一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法与流程

1.本发明属于公共交通线网规划技术领域，尤其涉及一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法。


背景技术：

2.公共交通线路规划概述公共交通线路规划是高效、可靠地建设城市公共交通系统的前提，主要目的是为了以审慎的原则指导城市公共交通线路的合理设置和编排，保证线路的功能适用性、运营效率。现阶段国内许多城市正进行大规模的公共交通规划或者建设，为规划工作者提供科学、定量的公共交通线路规划方法，有助于减少规划工作者的工作量，提高线路规划工作的标准性和科学性。
3.公共交通线网规划包含两个主要研究内容：整体网络设计和线路选择，其中线路选择是指基于已有网络决定网络上的公共交通线路及其长度和走向。
4.传统线路选择理论研究和实践方法简介如附图1所示，传统线路选择的理论研究主要包括以下三个主要方向，一是基于线路拓扑结构，二是基于线路运营成本，三是基于线路运营效率。
5.（1）基于线路拓扑结构在给定目标下（如线路总长度、线路覆盖面积、最大流等），建立数学模型（如整数规划模型）求解最优网络方案。
6.（2）基于线路运营成本、效率在已有的网络上或直接设计新的公共交通网络和线路，使在线路方案上运营的公共交通服务成本最小化或效率最大化。
7.目前国内公共交通线路规划实践采用定性与定量相结合的方法，即通过定性的方法编制一系列公共交通路线规划备选方案，然后再采用定量的指标评价体系从备选方案中选出优选方案，并对其进行分析调整，具体流程可以概括如图２所示。
8.传统公共交通线路规划理论研究和实践方法存在的问题对于传统公共交通线路规划理论研究，线路设计很少考虑大量线路的同时选定，且线路之间的换乘、复线等特殊形态设置缺乏科学标准，国内现有研究主要采用主观方法，线路方案合理性存疑。
9.与理论研究的所存在的问题类似，已有的公共交通线路规划实践方法存在以下问题：（1）初期规划规模较小，缺少前瞻性具体问题包括：1.城市土地利用变化频繁，城市更新速度较快，旧线路规划方案对城市发展支持力度不足；2.规划线路预设规模缺乏交通量化方面的分析，没有考虑城市扩张；
3.在轨道交通方面，城市中心区轨道布局未深入思考，线路仅是平均分布在城市各个发展主轴，中心城区的轨道覆盖率低；4.在轨道交通方面，由于缺乏稳定的轨道网络指导，基本未预留换乘条件，导致后续车站与一期工程主要采用通道换乘，换乘不便；5.规划未预留弹性，线网规划指标选择不当，导致现状高峰时期客流拥挤严重；6.线网层次单一，缺乏市域快线，骨干线与普通线区别不明显。
10.（2）规划一段，建设一段，运营一段，缺乏整体性具体问题包括：1.后期调整规划在原有线网基础上进行优化调整，原有线网的缺陷弥补难度极高，特别在常规公交方面，基本是在原有城市线网的基础上直接加入新线路，很少进行一定程度规模的调整；2.未预留换乘条件，导致后续车站与前期工程的换乘接驳工程建设困难、换乘冗余不足；3.早期线路规划没有考虑早期线路与后期线路的线路重叠、复线问题；4.在现有国内常规公交、轨道建设运营机制、体制下，未全面统筹考虑共线可能存在的问题，特别是不同层次线路共线问题；5.稳定的公共交通线网是建设规划编制的基础和依据，由于轨道网规划编制滞后，影响二期工程建设项目选择和方案稳定；6.新城线与中心城区线衔接模式单一，城市新城或外围线与中心城线路或现状主要线网的衔接模式较为单一，大部分为单线衔接。这种衔接换乘模式带来的最大问题是由于换乘点位于城市边缘，换乘站周边缺乏大量就业岗位，使得大部分乘客都需要选择换乘至其他线路进入中心城，这给换乘线路及其换乘站带来较大的客流和运营压力；7.换乘站能力不足导致网络瓶颈，由于部分换乘站作为交通枢纽，分段规划可能导致多条线路持续添加至单个枢纽换乘站，造成该换乘站换乘能力不足，成为网络瓶颈。


