公交车调度的方案优化设计

1、公交公交车调度方案优化设计摘要本文运用某一特大都市某条公交路线上曰勺客流调查运营资料，以乘客曰勺平均 抱怨度、公司运营所需曰勺总车辆数、公司每天所发曰勺总车次数以及平均每车次曰勺 载客率为目曰勺函数，建立了曰勺分时段等间隔发车曰勺综合优化调度模型。在模型求 解过程中，采用了时间步长法、等效法以及两者曰勺结合曰勺等效时间步长法三种求 解措施，特别是第三种求解措施既提高了速度又改善了精度。结合模型曰勺求解成 果，我们最后推荐曰勺模型是分时段等间隔发车曰勺优化调度方案。在建立模型时，我们一方面进行了某些必要假设和分析，特别是针对乘客曰勺 抱怨限度这一模糊性曰勺指标，进行了合理曰勺定义。既考虑了乘客抱

2、怨度和等待时 间长短曰勺关系，也照顾了不同步间段内抱怨度对等待时间曰勺敏感性不同，即乘客 在不同步段等待相似时间抱怨度也许不同样。重要思想是通过逐渐变化发车时间间隔用计算机模拟各个时间段期间曰勺系 统运营状态，拟定最优曰勺发车时间间隔，但计算量过大，对初值依赖性强。等效 法是基于先来先上总候车时间和后来先上曰勺总候车时间相等曰勺原理，通过把问题 等价为后来先上曰勺状况，巧妙地运用“滞留人数”曰勺概念，把本来数据大大简化 了。不久并且很以便地就可求出给定发车间隔时曰勺平均等待时间，和在给定平均 等待时间曰勺状况下曰勺发车间隔，但该措施只能对不同步段分别解决。结合前两种 措施曰勺长处提出等效时间步

3、长法，即从全天时段内考虑整体目曰勺，使用等效法为 时间步长法提供初值，通过逐渐求精，把整个一天联合在一起进行优化。通过对 模型计算成果曰勺分析，我们发现由于高峰期乘车人数在所有站点都忽然大量增 长，而车辆调度有滞后效应，从而建议调度方案根据实际状况前移一段合适曰勺时 间。在模型曰勺进一步讨论和推广中，我们还对采集运营数据措施曰勺优化、公共汽 车线路曰勺通行能力以及上下行方向发车曰勺均衡性等进行了讨论。在求具体发车时刻表时，运用等效时间步长法，较快地根据题中所给出曰勺数 据设计了一种较好曰勺照顾到了乘客和公交公司双方利益曰勺公交车调度方案，给出 了两个起点站曰勺发车时刻表（见表二），得出了总共需

4、要49辆车，共发440辆 次，早高峰期间等待时间超过5分钟日勺人数占早高峰期间总人数日勺0.93%，非早高 峰期间等待时间超过10分钟日勺人数占非早高峰期间总人数日勺3.12%。弓|入随机 干扰因子，使各单位时间内等车人数发生随机变化。在不同随机干扰水平下，对 推荐曰勺调度方案进行仿真计算，发现平均抱怨度对10%日勺随机干扰水平相对变 化只有0.53%，因此该方案对随机变化有较好日勺适应性，能满足实际调度日勺需1 .问题的提出公共交通是都市交通日勺重要构成部分，做好公交车日勺调度对于完善都市交通 环境、改善市民出行状况、提高公交公司日勺经济和社会效益，都具有重要意义。 下面考虑一条公交线路上公

5、交车勺调度问题，其数据来自国内一座特大都市某条 公交线路勺客流调查和运营资料。该条公交线路上行方向共14站，下行方向共13站，题中给出了典型日勺一种 工作日两个运营方向各站上下车日勺乘客流量记录。公交公司配给该线路同一型号 勺大客车，每辆原则载客100人，据记录客车在该线路上运营勺平均速度为20 公里/小时。运营调度规定，乘客候车时间一般不要超过10分钟，早高峰时一般 不要超过5分钟，车辆满载率不应超过120%，一般也不要低于50%。试根据这些资料和规定，为该线路设计一种便于操作勺全天（工作日）勺公 交车调度方案，涉及两个起点站勺发车时刻表；一共需要多少辆车；这个方案以 如何勺限度照顾到了乘客

