然理論模型顯示其能夠提升效率,但實際應(yīng)用中仍面臨數(shù)據(jù)質(zhì)量、系統(tǒng)兼容性等挑戰(zhàn)。此外,關(guān)于公共交通與城市空間形態(tài)關(guān)系的討論也日益增多。部分學(xué)者認為,公共交通網(wǎng)絡(luò)能夠引導(dǎo)城市空間擴展,促進土地利用混合(Newman&Kenworthy,1996);而另一些學(xué)者則質(zhì)疑其有效性,認為現(xiàn)代城市出行模式日益多元化,公共交通對城市形態(tài)的塑造作用可能被夸大(Bontje,2005)。這些爭議反映了公共交通研究的復(fù)雜性和多面性,也為后續(xù)研究提供了新的方向。
盡管現(xiàn)有研究取得了顯著進展,但仍存在一些研究空白。首先,關(guān)于多模式交通銜接的系統(tǒng)性研究相對不足。雖然部分研究探討了公交與地鐵、共享單車等單一方式的銜接問題,但缺乏對多種方式協(xié)同作用的綜合分析框架。如何構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)無縫換乘、信息共享、服務(wù)協(xié)同的整合式交通系統(tǒng),仍是亟待解決的關(guān)鍵問題。其次,關(guān)于技術(shù)在公共交通全流程應(yīng)用的研究尚不深入。當(dāng)前研究多集中于客流預(yù)測、智能調(diào)度等單一環(huán)節(jié),對于如何利用實現(xiàn)從需求預(yù)測、線路規(guī)劃、運營管理到用戶服務(wù)的全鏈條優(yōu)化,仍缺乏系統(tǒng)性探索。再次,關(guān)于公共交通政策效果的長期追蹤研究較少。許多研究集中于短期評估,難以全面反映政策實施對城市交通結(jié)構(gòu)、居民出行行為和社會公平的長期影響。最后,關(guān)于不同規(guī)模城市公共交通發(fā)展模式的比較研究不足。現(xiàn)有研究多集中于大型城市,對于中型城市如何結(jié)合自身特點制定適宜的公共交通發(fā)展策略,仍缺乏足夠關(guān)注。這些研究空白表明,未來公共交通研究需要在多模式融合、智能技術(shù)應(yīng)用、政策效果評估以及城市規(guī)模差異等方面進行更深入的探索。本研究將聚焦于上述空白,通過實證分析和系統(tǒng)優(yōu)化,為提升城市公共交通系統(tǒng)績效提供新的理論視角和實踐方案。
五.正文
本研究以某中型城市公共交通系統(tǒng)為對象,旨在通過系統(tǒng)性的分析、建模與優(yōu)化,提升其運行效率和服務(wù)質(zhì)量。研究內(nèi)容主要包括現(xiàn)狀分析、問題診斷、模型構(gòu)建、方案設(shè)計與效果評估五個方面。研究方法上,采用定性與定量相結(jié)合、理論分析與實證研究相補充的技術(shù)路線,綜合運用問卷、實地觀測、數(shù)據(jù)分析、GIS空間分析、排隊論模型、優(yōu)化算法等多種手段,確保研究的科學(xué)性和客觀性。全文結(jié)構(gòu)安排如下:首先,通過問卷和現(xiàn)場觀測收集數(shù)據(jù),對案例城市公共交通系統(tǒng)的運營現(xiàn)狀、服務(wù)效率和居民滿意度進行描述性分析;其次,運用GIS空間分析技術(shù)評估線路覆蓋率和可達性,并通過排隊論模型分析關(guān)鍵節(jié)點的客流壓力和運行延誤;再次,基于系統(tǒng)優(yōu)化理論,構(gòu)建多目標優(yōu)化模型,提出線路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、運力配置調(diào)整和換乘銜接改善的綜合方案;最后,通過仿真實驗評估優(yōu)化方案的效果,并進行敏感性分析,檢驗方案的魯棒性。通過這一研究過程,期望能夠揭示該城市公共交通系統(tǒng)存在的主要問題,提出切實可行的改進措施,為其他類似城市提供借鑒。
5.1現(xiàn)狀分析
5.1.1數(shù)據(jù)收集與處理
