考虑时间窗的定制公交线路时空分层优化模型

研究定制公交线网布局及调度优化对增强公交系统吸引力, 提高乘客出行效率具有重要意义。针对定制公交乘客需求点在时间和空间上分布离散的特点, 构建了考虑时间窗的定制公交时空分层优化模型, 并设计遗传算法对模型进行求解。通过渔网与核密度分析对需求点在时间和空间上进行了热点识别, 并实现热点区域聚类分析以及合乘站点分类。基于合乘站点集合, 综合考虑公交容量、线路长度、乘客出行距离构建了线路空间优化模型, 以乘客的时间花费最小作为优化目标构建了线路时间优化模型。以济南市城区定制公交为例对模型的性能进行评估, 案例结果表明: 模型优化后的线路方案, 乘客平均服务覆盖率可达96%, 服务区域内每个时段的单个乘客的平均节省时间为15 min, 公交的平均满载率为90%。      

即时响应式定制公交调度优化

调度是支撑即时响应式定制公交运营的关键技术。针对即时响应式定制公交高度分散和随机的乘客出行需求的特点,建立了即时响应式定制公交两阶段调度决策模型。第1阶段进行定制公交初始线路整体决策,以车辆数(线路数)最少为目标,根据区域内分时段的高概率出行OD点的地理分布,优化定制公交系统的初始线路;第2阶段进行车辆实时调度决策,以乘客延误成本最小、运输企业利润最大以及未服务乘客造成的损失最小为目标,在初始线路的基础上,结合实时乘车请求的时空分布、上/下车站点关系、上/下车时间、车辆容量等限制条件,对各线路车辆的实际行驶路线以及到站时刻进行决策。两阶段调度方法从整体和局部两个层面平衡了运输企业和乘客双方的利益,在车辆实时调度决策中兼顾了实时需求和后续最可能需求对调度决策方案的影响。根据两阶段调度模型的特点,分别设计了改进的遗传算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)。最后,以广州市内的高概率出行点为例对即时响应式定制公交两阶段调度模型和算法进行了验证。仿真结果表明:初始线路优化模型能够生成数量最少且覆盖区域内所有高概率出行点的线路,车辆实时调度决策模型能够根据实际乘车请求合理调整车辆的行驶路线和到站时刻。     

多种开行模式下定制公交线网规划方法

针对定制公交线网规划中存在的开行模式单一、运营企业亏损等问题,对开行模式进行系统分析,考虑乘客出行需求的差异性,建立了以线网覆盖率、运营利润和乘客总绕行距离为优化目标,以乘客出发时间窗为主要约束的多种开行模式下定制公交线网规划模型.设计改进的蚁群算法求解,并应用算例验证了模型及算法的有效性,分析不同出发时间窗对线网覆盖率及利润的影响.结果表明:多种开行模式下定制公交线网可较好地满足差异化的乘客出行需求,具有良好的经济效益和便捷性.     

基于多需求响应的定制公交绿色线网优化

通过对定制公交服务模式系统的探究,结合绿色交通理论,对多需求响应机制下的定制公交线网优化问题进行了系统研究。在已知乘客需求的条件下,以定制公交需求服务率、平均上座率、定制公交总成本3方面最优为目标,其中定制公交总成本为运营距离成本、运营时间成本、运营环保成本、运营固定成本3者最优,构建了多需求响应机制下的城市绿色定制公交线网优化模型。多种需求模型依次为单对多定制公交线网优化模型、多对单定制公交线网优化模型、多对多定制公交线网优化模型。对定制公交线网优化模型细化研究,设计了上车线网和下车线网相结合的分层线网算法。上车线网规划以改进的蚁群算法求解,上车线网与下车线网的连接规划通过聚类分析思想取得,下车线网规划以精确数学算法得到。以杭州市的定制公交线网为实例,对多对多定制公交线网优化模型和分层线网算法进行了验证。通过对方案对比分析和车型对比分析研究,分别以总里程、总时间、总成本、总体服务率为主得到了不同线路方案,通过算法分析得到了综合成本最优线路方案和各种方案下的不同车型配比模型。结果表明:基于分层线网算法提出的多需求响应机制下的绿色定制公交线网优化方案,满足社会、乘客、企业3方面需求,对定制公交线网系统优化问题提供了新思路。     

可变线路式公交车辆调度优化模型

将可变线路式公交调度模型描述为混合整数规划问题,考虑公交公司运营成本和乘客出行费用,以系统成本最低为目标建立可变线路式公交调度模型.针对该调度模型的特点采用最近插入法构建初始解,并设计了相应的遗传算法对模型进行求解.通过数学仿真实验对该模型进行有效性验证,对比分析了可变线路式公交与常规公交在不同出行需求量下的性能指标.结果表明,该调度模型适用于可变线路式公交系统,随着出行需求的降低,可变线路式公交相比于常规公交的优势愈加明显.      

