基于站點(diǎn)協(xié)調(diào)的公交車輛智能化調(diào)度方法.pdf

1、傳統(tǒng)公交車輛調(diào)度中，通常先制定公交行車計(jì)劃，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度。公交行車計(jì)劃更新周期長(zhǎng)，通常一個(gè)季度或半年更新一次。這種更新速度不能滿足實(shí)時(shí)客流變化的需要，也導(dǎo)致了日常行車組織工作必須通過(guò)大量的人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度來(lái)完成。而現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度由于缺少實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)反饋和高效的分析方法，難以實(shí)時(shí)更新行車計(jì)劃，只能依賴調(diào)度員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)，調(diào)度的科學(xué)依據(jù)不足。傳統(tǒng)調(diào)度方法通常采用首末站發(fā)車時(shí)刻表，缺少對(duì)中間站點(diǎn)的考慮，難以控制車輛在中間站點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)；且只能實(shí)現(xiàn)多線

2、路的首末站協(xié)調(diào)，難以實(shí)現(xiàn)多線路換乘和多站點(diǎn)的區(qū)域協(xié)調(diào)。而且由于行車計(jì)劃更新周期長(zhǎng)，這種首末站的協(xié)調(diào)往往也不能實(shí)現(xiàn)。
　　 公交站點(diǎn)是城市公交線路的節(jié)點(diǎn)，很多也是公交線網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)。公交車輛在站點(diǎn)處的運(yùn)行效率直接影響到整條線路甚至多條線路的運(yùn)營(yíng)效率，因此應(yīng)盡量避免公交站點(diǎn)處的交通擁堵。然而在很多城市都可以看到，高峰時(shí)段，部分公交站點(diǎn)處公交車輛排長(zhǎng)隊(duì)進(jìn)站，大量乘客在站臺(tái)和道路上來(lái)回跑動(dòng)，公交車輛進(jìn)出站運(yùn)行延誤大大增加；而且也影響相鄰道路

3、交通的正常運(yùn)行，公交站點(diǎn)附近儼然成了道路交通的瓶頸。
　　 論文正是考慮到傳統(tǒng)公交車輛調(diào)度方法的不足、考慮到站點(diǎn)對(duì)公交車輛中途運(yùn)行的影響，考慮公交站點(diǎn)在區(qū)域協(xié)調(diào)中的作用，以行車計(jì)劃實(shí)時(shí)更新機(jī)制和站點(diǎn)通行能力的研究為基礎(chǔ)，開展基于站點(diǎn)協(xié)調(diào)的公交車輛智能化調(diào)度方法的研究。
　　 論文從公交車輛智能化調(diào)度策略的研究著手，在總結(jié)現(xiàn)有公交行車計(jì)劃編制優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出“區(qū)域點(diǎn)控”的宏觀調(diào)度策略和“分線路、分方向、分時(shí)段、分目標(biāo)”

4、的微觀調(diào)度策略。在區(qū)域范圍內(nèi)，以關(guān)鍵公交站點(diǎn)為協(xié)調(diào)控制點(diǎn)，進(jìn)行多條線路的區(qū)域優(yōu)化；對(duì)不同的線路，同一線路不同的方向，同一方向不同的時(shí)段，采用不同的微觀調(diào)度目標(biāo)，優(yōu)化公交線路運(yùn)營(yíng)的特征參數(shù)。
　　 論文綜合分析了公交行車計(jì)劃編制過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)需求，設(shè)計(jì)了各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并開展了數(shù)據(jù)流向分析，為公交行車計(jì)劃編制優(yōu)化模型的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)提供支撐。考慮到公交車輛智能化調(diào)度對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)效性的要求，論文研究了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新機(jī)制，提出一種

5、基于周期的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新方法和實(shí)時(shí)行車計(jì)劃更新方法，有一定的可操作性。
　　 客流時(shí)段特性是調(diào)度策略中最微觀的因素，所有調(diào)度方案都應(yīng)以時(shí)段為單位，因此論文開展了公交客流時(shí)段劃分方法的研究。通過(guò)推導(dǎo)二維有序樣品聚類的遞推計(jì)算公式，建立了以斷面客流量的時(shí)空分布特性為基礎(chǔ)的二維有序樣品聚類的時(shí)段劃分方法，實(shí)例計(jì)算表明二維方法較一維方法的收斂速度明顯加快，大大提高了公交客流時(shí)段劃分的精度和合理性。
　　 考慮到站點(diǎn)在公交系統(tǒng)運(yùn)行中