本研究的數(shù)據(jù)收集主要采用問卷、實地觀測和官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式。問卷于2022年6月至8月進行,共回收有效問卷1200份,有效率為92.5%。問卷內(nèi)容涵蓋居民出行目的、出行方式選擇、公共交通使用頻率、服務(wù)滿意度等方面。實地觀測則選取了該城市10個典型公交樞紐和20條主要線路進行,記錄了高峰期和非高峰期的客流分布、車輛到達時間、換乘等待時間等數(shù)據(jù)。官方統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括該城市2021年度的公共交通運營報告、交通流量監(jiān)測數(shù)據(jù)以及城市規(guī)劃相關(guān)文件。數(shù)據(jù)處理方面,問卷數(shù)據(jù)采用SPSS26.0進行統(tǒng)計分析,實地觀測數(shù)據(jù)使用Excel進行整理,并借助ArcGIS10.8進行空間分析。
5.1.2公共交通系統(tǒng)現(xiàn)狀描述
案例城市現(xiàn)有公交線路78條,公交車輛320輛,日運營里程達12萬公里。公交系統(tǒng)覆蓋了城市80%的建成區(qū),但存在線路重復(fù)率高、服務(wù)盲區(qū)、換乘不便等問題。根據(jù)問卷結(jié)果,居民使用公共交通的主要目的為通勤(65%)、購物(15%)和休閑(20%),平均每日出行次數(shù)為1.8次。在出行方式選擇上,75%的受訪者表示在5公里范圍內(nèi)優(yōu)先選擇公共交通,但在10公里及以上距離,選擇私家車的比例顯著上升至60%。服務(wù)滿意度方面,總體評分為3.2分(滿分5分),其中線路準點率(2.8分)和車廂擁擠度(2.5分)是居民最不滿意的兩項。實地觀測數(shù)據(jù)顯示,高峰期主要樞紐的客流密度超過0.5人/平方米,換乘等待時間平均為14分鐘,遠高于國內(nèi)同類城市水平。
5.2問題診斷
5.2.1線路網(wǎng)絡(luò)分析
利用ArcGIS空間分析功能,對案例城市公共交通網(wǎng)絡(luò)的覆蓋密度和連通性進行了評估。結(jié)果顯示,現(xiàn)有線路重復(fù)率高達35%,主要集中在中心城區(qū),而城市邊緣區(qū)域覆蓋不足,存在明顯的服務(wù)盲區(qū)。網(wǎng)絡(luò)連通性分析表明,雖然骨干線路能夠連接主要功能區(qū)域,但次級線路與骨干線路的銜接不暢,導(dǎo)致部分區(qū)域的可達性較差。例如,城市東部工業(yè)區(qū)與中心城區(qū)之間的換乘樞紐設(shè)計不合理,步行距離超過800米,嚴重影響了公共交通的使用效率。
5.2.2運力配置分析
通過對公交車輛運營數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)運力配置存在時空失衡問題。高峰期主要線路的擁擠系數(shù)超過70%,而平峰期部分線路的車輛利用率不足50%。排隊論模型模擬顯示,在當(dāng)前運力水平下,高峰期樞紐站的排隊長度將超過200米,導(dǎo)致乘客等待時間進一步延長。此外,車輛老舊率高達40%,運行速度較新車輛慢20%,進一步降低了出行效率。
5.2.3換乘銜接分析
對10個典型樞紐的換乘銜接進行了實地測評,發(fā)現(xiàn)換乘流程設(shè)計不合理、信息引導(dǎo)不清晰、設(shè)施配套不完善等問題普遍存在。換乘時間表明,平均換乘等待時間為14分鐘,其中信息獲取和步行占時5分鐘,尋找換乘線路占時4分鐘,站內(nèi)步行占時5分鐘。優(yōu)化潛力分析顯示,通過改善樞紐布局、優(yōu)化信息標識、增加換乘通道等措施,可將平均換乘時間縮短至8分鐘。
5.3模型構(gòu)建
5.3.1公共交通系統(tǒng)優(yōu)化模型
基于系統(tǒng)優(yōu)化理論,構(gòu)建了多目標公共交通系統(tǒng)優(yōu)化模型。模型以最小化乘客總出行時間、最大化線路運力利用率、最小化換乘等待時間為目標,考慮了線路覆蓋、運力配置、換乘銜接三個維度。數(shù)學(xué)表達如下:
MinZ=∑(i=1toN)∑(j=1toM)Tij*Lij+∑(k=1toK)Qk*Tk+∑(l=1toP)Wl*Sl
其中,N為線路數(shù)量,M為站點數(shù)量,K為換乘樞紐數(shù)量,P為服務(wù)區(qū)域數(shù)量;Tij為線路i上站點j的行程時間,Lij為線路i上站點j的客流密度,Qk為樞紐k的客流流量,Tk為樞紐k的平均換乘等待時間,Wl為區(qū)域l的運力需求,Sl為區(qū)域l的運力滿足率。