定制公交—公交运营新模式

<正>近日,郑州公交开通了定制公交,这是郑州公交运营的又一新模式。定制公交是根据乘客需求设定线路、采用一站直达的公交服务模式,具有定点、定时、定车、定人等特点和"一人一座、一站直达、线路灵活"等优势。郑州公交组织30多名党、团员志愿者开展了郑州定制公交志愿宣传活动。志愿者们向市民发放定制公交宣传单,并向市民详细说明了定制公交的开通时间、运营周期、预订规则、收费方式等市民关注的问题。(杨超群)     

城市外围非高峰时段多线路柔性公交协调调度研究

利用柔性公交灵活度高和成本低的优点,考虑公交线路交互对乘客出行选择的影响,提出了城市外围非高峰时段多线路柔性公交的协调调度。首先阐述了柔性公交的运营模式和适用条件以及柔性公交与定制公交的区别。其次分析了城市外围非高峰时段多线路柔性公交的协调调度问题,并给出了柔性公交协调调度的具体流程。接着以乘客的候车时间、乘客减少的步行时间、乘客增加的乘车时间、公交车的运营成本为指标,考虑常规乘客的候车时间约束和公交车响应预约请求时的综合效益约束,建立了多线路柔性公交协调调度的双层规划模型,其中上层模型以乘客的出行时间最少为目标,下层模型以公交的运营成本最低为目标。然后设计了遗传算法,对公交车响应预约站点时的车上乘客数量进行编码来求解该模型。最后以重庆市180路和396路公交为例设置了预约站点,并在4种预约比例下对多线路柔性公交的协调调度和单线调度进行了对比分析。结果表明:有多条柔性公交线路可响应预约站点时,进行协调调度可减少实时预约乘客的候车时间;有共同目的站点的乘客数量越多,进行多线路柔性公交协调调度时乘客整体减少的出行时间越多;预约站点所有乘客有共同目的站点时,进行多线路柔性公交协调调度能降低公交的运营成本。     

浅谈老年人定制公交车次的研究

老年人、上班族、学生等不同群体混合乘坐公交,在影响出行效率的同时也无法保障各个群体的利益,甚至容易产生矛盾。定制公交(特定人群的专用公交车次)作为一种新型的公交服务模式,是对传统公交服务模式的补充,可以尽可能满足特定用户的出行需求,专门服务于特定人群。结合北京市某区域公交IC卡信息,并通过问卷调查和走访,设计出针对老年人的专属定制公交,着重研究定制公交的线路规划,尽可能建立适用于客流密集区的集中站点,最大限度服务乘客,满足大多数老年人使用公交的出行需求且在一定程度上减少对青年人出行体验产生的影响。     

“公交服务怎么样?市民乘客说了算!” 合肥公交集团委托国家统计局合肥调查队在全市开展乘客满意度调查

<正>公交服务怎么样?最终还是市民乘客说了算。为使星级线路的评价更具实际效应,2015新年伊始,合肥公交敢于亮剑,将各条线路的《合肥公交集团乘客满意度调查》正式委托国家统计局合肥调查队在全市开展。此次乘客满意度的调查范围是合肥市辖区域所有隶属于合肥公交集团的营运线路。满意度的调查方式由前期主要采取问卷填表的方式,后期根据业务需求及质量要求可增添其他等方式。合肥调查队于1月1日起,每季度调查1次,     

公交联动发车模型的研究

乘客的候车时间可分为2部分(在出发站点的等待时间及在换乘站的换乘时间),仅考虑换乘时间最短的区域公交协调调度模型无法降低乘客在出发站点的等待时间。针对此问题,提出了公交联动发车的概念及需满足的条件。在对乘客类型分类的基础上,分析了弹性乘客候车时间的计算方法,统计了各类型乘客的各部分候车时间,以所有乘客总的候车时间最短为目标建立公交联动发车模型。针对模型变量多的特点,选用遗传算法进行了求解。采用实例对模型的有效性进行了验证。结果表明,在维持发车间隔不变的基础上,联动发车模型较区域协调调度模型在降低乘客候车时间方面具有明显的优势,乘客候车时间降低了15.2%。      

