運(yùn)輸組織學(xué)課程設(shè)計--城市公交調(diào)度

1、<p><b>　　第一章 背景分析</b></p><p><b>　　1.1 社會背景</b></p><p>　　公共交通是城市發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是城市賴以生存的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，它作為城市交通系統(tǒng)中一個重要組成部分，是城市整體發(fā)展中不可缺少的物質(zhì)條件和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是聯(lián)系社會生產(chǎn)、流通和人民生活的紐帶。公交系統(tǒng)具有運(yùn)載量大、運(yùn)送效

2、率高、能源消耗低、相對污染少、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點。因此，要解決大、中城市目前普遍存在的交通擁擠、交通事故頻繁和環(huán)境污染等問題，應(yīng)特別重視優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。它已經(jīng)被世界各國公認(rèn)為解決大中城市交通問題的最佳策略，是城市交通可持續(xù)發(fā)展的必由之路。</p><p>　　在城市交通系統(tǒng)中，公共交通客運(yùn)的特點是定時、定線、定站。所謂定時是指公共交通線路的首末車時間、發(fā)車間隔等是根據(jù)運(yùn)營作業(yè)計劃事先確定的；所謂定線是指公共交

3、通的線路走向按照客流規(guī)律設(shè)置；所謂定站是指公共交通線路所途經(jīng)的停站地點是根據(jù)客流需要選定的，它們都具有相對穩(wěn)定性，都是公交系統(tǒng)對社會的承諾，是衡量公交服務(wù)水平的指標(biāo)。因此，它們在一定時期內(nèi)都不能輕易改變。在公共交通運(yùn)輸管理工作中，運(yùn)營組織與調(diào)度是核心的內(nèi)容，是實現(xiàn)定時、定線、定站的基本保證。良好的運(yùn)營組織與調(diào)度管理可保障公交系統(tǒng)以最少的人力、物力投入即可滿足客流的需求，確保運(yùn)營計劃的執(zhí)行。</p><p>　　隨

4、著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增長，城市居民出行量不斷增加，道路交通容量日趨飽和，交通問題日益突出。由于城市公共交通具有運(yùn)量大、相對投資少、人均占有道路少等優(yōu)點，各地政府及交通管理部門逐漸認(rèn)識到，解決城市交通問題必須優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。城市公交調(diào)度問題是城市公共交通的核心內(nèi)容。合理的公交調(diào)度，可以有效地緩解運(yùn)力和運(yùn)量的矛盾，最大限度地平衡乘客和公交公司的利益，降低乘客的出行成本，改善市民的出行狀況；同時也可以增加公交車輛的運(yùn)行效率，提高

5、城市公交系統(tǒng)的管理水平，提高公交公司的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 對于一條大運(yùn)量的城市公交線路，由于公交客流在空間、時間上存在著不均衡性，會經(jīng)常出現(xiàn)高峰時段乘客過分擁擠、平峰時段車輛滿載率不高的現(xiàn)象，造成了有限資源的大量浪費。城市公交車輛組合調(diào)度正是基于運(yùn)力與運(yùn)量相平衡的思想，以全程車為基本的調(diào)度形式，并根據(jù)線路客流的分布情況輔以其它調(diào)度形式的一種運(yùn)輸組織方式。 準(zhǔn)確、合理的客流數(shù)據(jù)是進(jìn)行公交車輛組合調(diào)度的前提和基礎(chǔ)。</p>

6、<p>　　1.2 城市公交調(diào)度優(yōu)化的目的和意義</p><p>　　運(yùn)營調(diào)度是公共交通運(yùn)輸企業(yè)工作的核心部分，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會服務(wù)質(zhì)量直接受此影響。根據(jù)客流分布特征和需求信息來確定公交車輛的發(fā)車間隔可以提高公交服務(wù)的可靠性，改善公交企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，從而更多地吸引城市居民選擇公共交通這種方式來完成出行。例如在客流高峰期，如果某條公交線路上出現(xiàn)某些站點或區(qū)段客流量較其他站點或區(qū)段明顯增加的現(xiàn)象，我們?nèi)?/p>