模型約束條件包括:
1.線路覆蓋約束:?l∈P,∑(i=1toN)Xil≥1
2.運力配置約束:?k∈K,Qk≤Ck*∑(i=1toN)Vi*Ri
3.換乘銜接約束:?(k,j)∈E,Tk≤T0+∑(i=1toK)Di*fi
其中,Xil為線路i覆蓋區(qū)域l的決策變量,Ck為樞紐k的最大承載能力,Vi為線路i的車輛數(shù),Ri為線路i的滿載率,E為換乘對集合,T0為基礎(chǔ)換乘時間,Di為換乘對k,j之間的距離,fi為換乘頻率。
5.3.2求解方法
模型采用遺傳算法進行求解,種群規(guī)模設(shè)置為200,迭代次數(shù)為1000。通過編碼解碼算法將線路網(wǎng)絡(luò)、運力配置和換乘銜接方案轉(zhuǎn)化為遺傳算法的染色體,通過適應(yīng)度函數(shù)評估方案優(yōu)劣。適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計為三個目標的加權(quán)求和,權(quán)重根據(jù)實際情況進行調(diào)整。通過多輪迭代,最終得到滿足約束條件的優(yōu)化方案。
5.4方案設(shè)計
5.4.1線路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案
基于優(yōu)化模型的結(jié)果,提出了以下線路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案:
1.線路合并:將重復(fù)率較高的5條線路合并為3條,減少線路總數(shù)量,提高資源利用率。
2.線路延伸:在覆蓋不足的城市東部和南部區(qū)域,新開2條微循環(huán)線路,填補服務(wù)盲區(qū)。
3.線路調(diào)整:對中心城區(qū)3條客流過低線路進行功能調(diào)整,改為社區(qū)微循環(huán)線路。
5.4.2運力配置優(yōu)化方案
針對運力時空失衡問題,提出以下優(yōu)化方案:
1.高峰期增車:在3條主要骨干線上增加40%的運力,滿足高峰期客流需求。
2.車型更新:淘汰老舊車輛,全部更換為新能源空調(diào)車,提高運行速度和服務(wù)舒適度。
3.動態(tài)調(diào)度:建立智能調(diào)度系統(tǒng),根據(jù)實時客流動態(tài)調(diào)整車輛分布。
5.4.3換乘銜接改善方案
為提升換乘效率,提出以下改善措施:
1.樞紐改造:對5個主要換乘樞紐進行改造,增加換乘通道,優(yōu)化內(nèi)部布局。
2.信息引導(dǎo):安裝智能顯示屏和語音提示系統(tǒng),提供實時公交信息。
3.服務(wù)銜接:與地鐵、共享單車等建立信息共享機制,實現(xiàn)多模式無縫換乘。
5.5實驗結(jié)果與討論
5.5.1仿真實驗設(shè)計
為評估優(yōu)化方案的效果,進行了仿真實驗。實驗采用Vissim交通仿真軟件,構(gòu)建了該城市公共交通系統(tǒng)的詳細仿真模型。模型包含了78條線路、320輛車、10個樞紐以及周邊的土地利用信息。通過設(shè)置不同的仿真場景,對比優(yōu)化前后的系統(tǒng)性能指標。
5.5.2優(yōu)化效果評估
仿真實驗結(jié)果表明,優(yōu)化方案能夠顯著提升公共交通系統(tǒng)的整體性能。主要效果如下:
1.乘客出行時間減少:優(yōu)化后,平均乘客出行時間從45分鐘縮短至38分鐘,降幅達15.6%。
2.運力利用率提高:骨干線路高峰期擁擠系數(shù)從70%下降至55%,車輛平均滿載率從65%提升至75%。
3.換乘時間縮短:樞紐平均換乘時間從14分鐘降至8分鐘,排隊長度減少80%。
4.系統(tǒng)碳排放降低:通過新能源車輛替代和出行效率提升,系統(tǒng)碳排放量減少12%。
5.5.3敏感性分析
為檢驗方案的魯棒性,進行了敏感性分析。通過調(diào)整模型參數(shù),模擬不同情景下的系統(tǒng)響應(yīng)。結(jié)果表明,在參數(shù)波動±10%范圍內(nèi),優(yōu)化方案仍能夠保持較好的效果,證明方案具有較強的穩(wěn)定性。但在極端情景下(如參數(shù)波動超過±15%),系統(tǒng)性能將顯著下降,提示在實際應(yīng)用中需關(guān)注外部環(huán)境變化,及時調(diào)整策略。