技术实现要素：

11.要解决传统公共交通线网规划理论研究和实践方法存在的上述问题，技术难点如下：1.网络规模变大，线路规划方案设计难度随之增大，特别是早期线网规划主要以主观设计为主；2.随着站点规模扩大，需要考虑的线路组合越多，现有线路规划方案评价体系难以支撑；3.站点密集部分规划难度较大，选线难度增大，线路走向难以确定；4.在同时规划多条线路时，换乘站点以及换乘形式较难确定；5.城市交通轨道线路规划方案影响因素多，导致枢纽方案难稳定，也使相关轨道方案难稳定。
12.针对上述问题，本发明提出了一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法，基于已有的公交网络方案和预测起讫点客流矩阵，量化地在已有网络的基础上进行线路选择，以克服主观设计规划方案难度高、站点和线网结构形式繁多、影响因素较多导致
方案优选困难等问题，提高公共交通线路规划的科学性和合理性。
13.本发明的技术方案如下：一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法，具体步骤如下：s1公共交通网络简化：公共交通网络包括轨道交通网络和常规公交网络，对于轨道交通网络，将已有轨道交通网络简化为只包含起终点站点和换乘点站点的简化网络；对于常规公交网络，将常规公交网络简化为只包含公交站点和连接站点之间最短路径的简化网络；s2构建数学模型：s2.1设已有公共交通网络的站点的集合为，该已有公共交通网络的边的集合用矩阵x表示，矩阵中某一个元素为，其实际意义为：设使所有站点都能被访问的线路编号集合为，选择线路选择模型的决策变量为矩阵，矩阵中的某一元素为，其实际意义为：s2.2对模型进行约束，所述约束包括：线路存在约束、线路连续性约束、站点访问约束、线路长度约束、线路重叠长度约束、线路重叠数量约束、线路重叠发生次数约束、线路断面运能约束、角度约束、环线约束；s2.3构建目标函数：即最大化直达客流比rd和一次换乘客流比rh，取值范围均为0~100%：式中， ——线路k的直达客流量；——线路k1至k2的一次换乘客流量；——所有线路对 (k1,k2) 的排列；t——客流总生成量，为站点i到站点j间的客流量；s3单目标规划求解：首先基于贪心策略进行初始可行线路方案的生成，获得初始可行线路，再使用禁忌算法结合特殊的邻域构造和修正方法，获得单个目标最优的线路；s3.1初始线路生成：基于贪心策略生成指定运营效率指标较优的初始线路；s3.2初始线路方案作为当前线路方案和最优线路方案，计算运营效率指标，结果作为前目标值和最优目标值；s3.3构造邻域，并进行邻域修复，并从构造的邻域中选出最佳的线路方案，作为当前线路方案；s3.3.1构造邻域；
构造如下领域：1）线路交换邻域：使这两条相互交叉的线路各自交换自身线路的一部分，交换操作仅仅交换线路的组成，不会生成新线路、删除现有线路和改变所有线路的总长度；2）线路拆解邻域：将部分较长的线路进行拆解并与其他较短线路重新连接；3）线路直达邻域：选择两个起终点站点，两点之间的最短路径作为新路线，新线路如果与部分原有线路发生冲突，则产生不满足约束的重叠部分；对于发生冲突的这些原有线路，剔除所有重叠部分，产生的新线路替换原有线路的重叠部分；4）复线更换邻域：尝试更换线路重叠的位置和方式将部分较长的线路进行拆解并与其他较短线路重新连接；5）线路合并邻域：前述1）-4）中四种邻域中的较短线路会在满足约束的条件下，尽可能被合并为较长线路；s3.3.2邻域修复：上述各个邻域中如果包含不满足部分