7、果再采用常用的均衡時刻調(diào)度表很難取得明顯的效果，而此時若采用開行全程車同時輔以區(qū)間車或大站快車的方案，可以及時疏散客流量比較大的站點所在乘客，很明顯可以降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本，從而解決均衡時刻表所不能解決的問題。因此如何優(yōu)化公交系統(tǒng)調(diào)度問題，對于城市交通的各種問題的緩解、城市居民的出行狀況的改善都具有重要的現(xiàn)實意義。</p><p>　　1.3 長沙市城市公交調(diào)度現(xiàn)狀和問題</p><p>　

8、　長沙市是湖南省的省會，是華中地區(qū)重要的工商業(yè)城市，長江中游城市群中心城市之一。長沙市位于湖南省東部偏北，湘江下游和長瀏盆地西緣，東鄰江西省宜春地區(qū)和萍鄉(xiāng)市，南接株洲、湘潭兩市，西連婁底、益陽兩市，北抵岳陽、益陽兩市。</p><p>　　長沙市人口稠密、外來人員眾多，相當(dāng)具有發(fā)展公交企業(yè)的條件。城區(qū)主干道有五一路、芙蓉路、韶山路、中山路、黃興路、湘江路、瀟湘路、人民路和“六橋三環(huán)” 。六橋三環(huán)：橘子洲大橋（一橋

9、）、銀盆嶺大橋（二橋）、猴子石大橋（三橋）、三汊磯大橋（四橋）、黑石鋪大橋（五橋）、月亮島大橋（六橋）、一環(huán)線、二環(huán)線、三環(huán)線。由于跨越主城區(qū)的湘江一、二、三橋的過江交通流量一直處于超負(fù)荷運(yùn)行，造成長沙交通擁堵，也長期為市民詬病。長沙也在城市的東南西北各設(shè)立了長途汽車站，在長沙火車站設(shè)立了長株潭客運(yùn)汽車站，連接長沙國道有106國道、107國道和319國道。</p><p>　　在我國，越來越多的大城市面臨著擁擠的

10、交通問題，這一問題不僅嚴(yán)重影響了居民的出行，而且對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有極大地制約。由于城市化進(jìn)程的加快以及城市人口的增多，且交通需求在時間、空間上均存在不平衡性的特點，城市公共交通很難滿足人們?nèi)找嬖鲩L的出行需求，特別是在上下高峰期和節(jié)假日期間。乘客上車后車輛十分擁擠，還可能要換乘兩次及以上的車輛才能到達(dá)目的地，還有因交叉口堵塞和車流過多而損耗時間，因此提高公共交通的服務(wù)質(zhì)量以及運(yùn)行效率成為了廣大城市居民的迫切需求。</p>

11、<p>　　但在實際運(yùn)行操作中，還是會遇到很多棘手的問題。城市公交調(diào)度系統(tǒng)主要還是采用的經(jīng)驗型調(diào)度方式，對發(fā)出的車輛是實際情況不能及時了解，無法科學(xué)合理的調(diào)度安排車輛，造成人力物力上的資源浪費。這種現(xiàn)行的調(diào)度機(jī)制還存在以下幾個問題：</p><p>　　調(diào)度主要靠人力，技術(shù)手段落后。</p><p>　　很多公交調(diào)度仍然采用由線路主調(diào)度室簽發(fā)路單，然后依靠司機(jī)傳遞路單，最后到站后

12、依靠調(diào)度簽發(fā)到站時間和車輛返程時間這種手工操作方式，很多新的公交調(diào)度技術(shù)如智能交通系統(tǒng)、GPS和乘客自動計數(shù)系統(tǒng)等都沒有在現(xiàn)實中取得應(yīng)用。調(diào)度人員不了解車輛在道路上的運(yùn)行情況、線路上的客流量、已發(fā)車輛的運(yùn)行情況，而是依然按照先前制定的時刻表進(jìn)行調(diào)度，必然會造成資源的浪費或是乘客候車時間過長，而從乘客的角度來說，他們不清楚所乘坐車輛的信息從而無法做出最佳的出行選擇。</p><p>　?。?）調(diào)度計劃的制定主要以經(jīng)