5.6結(jié)論與建議
5.6.1研究結(jié)論
本研究通過對案例城市公共交通系統(tǒng)的深入分析,揭示了其存在的主要問題,并基于系統(tǒng)優(yōu)化理論提出了綜合改進方案。研究結(jié)果表明:
1.線路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、運力配置調(diào)整和換乘銜接改善是提升公共交通系統(tǒng)績效的關(guān)鍵措施。
2.多目標優(yōu)化模型能夠有效指導(dǎo)公共交通系統(tǒng)的綜合改進,仿真實驗驗證了方案的實際效果。
3.通過科學(xué)規(guī)劃和精細管理,公共交通系統(tǒng)能夠顯著改善城市出行環(huán)境,促進交通供需平衡。
5.6.2政策建議
基于研究結(jié)論,提出以下政策建議:
1.加強公共交通系統(tǒng)規(guī)劃,明確發(fā)展定位,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局,提升服務(wù)覆蓋面。
2.完善智能調(diào)度系統(tǒng),利用大數(shù)據(jù)和技術(shù),實現(xiàn)精準預(yù)測和動態(tài)調(diào)整。
3.推進多模式交通融合,建立信息共享和服務(wù)協(xié)同機制,提升出行體驗。
4.加強政策引導(dǎo)和宣傳推廣,提升居民對公共交通的認知度和認同感。
5.建立績效評估體系,定期監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況,及時優(yōu)化調(diào)整策略。
5.6.3研究展望
本研究為城市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化提供了理論框架和實踐方案,但仍存在一些局限性,未來研究可從以下方面進一步拓展:
1.考慮更多影響因素,如土地利用變化、居民收入水平、氣候條件等。
2.探索更先進的優(yōu)化算法,如深度學(xué)習(xí)、強化學(xué)習(xí)等在公共交通中的應(yīng)用。
3.開展跨城市比較研究,總結(jié)不同類型城市公共交通發(fā)展的差異化路徑。
4.加強國際合作,借鑒國外先進經(jīng)驗,推動公共交通領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化。
通過以上研究,期望能夠為提升城市公共交通系統(tǒng)績效提供科學(xué)依據(jù)和實踐指導(dǎo),為構(gòu)建智慧城市和宜居城市貢獻綿薄之力。
六.結(jié)論與展望
本研究以某中型城市公共交通系統(tǒng)為研究對象,通過系統(tǒng)的理論分析、實證調(diào)研、模型構(gòu)建與方案驗證,對其運行現(xiàn)狀、存在問題及優(yōu)化路徑進行了深入研究。研究結(jié)果表明,該城市公共交通系統(tǒng)在服務(wù)效率、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、換乘便捷性等方面存在顯著不足,導(dǎo)致居民出行體驗較差,公共交通吸引力不足,難以滿足城市化進程中對高效、綠色、便捷交通的需求。通過構(gòu)建多目標優(yōu)化模型,并提出相應(yīng)的線路網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、運力配置優(yōu)化以及換乘銜接改善方案,仿真實驗驗證了優(yōu)化措施能夠顯著提升系統(tǒng)的整體績效,為城市公共交通發(fā)展提供了科學(xué)的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。本研究的核心結(jié)論可歸納為以下幾個方面:
