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原文传递城市定制公交线路优化与车型适配

论文题名：	城市定制公交线路优化与车型适配
关键词：	定制公交;线路优化;行车时刻表;车型适配
摘要：	我国当前正迎来由交通大国向交通强国的历史性跨越，发展新型、多元化公共交通系统的必要性和重要性开始受到人们的重视，5G 通讯、大数据、云计算等技术的迅猛发展也推动了“互联网+”与交通的融合。定制公交服务就是在这样的时代背景下催生出的众多新型城市公共交通服务模式中的一种，然而，目前我国城市定制公交系统的建设和发展遇到了一些瓶颈，部分城市存在乘客人数少、上座率不高、运营不理想等情况，究其原因主要在于线路规划不合理、乘客出行准时性等要求难以保证等，这些问题不仅导致城市公共交通系统革新进程缓慢，还严重制约了居民公共交通出行的积极性。因此，加强对城市定制公交服务优化理论研究，将理论研究与实际运营经验有效衔接是至关重要的，本文对城市定制公交系统的核心问题——线路优化、行车时刻表编制、车型配置等问题展开研究，将更多现实约束考虑在理论研究中，提出相关模型及求解算法，旨在为丰富城市定制公交服务优化理论，推动城市定制公交合理有序地运营和可持续发展提供一些参考。　　首先，考虑到部分城市定制公交服务系统中乘客需求空间分布差异较大，本文对考虑多车场混合车队的定制公交线路优化与车型适配问题进行研究，建立了考虑多车场、多车型的定制公交线路优化与车型适配模型，同时考虑运营商和乘客两方利益，以系统总成本最小为目标，集成优化了车辆路径、行车时刻表、车场车型选择和车队规模。设计了混合遗传算法对模型进行求解，与 LINGO求解器和相关文献算法的比较分析验证了设计算法的有效性及先进性。模型对比显示了本文制定的方案可以在充分利用车辆运力的情况下为乘客提供高水平服务，多种车型组合可以调节运营成本和乘客时间成本之间的关系，有效的控制系统总成本。参数敏感性分析表明，在总成本最小的前提下，当乘客时间成本增加或车辆单位运营成本减少时，车辆数量增加，更适合选择容量较小的车型。　　其次，考虑到在开放的道路交通环境中，车辆到达站点的时间具有随机性，本文研究了考虑车辆随机到站时间的定制公交线路优化与车型适配问题，建立了考虑车辆随机到站时间、多车场和多车型的定制公交线路优化与车型适配模型，同时考虑运营商和乘客两方利益，以系统总成本最小为目标，集成优化了车辆路径、时刻表、车场车型选择和车队规模。并针对随机模型特性设计了混合启发式算法，分别使用 LINGO求解器、混合遗传算法与混合启发式算法对一系列不同规模算例进行测试，验证了设计算法的有效性。模型对比显示了考虑车辆随机到站时间可以在提升服务水平的同时降低系统总成本。并采用不同的车辆到站时间分布函数分析了提出模型和算法的适用性。参数敏感性分析表明，当时间窗宽度减小或车辆随机到站时间方差增大时，乘客准时到站的概率降低，车辆数量增加，系统倾向于使用容量较小的车型。　　最后，考虑到乘客选择定制公交的出行行为与定制公交线路规划的相互影响，本文研究了考虑乘客出行方式选择行为的定制公交线路优化与车型适配问题，建立了考虑乘客出行方式选择行为、车辆随机到站时间、多车场和多车型的定制公交线路优化与车型适配模型，以运营商总利润最大化为目标，集成优化了车辆路径、时刻表、车场和车型选择及车队规模。设计了自适应大邻域搜索算法求解模型，分别使用 LINGO求解器、混合遗传算法与提出的自适应大邻域搜索算法对一系列不同规模算例进行测试，证明了设计算法的良好性能。模型对比表明本文制定方案可以提供有吸引力和竞争力的定制公交服务，增加乘客选择定制公交出行的概率。参数敏感性分析表明，采用容量较小的车型时，乘客选择定制公交的概率会增加，车辆数量增加；高票价使总利润增加，但减少了选择定制公交出行的乘客人数，并不利于定制公交服务的可持续发展。
作者：	孙倩
专业：	交通运输规划与管理
导师：	钱一之
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022