13、驗為主。</p><p>　　由于調(diào)度人員缺乏對乘客、車輛和道路信息的了解，往往只能依靠直覺和經(jīng)驗來制定調(diào)度計劃。雖然根據(jù)以往的客流分布特征可以做出經(jīng)驗型決策，但客流在時間、空間、方向上均存在不平衡性，因此根據(jù)經(jīng)驗所做出的調(diào)度計劃往往保障不了科學(xué)性和正確性，從而導(dǎo)致公交資源的不合理配置和公交企業(yè)的效益下降。</p><p>　?。?）調(diào)度計劃的實時性不準(zhǔn)確。</p><

14、p>　　公交企業(yè)的調(diào)度一般集中在始發(fā)點和終點上，而對于沿線各站點的客流情況不能夠做到實時監(jiān)控，因此也就無法做到實時調(diào)度，此外企業(yè)在制定調(diào)度計劃時的周期比較長，如果需要調(diào)整那么需要花很長時間。</p><p>　　運(yùn)營調(diào)度管理人員素質(zhì)亟待提高。</p><p>　　大部分公交企業(yè)基層運(yùn)營調(diào)度人員眾多，水平參差不齊，大多數(shù)人員只能按部就班，這些限制了公交調(diào)度管理的水平，而且新技術(shù)的應(yīng)用需

15、要有較高層次的專門人才來操作和使用。</p><p>　　制定調(diào)度運(yùn)營指標(biāo)的問題。</p><p>　　對每個城市的公家企業(yè)來說，都有一個最大發(fā)車間隔和最小發(fā)車間隔的指標(biāo)，這些是政府部門為了保障居民的出行而做出的，從滿足居民需求出發(fā)是好的，但是在很多城市，這些指標(biāo)是沒有經(jīng)過仔細(xì)的調(diào)研而采取一刀切的方式，這樣極大地?fù)p害了公交企業(yè)的利益，因為現(xiàn)在的公交企業(yè)也是市場經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，不再是以前單純的公

16、益性事業(yè)。公交企業(yè)不能充分發(fā)揮靈活調(diào)度的特性，人為地制約了調(diào)度計劃的更優(yōu)化實施，甚至由此影響居民的出行質(zhì)量。</p><p>　　長沙市104路公交客流調(diào)查結(jié)果分析</p><p><b>　　2.1 客運(yùn)量分析</b></p><p>　　本課題選取具有代表性的104路公交車作為研究對象，并根據(jù)前期的調(diào)查研究所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，分析出1

17、04路公交線路客流的一些特征為優(yōu)化調(diào)度提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。</p><p>　　104路公交車從省交通運(yùn)輸廳開往長沙火車站，共計30個站點。具體如下題2-1所示。</p><p>　　圖2-1 104公交路線圖</p><p>　　通過計算可以得出104路各時斷客運(yùn)量及客運(yùn)量小時系數(shù)的變化情況，考慮到一個星期內(nèi)客流量變化，工作日（周一～周五）和周末（周六～周日）客流

18、規(guī)律是不一致的，所以本文把客流按照周一～周五，周六～周日來進(jìn)行分類匯總建庫，如下表所示。</p><p>　　表2-1 104路公交各時段客運(yùn)量及小時系數(shù)</p><p>　　表2-2 周一到周五和周六到周日的客流量趨勢圖</p><p>　　表2-3 周一到周五和周六到周日的小時系數(shù)趨勢圖 </p><p>　　上表中，表2-2代表周一到

19、周五和周六到周日的客流量趨勢，表2-3代表著周一到周五和周六到周日的小時系數(shù)趨勢，周一到周五上午就出現(xiàn)了客流高峰期，時間集中集中在8：00-11：00，小時系數(shù)分別為8.7%、12.04%、6.13%，下午的高峰期出現(xiàn)在17：00-20：00之間，小時系數(shù)分別為7.88%、15.08%和13.04%。</p><p>　　而在周末，上午的高峰期主要出現(xiàn)在9：00-11：00之間，小時系數(shù)分別為7.54%和5.90