6、的重要性，論文開展了公交站點(diǎn)通行能力的分析研究。首先參照道路通行能力的分類方法，定義三種不同的站點(diǎn)通行能力；然后從高峰時(shí)段，站點(diǎn)處公交車輛的運(yùn)行特性分析著手，構(gòu)建站點(diǎn)可能通行能力的計(jì)算方法；考察站點(diǎn)公交車輛服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)站點(diǎn)公交車輛的服務(wù)水平進(jìn)行分級(jí)；最后選用生滅系統(tǒng)擬合站點(diǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，從而建立高峰時(shí)段一定公交車輛服務(wù)水平下的站點(diǎn)服務(wù)通行能力的計(jì)算方法。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，站點(diǎn)服務(wù)通行能力比傳統(tǒng)通行能力計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果更接近高峰時(shí)

7、段站點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，更能反映高峰時(shí)段站點(diǎn)的真實(shí)服務(wù)能力。論文還根據(jù)站點(diǎn)處公交車輛運(yùn)行與上下游交叉口交通信控的關(guān)系，建立了間斷流條件下，上游信控方式與站點(diǎn)服務(wù)通行能力的關(guān)系，從而為實(shí)際站點(diǎn)的規(guī)劃建設(shè)提供參考依據(jù)。
　　 在完成了調(diào)度策略和站點(diǎn)服務(wù)通行能力研究的基礎(chǔ)上，論文深入分析了關(guān)于發(fā)車頻率或發(fā)車間隔研究成果，建立了基于站點(diǎn)協(xié)調(diào)的公交平均發(fā)車間隔區(qū)域優(yōu)化模型。模型以關(guān)鍵站點(diǎn)為優(yōu)化位置，綜合考慮公交企業(yè)利益與乘客利益，建立二者的組合

8、目標(biāo)函數(shù)。并以平均滿載率作為組合目標(biāo)的組合系數(shù)，不同的時(shí)段采用不同的組合系數(shù)，充分體現(xiàn)“分時(shí)段”調(diào)度策略，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)的動(dòng)態(tài)化。考慮到線路間的相互協(xié)調(diào)，模型以站點(diǎn)服務(wù)通行能力和車內(nèi)服務(wù)質(zhì)量作為約束條件。在“區(qū)域點(diǎn)控”策略的指導(dǎo)下，將公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型區(qū)域化，從宏觀上控制站點(diǎn)公交車輛的平均到達(dá)率，保證站點(diǎn)處交通秩序的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 公交線路平均發(fā)車間隔確定后，公交車輛調(diào)度即進(jìn)入公交時(shí)刻表的編制環(huán)節(jié)。論文分析了現(xiàn)有時(shí)刻表編制

9、方法的缺陷和不足，以站點(diǎn)作為協(xié)調(diào)位置，將“同步到站最大”的優(yōu)化思想進(jìn)行擴(kuò)展，提出了基于“同時(shí)到站次數(shù)最多”和“同時(shí)到站車輛數(shù)最多”的雙目標(biāo)時(shí)刻表區(qū)域優(yōu)化模型?，F(xiàn)有方法對(duì)時(shí)段特性考慮不足，時(shí)刻表編制中容易產(chǎn)生大間隔現(xiàn)象，論文采用“末車定時(shí)”和車內(nèi)服務(wù)質(zhì)量的約束條件大大提高了時(shí)刻表在時(shí)段間的協(xié)調(diào)；同時(shí)，論文仍然以公交站點(diǎn)服務(wù)通行能力作為約束，在離散化條件下，限制同步到站公交車輛的數(shù)量，避免車輛的短時(shí)到達(dá)率超過(guò)站點(diǎn)的泊位數(shù)造成公交車輛排隊(duì)的情

10、況。考慮模型的復(fù)雜性，論文建立了基于兩重規(guī)則下的啟發(fā)式算法。通過(guò)單時(shí)段、兩條線路、兩個(gè)站點(diǎn)的計(jì)算實(shí)例與現(xiàn)有方法進(jìn)行了比較分析，同時(shí)展示了多時(shí)段、多線路、多站點(diǎn)同步公交時(shí)刻表的實(shí)例計(jì)算過(guò)程，有效地驗(yàn)證了模型的合理性。
　　 由于時(shí)刻表分方向編制，因此線路公交時(shí)刻表確定后，需要對(duì)時(shí)刻表中的車次進(jìn)行配班優(yōu)化，以保證車輛運(yùn)行效率的最大化，即進(jìn)入車次配班的過(guò)程。論文分析了傳統(tǒng)車次配班方法的過(guò)程，通過(guò)推導(dǎo)線路配車數(shù)的計(jì)算公式論證了休整時(shí)間最