集成基尔霍夫电流定律的多准则混合整数线性规划模型用于最优绿色接驳公交网络设计：以胡志明市地铁 1 号线为例

《Applied Sciences》：Multi-Criteria MILP Model Integrating Kirchhoff’s Current Law for Optimal Green Feeder Bus Network Design: A Case Study of Ho Chi Minh City Metro Line 1

　　

摘要

整合高效的接驳巴士网络对于最大化城市公共交通系统的载客能力至关重要。本研究提出了一种基于基尔霍夫电流定律的网络流量模型（KCL-NFM），该模型融合了从基础层级到高级多目标层级的混合整数线性规划（MILP）公式，旨在针对胡志明市地铁1号线在2024年至2040年后的不同规划期，优化接驳巴士的车队规模和运营线路数量。通过对运营频率和线路长度约束进行系统性优化，分析确定了实际运营点，其车辆周转率为每小时2.5个往返，单程最大长度（单程）为5公里。实验模拟结果表明，高级MILP模型实现了53.6%至55.4%的车队规模大幅缩减——在长期情景中等同于消除了超过200辆冗余车辆。这一效率提升转化为每辆巴士收入增长128%，以及7400亿越南盾（约2910万美元）的巨额资本节省，相当于资本支出（CAPEX）减少了58.7%，同时将车辆载客率维持在95%至113%的现实运营阈值内。此外，敏感性分析显示，全面转向100%中型电动巴士车队可完全消除直接运营（尾气）二氧化碳（CO₂）排放。这一绿色转型不仅缓解了城市拥堵，还表明该框架具有支持交通规划师设计经济可行且环境可持续的多模式公共交通系统的潜力。