20、%，下午的高峰期出現(xiàn)在17：00-20：00，小時系數(shù)為10.43%、15.02%和13.17%。</p><p>　　2.2 公共汽車生產(chǎn)調(diào)度的基本思想</p><p>　　城市公共汽車現(xiàn)場調(diào)度是根據(jù)車輛運(yùn)行作業(yè)計劃的要求，結(jié)合現(xiàn)場客流的實際情況，在行車現(xiàn)場直接對車輛和行車人員發(fā)布行車指令的一項經(jīng)濟(jì)、頻繁、基礎(chǔ)的工作，它是保證行車作業(yè)計劃切實執(zhí)行的主要環(huán)節(jié)，是提高公共交通服務(wù)質(zhì)量的一項綜

21、合性組織工作，公共交通線站現(xiàn)場調(diào)度的基本任務(wù)可歸納為：1.確保正常的行車間隔；2.及時恢復(fù)行車的次序；3.靈活調(diào)整車輛的行使線路；4.及時的增減車輛與運(yùn)能。公共交通車輛線站現(xiàn)場調(diào)度的基本方法可歸納為：1.調(diào)頻法、調(diào)能法、調(diào)線法；2.調(diào)站法、調(diào)程法和調(diào)向法。</p><p>　　通過公共交通企業(yè)建立的各級調(diào)度機(jī)構(gòu)，及時而全面地了解公共交通生產(chǎn)進(jìn)程，并進(jìn)行不間斷的組織指揮和監(jiān)督檢查，正確處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種矛盾，使各

22、個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和作業(yè)能協(xié)調(diào)得工作，在確保運(yùn)輸質(zhì)量的前提下，爭取完成和超額完成客運(yùn)任務(wù)。</p><p>　　2.2.1 車站乘客到達(dá)流 </p><p>　　獲取線路沿線車站乘客到達(dá)規(guī)律的最直接的辦法是派工作人員進(jìn)行各個車站調(diào)查，但這種方法需要的工作人員較多，獲取線路沿線車站乘客到達(dá)規(guī)律的另一種辦法是隨車調(diào)查法，但在調(diào)查完成后要做換算將各車次的乘客上車流轉(zhuǎn)換為各車站的乘客到達(dá)流，它的主要優(yōu)

23、點是調(diào)查所需要的工作人員較少。</p><p>　　所以，本論文研究采用了隨車調(diào)查的方法。隨車調(diào)查方法不僅可以減少工作人員，而且獲取的數(shù)據(jù)均勻性好，便于采用典型抽樣調(diào)查方法，另外，隨車調(diào)查方法還便于采用車載記數(shù)儀器記錄方法來代替人工作業(yè)。用車載記數(shù)儀器長期記錄乘客上下車客流具有成本低，工作穩(wěn)定的特點，采用車載記數(shù)儀器長期記錄乘客上車客流代替大規(guī)模的工作人員隨車調(diào)查記錄將是今后發(fā)展的方向。</p>&

24、lt;p>　　2.2.2 車站乘客流失率</p><p>　　從首站發(fā)出一個車次后，車輛依次到達(dá)各車站，各車站乘客上車的人數(shù)應(yīng)服從車站乘客到達(dá)流規(guī)律，但如果乘客在車站等候時間過長，一部分人可能會離去或選擇其他交通工具，等待的時間長短不同，流失的乘客比例是不一樣的。本文用乘客流失率來表示乘客因等待而流失的情況。由于高峰時段和平、低峰時段乘客等車的耐心是不一樣的，故對于不同的時段采用了不同的流失率。具體情況如下

25、表所示。</p><p>　　表2-4 車站乘客流失率</p><p>　　第三章 公交調(diào)度模型及解析</p><p><b>　　3.1 概況</b></p><p>　　主要思想是通過逐步改變發(fā)車時間間隔用計算機(jī)模擬各個時間段期間的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，確定最優(yōu)的發(fā)車時間間隔，但計算量過大，對初值依賴性強(qiáng)。等效法是基于先來先