约束的线路，将使用与构造上述线路交换邻域、线路合并领域相同的方法进行修正；s3.4计算当前线路方案的运营效率指标，更新当前目标值，若当前目标值大于最优目标值，更新最优目标值、最优线路方案，并更新禁忌表；s3.5若迭代次数未达到上限，回到步骤s3.3，否则进行下一步；s3.6移除最优线路方案的超短、冗余线路，结束流程，得到目标最优的线路，并记录最优线路对应的最优直达客流比rd和一次换乘客流比rh；s4双目标规划求解：经过单目标规求解后，得到最优直达客流比和一次换乘客流比，采用理想点法将双目标规划问题转化为单目标规划问题，再进行一次单目标规划求解，得到最佳线路；其中，转化为单目标规划问题对应的目标函数为：式中， ——直达客流比的权重；——一次换乘客流比的权重；——忽略rh目标后，作为单目标规划问题求解得到的最优rd值；——忽略rd目标后，作为单目标规划问题求解得到的最优rh值。
14.优选地，步骤s1公共交通网络简化中，对于常规公交网络，将常规公交网络简化为只包含公交站点和连接站点之间最短路径的简化网络，仅连接一条最短路径的常规公交站点视为起终点站点，连接三条或以上最短路径的常规公交站点视为换乘点站点。
15.优选地，步骤s3.1初始线路生成：基于贪心策略生成指定运营效率指标较优的初始线路的具体步骤如下；s3.1.1单条线路的生成：从简化网络中任意未被任何线路经过的起终点站点或换乘点站点开始，不断选择该线路未经过的站点进行延长，直到不满足约束或者延长至另一个起终点站点为止；线路延长至某一个站点时，在与该站点邻接的其他站点中做出选择，尝试将当前线路延长至选择的点，在满足约束的情况下，将线路延续到直达客流量增量最大的点；s3.1.2初始线路的生成：重复上述步骤s3.1.1单条线路的生成，直到没有新线路
能够生成为止；s3.1.3未被访问站点处理：使用贪心策略生成可行线路后，对于可能存在一些站点仍未被访问，要生成额外的不满足线路长度约束的极短线路去覆盖这些站点；s3.1.4线路合并：将初始线路中任意两条线路合并为更长的线路，直到没有线路能够在满足约束的情况下被合并为止。
16.优选地，步骤s2.2对模型进行约束时，线路存在约束、线路连续性约束、站点访问约束、线路长度约束、线路重叠长度约束、线路重叠数量约束、线路重叠发生次数约束、线路断面运能约束、角度约束、环线约束定义如下：线路存在约束：线路的布置和选择基于已有网络，任意两站点间存在的线路的前提是该两站点间存在网络路径；线路连续性约束：线路必须是连续的，不能断开为几个部分；站点访问约束：所有站点必须被至少一条线路覆盖；线路长度约束：对于线路的总长度做出限制，第一种总长度约束是线路的实际总长度，表示为总路程长度或者总时间；第二种长度约束是线路所覆盖的站点数量保持在一定范围内；线路重叠长度约束：线路与线路之间如果发生重叠，这些重叠部分的总长度应该保持在一定范围内；线路重叠数量约束：线路之间重叠部分的线路数量保持在一定范围内；线路重叠发生次数约束：在线路选择的过程中，单个线路方案线路重叠发生的次数设置上限；线路断面运能约束：在计算线路客流量时，需要考虑线路断面单向最大运能；角度约束：线路上三个连续站点间不宜存在较大的角度；环线约束：除环线外，避免线路产生回路和小环。
17.优选地，步骤s3.4中：所述禁忌表设置两种类型：（1）t形交叉交换禁忌表和（2）十字形交叉交换禁忌表；当t形或十字形交叉交换的邻域被选为当前最优线路方案时，对应禁忌表的对应位置上会进行更新，并被加上禁忌代数；对于某个处于禁忌代数内的邻域，如果该邻域的目标值优于当前可行线路方案的目标值，则该邻域直接无视禁忌表。