6、和公交公司双方勺利益。2.模型假设与阐明题目中所给出勺一种工作日勺乘客流量记录数据是具有代表性勺；工作日每天同一时间勺乘客流量大体相等；在任何时刻车辆上勺人数不能多于120人；每个乘客都严格遵守先到先上车勺规则；在公交线路上所有车辆总能正常通行，不考虑诸如堵车、交通事故等意 外状况；不考虑公交车在各站勺停车时间，即乘客上下车均在瞬间完毕；公交车在公路上行驶速度到处相等，都等于题目中给出勺平均速度；3 .符号系统1上：公交路线上行方向勺总路程；1下：公交路线下行方向勺总路程；V： 客车行驶勺平均速度；匕.上：上行车辆第，段时间内勺发车时间间隔；匕下：下行车辆第i段时间内勺发车时间间隔；P:乘客日

7、勺抱怨度；N： 一共需要日勺车辆数；S： 一天总勺发车次数；n平均每车次勺载客率；numi总：在第i时间段内上车勺总人数；num总：一天勺乘车总人数；4.问题分析与模型勺建立4.1问题分析本题规定设计全天（工作日）勺公交车调度方案，这里需要考虑乘客和公交公 司两方面勺利益，是一种多目勺勺优化问题。其中可以供选择勺目勺函数重要有:1）乘客候车时间要尽量短；2）候车时间超过5分钟乘客数要尽量少；3）公交公司 所需勺总车辆数尽量少；4）全天范畴内，发车勺总次数尽量少；5）平均每车次勺 载客率尽量高等等。以上勺目勺可以用乘客利益和公司利益分为两类，这两类目勺是互相冲突 勺，不也许同步达到最大。工作日勺

8、早高峰正是多数乘客上班勺时间，也是一天 中乘坐公交车人数勺高峰期，因此这段时间里所需勺车辆数也是最多勺。从乘客 勺方面考虑，早上上班迟到对她勺利益勺损失相称大，因此乘客但愿候车时间一 般不要超过5分钟。这时应以乘客勺抱怨限度尽量小为重要目勺，求得公交公司 在早高峰期间勺所需勺至少车辆数。在其他时间段里，乘客候车时间一般不要超 过10分钟，这时考虑到公交公司勺利益使其在这段时间内所发勺总共发车勺车 次总数至少，以及提高每车次勺载客率为重要目勺。因此我们一方面拟定出早高峰期，针对早高峰期勺数据，在一定勺乘客抱怨 水平下，求出共需多少辆车，然后再根据全天其他时段勺数据，并综合其他指标 求出两个起点站

9、勺发车时刻表。由于题目中所给出日勺仅是各站一种小时上下车人数日勺数据，对于我们日勺计算 而言太过粗糙。一方面想到日勺是运用题中日勺数据对每一车站在各时段上车和下车 勺人数进行分布拟合，但这样做也有很大勺缺陷，由于各时段每个站点上下车人 数受上下班时间以及道路沿线工厂等因素影响很大，从而导致各时段前后有关性 很小。而对各时段上车和下车勺人数进行分布拟合就人为勺增长了各时间段勺上 下班人数勺有关性，与实际状况不符。实际中如果把记录做勺更细致或者懂得那些影响上下车人数分布勺因素，就 可以较好勺求出这些分布；由于缺少我们对这些状况得理解，因此我们假设各站 勺上下车人数在各个时间段（一小时）内分布是均匀勺，即Enum. （t，kt.） = X（A t.） = num.J kt.1- iki iik i其中numik （t，Ati）表达在tAtJ内上车日勺人数。4.2模型勺建立为了更好勺建立模型，一方面要明确下面几种问题：1）时间段日勺划分：假设在题目中给出日勺各时段（一小时）内，各车站上下 车勺乘客人数分布均匀，这样就可将全天分为18个时间段，分别对每一种时间 段进行考虑，并觉得每个时间段内勺发车间隔时间At,上和At.下分别为常数，但 两者不一定相等。2）对下行方向勺解决：从题中数据可以看出上行方向比下行方向多一种车 站A1，我们对此勺解