26、上總候車時間和后來先上的總候車時間相等的原理，通過把問題等價為后來先上的情況，巧妙地利用“滯留人數(shù)”的概念，把原來數(shù)據(jù)大大簡化了。很快而且很方便地就可求出給定發(fā)車間隔時的平均等待時間，和在給定平均等待時間的情況下的發(fā)車間隔，但該方法只能對不同時段分別處理。結(jié)合前兩種方法的優(yōu)點提出等效時間步長法，即從全天時段內(nèi)考慮整體目標(biāo)，使用等效法為時間步長法提供初值，通過逐步求精，把整個一天聯(lián)合在一起進(jìn)行優(yōu)化。通過對模型計算結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)由于高

27、峰期乘車人數(shù)在所有站點都突然大量增加，而車輛調(diào)度有滯后效應(yīng)，從而建議調(diào)度方案根據(jù)實際情況前移一段適當(dāng)?shù)臅r間。在模型的進(jìn)一步討論和推廣中，我們還對采集運(yùn)營數(shù)據(jù)方法的優(yōu)化、公共汽車線路的通行能力以及上下行方向發(fā)車的均衡性等進(jìn)行了討論。</p><p>　　在求具體發(fā)車時刻表時，利用等效時間步長法，較快地根據(jù)題中所給出的數(shù)據(jù)設(shè)計了一個較好的照顧到了乘客和公交公司雙方利益的公交車調(diào)度方案，給出了兩個起點站的發(fā)車時刻表，得

28、出了總共需要49輛車，共發(fā)440輛次。 </p><p>　　早高峰期間等待時間超過5分鐘的人數(shù)占早高峰期間總?cè)藬?shù)的0.93%，非早高峰期間等待時間超過10分鐘的人數(shù)占非早高峰期間總?cè)藬?shù)的3.12%。引入隨機(jī)干擾因子，使各單位時間內(nèi)等車人數(shù)發(fā)生隨機(jī)改變。在不同隨機(jī)干擾水平下，對推薦的調(diào)度方案進(jìn)行仿真計算，發(fā)現(xiàn)平均抱怨度對10%的隨機(jī)干擾水平相對改變只有0.53%，因此該方案對隨機(jī)變化有很好的適應(yīng)性，能滿足實際調(diào)度

29、的需要。</p><p><b>　　3.2 問題的提出</b></p><p>　　公共交通是城市交通的重要組成部分，做好公交車的調(diào)度對于完善城市交通環(huán)境、改善市民出行狀況、提高公交公司的經(jīng)濟(jì)和社會效益，都具有重要意義。下面考慮一條公交線路上公交車的調(diào)度問題，其數(shù)據(jù)來自我國一座特大城市某條公交線路的客流調(diào)查和運(yùn)營資料。該條公交線路上行方向共14站，下行方向共13站，

30、題中給出了典型的一個工作日兩個運(yùn)行方向各站上下車的乘客流量統(tǒng)計。公交公司配給該線路同一型號的大客車，每輛標(biāo)準(zhǔn)載客100人，據(jù)統(tǒng)計客車在該線路上運(yùn)行的平均速度為20公里/小時。運(yùn)營調(diào)度要求，乘客候車時間一般不要超過10分鐘，早高峰時一般不要超過5分鐘，車輛滿載率不應(yīng)超過120%，一般也不要低于50%。</p><p>　　試根據(jù)這些資料和要求，為該線路設(shè)計一個便于操作的全天（工作日）的公交車調(diào)度方案，包括兩個起點站

31、的發(fā)車時刻表；一共需要多少輛車；這個方案以怎樣的程度照顧到了乘客和公交公司雙方的利益。</p><p>　　3.3 模型假設(shè)與說明</p><p>　　1．題目中所給出的一個工作日的乘客流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)是具有代表性的；</p><p>　　2．工作日每天同一時間的乘客流量大致相等；</p><p>　　3．在任何時刻車輛上的人數(shù)不能多于120人；