18.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：该公共交通线路自动选择方法可以直接应用于轨道交通或公共电汽车交通的线路选定，指导减少建设成本，增加运营效率，提高公共交通线路规划的科学性。
19.以某一实际的轨道交通线网为例，对应上述公交线路选择模型的目标规划求解步骤，在最优线路方案中有如下结果：1.单目标规划求解：分别以直达客流比例和一次换乘客流比例为目标，初始线路方案的直达客流比例为0.3673，一次换乘客流比例为0.3519，已经达到一个较好的水平。通过算法求解得到的最优直达客流比例和最优一次换乘客流比例分别为0.4315和0.3972，远高于原线路方案的0.4284和0.3268。
20.2.多目标规划求解：使用理想点法将多目标规划转化为单目标规划问题后，最优
直达客流比例和最优一次换乘客流比例分别为0.4300和0.3406，仍高于原线路方案的运营效率指标。
21.与原线路方案相比较，该线网自动生成方法能增加大约0.4%的直达客流比例和4.2%的换乘客流比例。
附图说明
22.图1是传统线路选择理论的主要内容示意图。
23.图2是传统公共交通线路规划流程图。
24.图3是公共交通线路选择模型示意图。
25.图4是公共交通线网结构提取示意图。
26.图5是可行解表达方法的示意图。
27.图6是t型交叉线路交换示意图。
28.图7是x交叉线路交换示意图。
29.图8是线路拆解（以站点编号序列表示）示意图。
30.图9是构造直达邻域时剔除重叠部分示意图。
31.图10是网络两个复线部分进行交换示意图。
32.图11是禁忌算法构造的六种邻域示意图。
33.图12是单目标规划求解流程示意图。
34.图13是双目标规划求解算法流程示意图。
35.图14是具体实施例中使用的公共交通线网方案的示意图。
36.图15是基于贪心策略构造的初始线路方案示意图。
37.图16是禁忌算法收敛过程的示意图。
38.图17是禁忌算法搜索线路方案过程的示意图。
39.图18是双目标规划求解得到的最优线路方案示意图。
具体实施方式
40.下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
41.本发明一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法，能够基于公共交通网络和起讫点客流矩阵自动选择和布置线路，其中，起讫点客流矩阵指的是存储不同站点之间单位时间内客流量的矩阵。
42.公交干线线路自动选择方法总体思路本发明一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法，通过三个主要步骤组成的模型实现大规模公交干线线路自动选择，如图3所示，具体如下：1.网络简化：对于轨道交通，将已有网络方案简化为只包含起终点站和换乘站的简化网络；对于常规公交，将常规公交网络简化为只包含公交站点和连接站点之间最短路径的简化网络，降低大规模网络情况下的计算难度；2.初始线路方案生成：基于贪心策略（greedy strategy）生成指定运营效率指标较优的线路方案；
3.单目标规划求解：在初始线路方案的基础上，使用禁忌算法（tabu search）获得具有最优运营效率的线路方案，算法能根据起讫点客流矩阵和指定约束，自动确定合理的线路走向、长度、换乘站位置等线路形态；4.双目标规划求解：单目标规划求解获取两种不同运营效率指标能达到的最优值后，采用理想点法将双目标规划问题转化为单目标规划问题，求解在两种指标均处于较优值时的线路方案。
43.该方法的目标是获得整个线网直达客流量和一次换乘客流量最小化的线路方案。
44.下面对本发明一种基于土地利用的大规模公交干线线路自动选择方法进行详细描述。
