国家重点基础研究

国家重点基础研究发展计划（973计划）课题任务书项目名称：大城市综合交通系统的基础理论与实证研究课题编号：2012CB725402课题名称：公交主导型多方式交通网络的协同机理与耦合理论中华人民共和国科学技术部制二一一年十二月一、研究内容当前，我国城市交通结构正处于转型期，小汽车拥有量迅猛增长，机动化步伐逐步加快。而城市交通的发展受困于环境污染、交通拥堵等交通问题，逐渐成为了制约城市可持续发展的主要瓶颈之一。优先发展公共交通是提高交通资源利用效率，缓解城市交通拥堵的重要手段，也是实施国家节能减排战略，建设资源节约型、环境友好型社会的一项基本国策。然而，现阶段公共交通的服务水平仍较为低下，公交系统普遍存在承载力不足、公交吸引力低下等问题，绝大部分城市公交出行率低于20%，与国家提出的2020年大城市公交出行率达50%以上的目标之间存在巨大差距。能否在快速机动化交通结构的关键转型期，合理引导形成公交主导型交通结构，大力提升公交系统承载力和吸引力，是关系到公交优先国家战略目标能否得以实现的重要课题，亟待基础理论支撑。因此，迫切需要研究公交主导型条件下个体居民的出行特征及其涌现规律，探寻公交主导型多方式交通网络的协同机理与耦合理论，构建多模式交通网络的通行能力、运输能力及整体承载力的分析方法，有利促进公交主导型交通方式结构的形成，最终推动构建“低碳、高效”的城市交通系统。本课题的重点研究内容有：（1）公交主导型交通网络条件下的居民出行特征运用RP/SP相融合的交通调查方法获取公交主导型交通网络条件下居民出行特征基础数据，将不同交通方式与居民出行行为进行模式匹配，研究居民个体交通方式意向选择行为特征，建立基于全过程出行效率最大化的方式链选择模型，揭示多方式出行路径选择规律。（2）公交主导型多模式交通网络供给特性及其承载力研究多方式（道路、地面公交、轨道）交通运行特征，分析不同交通方式空间资源使用特征，研究公交主导条件下地面公交-轨道交通-道路组合式多维超级网络形态、结构、规模特性，建立多模式交通网络通行能力和运输能力分析方法，构建多模式交通网络整体承载力模型。（3）多层次地面公交网络轨道网络道路网络的相互作用机理建立客流在多层次交通网络上的相互转移模型，研究多层次地面公交网络与轨道交通网络一体化衔接与协同机理，建立居民出行分布-道路与公交网络层次设计-道路与公交网络资源配置互动关系模型，揭示多层次交通网络与交通方式结构间的互动平衡机理。（4）多层次地面公交网络轨道网络道路网络的系统耦合理论构建多层次地面公交网络与轨道网络形态、布局、节点的协同模型，建立地面公交线路车站路口信号与道路网络资源相关要素的耦合设计方法，研究基于P&R模式的轨道网络节点与换乘设施配置方法。（5）公交主导型多方式交通网络的效能分析技术构建多方式交通网络通行效率与出行效率的定量化表征模型，提出多方式交通网络服务水平分析方法，建立面向整体交通结构优化和节能减排的公交主导型多方式交通网络效能分析技术。所要解决的关键科学问题：把握公交主导型交通网络条件下的居民出行特征以及多模式交通网络供给特性，提出居民出行多方式-路径选择模型和多模式交通网络通行能力-运输能力-承载力分析方法，揭示地面公交网络-轨道交通网络一体化衔接以及地面公交网络与道路网络资源配置互动机理，建立多层次地面公交网络轨道网络道路网络的系统耦合模型。研究特色和创新点：围绕公交主导交通网络条件下多方式需求与供给特性，突破以往研究仅关注网络通行能力和运输能力而忽视出行效率的不足，从多方式交通网络协同角度研究探索多方式交通网络相互作用机理；以多方式交通网络整体效能提升为总体目标，建立地面公交网络-轨道网络-道路网络的系统耦合理论与模型，促进公交主导型低碳交通结构形成。二、预期目标总体目标：紧密结合我国城市交通结构发展现状和公交优先国家目标需求，从理论上深入研究公交主导型交通网络条件下居民出行特征与多方式网络承载力特性，揭示地面公交网络轨道网络道路网络的相互作用机理，建立交通网络多方式系统耦合理论。并将理论研究成果应用于多方式交通网络效能评估，促进公交主导型低碳交通结构形成和节能减排国家战略目标实现。