32、 </p><p>　　4． 每個乘客都嚴(yán)格遵守先到先上車的規(guī)則； </p><p>　　5． 在公交線路上所有車輛總能正常通行，不考慮諸如堵車、交通事故等意外情況；</p><p>　　6．不考慮公交車在各站的停車時間，即乘客上下車均在瞬間完成； </p><p>　　7．公交車在公路上行駛速度處處相等，都等于題目中給出的平均速度；<

33、/p><p><b>　　3.4 符號系統(tǒng)</b></p><p>　　l上：公交路線上行方向的總路程；</p><p>　　l下：公交路線下行方向的總路程；</p><p>　　v：客車行駛的平均速度；</p><p>　　u：上行車輛第i段時間內(nèi)的發(fā)車時間間隔；</p><p&

34、gt;　　w：下行車輛第i段時間內(nèi)的發(fā)車時間間隔； </p><p>　　ρ：乘客的抱怨度； </p><p>　　N：一共需要的車輛數(shù)； </p><p>　　S：一天總的發(fā)車次數(shù)； </p><p>　　η：平均每車次的載客率；</p><p>　　q：在第i時間段內(nèi)上車的總?cè)藬?shù)；</p><p

35、>　　r：一天的乘車總?cè)藬?shù)；</p><p>　　3.5 問題分析與模型的建立</p><p>　　3.5.1 問題分析</p><p>　　本題要求設(shè)計全天(工作日)的公交車調(diào)度方案，這里需要考慮乘客和公交公司兩方面的利益，是一個多目標(biāo)的優(yōu)化問題。其中可以供選擇的目標(biāo)函數(shù)主要有：</p><p>　　1).乘客候車時間要盡量短；<

36、;/p><p>　　2).候車時間超過5分鐘乘客數(shù)要盡量少；</p><p>　　3).公交公司所需的總車輛數(shù)盡量少；</p><p>　　4).全天范圍內(nèi)，發(fā)車的總次數(shù)盡量少；</p><p>　　5).平均每車次的載客率盡量高等等。</p><p>　　以上的目標(biāo)可以用乘客利益和公司利益分為兩類，這兩類目標(biāo)是相互沖突的

37、，不可能同時達(dá)到最大。工作日的早高峰正是多數(shù)乘客上班的時間，也是一天中乘坐公交車人數(shù)的高峰期，所以這段時間里所需的車輛數(shù)也是最多的。從乘客的方面考慮，早上上班遲到對他的利益的損失相當(dāng)大，因此乘客希望候車時間一般不要超過5分鐘。這時應(yīng)以乘客的抱怨程度盡量小為主要目標(biāo)，求得公交公司在早高峰期間的所需的最少車輛數(shù)。在其余時間段里，乘客候車時間一般不要超過10分鐘，這時考慮到公交公司的利益使其在這段時間內(nèi)所發(fā)的總共發(fā)車的車次總數(shù)最少，以及提高每

38、車次的載客率為主要目標(biāo)。</p><p>　　因此我們首先確定出早高峰期，針對早高峰期的數(shù)據(jù)，在一定的乘客抱怨水平下，求出共需多少輛車，然后再根據(jù)全天其它時段的數(shù)據(jù)，并綜合其它指標(biāo)求出兩個起點站的發(fā)車時刻表。</p><p>　　由于題目中所給出的僅是各站一個小時上下車人數(shù)的數(shù)據(jù)，對于我們的計算而言太過粗糙。首先想到的是運(yùn)用題中的數(shù)據(jù)對每一車站在各時段上車和下車的人數(shù)進(jìn)行分布擬合，但這樣做

39、也有很大的缺點，因為各時段每個站點上下車人數(shù)受上下班時間以及道路沿線工廠等因素影響很大，從而導(dǎo)致各時段前后相關(guān)性很小。而對各時段上車和下車的人數(shù)進(jìn)行分布擬合就人為的增加了各時間段的上下班人數(shù)的相關(guān)性，與實際情況不符。</p><p>　　實際中如果把統(tǒng)計做的更細(xì)致或者知道那些影響上下車人數(shù)分布的因素，就可以較好的求出這些分布；由于缺乏我們對這些情況得了解，所以我們假設(shè)各站的上下車人數(shù)在各個時間段（一小時）內(nèi)分布是