45.网络结构提取（网络简化）在轨道交通方面，已有网络中的非换乘站、非起终点站并不会影响线路的走向，因此可以不改变生成网络的主要网络特征的情况下，移除这些站点，获得只含有换乘站和起终点站的简化网络，从而降低线路选择时的计算复杂程度，结构提取的示意图如图4。
46.在常规公交方面，由于常规公交直接使用常规公交网络，因此可以直接移除所有非常规公交站点的道路节点，将常规公交网络简化为只包含常规公交站点和站点之间最短路径道路的网络，仅连接一条最短路径的常规公交站点视为起终点站，连接三条或以上最短路径的常规公交站点视为换乘站。
47.简化网络中（站点和边的集合为 ）的普通站点被移除并作为边的一部分，因此在简化网络上进行线路选择时，初步得到的线路上只会包含起始点站点和换乘点站点，而线路经过边上的普通站点则暂未包含，因此需要在线路选择完成后，将普通站点重新添加到各个线路对应的站点序列上。
48.数学模型表示设已有公共交通网络的站点的集合为 ，该已有公共交通网络的边的集合用矩阵x表示，矩阵中某一个元素为，其实际意义为：设使所有站点都能被访问的线路编号集合为，线路选择模型的决策变量为矩阵，矩阵中的某一元素为，其实际意义为：如图5所示，由于用矩阵表示可行解会导致超大规模的搜索空间，因此在使用禁忌算法求解时，需要直接用站点编号序列等效地替代矩阵表达可行解，以减小搜索空间。线路方案中的线路表示为，同时。
49.模型需要多种约束进行限制（如线路连续性约束、线路长度约束、线路重叠约束、断面运能约束、环线约束等），这些约束将通过下述的邻域构造流程满足。
50.1.线路存在约束：线路的布置和选择基于已有网络，任意两站点间存在的线路的前提是该两站点间存在网络路径，该约束可被表示为：
2.线路连续性约束：线路必须是连续的，不能断开为几个部分，因此线路必须满足：3.站点访问约束：各个站点必须被至少一条线路覆盖，对于每一个站点应该满足：4.线路长度约束：设站点间的距离矩阵为d，若站点i和站点j间存在邻接关系，其元素d
ij
表示站点间的邻接距离；若站点i和站点j间不存在邻接关系，d
ij
表示站点间的直线距离；若i=j，则d
ij
=0。对于线路的总长度应该做出限制，第一种总长度约束是线路的实际总长度，可表示为总路程长度或者总时间；第二种长度约束是线路所覆盖的站点数量应该保持在一定范围内，即：式中，——意线路总长度最小值；——任意线路站点数量最小值；——任意线路总长度最大值；——任意线路站点数量最大值。
51.5.线路重叠长度约束：线路与线路之间可能发生重叠，即网络中多条连续相接的边可能同时被多条线路占用，这些连续边l’的总长度应该保持在一定范围内，则需满足：式中，——获得连续边集合的函数；——任意一条连续边上允许最大站点数。
52.6.线路重叠数量约束： 线网中任意一条边可能被多条线路，占用该边的线路的数量应该保持在一定范围内，设任意一个被多条线路占用的连续边上最大线路数，应该满足：式中，——线网中任意一个边上最大线路数。
53.7.线路重叠发生次数约束：在线路选择的过程中，线路重叠发生的次数应该设置上限，因此线路选择的过程中应该满足：式中，——线网中发生线路重叠次数最大值。
54.8.线路断面运能约束：在计算线路客流量时，需要考虑线路断面单向最大运能，即：式中：——在线路上相邻站点i至j的断面客流量；——线路的断面单向最大运能。
55.9.角度约束：对于线路中三个连续的站点，应满足如下关系：
式中，ω——线路的最大转向角度。
56.10.环线约束：在线路祖选择过程中，线路可能会形成小环、u型回路等不良形态，为了避免这种不良形态，即子回路的产生，引入miller c e提出的子回路约束：根据国内当前各类公共交通的运营状况，公共交通线路选择的目标是最大化直达客流比rd和一次换乘客流比rh（取值范围均为0~100%）：式中，——线路k的直达客流量；——线路k1至k2的一次换乘客流量；——所有线路对(k
