随着我国城镇化进程的不断加快,城市规模正在不断增大,城市居民的生活节奏也越来越快,使得居民出行需求逐渐增加。在出行需求增加的同时,居民对出行时间的要求也越来越高,期望在较短时间内到达出行目的。城市公交作为城市交通运输的重要组成部分,是居民日常出行的主要方式之一,公交的服务水平和运营服务质量一直受到居民和公交运营企业的关注。因此,在有限的公交配置资源下提高城市公交的服务水平和公交运行效率,一直是公交系统规划研究的重点。目前影响公交服务水平的根本原因是供需不平衡,在有限资源下,只有通过为公交线路中的客流提供差异化的服务,才能提升公交服务水平。本文以提升公交服务水平,降低公交运行成本和乘客出行成本为目标,分析公交线路客流需求分布的不均衡现象,提出了公交站点限停与区间车组合运行的公交多服务模式,为公交线路中不同客流需求的站点和区间提供差异化服务,建立了公交多服务优化模型;将站点限停服务与全程车服务组合运行策略应用于公交分支网络中多条公交线路,协调优化公交发车频率和站点停靠方案;考虑随机因素的影响,以跳站策略和区间折返策略为手段,配合区间折返站点驻站控制,对公交运行服务方案进行动态控制;为应对公交车行程时间的随机性问题,引入站点驻站控制,均衡停靠站点的服务间隔,从而提高公交运行服务的适应性和稳定性。本文通过对公交服务模式及其动态控制策略的深入探讨和研究,可以有效改善公交服务质量,降低公交运行系统成本。本文主要研究成果和研究内容有以下几个方面:(1)公交线路多模式运行优化模型针对单一公交线路中客流需求分布存在的差异性,提出了公交多服务模式的优化方法。允许公交车往返运行于线路中某一区间,并在区间内客流需求较小的站点跳站运行,即站点限停与区间车组合服务模式。为了减小公交跳站对乘客出行的影响,部分公交车运行全程车服务模式。通过分析站点限停服务模式对跳站站点处乘客出行的影响,对客流需求OD进行了划分,确定了站点限停服务模式和全程车服务模式的客流需求,并以乘客出行成本和公交运行成本为优化目标,建立了站点限停服务模式优化模型;考虑公交车的区间运行过程,在站点限停服务模式基础上,确定了公交车区间运行的站点,缩短了公交车线路运行时间,并以公交运行系统总成本最小化为目标,建立了站点限停与区间车组合服务优化模型;基于遗传算法对模型求解,输出最优公交发车频率和站点运行方案,通过实例验证了公交多服务模式运行策略的有效性。本部分提出的公交服务模式优化方法可为公交网络中多公交线路优化提供基础。(2)分支网络下公交组合服务模式优化模型在公交服务模式优化过程中,考虑多条公交线路并行的情况,提出了分支网络下站点限停与区间车组合服务模式的优化方法。通过分析分支网络下公交运行过程和乘客出行需求特点,将分支网络分为多个支线和干线,根据公交网络中支线内出行、干线内出行和支线至干线出行乘客的乘车选择,分别计算了支线和干线中客流量、乘客的等车时间、乘车时间和公交运行时间;将支线和干线的时间成本相结合,以分支网络下公交运行系统的总成本最小为目标函数,以公交网络车辆规模为限制条件,建立了分支网络下公交服务模式的优化模型;利用遗传算法对优化模型求解,从而输出公交发车频率及站点停靠方案。最后,以实际公交分支网络为例,对多条公交线路进行优化,验证了优化模型的有效性。(3)动态公交跳站与区间折返协调控制策略考虑公交运行过程中客流需求的实时变化性,采用动态控制策略,对公交站点运行方式进行优化。考虑控制周期时长对动态控制策略优化效果的影响,分析最小站点客流需求和公交车容量与周期时长的关联性,选择可变控制周期对公交调度计划进行动态控制,并且对周期演化过程中站点乘客的滞留情况进行分析,计算了四种情况下站点滞留乘客的人数;为避免区间折返后公交车扰乱下行方向公交运行的稳定性,在区间折返站点采取站点驻站控制,通过均衡区间折返车辆与相邻车辆的车头时距,建立了区间折返站点驻站时间计算模型;根据公交车的跳站运行过程,确定了周期内公交车的运行时间以及乘客等车时间、乘车时间,并以周期内乘客等车时间成本、乘车时间成本和公交车运行时间成本之和最小为目标函数,建立了跳站与区间折返协调控制优化模型,进而通过实例对比不同控制策略的优化效果,验证了动态公交跳站与区间折返协调控制策略的有效性。本部分的研究成果能够为随机行程时间影响下公交站点停靠服务的稳定性优化研究提供基础。(4)考虑随机行程时间的动态站点驻站控制策略针对公交线路中站点间行程时间的随机性,在公交跳站与区间折返协调控制策略的基础上,引入站点驻站控制,从而均衡站点的服务间隔,提高站点停靠服务的稳定性。通过对公交运行过程的迭代演化分析,确定了站点驻站控制影响下公交车到站时刻和离站时刻,并考虑公交车停靠服务期间和站点驻站时间内乘客的到站情况,计算了站点驻站期间内滞留乘客的数量及其等车时间;以均衡站点服务间隔为目的,构建了站点驻站控制判断方法,建立了站点驻站时间计算模型,并分析站点驻站控制对站点乘客等车时间、乘车时间以及公交运行时间的影响,以公交运行系统总成本最小化为目标,构建了在公交跳站和区间折返控制策略下动态公交站点驻站控制优化模型;利用蒙特卡洛方法对站点间随机行程时间进行处理,并基于遗传算法,设计了公交运行方案的求解方法,通过不同控制策略对比分析,对动态公交站点驻站控制策略的有效性进行了检验。论文针对公交服务效率和出行成本优化问题,建立了公交多服务模式优化模型,提出了公交动态控制策略,并分别通过实例验证了模型和方法的有效性,可为完善公交系统规划和公交运营企业制定调度计划提供理论依据。