基于隨機運營時間的公交車輛調(diào)度研究.pdf

1、在公共交通領域，車輛（包括公共汽車、電車、快速公交車、輕軌、地鐵和火車等）調(diào)度問題是指將時刻表中給定的單程運營任務分配給一組車輛執(zhí)行，要求用最少的車輛數(shù)和最低的運營成本完成所有給定的運營任務。時刻表中的單程任務代表了公交服務企業(yè)計劃向公眾提供的服務：單程任務的發(fā)車間隔依據(jù)乘客的需求而確定；單程任務的運營時間則必須符合實際運營中車輛在線路上的行駛時間。在傳統(tǒng)的車輛調(diào)度問題中，單程任務的運營時間被假設為固定值（稱為計劃單程時間），然而在車輛

2、調(diào)度方案執(zhí)行的過程中，受到運營環(huán)境中復雜因素的影響，單程任務的真實運營時間存在隨機性，進而導致車輛調(diào)度方案難以準確執(zhí)行。在保證合理成本的前提下，提高車輛方案的執(zhí)行率，能夠幫助公交有序運營，更重要的是，通過提升服務的可靠性可以幫助改善公交的服務質量，吸引乘客選擇公交作為出行方式。
　　計劃單程時間是影響車輛調(diào)度方案成本和準點率的重要參數(shù)，參數(shù)的設置工作繁雜，且難以平衡方案成本與準點率。本文將公交服務可靠性研究中對車輛自動定位（AVL

3、）數(shù)據(jù)的分析方法，與車輛調(diào)度問題相結合，提出基于隨機運營時間的車輛調(diào)度問題。通過對現(xiàn)有車輛調(diào)度模式和模型的改進，在車輛調(diào)度階段提前考慮運營過程中將會出現(xiàn)的隨機運營時間，以期更好地平衡方案成本和運營時的準點率，同時降低調(diào)度計劃編制人員設置計劃單程時間參數(shù)的工作量。本研究包含以下三個主要部分：
　?。?）分析我國公交規(guī)劃調(diào)度中存在的問題，為提高車輛調(diào)度方案的準點率，提出基于AVL數(shù)據(jù)的車輛調(diào)度框架。設計AVL數(shù)據(jù)處理方法和計劃單程時間

4、參數(shù)的方法。最后基于?？?路公交和十堰4路公交的真實AVL數(shù)據(jù)，驗證方法的有效性。
　?。?）為編制成本最優(yōu)且能盡量滿足期望準點率的車輛方案，提出帶有可變運營時間的單程，其運營時間表示為一個可變運營時間區(qū)間，并可根據(jù)AVL數(shù)據(jù)自動進行設定。此外，每個單程任務對應一個期望單程時間，可以依據(jù)服務政策或服務標準中制定的期望準點率進行設置。隨后建立基于可變運營時間的車輛調(diào)度模型，模型目標是最小化總成本，同時盡量達到期望準點率。通過基于真實

5、數(shù)據(jù)的實驗發(fā)現(xiàn)，與采用傳統(tǒng)的車輛調(diào)度相比，該方法不僅能夠在不增加車輛數(shù)的基礎上提高方案的準點率，同時也能在一定程度上降低調(diào)度計劃編制人員設置調(diào)度參數(shù)的工作量和難度。
　?。?）研究基于隨機運營時間的車輛調(diào)度問題。將每一個單程任務的運營時間視為一個服從給定概率分布的隨機變量，其概率分布函數(shù)從AVL數(shù)據(jù)中提取。為更準確地描述該問題，提出改進的車輛調(diào)度網(wǎng)絡流模型。在此基礎上，定義單程間的兼容概率，并重新定義單程連接弧的存在性和成本。此外

6、，通過對弧的無效連接時間進行懲罰，提高車輛方案的準點率。最終建立基于隨機運營時間的車輛調(diào)度模型，并通過考慮晚點傳遞對模型進行改進。通過基于真實案例的實驗，檢驗了模型和方法的有效性，發(fā)現(xiàn)使用基于隨機運營時間的車輛調(diào)度模型，可以在不增加車輛數(shù)的前提下，明顯提高車輛方案的準點率。通過考慮晚點傳遞，可以進一步提高方案的準點率，并且方案的車輛數(shù)不會受到影響，僅小幅提高運營成本。此外，基于隨機運營時間的車輛調(diào)度模型使用從AVL數(shù)據(jù)中提取的單程時間概