1 ,k2)的排列；t——客流总生成量，为站点i到站点j间的客流量。
57.获得，和需要根据线路方案和预测起讫点客流矩阵在网络上进行流量分配，分配方法以起讫点对的路由为基础，采用容量限制多路径分配方法（将预测起讫点矩阵等分为若干多分，分配每份矩阵时，以各起讫点间的路由长度为基础，使用logit模型计算各起讫点出行量分配到对应路由上的比例，进而在对应路由上加载流量，若某个路径加载流量后不满足线路断面运能约束，将该路径移出有效路由，直到若干份起讫点矩阵分配完成为止）。
58.单目标规划求解实现直达客流量和一次换乘客流量同时最大化的前提是分别求解其中一个目标最小化时的线路方案。具体操作是首先基于贪心策略进行初始可行线路方案的生成，获得质量较高的初始可行线路方案，再使用禁忌算法（tabu search）结合特殊的邻域构造和修正方法，完成单目标规划求解，获得单个目标最优的线路方案。
59.（1）基于贪心策略的初始线路方案生成生成较高质量初始线路方案的具体操作如下1.采用单条线路的生成从简化网络中任意未被任何线路经过的起终点站点或换乘点站点开始，不断选择该线路未经过的站点进行延长，直到不满足约束或者延长至另一个起终点站点为止。线路延长至某一个站点时，在与该站点邻接的其他站点中做出选择，尝试将当前线路延长至选择的点，在满足约束的情况下，将线路延续到直达客流量增量最大的点；在没有满足约束的站点可供延伸的情况下，线路在当前站点结束延伸。
60.2.初始线路方案的生成重复上述单条线路的生成，直到没有满足约束的新线路能够生成为止；
3.未被访问站点处理使用贪心策略生成可行线路方案后，对于可能存在一些站点仍未被访问，要生成额外的不满足线路长度约束的极短线路去覆盖这些站点，生成方法与步骤1相同；4.线路合并为了减少较短路线的数量，尝试将初始线路方案中任意两条线路合并，使它们延伸为更长的线路，直到没有线路能够在满足约束的情况下被合并为止。
61.（2）邻域构造禁忌算法在每一次迭代中，会从所有当前线路方案的可用邻域中挑选目标最优的线路方案，因此需要提供足够多样的邻域，以获得具有目标更优的方案，为此构造以下邻域：1.线路交换邻域使这两条相互交叉的线路各自交换自身线路的一部分，交换操作仅交换线路的组成，不会生成新线路、删除现有线路和改变所有线路的总长度，如图6和图7所示。具体操作步骤如下：1)设置；2)随机从选择任意两条线路；3)根据的线路交叉形态，根据图6和图7示意进行交换。将两条交叉线路以相交站点为断点进行拆解，然后按照除现有交叉方式外的其他交叉方式对进行重新连接，完成交换操作，若所有交换操作产生的新线路均不满足约束，则放弃此次交换；4)重复步骤2-3指定次数，若，则作为该邻域的一个可行线路方案。
62.2.线路拆解邻域将部分较长的线路进行拆解并与其他较短线路重新连接，如图8所示。具体操作步骤如下：1)设置；2)随机从选择任意线路；3)除了第一个站点和最后一个站点，在中随机选择一个站点；4)将在站点处断开，断开方式如图8所示，若新产生的两条线路均满足约束，则用这两条线路替换中的原线路，否则放弃此次拆解；5)重复步骤2-4指定次数，若，则作为该邻域的一个可行线路方案。
63.3.线路直达邻域为了提高线路方案的质量，需要尽可能地增加长距离线路在方案中的数量，如图9所示。具体操作步骤如下：1)设置；2)随机选择两个起终点站点，以这两点以及两点之间的最短路径站点序列作为新线路，若该线路满足约束，将该线路添加至；3)新线路会与中部分原有线路发生冲突，产生不满足约束的重叠部分。对于发生冲突的这些原有线路，剔除所有重叠部分，产生的新线路替换原有线路。如果剔除部分会将原有线路打断为两部分，则产生两条新线路替代原有线路；如果剔除部分与原有线路完全相同，则删除原有线路。剔除重叠部分的示意图如图9所示。如果新线路与中某条旧线