定制班车能否成为公交的“新生力量”

<正>目前,定制公交在北京、青岛、济南、天律等地实现运营,反映良好。武汉也于2014年1月20日正式接受定制公交的预定,另外还有西安、上海、厦门、大连、江门、深圳、杭州、绵阳等城市的定制公交进入调研阶段。定制公交这一公交新产品正在逐步走进我们的生活。定制公交优势实际上,定制公交是在包车业务上更为高端的特色服务。但也有业内人士指出,定制公交是一项全新的服务,它针对的是散户,依托发达信息技术平台,由市民提出个性化的出行需求,然后由公交提供菜单式的服务。即根据乘客的特殊需求,设定专门的线路,为相对处于相同区域、     

基于轨道交通枢纽的定制接运公交模式研究

为提高公共交通的服务水平、增加公共交通出行方式对居民的吸引力、缓解城市出行高峰的拥堵,针对已有的定制公交,设计了一种基于轨道交通枢纽的定制接运公交模式,并给出了其完整的系统运营流程,使其能更好地应用在实际的城市交通管理中.针对方案核心,建立了同时兼顾乘客和公交运营公司两方面利益的多目标线路生成模型,通过Floyd最短路算法(插点法)为模型生成了基于实际路网的初始最短路径矩阵,并运用LINGO软件验证模型.最后,为模型求解设计了一种结合贪婪算法与邻域搜索算法的混合启发式算法,并通过西安市实际数据验证了方案的可操作性与模型的准确性.     

基于时空聚类的定制公交需求响应机制

预约需求的响应对定制公交的运营至关重要,但是乘客的预约需求是时空分散的,运输企业往往靠经验来确定是否响应预约需求,很有可能降低定制公交的吸引力。提出了一种基于时空聚类法的定制公交需求响应机制。通过时空维度的响应对预约需求点进行筛选,首先从时间维度进行筛选,采用基于时间度量的层次聚类算法保留与出行时间接近的预约需求点;然后从空间维度进行筛选,运用DBSCAN聚类算法剔除空间位置相对孤立且人数较少的特殊请求,得到时空趋同的大众化需求。为了验证该响应机制的有效性,进行了算例分析。结果表明,在聚类参数按照经验值设定的前提下,仅能够响应69%的预约需求点和75%的乘客;通过对聚类参数进行适当调整,当保留时间跨度的最短时间不大于3 min,保留预约需求点的最少乘客人数不大于2人,满足到达地位置接近的条件值不小于1 000 m, DBSCAN聚类算法的输入参数邻域不小于400 m,聚为一类的乘客人数下限值不大于4人时,能够响应75%的预约需求点和80%的乘客,满足了尽量响应大部分定制需求、适当剔除特殊需求的响应原则。可见,该机制对定制需求的响应具有良好的适用性,可为运输企业开通定制公交线路提供决策依据。     

公交乘客出行路径优化模型

分别以“换乘次数”最少和“出行时间”最短为优化目标，提出2个公交乘客出行路径优化模型，得到不同的最优线路，供公交乘客选择适合自身的出行路线，并以1个简单的公交网络对模型进行了验算。     

城市快速路可变限速策略

对城市快速路可变限速控制策略的理论基础进行了研究.在对快速路上的主线车速、进出口匝道车速、分流点合流点车速的特性及速度分布特性进行深入分析的基础上,建立了快速路主线车速-密度动态关系模型,提出考虑出口匝道、不良天气以及道路线形因素下基于安全性的3种主线车速的约束条件.利用积分调节器建立了入口匝道控制模型;提出了基于道路服务流量、行程时间、入口匝道平均等待时间以及行程时间延误4种可变限速的目标函数,利用4种目标函数的线性组合建立了3种系统最优问题,即:低密度状态下路段通行能力最大,行程时间最短;中密度状态下路段通行能力最大,入口匝道平均等待时间最短;以及高密度状态下入口匝道平均等待时间最短,主线车流行程时间延误最短.利用VISSIM仿真模拟手段对可变限速控制模型进行分析,得到可变限速控制策略下与未采取控制策略下的交通流参数结果,验证了可变限速控制策略的有效性.     

