城市公交车辆调度优化理论与方法

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1、东南大学博士学位论文城市公交车辆调度优化理论与方法姓名：牛学勤申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：王炜20040101塑堕垒銮芝塑塑堡垡些翌堡皇查堡摘要上世纪80年代，针对城市交通供求矛盾日益突出的现实问题．我国政府明确提出了城市客运交通以公共交通为主体的发展方针，表明了公共交通在城市交通中的重要性。公交运营调度是整个公交企业管理业务的核心，提高我国城市公变的运营调度水平，对于改善公交系统服务质量，从而增强对居民出行的吸引力，扭转目前城市公交经营的颓势，从根本上解决大、中城市存在的交通拥挤

2、和环境污染问题具有非常重要的意义。目前，以北京、上海为代表的近10个特大城市对建设先进公共交通系统给予了高度重视，并在硬件建设方面取得了初步成果，北京、上海还先后建立了公交调度指挥系统。但是，与之配套的智能化调度平台软件建设的明显滞后，使得调度工作并未摆脱传统的凭经验调度的局面，现有硬件系统难以发挥其应有的作用。这里缺乏调度优化理论支持是影响软件建设的重要原因。因此，开展适合我国国情的公交调度优化理论研究显得十分迫切。为此，本文对城市公交智能调度系统模式，公交客流数据自动采集及处理技术，线路调度过程的优化

3、，区域调度模式及其过程优化等问题进行了较为系统的研究。公交调度智能化是ITS研究的一项重要内容，它是实现城市公交便捷、舒适、高效服务的根本途径。目前，我国有关城市公交智能调度的研究还处于探索阶段，研究适合我国城市公交运营特点的智能调度系统模式显得非常重要。因此，论文第2章首先对公交智能调度系统应具备的基本功能及关键技术进行了探讨，并提出了相应的逻辑结构、物理结构、调度指挥组织结构。同时，对系统建设中应重视的问题进行了阐述。公交客流数据是合理进行公交调度的基础，及时获取客流数据可为科学制定调度方案提供可靠依

4、据。论文第3章主要围绕数据自动采集技术以及客流预测方法展开研究。在归纳和总结现有客流数据采集技术的基础上，对自动乘客计数系统(APCs)和Ic卡的自动数据采集技术的应用问题进行了探讨。同时，对城市公交客流特性、客流统计指标的有关内容进行了分析与整理，并对客流短期预测思路、现有公交客流预测方法及其适用性进行了整理。公共交通运营组织计划是运营调度的基础，而运营时刻表的制定是运营组织计划的核心任务。在此过程中，合理确定行车间隔又是提高公交运营效率和服务水平的关键性工作。论文第4章首先对我国犬城市公交线路调度组织

5、模式进行了总结与分析。之后，结合我国城市公交常用的调度模式，构建了兼顾乘客利益和企业利益，以客流需求为基础数据，以乘客候车满意度、车内舒适满意度和企业收益满意度加权平均值最大为目标的公交线路发车频率优化模型，并结合实例验证了模型的实用性。该模型采用“满意度”作为指标，克服了以往模型指标间量纲难以转换的缺点。该章还就公交车辆选型问题进行了研究，提出了以供求最佳匹配和企业效益最佳为目标的多目标公交车辆选型模型，并采用模糊规划理论对该模型进行了求解。同时，该章还就公交车队运行平稳性与公交服务水平的关系，以及如何

6、提高运行平稳性，尽可能提高服务水平的问题进行了探讨。公交区域调度是国外人城市普遍采用的、高效率的调度模式。虽然目前在我国城市中还不具备开展区域调度的条件，但是随着城市“公交优先”战略的逐步实施和城市道路交通条件的进一步改善，线路调度模式必将为区域调度模式所取代。因此，适时开展对公交区域调度理论的研究，为未来开展区域调度工作打r一定基础，显得非常必要。论文第5章在论述了区域阔度的基本概念、组织形式利基本作业过程的基础上，重点对区域调度的单车场和多车场静态调城市公交车辆调度优化理论与方法度优化模型进行了研究。

7、其中，对于单车场区域静态调度优化问题，提出了基于“空跑”成本消耗最低为目标的“单车场区域调度静态优化模型”，以及基于成本消耗和组织有效性为目标的“改进的单车场区域调度静态优化模型”，并分别给出了相应的启发式算法。对于“多车场区域调度静态优化问题”，考虑到“单车场区域调度”与“多车场区域调度”的内在联系，提出了与“改进的单车场区域调度静态优化模型”相类似的优化模型，并给出了首先依据就近原则将每一个“行车轮次”指派给相应车场，生成初始群体，然后再采用遗传算法进行优化的基于启发式算法的求解过程。现场调度又称动态

8、调度，是在执行运营计划过程中，对于临时性变化采取有效措施，使运行秩序尽快恢复正常的工作。论文第6章重点对实时放车调度问题进行了较为详尽的研究。针对现有模型中存在的问题，在原有实时放车调度模型的基础上，分别提出了改进的l一放车和2一放车调度优化模型。由于模型以乘客总候车时间最小为目标函数，因此，重点考虑了各站点乘客到达率不一致的问题，使之更能反映实际情况。文中还结合实例对模型的实用性进行了检验，结果表明，改进模型有较强的实用性。