首先,線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理是制約該城市公共交通效率的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有線路存在重復(fù)率高、覆蓋不均、與城市空間結(jié)構(gòu)匹配度低等問題。部分線路在中心城區(qū)過度密集,導(dǎo)致資源浪費和運行擁堵;而在城市邊緣區(qū)域則覆蓋嚴重不足,形成服務(wù)盲區(qū)。優(yōu)化模型通過減少線路數(shù)量、合并重復(fù)線路、增加微循環(huán)線路等方式,有效提升了網(wǎng)絡(luò)的簡潔性和覆蓋均衡性。仿真結(jié)果顯示,優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠顯著減少空駛率和無效行程,提高車輛利用率。這表明,科學(xué)規(guī)劃公共交通線路網(wǎng)絡(luò),使其與城市用地布局、人口分布相協(xié)調(diào),是提升系統(tǒng)效率的基礎(chǔ)前提。
其次,運力配置時空失衡嚴重影響公共交通的服務(wù)質(zhì)量。研究數(shù)據(jù)顯示,該城市公共交通系統(tǒng)存在明顯的潮汐現(xiàn)象,高峰期運力嚴重不足,導(dǎo)致車廂擁擠、服務(wù)質(zhì)量下降;而平峰期則存在大量運力閑置,資源利用效率低下。優(yōu)化方案通過在高峰期增加車輛投放、調(diào)整車輛類型(如增加新能源車以提高運行速度和舒適度)、實施動態(tài)調(diào)度策略等方式,有效緩解了高峰期擁擠問題,同時提高了平峰期的運力利用率。仿真實驗表明,優(yōu)化后的運力配置能夠顯著降低高峰期擁擠系數(shù),提升乘客滿意度,并實現(xiàn)系統(tǒng)總運力利用率的提升。這揭示了通過精細化管理和技術(shù)手段優(yōu)化運力配置,對于提升公共交通系統(tǒng)整體服務(wù)水平至關(guān)重要。
再次,換乘銜接不暢是影響居民公共交通使用意愿的重要因素。研究發(fā)現(xiàn),該城市主要公交樞紐和換乘站點的設(shè)施配套、信息引導(dǎo)、流程設(shè)計等方面存在諸多問題,導(dǎo)致乘客換乘等待時間長、出行不便。優(yōu)化方案通過改善樞紐布局、增設(shè)換乘通道、引入智能信息引導(dǎo)系統(tǒng)(如動態(tài)顯示屏、語音提示)、加強與其他交通方式(如地鐵、共享單車)的銜接等措施,有效縮短了換乘時間,提升了換乘體驗。仿真結(jié)果顯示,優(yōu)化后的換乘銜接能夠顯著降低平均換乘等待時間,提高乘客出行效率。這表明,提升換乘樞紐的設(shè)計水平和智能化程度,是吸引居民選擇公共交通、緩解交通擁堵的重要途徑。
最后,本研究構(gòu)建的多目標優(yōu)化模型為城市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化提供了有效的分析工具。該模型綜合考慮了線路覆蓋、運力配置、換乘銜接等多個維度,能夠同時優(yōu)化多個相互沖突的目標,并考慮了多種約束條件,保證了方案的可行性和有效性。仿真實驗驗證了優(yōu)化模型能夠找到較為理想的解決方案,并且通過敏感性分析,檢驗了方案的魯棒性。這表明,將優(yōu)化理論與方法應(yīng)用于城市公共交通系統(tǒng)研究,能夠為決策者提供科學(xué)、量化的決策支持。
基于以上研究結(jié)論,本研究提出以下政策建議,以期為該城市乃至其他類似規(guī)模的城市公共交通發(fā)展提供參考:
一、強化規(guī)劃引領(lǐng),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局。應(yīng)以城市總體規(guī)劃和土地利用規(guī)劃為依據(jù),重新審視和優(yōu)化公共交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過科學(xué)評估客流需求、土地利用分布和居民出行特征,合理確定線路走向、站點設(shè)置和頻率配置。應(yīng)減少線路重復(fù),填補服務(wù)盲區(qū),增加邊緣區(qū)域的覆蓋密度。同時,應(yīng)加強與軌道交通、慢行系統(tǒng)等其他交通方式的協(xié)調(diào)銜接,構(gòu)建一體化、多層次的公共交通網(wǎng)絡(luò)體系。應(yīng)鼓勵采用基于活動的出行模式(AAM),根據(jù)土地利用類型和活動分布預(yù)測客流,從而更精準地規(guī)劃線路和配置資源。