具体目标：实现公交主导型多方式交通网络下基础数据的采集及数据库的建立，提出不同交通方式的居民出行行为辨识及出行模式匹配分析方法；揭示多层次交通网络下的居民出行方式选择与多方式出行路径选择规律，探寻居民出行与多方式交通网络资源配置间的互动影响关系；剖析公交主导型多方式交通网络的内部运行特性及不同方式间的时空影响机理，建立客流在多方式多层次交通网络上转移模型及分析方法；掌握公交主导条件下地面公交-轨道交通-道路组合式多维超级网络的特性，构建多维网络与交通出行结构间的相互影响与互动平衡模型，实现地面公交、轨道交通与道路网络资源间的耦合设计；探索公交主导型多方式交通网络的通行能力、运输能力及整体承载力的分析方法，提出基于公交主导型多方式交通网络的效能评估与分析技术。指标：五年内，通过本项目的研究，发表高水平论文50篇左右，其中SCI/EI论文不少于25篇，完成12部高水平学术专著，培养50名左右博士、硕士研究生，造就12名在国际交通科学界有较大影响的中青年科学家，开发具有自主知识产权的系统软件2套，申报国家发明专利1015项。申报国家级奖励1项，省部级奖励12项。三、研究方案及技术路线本课题的总体研究思路：本课题立足多方式交通网络整体出行效能提升的总体目标，以公交主导型交通结构为导向，以地面公交网络-轨道网络-道路网络及其节点为研究对象，以居民出行多方式选择特性为基础，以多层次地面公交网络轨道网络道路网络的相互作用关系为机理，建立多方式交通网络的系统耦合理论，并构建公交主导型多方式交通网络效能分析实证平台，反馈、完善公交主导型交通网络的多方式相互作用机理及系统耦合理论。基于上述学术思路，为了实现总体目标，本项目的研究工作拟从多方式交通网络需求与供给特性分析、公交主导型多方式交通网络相互作用机理解析、多方式交通网络系统耦合、多方式交通网络效能评估四个层次展开。总体研究方案和技术路线如下：（1）第一层次：公交主导型多方式交通网络需求与供给特性的研究。该层次的研究主要是以RP/SP相融合的交通调查技术为手段，揭示居民在公交主导条件下的意向出行方式选择-换乘选择-路径选择规律，探究多方式交通网络通行能力与运输能力，构建多方式交通网络承载力分析方法，为公交主导型交通网络多方式相互作用机理提供基础数据、模型与基本理论。（2）第二层次：公交主导型多方式交通网络相互作用机理的解析。在第一层次研究工作的基础上，深入研究地面公交网络与轨道交通网络的一体化衔接机理，构建地面公交网络与道路网络资源配置的互动关系模型，在多方式交通网络承载力的基础上，突出居民出行整体效率的提高，为多层次公共交通的内部协同以及公交网与道路网的耦合理论分析奠定基础。（3）第三层次：公交主导型多方式交通网络系统耦合理论的构建。基于多方式交通网络相互作用机理，构建地面公交网络与轨道网络的耦合模型，建立地面公交网络与道路网络诸要素的耦合方法，通过系统耦合理论实现多方式交通网络整体效率提升与公交主导型交通结构形成。（4）第四层次：公交主导型多方式交通网络效能的评估。通过建立公交主导型多方式交通网络效能分析技术，深入评估多方式交通网络系统耦合条件下交通网络整体运输效率和居民出行效率，通过综合实证研究检验项目的理论研究成果，并为成果在交通结构优化和节能减排方面的推广应用提供扎实的基础和可靠的依据。四、年度计划年度研究内容预期目标第一年l 公交主导型交通网络条件下的居民出行特征基础数据的调查获取与统计分析；l 不同交通方式与居民出行行为间的模式匹配模型；l 包括道路、地面公交与轨道交通在内的多方式交通系统的运行特征；l 公交主导型多层次交通网络对客流影响及宏观客流在多层次交通网络上的转移模型。l 实现公交主导型多方式交通网络下基础数据采集；提出不同交通方式的居民出行行为辨识及出行模式匹配分析方法；l 掌握公交主导型多方式交通网络的内部运行特性；l 初步掌握客流在公交主导型多方式交通网络下的宏观规律，提出客流转移模型及分析方法；l 在核心期刊发表论文6篇以上，SCI/EI不少于3篇；l 申报国家发明专利12项。第二年l 研究居民个体的交通方式选择在多方式交通网络中的特性，建立居民交通方式选择的行为决策模型；l 研究不同交通方式的交通时空资源使用特征；l 研究多层次地面公交网络与轨道交通网络一体化衔接与协同机理；l 构建多层次地面公交网络与轨道网络形态、布局、节点的协同模型。