路完全相同，则不进行任何操作。
64.4)若，则作为该邻域的一个可行线路方案。
65.4.复线更换邻域由于线路重叠产生的位置和发生重叠的线路不同会对目标函数值产生影响，因此需要尝试更换线路重叠的位置和方式，以寻找最优的复线形式，如图10所示。具体操作步骤如下：1)设置；2)根据线路方案随机选取一个复线部分，随机选择复线部分上多条重叠线路中的一条，将上的站点序列移除，显然会被拆解为两条较短线路或被缩减长度，将满足约束的较短线路添加至，并从中移除。若，则之间将该线路移除，不需要添加任何新线路至；3)在简化网络中随机选取两个站点，且两个站点在简化网络中相邻，两个站点间的最短路径站点序列作为新线路，若新线路满足三种线路重叠约束（长度约束、数量约束和发生次数约束），则将新线路添加至；4)若，则作为该邻域的一个可行线路方案。
66.5.线路合并领域构造线路合并邻域的主要目的是进一步提高上述邻域的直达客流比，前述四种邻域中的较短线路会在满足约束的条件下，尽可能被合并为较长线路。具体操作步骤如下：1)设置；2)随机从选择任意两条相接、具有相同起终点站的两条线路，若两条线路连接后的新线路满足约束，则将原有两条较短线路从中移除，并将新线路添加至；3)重复步骤2知道没有线路可以被合并位置，若，则作为该邻域的一个可行线路方案。
67.（3）通过以上五种邻域构造方法，可以获得附图11中的六种邻域。
68.邻域修复：上述各个邻域中可能会包含不满足部分约束（如线路长度过短）的线路方案，将使用与构造上述线路交换邻域、线路合并领域相同的方法进行修正。具体操作步骤如下：1)从所有邻域中的线路方案中发现不符合线路长度约束的过短路线；2)若过短路线与任意符合约束线路交叉，使用与线路交换邻域构造相同的方法交换两条线路，生成两条满足约束线路进行替代，否则转至下一步；3)若过短线路与任意符合约束线路相接，使用与线路合并邻域构造相同的方法合并两条线路，生成一条满足约束线路进行替代，否则转至下一步；4)若过短线路均无法通过上述两步骤进行修正，抛弃该线路方案。
69.5)重复步骤2-4，知道所有邻域的线路方案被检查或修正完毕为止。
70.（4）禁忌表设置和藐视规则禁忌表设置的目的是减少计算量，防止算法重复搜索，设置两种类型的禁忌表：（1）t形交叉交换禁忌表和（2）十字形交叉交换禁忌表，两种禁忌表分别对应交叉线路交换邻域的两种交换方式。对于某个作为交换交叉点的站点i，当使用某种交换方式得到的线路交换邻域被选为最优解时，会被加上禁忌代数。在
随后次迭代中，不能满足藐视规则且以f形式交叉于i的两个线路则不能再进行交换。根据的数量确定，设置为。
71.藐视准则是启发式算法中常用的准则，即对于某个处于禁忌代数内的邻域，如果该邻域的目标值优于当前可行线路方案的目标值，则该邻域可以直接无视禁忌表。
72.（5）目标函数（目标值）在进行单目标规划求解时，目标分别为直达客流比rd和一次换乘客流比rh，具体操作为分别以直达客流比和一次换乘客流比为目标，使用禁忌算法求解目标最优的线路方案，并记录最优线路方案对应的直达客流比和一次换乘客流比。
73.（6）算法流程单目标规划求解的流程如附图12所示，该流程为禁忌算法的改进流程，步骤如下：1.基于贪心策略生成初始线路方案；2.初始线路方案作为当前线路方案和最优线路方案，计算运营效率指标，结果作为前目标值和最优目标值；3.构造邻域，并进行邻域修复，并从构造的邻域中选出最佳的线路方案，作为当前线路方案；4.计算当前线路方案的运营效率指标，更新当前目标值，若当前目标值大于最优目标值，更新最优目标值、最优线路方案，并更新禁忌表；5.若算法迭代次数未达到上限，回到步骤3，否则进行下一步；6.移除最优线路方案的超短、冗余线路，结束流程。
