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原文传递常规公交车辆行车计划智能化编制及调整方法研究

论文题名：	常规公交车辆行车计划智能化编制及调整方法研究
关键词：	公交车辆;行车计划;智能化编制;动态调度;FIFO贪婪算法
摘要：	改革开放三十多年来,我国的经济建设取得了举世瞩目的成绩。伴随着国民经济的快速发展和城镇化进程的加快,人民群众日益增长的交通出行需求与现有道路交通设施所提供的交通供给之间的矛盾日益突出。城市交通拥挤堵塞己成为制约城市可持续发展的主要瓶颈之一,并在很大程度上影响了城市经济进一步发展及人民生活水平的提高。为缓解日益严峻的交通供需突出矛盾,促进整个城市的可持续发展,必须引导城市交通向以公共交通为主体的方向发展。在城市人口密度大、道路资源相对十分有限的中国国情下,优先发展城市公共交通己成为缓解我国城市交通压力的有效措施和必然选择。　　公交车辆行车计划是公交车辆运营调度的重要依据,是整个公交企业工作的纲领性文件之一。公交车辆的行车计划智能化编制是优先发展城市公共交通的重要体现,同时也是提高运输效率、增强公交吸引力、缓解城市交通拥堵的有效途径。论文围绕常规公交车辆的行车计划智能化编制及调整,按照“规划——管理”的思路,将常规公交车辆的行车计划研究分成“静态——动态”两部分(以静态调度规划编制车辆行车计划,用动态调度技术调整车辆行车计划)来构架论文骨干。论文的主要内容如下: 　　 1)通过分析常规公交车辆行车计划的传统编制方法,从常规公交车辆调度流程、调度组织形式和现场调度等三个方面分析了传统编制方法的不足,并在其基础上提出改进的车辆行车计划智能编制方法。以美国城市公共交通管理局的智能公共交通系统项目为参考,论文给出了常规公交车辆行车计划的智能化编制及调整流程图,明确了智能化的具体体现。　　 2)从交通工程学科的角度出发,分别从人、车、路、环、管五个方面,对常规公交车辆行车计划编制及调整所需信息的获取与处理进行了分析;综合利用乘客出行行为特征、公交站点附近土地用地性质和公交站点换乘功能影响等多元信息来改进公交线路客流OD推算。　　 3)为编制常规公交车辆的行车时刻表,对线路车辆静态调度进行了研究。综合考虑乘客和公交公司利益,对发车间隔和车辆满载率进行约束限制,建立了线路发车间隔优化模型并详细介绍了模型的遗传算法求解方法,从选择算子、交叉算子、控制参数和终止条件四个方面对标准遗传算法进行改进,得到了进化效果更好的改进遗传算法。最后,通过国内具体公交线路的实际数据对模型及其求解算法进行算例分析。　　 4)在单条线路行车时刻表研究的基础上,着重考虑“换乘时间”,以区域内乘客在不同公交线路间的换乘等待总时间最小为目标,以线路车辆调整时间为模型变量,建立公交车辆的区域行车时刻表优化模型,并利用LINGO软件编程求解模型。最后,通过区域范围内几条具体公交线路的实际数据对模型进行了算例分析,通过软件编程求解模型,编制出区域车辆的时刻表。　　 5)对常规公交车辆行车计划的编制进行了研究。论文从公交车辆线路行车计划的编制方法入手,介绍了车辆的线路行车计划编制方法。引入排序理论,建立了公交车辆区域行车计划的固定工件排序模型,并重点讨论了四类特殊的公交车辆行车计划问题:续航时间约束下的公交车辆行车计划编制问题、维护时间约束下的公交车辆行车计划编制、不同权重系数下的公交车辆行车计划编制、不同匹配约束下的公交车辆行车计划编制。针对这四类行车计划编制问题,从排序理论出发建立各自对应的固定工件排序模型,并分别给出四类模型的求解方法。通过证明FIFO贪婪算法的优势,给出了一种新的求解算法,该算法不仅适用于离线问题的求解,同时适用于在线问题的求解。使用了国外某市某区域范围内几条具体公交线路上的车辆行车时刻表信息和GPS实时信息,分别从离线和在线两个方面对模型和算法进行了算例分析。以所需的公交车辆数最小为目标,对区域公交车辆行车计划编制进行了优化,取得了较为满意的结果。　　 6)为适应实际运营,讨论了常规公交车辆行车计划的调整问题。着重讨论车辆晚点到站异常情况下车辆行车计划的调整问题。然后以智能化获取和传输信息的技术手段为出发点,从移动通信技术的发展入手,提出基于VANET的公交车辆动态调度技术,并详细地介绍了VANET的概念、发展现状及主要研究内容,之后研究了VANET下公交车辆动态调度无线通信的连通性,分析了单车道的情况,得到了单车道上车辆的期望数以及相关概率计算结果;对比了公交车辆的传统动态调度技术、基于GPS-GSM/GPRS/CDMA的动态调度技术和基于VANET的公交车辆动态调度技术这三种公交车辆动态调度技术。　　论文最后对全文进行了总结,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。
作者：	张健
专业：	交通运输工程
导师：	李文权
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文