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多目标区域公交节能调度优化研究
| 论文题名： | 多目标区域公交节能调度优化研究 |
| 关键词： | 区域公交;节能调度;多目标模型 |
| 摘要： | 随着公交优先发展战略的实施，公交路网优化建设层面已经取得阶段性胜利。近年来我国许多大中城市的公交路网已趋于稳定，但公交的不合理调度依然是制约公交高效运营的关键，如单线公交调度和等时发车间隔调度不能适应客流的变化情况，这造成了公交服务水平的下降和能源浪费等问题。在现有路网条件下将一些换乘关系明显、换乘频繁的公交线路作为整体，进行综合层面的节能调度优化是解决公交不合理调度和能源浪费的有效措施。因此本文以区域公交为研究对象，探究如何对其进行节能调度的问题。主要研究内容如下： （1）公交运行能耗的测算 公交运行能耗的大小是判断是否能够实现节能的标准。为计算公交运行能耗，本文通过对国内外关于能耗测算方法的研究和对公交能耗的影响因素的分析，提出一种基于比功率的能耗测算模型。该模型以比功率、平均能耗率和能耗因子来刻画能耗特征，在能耗测算的过程中明显体现了速度、加速度、路况、满载率和距离等影响因素，但在最终计算公交单程运行能耗时只需较少的输入参数，即速度和能耗因子，从而在简化能耗测算复杂度的同时保证计算精度。 （2）面向区域公交的节能调度方法 本文以区域各路公交的发车时刻表的优化作为实现节能调度的方法，将经过同一换乘热点站的几条公交线路作为区域公交线路进行统一的协调和节能调度。考虑到节能调度既要提高乘客服务水平又要实现节能这两个层面的目标，本文首先分析了公交服务水平指标和能耗影响因素从而明确发车间隔和满载率等是二者的共同影响因素；其次以公交车的车场发车时刻和车型为决策变量，进行公交车辆运行动态分析，得到公交车到站时间、停站时间、上下车人数和车上人数作为辅助变量，建立以乘客候车等待时间和公交运行能耗最小为目标，以发车间隔、时间窗口、满载率和可靠度为约束的多目标模型；依此，本文设计一种两阶段算法对双目标模型进行求解：第一阶段采用改进交叉、变异过程和优化选择策略的NSGA-Ⅱ算法来获取非支配解集，第二阶段采用综合集成赋权法对解集进行决策优选以获得适宜的发车时刻表。最后案例分析的结果表明，设计的改进算法可以有效解决本文建立的多目标模型，该算法在解的数量、收敛性和多样性层面均优于基本算法；进一步地，将模型求解得到的发车方案与线路原发车方案对比发现，优化后的发车方案能够在降低乘客候车时间、节约能耗、均衡满载率的同时保持发车可靠度。 本文的研究成果可以为城市公交时刻表编制提供参考，应用于协调稳定、节能可靠和高服务质量的发车时刻表的编制，对于保持公交运营组织的健康良性发展具有重要意义。 |
| 作者： | 张亚琼 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杨信丰;王东梁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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