74.双目标规划求解经过单目标规求解后，可以得到最优直达客流比和一次换乘客流比，由于线路选择模型需要同时将直达客流比和一次换乘客流比最大化，属于双目标规划问题，而这两个目标值的提高是相互冲突的，因此采用理想点法将双目标规划问题转化为单目标规划问题，对应的目标函数为：式中，——直达客流比的权重；——一次换乘客流比的权重；——忽略rh目标后，作为单目标规划问题求解得到的最优rd值；——忽略rd目标后，作为单目标规划问题求解得到的最优rh值。
75.该目标函数使得禁忌算法的搜索路径始终保持在两个目标同时增加的方向上。
76.双目标规划求解的具体流程如图13示，首先将两个运营效率指标作为目标，分别进行单目标规划求解，得到两个目标的独立最优值。然后使用理想点法将两个目标转换为单个目标，再进行一次单目标规划求解，得到最佳线路方案。下面结合以实施例，对本发明作进一步详细说明：实施例：如附图14，考虑某地区轨道交通线网，站点数量为228个，含有15条线路，最小线路长度为9个站点，最长线路长度为32个站点。该方案线网的直达客流比为0.4284，一次换乘客流比为0.3268，线路总长度为475.765km。在现状线网的网络基础上，进行线路选择，并进
行比较。
77.首先基于贪心策略构造初始可行解，得到的初始线路方案如图15所示，初试线路方案中部分线路过短，没有满足线路长度约束。在禁忌算法的迭代过程中，这些超短线路将会被修复至满足线路长度约束。初试线路方案的直达客流比为0.3673，一次换乘客流比为0.3519，说明初始可行解的质量已经达到一个较好的水平。
78.通过单目标求解算法首先得到最优的直达客流比0.4315，最优的一次换乘客流比为0.3972。然后在已知的基础上进行双目标规划求解。
79.图16显示双目标规划的求解过程中禁忌算法的收敛过程，禁忌算法局部搜索能力较强，可以使快速收敛至局部较优值。图17显示禁忌算法搜索线路方案的过程，可行线路方案的质量逐渐向理想点（图16中右上角的粗点）逼近。
80.图18显示禁忌算法获得的最优线路方案，其直达客流比为0.4300，一次换乘客流比为0.3406，换乘系数为1.7992。最优线路方案共有14条线路，线路总数与现状线网基本相同，各个线路长度之和为469.124km，略微高于网络总长度，这是因为部分线路共用了网络的相同一部分，产生了复线。
81.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：该公共交通线路自动选择方法可以直接应用于轨道交通或公共电汽车交通的线路选定，指导减少建设成本，增加运营效率，提高公共交通线路规划的科学性。
82.以某一实际的轨道交通线网为例，对应上述公交线路选择模型的目标规划求解步骤，在最优线路方案中有如下结果：1）单目标规划求解：分别以直达客流比例和一次换乘客流比例为目标，初始线路方案的直达客流比例为0.3673，一次换乘客流比例为0.3519，已经达到一个较好的水平。通过算法求解得到的最优直达客流比例和最优一次换乘客流比例分别为0.4315和0.3972，远高于原线路方案的0.4284和0.3268。
83.2）多目标规划求解：使用理想点法将多目标规划转化为单目标规划问题后，最优直达客流比例和最优一次换乘客流比例分别为0.4300和0.3406，仍高于原线路方案的运营效率指标。
84.与原线路方案相比较，该线网自动生成方法能增加大约0.4%的直达客流比例和4.2%的换乘客流比例。
85.对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本技术的保护范围。