l 揭示多层次交通网络下的居民出行方式选择规律；掌握公交主导型交通方式间的时空影响机理；l 实现地面公交网络与轨道交通网络形态、布局、节点的一体化衔接及设计方法；l 举行国际专题学术会议或全国性专题学术会议1次；l 在核心期刊发表论文10篇以上，其中SCI/EI不少于5篇；l 开发系统软件1套、申报国家发明专利34项。第三年l 研究基于居民个体行为决策的多层次交通网络的全过程居民方式链选择模型；l 研究公交主导条件下地面公交-轨道交通-道路组合式多维超级网络形态、结构、规模特性；l 研究多层次交通网络与交通方式结构间的互动平衡机理；l 建立地面公交线路车站路口信号与道路网络资源相关要素的耦合设计方法。l 掌握公交主导型城市交通条件下的居民多方式出行路径选择规律；l 掌握公交主导条件下地面公交-轨道交通-道路组合式多维超级网络的特性，提出多维网络与交通出行结构间的相互影响与互动平衡模型；l 实现地面公交与道路网络资源间的耦合设计；l 举行课题组学术交流会1次；l 在核心期刊发表论文12篇以上，其中SCI/EI不少于6篇；l 出版学术专著1部；l 申报国家发明专利34项。第四年l 研究居民出行方式决策、出行路径决策与公交主导条件下多方式交通网络特性间的匹配模型；l 建立居民出行分布-道路与公交网络层次设计-道路与公交网络资源配置互动关系模型；l 研究多模式交通网络通行能力；l 研究基于P&R模式的轨道网络节点与换乘设施配置方法；l 建立多方式交通网络通行效率与出行效率的定量化表征模型。l 掌握居民出行与多方式交通网络资源配置间的互动影响关系；l 实现P&R模式下的轨道网络节点与换乘设施的一体化设计与优化配置；l 实现多方式交通网络服务水平分析方法；l 在核心期刊发表论文12篇以上，其中SCI/EI不少于6篇；l 开发系统软件1套；申报国家发明专利34项。第五年l 建立多模式交通网络运输能力分析方法；l 研究构建多模式交通网络整体承载力模型；l 建立面向整体交通结构优化和节能减排的公交主导型多方式交通网络效能分析技术。l 掌握公交主导型多方式交通网络的运输能力及整体承载力的分析方法；l 实现基于公交主导型多方式交通网络的效能评估与分析技术；l 出版学术专著1部；l 申报国家发明专利12项；l 在核心期刊发表论文10篇以上，其中SCI/EI不少于5篇；l 课题评审，实现总体目标。五、科学数据汇交计划（1）本课题中的城市人口、社会经济、土地利用数据可与课题一“大城市交通需求的引导理论与方法”中关于交通需求产生机理的研究成果直接交汇；（2）本课题中的城市居民公交出行选择调查数据可与课题三“多方式交通运行的协同组织与控制”关于交通方式选择特性的研究成果直接交汇；（3）本课题中的城市公交网络数据库可与课题四“大城市综合交通系统的运行可靠性与应急策略分析”关于多方式交通网络的可靠性分析方面的研究成果直接交汇；（4）本课题中出行方式链的调查与分析数据可与课题五“综合交通系统信息感知集成与多式协同出行诱导”关于出行者信息感知方面的研究成果直接交汇；（5）本课题中所建立的各类数据库可与课题六“公交主导型大城市综合交通系统的实证研究”直接交汇。六、课题承担人员负责人姓名性别身份证号码专业技术职务单 位每年工作时间(月)签字王炜男32010219591113281x教授东南大学6参加人员陈学武女511125680115402教授东南大学6王殿海男220102620913331教授浙江大学6马林究员中国城市规划设计研究院6罗康锦男6420235(9)(香港)教授北京交通大学3研究生华雪东男博士研究生东南大学10金诚杰男博士研究生东南大学10王宝杰男博士研究生东南大学10赵德男博士研究生东南大学10丁浩洋男博士研究生东南大学10戴光远男博士研究生东南大学10杨震男博士研究生东南大学10华璟怡男博士研究生东南大学10李志斌男博士研究生东南大学6赵星女博士研究生东南大学6李丹女博士研究生东南大学6徐铖铖女博士研究生东南大学6周竹萍女博士研究生东南大学6曲栩男博士研究生东南大学6陈敏男博士研究生东南大学6李子木男博士研究生东南大学6候现耀男博士研究生东南大学6刘虹女博士研究生东南大学6陈丽君女博士研究生东南大学6邬岚女博士研究生东南大学6张颂男博士研究生东南大学6叶晓飞男博士研究生东南大学6羊钊女博士研究生东南大学6陈昱光男博士研究生东南大学6俞灏男博士研究生东南大学6黄正锋男博士研究生东南大学6闫星臣男