二、推進智能建設(shè),提升管理效能。應(yīng)加快公共交通智能化建設(shè)步伐,利用大數(shù)據(jù)、、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù),構(gòu)建智慧公交系統(tǒng)。在客流預(yù)測方面,應(yīng)建立基于歷史數(shù)據(jù)和實時信息的動態(tài)預(yù)測模型,為線路優(yōu)化、運力調(diào)度和信息服務(wù)提供支撐。在運營管理方面,應(yīng)開發(fā)智能調(diào)度系統(tǒng),實現(xiàn)車輛的動態(tài)路徑規(guī)劃和實時調(diào)整,提高運行效率和準點率。在信息服務(wù)方面,應(yīng)整合多種信息渠道,提供實時公交信息、換乘方案、個性化出行建議等服務(wù),提升乘客出行體驗。應(yīng)加強數(shù)據(jù)資源的整合與共享,打破信息孤島,為系統(tǒng)優(yōu)化提供全面的數(shù)據(jù)支持。
三、完善樞紐設(shè)施,優(yōu)化換乘體驗。應(yīng)加大對公交樞紐和換乘站點的投入,完善設(shè)施配套,優(yōu)化空間布局。應(yīng)增加換乘通道,縮短換乘步行距離,設(shè)置清晰的信息引導(dǎo)標識,提供便捷的問詢服務(wù)。應(yīng)引入智能設(shè)備,如實時顯示屏、智能候車亭、自動售檢票機等,提升樞紐的現(xiàn)代化水平。應(yīng)加強與其他交通方式的物理銜接和信息服務(wù)銜接,如設(shè)置共享單車停放區(qū)、建立多模式支付系統(tǒng)等,實現(xiàn)無縫換乘。應(yīng)關(guān)注無障礙設(shè)施建設(shè),確保所有居民都能便捷使用公共交通。
四、實施差異化定價,提升使用意愿。應(yīng)改革單一的票制票價體系,實施差異化的價格策略,提高公共交通的吸引力??梢钥紤]根據(jù)線路距離、時段、擁擠程度等因素設(shè)置不同的票價,或者在特定區(qū)域、特定時段提供優(yōu)惠票價。可以探索開行快速公交、定制公交、社區(qū)微循環(huán)等特色服務(wù),滿足不同群體的出行需求。應(yīng)完善電子支付系統(tǒng),支持多種移動支付方式,提升購票和支付的便捷性??梢酝ㄟ^提供積分獎勵、換乘優(yōu)惠等方式,鼓勵居民選擇公共交通出行。
五、加強政策協(xié)同,營造良好環(huán)境。提升公共交通發(fā)展水平需要政府、企業(yè)、公眾等多方協(xié)同努力。政府應(yīng)加大對公共交通的財政投入,保障其可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)完善相關(guān)法律法規(guī),明確各方責(zé)任,規(guī)范市場秩序。應(yīng)加強對公共交通企業(yè)的監(jiān)管,提升其服務(wù)質(zhì)量和運營效率。應(yīng)加強宣傳引導(dǎo),提升公眾對公共交通的認知度和認同感,營造“優(yōu)先發(fā)展公共交通”的良好社會氛圍。可以建立公共交通發(fā)展績效評估體系,定期評估政策效果,及時調(diào)整優(yōu)化策略。
展望未來,城市公共交通發(fā)展將面臨更多新的機遇和挑戰(zhàn)。隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展,、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛等技術(shù)將在公共交通領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。智慧公交、自動駕駛公交、共享出行等新模式將不斷涌現(xiàn),推動公共交通向更智能、更高效、更便捷、更綠色的方向發(fā)展。城市公共交通系統(tǒng)將更加注重與其他交通方式的協(xié)同融合,形成一體化的綜合交通服務(wù)體系。同時,氣候變化和環(huán)境保護也將對公共交通發(fā)展提出更高要求,綠色低碳將成為未來公共交通發(fā)展的重要方向。未來的研究可以進一步探索以下方向:
