城市軌道交通乘務(wù)計劃編制方法研究.pdf

1、乘務(wù)計劃是城市軌道交通系統(tǒng)運行的重要日常計劃，是建立在列車運行圖基礎(chǔ)上的乘務(wù)員工作計劃。當(dāng)前，我國城市軌道交通運營中，乘務(wù)計劃多數(shù)是由各線路乘務(wù)中心的負(fù)責(zé)人員手工編制完成，一般要耗時一到兩周。每次列車運行圖調(diào)整后均需要重新編制乘務(wù)計劃。此外，為了應(yīng)對突發(fā)情況引起的運行任務(wù)的變化，乘務(wù)中心需要預(yù)備多個乘務(wù)計劃方案或者提前一段時間得到通知臨時編制乘務(wù)計劃。由于實際情況的動態(tài)特性，這些應(yīng)對措施往往靈活性不足，應(yīng)變能力不強，從而直接影響到城市軌

2、道交通的運營效率和服務(wù)水平。這也說明乘務(wù)計劃的自動編制具有重要的研究價值和現(xiàn)實意義。
　　本文通過對城市軌道交通運輸企業(yè)乘務(wù)中心的實地調(diào)研，在借鑒國內(nèi)外已有研究成果的基礎(chǔ)上，將乘務(wù)計劃分為乘務(wù)排班計劃和乘務(wù)輪班計劃兩部分，并提出了乘務(wù)計劃編制問題的模型與算法?；谶\行圖和車輛運用計劃等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，論文分別構(gòu)建了單工作班制乘務(wù)排班模型和混合工作班制乘務(wù)排班模型，并設(shè)計了相應(yīng)的算法。在乘務(wù)排班計劃基礎(chǔ)上，本文分別構(gòu)建了單一循環(huán)乘務(wù)輪班模

3、型和固定周期乘務(wù)輪班模型，并設(shè)計了相應(yīng)的算法。
　　論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)以我國城市軌道交通乘務(wù)計劃編制環(huán)境為對象，提出了單工作班制乘務(wù)排班模型。該模型為雙層模型，同時考慮乘務(wù)作業(yè)段和乘務(wù)工作班。下層是乘務(wù)作業(yè)段生成模型，求解目標(biāo)為最小的廣義時間費用，用來優(yōu)化車次鏈分割方式。上層為乘務(wù)工作班生成模型，求解目標(biāo)為最小的懲罰費用，考慮的因素包括不同值乘點交接班、定時定點就餐、間休時間、班次只生成整班，各項考慮

4、因素偏離標(biāo)準(zhǔn)時間時進(jìn)行懲罰，其中，不同值乘點交接班、間休時間、班次中的工作時間采用單向上限懲罰機制，定時定點就餐、班次中的作業(yè)時間采用雙向偏離懲罰機制;約束條件為不低于標(biāo)準(zhǔn)的就餐時間和間休時間，此外，設(shè)定了預(yù)留就餐時間的乘務(wù)工作班條件。
　　(2)設(shè)計了求解單工作班制乘務(wù)排班模型的算法。下層模型的求解過程分為初始方案生成和調(diào)整兩步，乘務(wù)作業(yè)段初始方案在生成時采用雙向搜索策略的Dijkstra算法，調(diào)整時依次改變小乘務(wù)作業(yè)段在車次鏈

5、中分布的位置。上層模型的計算基于下層模型的結(jié)果，求解過程分為初始方案生成、尋優(yōu)、算法終止三步，乘務(wù)工作班初始方案在生成時同樣采用改進(jìn)的Dijkstra算法;尋優(yōu)時采用離散粒子群算法，其中包括分解-重組、置換兩個子過程;算法終止時采用精度策略。應(yīng)用算例驗證模型和算法，數(shù)據(jù)規(guī)模為9列車、182個乘務(wù)片段，計算結(jié)果統(tǒng)計顯示:乘務(wù)工作班的作業(yè)時間均值超出標(biāo)準(zhǔn)13分鐘，間休時間均值超出標(biāo)準(zhǔn)22分鐘，兩項數(shù)據(jù)表明方案整體理想。另外，研究發(fā)現(xiàn):乘務(wù)排

6、班質(zhì)量的優(yōu)劣與運行圖任務(wù)的結(jié)構(gòu)、約束條件、建模機制等密切相關(guān)。
　　(3)以客流峰谷明顯的乘務(wù)環(huán)境為研究對象，編制乘務(wù)排班計劃時，在乘務(wù)作業(yè)段方案的基礎(chǔ)上同時編制倒班乘務(wù)工作班和日勤乘務(wù)工作班，構(gòu)建了混合工作班制乘務(wù)排班模型，并設(shè)計了相應(yīng)的算法。模型的考慮因素和建模機制與單工作班制乘務(wù)排班模型相同;求解時，在生成乘務(wù)工作班初始方案以及尋優(yōu)過程中，增加了日勤乘務(wù)工作班的懲罰費用增值，用以平衡兩種工作班之間的懲罰費用比較。應(yīng)用算例驗證

7、模型與算法，數(shù)據(jù)規(guī)模為20列車、309個乘務(wù)片段并且高峰與平峰任務(wù)量比例為2∶1，計算結(jié)果統(tǒng)計顯示:倒班工作班的作業(yè)時間均值超出標(biāo)準(zhǔn)15分鐘，間休時間均值超出標(biāo)準(zhǔn)12.5分鐘;日勤工作班的作業(yè)時間均值短于標(biāo)準(zhǔn)15分鐘，間休時間均值超出標(biāo)準(zhǔn)18分鐘。通過與單工作班制排班方案對比可知，即使是在列車運行任務(wù)更復(fù)雜的條件下，兩者作業(yè)時間均衡，混合工作班制排班方案的間休時間均值還是明顯減少，說明當(dāng)客流峰谷明顯時，采用混合工作班制的乘務(wù)排班方法是比

8、較理想的。
　　(4)以我國城市軌道交通乘務(wù)輪班環(huán)境為研究對象，分別構(gòu)建了單一循環(huán)乘務(wù)輪班模型和固定周期乘務(wù)輪班模型，并設(shè)計了相應(yīng)的算法。在輪班模式固定的條件下，按時段劃分乘務(wù)工作班，每個司機在輪班時必須逐一執(zhí)行各時段的工作班。基于這一特點，單一循環(huán)輪班時，司機順序執(zhí)行乘務(wù)位置，直到完成所有乘務(wù)工作班，模型的目標(biāo)是所有乘務(wù)位置的時間費用均衡;固定周期輪班時，模型的目標(biāo)是所有周期任務(wù)的時間費用均衡。求解時，兩種模型均采用分層序列法、