40、均勻的，即E[numik（t，Δti）]=λ（Δti）= numik/Δti，其中numik（t，Δti）表示在[t，Δti]內(nèi)上車的人數(shù)。</p><p>　　3.5.2 模型的建立</p><p>　　為了更好的建立模型，首先要明確下面幾個問題：</p><p>　　1）時間段的劃分：假設(shè)在題目中給出的各時段（一小時）內(nèi)，各車站上下車的乘客人數(shù)分布均勻，這樣就可

41、將全天分為18個時間段，分別對每一個時間段進(jìn)行考慮，并認(rèn)為每個時間段內(nèi)的發(fā)車間隔時間Δti上和Δti下分別為常數(shù)，但兩者不一定相等。</p><p>　　2）對下行方向的處理：從題中數(shù)據(jù)可以看出上行方向比下行方向多一個車站A1，我們對此的處理是在下行方向同樣也補(bǔ)上一個車站A1，并且令這個車站在任何時段上車和下車的人數(shù)均為0。</p><p>　　3）對乘客平均抱怨度的定義：考慮到一個人的抱

42、怨程度是一個模糊的表述，它與候車時間的長短有關(guān)，候車時間越長，抱怨程度越大，但候車時間足夠短時又不會抱怨。</p><p>　　4)總車輛數(shù)的確定: 一天所需的總車輛數(shù)N等于各時段所需的總車輛數(shù)Ni中的最大值，即N=g（Δti上，Δti下）=max{N1，N2，?，N18}，而每一時段所需的總車輛數(shù)由上行車輛數(shù)、下行車輛數(shù)，加開車輛數(shù)三部分組成，有Ni=Ni上+Ni，下+ Ni。其中這里[·]表示對括號

43、內(nèi)的數(shù)取整。</p><p>　　5)對平均每車次的載客率的定義：考慮到每車次的運(yùn)營成本基本不變，這樣 平均每車次的載客數(shù)目的多少就能反映公司的利益。于是我們定義平均每車次載客率定義為：η=num總/S 即：</p><p>　　式中代表第i時段在第j車站到上車人數(shù)（包括上行和下行）；代表第</p><p>　　第i時段上行或下行的發(fā)車時間間隔。 時段的時間間隔；&

44、lt;/p><p>　　平均每車次的載客率的高低直接反映了一個調(diào)度方案對于公交公司的收益率。一般地乘坐公交車是按次計費的，所以總上車人數(shù)即反映了公交公司一天的收入，而總發(fā)車次數(shù)則反映了公交公司一天的支出。</p><p>　　6）據(jù)以上分析，我們建立如下模型：目標(biāo)：min E[ρ]=E[f（Δti上，Δti下）]，min N=g（Δti上，Δti下），minmax η=num總/S。</

45、p><p>　　調(diào)度要求： 這里[?]表示對括號內(nèi)的數(shù)取整，1．每輛車上承載的人數(shù)不超過120人；2．在給定時間段Ti＝60（分）內(nèi)Δti上，Δti下為定值。</p><p><b>　　3.6 模型的求解</b></p><p>　　3.6.1 解法分析</p><p>　　在我們建立的模型中的多個目標(biāo)中，總共需要的車輛數(shù)

46、N 涉及到公司建立一條公交線路的初始投資，每輛車所需的資金巨大，應(yīng)被首先考慮。而要確定總共需要的車輛數(shù)，只需求出早高峰期（我們根據(jù)題中給出的數(shù)據(jù)，假設(shè)早高峰期為7：00—8：00和8：00—9：00兩個時段）內(nèi)所需的車輛數(shù)即可。</p><p>　　考慮到實際求解過程中，對于前面模型中所定義的抱怨度在各個時間段內(nèi)對于不同等待時間長度取值問題，可以通過實際的調(diào)查數(shù)據(jù)得到；簡化地想，如果對應(yīng)所有的區(qū)間，顧客等待時間長