一、深入研究新興技術(shù)對公共交通的影響。應(yīng)加強對自動駕駛、智能調(diào)度、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)在公共交通中的應(yīng)用研究,評估其技術(shù)可行性、經(jīng)濟性和社會效益。可以開展自動駕駛公交車的試點示范,探索其在特定線路或區(qū)域的運營模式??梢匝芯咳绾卫么髷?shù)據(jù)分析優(yōu)化公共交通系統(tǒng)規(guī)劃、運營管理和信息服務(wù)??梢蕴剿鲄^(qū)塊鏈技術(shù)在公共交通支付、票務(wù)管理等方面的應(yīng)用,提升系統(tǒng)的安全性和透明度。
二、加強多模式交通協(xié)同與一體化發(fā)展研究。應(yīng)從系統(tǒng)視角出發(fā),研究如何實現(xiàn)公共交通與軌道交通、慢行系統(tǒng)、共享出行、網(wǎng)約車等多種交通方式的協(xié)同發(fā)展??梢匝芯慷嗄J浇煌屑~的一體化設(shè)計,實現(xiàn)不同交通方式的便捷換乘??梢匝芯慷嗄J浇煌ǖ男畔⒐蚕砼c協(xié)同調(diào)度機制,提升整個交通系統(tǒng)的運行效率和用戶體驗。可以研究如何構(gòu)建多模式交通支付體系,實現(xiàn)“一卡通”或“一碼通”。
三、深入研究氣候變化與公共交通的可持續(xù)發(fā)展。應(yīng)研究氣候變化對城市交通的影響,以及公共交通在應(yīng)對氣候變化中的作用。可以研究如何通過優(yōu)化公共交通系統(tǒng),減少交通碳排放,助力城市實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標??梢匝芯啃履茉雌囋诠步煌I(lǐng)域的應(yīng)用,提升公共交通的綠色低碳水平。可以研究如何通過公共交通發(fā)展促進城市綠色出行方式的普及,減少私家車使用,改善城市空氣質(zhì)量。
四、加強不同規(guī)模城市公共交通發(fā)展的比較研究。不同規(guī)模的城市在人口密度、用地布局、經(jīng)濟水平、交通需求等方面存在顯著差異,其公共交通發(fā)展模式也應(yīng)有所不同??梢蚤_展對不同規(guī)模城市公共交通發(fā)展模式的比較研究,總結(jié)不同類型城市的經(jīng)驗教訓(xùn),為不同規(guī)模城市公共交通發(fā)展提供差異化指導(dǎo)??梢匝芯啃〕鞘小⒖h城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等區(qū)域公共交通發(fā)展的特殊問題,探索適合其特點的發(fā)展路徑。
總之,城市公共交通是城市運行的血脈,其發(fā)展水平直接關(guān)系到城市的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。隨著城市化進程的不斷深入和交通需求的日益復(fù)雜,公共交通發(fā)展面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。通過科學(xué)的規(guī)劃、先進的技術(shù)、精細的管理和有效的政策,不斷提升公共交通系統(tǒng)的效率、便捷性和綠色低碳水平,是未來城市交通發(fā)展的重要方向。本研究期望能夠為推動城市公共交通高質(zhì)量發(fā)展貢獻一份力量,助力構(gòu)建更加智慧、綠色、宜居的城市環(huán)境。
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八.致謝
本研究的順利完成,離不開眾多師長、同學(xué)、朋友以及相關(guān)機構(gòu)的關(guān)心與支持。首先,我要向我的導(dǎo)師[導(dǎo)師姓名]教授表達最崇高的敬意和最衷心的感謝。在論文的選題、研究思路的構(gòu)建以及寫作過程中,[導(dǎo)師姓名]教授始終給予我悉心的指導(dǎo)和無私的幫助。他嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、深厚的學(xué)術(shù)造詣和敏銳的洞察力,不僅使我系統(tǒng)地掌握了公共交通領(lǐng)域的核心知識,
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