城市公交車輛調度優(yōu)化理論與方法

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1、東南大學博士學位論文城市公交車輛調度優(yōu)化理論與方法姓名：牛學勤申請學位級別：博士專業(yè)：交通運輸規(guī)劃與管理指導教師：王煒20040101塑墮壘鑾芝塑塑堡垡些翌堡皇查堡摘要上世紀80年代，針對城市交通供求矛盾日益突出的現實問題．我國政府明確提出了城市客運交通以公共交通為主體的發(fā)展方針，表明了公共交通在城市交通中的重要性。公交運營調度是整個公交企業(yè)管理業(yè)務的核心，提高我國城市公變的運營調度水平，對于改善公交系統服務質量，從而增強對居民出行的吸引力，扭轉目前城市公交經營的頹勢，從根本上解決大、中城市存在的交通擁擠

2、和環(huán)境污染問題具有非常重要的意義。目前，以北京、上海為代表的近10個特大城市對建設先進公共交通系統給予了高度重視，并在硬件建設方面取得了初步成果，北京、上海還先后建立了公交調度指揮系統。但是，與之配套的智能化調度平臺軟件建設的明顯滯后，使得調度工作并未擺脫傳統的憑經驗調度的局面，現有硬件系統難以發(fā)揮其應有的作用。這里缺乏調度優(yōu)化理論支持是影響軟件建設的重要原因。因此，開展適合我國國情的公交調度優(yōu)化理論研究顯得十分迫切。為此，本文對城市公交智能調度系統模式，公交客流數據自動采集及處理技術，線路調度過程的優(yōu)化

3、，區(qū)域調度模式及其過程優(yōu)化等問題進行了較為系統的研究。公交調度智能化是ITS研究的一項重要內容，它是實現城市公交便捷、舒適、高效服務的根本途徑。目前，我國有關城市公交智能調度的研究還處于探索階段，研究適合我國城市公交運營特點的智能調度系統模式顯得非常重要。因此，論文第2章首先對公交智能調度系統應具備的基本功能及關鍵技術進行了探討，并提出了相應的邏輯結構、物理結構、調度指揮組織結構。同時，對系統建設中應重視的問題進行了闡述。公交客流數據是合理進行公交調度的基礎，及時獲取客流數據可為科學制定調度方案提供可靠依

4、據。論文第3章主要圍繞數據自動采集技術以及客流預測方法展開研究。在歸納和總結現有客流數據采集技術的基礎上，對自動乘客計數系統(APCs)和Ic卡的自動數據采集技術的應用問題進行了探討。同時，對城市公交客流特性、客流統計指標的有關內容進行了分析與整理，并對客流短期預測思路、現有公交客流預測方法及其適用性進行了整理。公共交通運營組織計劃是運營調度的基礎，而運營時刻表的制定是運營組織計劃的核心任務。在此過程中，合理確定行車間隔又是提高公交運營效率和服務水平的關鍵性工作。論文第4章首先對我國犬城市公交線路調度組織

5、模式進行了總結與分析。之后，結合我國城市公交常用的調度模式，構建了兼顧乘客利益和企業(yè)利益，以客流需求為基礎數據，以乘客候車滿意度、車內舒適滿意度和企業(yè)收益滿意度加權平均值最大為目標的公交線路發(fā)車頻率優(yōu)化模型，并結合實例驗證了模型的實用性。該模型采用“滿意度”作為指標，克服了以往模型指標間量綱難以轉換的缺點。該章還就公交車輛選型問題進行了研究，提出了以供求最佳匹配和企業(yè)效益最佳為目標的多目標公交車輛選型模型，并采用模糊規(guī)劃理論對該模型進行了求解。同時，該章還就公交車隊運行平穩(wěn)性與公交服務水平的關系，以及如何

6、提高運行平穩(wěn)性，盡可能提高服務水平的問題進行了探討。公交區(qū)域調度是國外人城市普遍采用的、高效率的調度模式。雖然目前在我國城市中還不具備開展區(qū)域調度的條件，但是隨著城市“公交優(yōu)先”戰(zhàn)略的逐步實施和城市道路交通條件的進一步改善，線路調度模式必將為區(qū)域調度模式所取代。因此，適時開展對公交區(qū)域調度理論的研究，為未來開展區(qū)域調度工作打r一定基礎，顯得非常必要。論文第5章在論述了區(qū)域闊度的基本概念、組織形式利基本作業(yè)過程的基礎上，重點對區(qū)域調度的單車場和多車場靜態(tài)調城市公交車輛調度優(yōu)化理論與方法度優(yōu)化模型進行了研究。

7、其中，對于單車場區(qū)域靜態(tài)調度優(yōu)化問題，提出了基于“空跑”成本消耗最低為目標的“單車場區(qū)域調度靜態(tài)優(yōu)化模型”，以及基于成本消耗和組織有效性為目標的“改進的單車場區(qū)域調度靜態(tài)優(yōu)化模型”，并分別給出了相應的啟發(fā)式算法。對于“多車場區(qū)域調度靜態(tài)優(yōu)化問題”，考慮到“單車場區(qū)域調度”與“多車場區(qū)域調度”的內在聯系，提出了與“改進的單車場區(qū)域調度靜態(tài)優(yōu)化模型”相類似的優(yōu)化模型，并給出了首先依據就近原則將每一個“行車輪次”指派給相應車場，生成初始群體，然后再采用遺傳算法進行優(yōu)化的基于啟發(fā)式算法的求解過程?，F場調度又稱動態(tài)

8、調度，是在執(zhí)行運營計劃過程中，對于臨時性變化采取有效措施，使運行秩序盡快恢復正常的工作。論文第6章重點對實時放車調度問題進行了較為詳盡的研究。針對現有模型中存在的問題，在原有實時放車調度模型的基礎上，分別提出了改進的l一放車和2一放車調度優(yōu)化模型。由于模型以乘客總候車時間最小為目標函數，因此，重點考慮了各站點乘客到達率不一致的問題，使之更能反映實際情況。文中還結合實例對模型的實用性進行了檢驗，結果表明，改進模型有較強的實用性。