基于隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間的公交車輛調(diào)度研究.pdf

1、在公共交通領(lǐng)域，車輛（包括公共汽車、電車、快速公交車、輕軌、地鐵和火車等）調(diào)度問題是指將時(shí)刻表中給定的單程運(yùn)營任務(wù)分配給一組車輛執(zhí)行，要求用最少的車輛數(shù)和最低的運(yùn)營成本完成所有給定的運(yùn)營任務(wù)。時(shí)刻表中的單程任務(wù)代表了公交服務(wù)企業(yè)計(jì)劃向公眾提供的服務(wù)：?jiǎn)纬倘蝿?wù)的發(fā)車間隔依據(jù)乘客的需求而確定；單程任務(wù)的運(yùn)營時(shí)間則必須符合實(shí)際運(yùn)營中車輛在線路上的行駛時(shí)間。在傳統(tǒng)的車輛調(diào)度問題中，單程任務(wù)的運(yùn)營時(shí)間被假設(shè)為固定值（稱為計(jì)劃單程時(shí)間），然而在車輛

2、調(diào)度方案執(zhí)行的過程中，受到運(yùn)營環(huán)境中復(fù)雜因素的影響，單程任務(wù)的真實(shí)運(yùn)營時(shí)間存在隨機(jī)性，進(jìn)而導(dǎo)致車輛調(diào)度方案難以準(zhǔn)確執(zhí)行。在保證合理成本的前提下，提高車輛方案的執(zhí)行率，能夠幫助公交有序運(yùn)營，更重要的是，通過提升服務(wù)的可靠性可以幫助改善公交的服務(wù)質(zhì)量，吸引乘客選擇公交作為出行方式。
　　計(jì)劃單程時(shí)間是影響車輛調(diào)度方案成本和準(zhǔn)點(diǎn)率的重要參數(shù)，參數(shù)的設(shè)置工作繁雜，且難以平衡方案成本與準(zhǔn)點(diǎn)率。本文將公交服務(wù)可靠性研究中對(duì)車輛自動(dòng)定位（AVL

3、）數(shù)據(jù)的分析方法，與車輛調(diào)度問題相結(jié)合，提出基于隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間的車輛調(diào)度問題。通過對(duì)現(xiàn)有車輛調(diào)度模式和模型的改進(jìn)，在車輛調(diào)度階段提前考慮運(yùn)營過程中將會(huì)出現(xiàn)的隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間，以期更好地平衡方案成本和運(yùn)營時(shí)的準(zhǔn)點(diǎn)率，同時(shí)降低調(diào)度計(jì)劃編制人員設(shè)置計(jì)劃單程時(shí)間參數(shù)的工作量。本研究包含以下三個(gè)主要部分：
　?。?）分析我國公交規(guī)劃調(diào)度中存在的問題，為提高車輛調(diào)度方案的準(zhǔn)點(diǎn)率，提出基于AVL數(shù)據(jù)的車輛調(diào)度框架。設(shè)計(jì)AVL數(shù)據(jù)處理方法和計(jì)劃單程時(shí)間

4、參數(shù)的方法。最后基于?？?路公交和十堰4路公交的真實(shí)AVL數(shù)據(jù)，驗(yàn)證方法的有效性。
　?。?）為編制成本最優(yōu)且能盡量滿足期望準(zhǔn)點(diǎn)率的車輛方案，提出帶有可變運(yùn)營時(shí)間的單程，其運(yùn)營時(shí)間表示為一個(gè)可變運(yùn)營時(shí)間區(qū)間，并可根據(jù)AVL數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行設(shè)定。此外，每個(gè)單程任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)期望單程時(shí)間，可以依據(jù)服務(wù)政策或服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)中制定的期望準(zhǔn)點(diǎn)率進(jìn)行設(shè)置。隨后建立基于可變運(yùn)營時(shí)間的車輛調(diào)度模型，模型目標(biāo)是最小化總成本，同時(shí)盡量達(dá)到期望準(zhǔn)點(diǎn)率。通過基于真實(shí)

5、數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與采用傳統(tǒng)的車輛調(diào)度相比，該方法不僅能夠在不增加車輛數(shù)的基礎(chǔ)上提高方案的準(zhǔn)點(diǎn)率，同時(shí)也能在一定程度上降低調(diào)度計(jì)劃編制人員設(shè)置調(diào)度參數(shù)的工作量和難度。
　?。?）研究基于隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間的車輛調(diào)度問題。將每一個(gè)單程任務(wù)的運(yùn)營時(shí)間視為一個(gè)服從給定概率分布的隨機(jī)變量，其概率分布函數(shù)從AVL數(shù)據(jù)中提取。為更準(zhǔn)確地描述該問題，提出改進(jìn)的車輛調(diào)度網(wǎng)絡(luò)流模型。在此基礎(chǔ)上，定義單程間的兼容概率，并重新定義單程連接弧的存在性和成本。此外

6、，通過對(duì)弧的無效連接時(shí)間進(jìn)行懲罰，提高車輛方案的準(zhǔn)點(diǎn)率。最終建立基于隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間的車輛調(diào)度模型，并通過考慮晚點(diǎn)傳遞對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)。通過基于真實(shí)案例的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)了模型和方法的有效性，發(fā)現(xiàn)使用基于隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間的車輛調(diào)度模型，可以在不增加車輛數(shù)的前提下，明顯提高車輛方案的準(zhǔn)點(diǎn)率。通過考慮晚點(diǎn)傳遞，可以進(jìn)一步提高方案的準(zhǔn)點(diǎn)率，并且方案的車輛數(shù)不會(huì)受到影響，僅小幅提高運(yùn)營成本。此外，基于隨機(jī)運(yùn)營時(shí)間的車輛調(diào)度模型使用從AVL數(shù)據(jù)中提取的單程時(shí)間概