47、度大于5分鐘時都取1，而小于5時都取0，那么這是所定義的抱怨度直觀意義就是指所有時間內(nèi)等待時間超過5分鐘的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比值，但顯然著這種定義太粗糙；由于缺乏實際的調(diào)查，我們在以下求解過程中對抱怨度在各個時間段內(nèi)對于不同等待時間長度取值作以下假定：早高峰期間γ，γi1--γi4i1--γi4分別取[0 0.3 1 1.5 2.4]；而其它時間段內(nèi)分別取[0 0.15 0.5 0.75 1.2]。</p><p>

48、　　3.6.2 解法一：時間步長法</p><p>　　總體思路：在給定的假設(shè)原則下，通過逐步改變發(fā)車時間間隔用計算機(jī)模擬各個時間段期間的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，確定最優(yōu)的發(fā)車時間間隔。為簡化計算，可以設(shè)定每個車站單位時間內(nèi)上下車人數(shù)分別正比于該車站在這個時間段上下車的總?cè)藬?shù)，即numik（t，Δti）=λ（Δti）= numik/Δti。</p><p><b>　　運(yùn)行步驟：</

49、b></p><p>　　1)初始發(fā)車時間間隔，i=1,2,?,18；</p><p>　　2)設(shè)置初始狀態(tài)。模擬時鐘、終點時間；</p><p>　　3)設(shè)置每個車站等車人數(shù)以及待發(fā)車輛的最初狀態(tài)；</p><p>　　4)判斷是否需要發(fā)車以及是否有車到站，并更改一次各車站等車人數(shù)及運(yùn)行車輛的狀態(tài)。其中運(yùn)行車輛的狀態(tài)包括實際承載人數(shù)和

50、空余座位數(shù)。判斷是否到了終點時間？——若是，轉(zhuǎn)5）；否則轉(zhuǎn)2）；</p><p>　　5)統(tǒng)計整個過程中各區(qū)間等車時間超過5分鐘以上的人數(shù)，對這些人加權(quán)求和，然后除以該過程總的上車人數(shù)得到平均抱怨程度。判斷是否大于給定的目標(biāo)抱怨度？——若大于給定值則轉(zhuǎn)1），并改變發(fā)車時間間隔Δti；否則，給出結(jié)果并轉(zhuǎn)公交車調(diào)度方案的優(yōu)化設(shè)計；</p><p><b>　　6)結(jié)束。</b&

51、gt;</p><p>　　3.6.3 解法二：等效時間步長法</p><p>　　時間步長法雖然將全天的數(shù)據(jù)作為一個整體來處理，充分考慮到各時間段的數(shù)據(jù)對相鄰時間段可以較好的模擬出全天公交車的運(yùn)營情況，并且給出對乘客抱怨度較為精確的描述；但Δti是一個向量，我們對于初值的確定缺乏依據(jù)，而導(dǎo)致大量盲目的搜索。</p><p>　　另一方面，等效法可方便快捷的給出在平

52、均等待時間T平約束下各段的發(fā)車時間間隔；但其在于只對每個時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而沒有考慮到上一時間段遺留下來的人對本時間段的影響及遺留的人對下一時間段的影響。因此算出的結(jié)果對于全天來說是就不見得特別好了。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本課題意在研究現(xiàn)有條件下的城市公共交通調(diào)度優(yōu)化問題，論文以長沙市104路公共汽車車輛調(diào)度決策為研究對

53、象；通過對公交客流的發(fā)生機(jī)理的系統(tǒng)分析、公共交通線路每日客流的分析，在此基礎(chǔ)上研究建立公共交通運(yùn)輸車輛優(yōu)化調(diào)度理論，在保證滿足客運(yùn)服務(wù)需求的前提下，探求最經(jīng)濟(jì)有效的車輛調(diào)度對策方案。通過對此課題的研究，我了解到了城市公交優(yōu)化對居民、社會所帶來的深遠(yuǎn)意義，這不僅可以更好服務(wù)于市民，更有利于城市建設(shè)的加強(qiáng)。只有提高社會基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，才能更好的發(fā)展、壯大國家。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</