基于换乘时间窗的公交区域时刻表优化方法

先进的公共交通系统(APTS)为公交乘客换乘实现最佳衔接提供了基础条件。文中以多条公交线路的区域调度为服务对象,设计了基于换乘时间窗的公交调度策略,建立了以全网络乘客等待时间(换乘乘客等待时间、车内乘客等待时间、非换乘站点乘客候车时间)最短为目标的区域公交发车时刻表模型;采用遗传算法对模型进行求解,并设计算例对模型性能进行验证。结果表明公交线网中协同发车可有效减少换乘乘客的等待时间,基于换乘时间窗的公交调度策略能对区域时刻表作进一步优化。     

基于精英选择遗传算法的需求响应公交规划

为提高公交系统服务质量,需求响应公交是近年来被提出的新型运营模式,其可以根据乘客需求定制公交线路。对需求响应公交的规划包括点规划和路径规划两阶段。首先通过K-means算法实现公交零食停靠点规划,其次在路径规划的过程中,提出了一种基于精英选择的遗传算法。最后,通过100名乘客需求的实例试验,需求响应公交最大可以使企业盈利162.30元,并证实了基于精英选择遗传算法相比与基于轮盘赌选择遗传算法具有更快的收敛速度和更好的搜索结果,精英种群的规模设为15%左右时求解结果较好。     

多换乘点响应型接驳公交运行线路的协调优化

为尽量降低响应型接驳公交系统的运行费用，提出多换乘点间运行线路协调设计的构想。针对同时包含预约需求和实时需求的混合需求，构建多换乘点响应型接驳公交系统运行线路的2阶段协调优化方法，并设计优化流程。第1阶段仅考虑预约需求，首先将预约乘客按有/无特定换乘点要求进行分类，在此基础上构建预约需求下多换乘点多车辆运行线路的协调优化模型。在协调优化模型中，优化目标是由乘客时间费用、车辆运行费用、以及惩罚费用所构成的系统总成本最小；乘客时间费用包括乘客候车时间的惩罚费用、车内乘客在需求点的等待时间费用以及乘客车上时间的惩罚费用3个部分；车辆运行费用包括车辆启动费用、路段行驶费用、需求点的停靠费用、车辆早到引起的等待费用4个部分；考虑的约束条件包括乘客候车和车上的软时间窗、乘客换乘点要求、车辆容量、车辆出行时长等。第2阶段根据规则判断是否响应实时需求，并根据响应情况重新优化后续各班次的运行线路。针对第1阶段模型，基于模拟退火算法设计求解算法。研究表明：在预约需求或混合需求条件下，与各换乘点运行线路独自优化相比，协调优化方法均能显著降低运送全部响应乘客所需的平均运行距离和平均总成本；仅有预约需求时分别降低5.4%、19.8%，新增实时需求后分别减少1.4%、21.7%；与固定发车间隔相比，分时段调整发车间隔，也能有效降低运送全部响应乘客所需的平均运行距离和平均总成本，仅有预约需求时分别降低18.2%、17.2%，新增实时需求后分别减少19.97%、25.06%，说明多换乘点间车辆路径的协调运行是提升响应型接驳公交运行效率的有效途径。     

可靠性和舒适性对响应式定制公交线路设计的影响

乘客出行可靠性和舒适性能够在很大程度上影响响应式公交的吸引力。建立了同时考虑响应式定制公交运营商成本最小和乘客出行可靠性、舒适性要求的公交线路设计模型。采用出行达到时间概率来描述乘客出行可靠性,采用不同车型选择来体现乘客舒适性要求。同时,通过设计小规模算例验证了模型的正确性,对于大规模算例设计了基于遗传算法的智能优化算法。算例分析结果表明:所建立的模型和设计的算法可用于响应式定制公交线路的生成,在运算效率上,遗传算法有显著优势,可用于实际规模算例的求解;同时还能看出线路可靠性和乘客舒适性受车型固定成本的影响,在时间相同的情况下,更高的固定成本,且线路上车型座位数更少,具有更高的可靠性,同时还具有更高的舒适性。反之,如果有较多的座位数,投入较低成本的车型,也必然会导致该车型不能拥有较高的可靠性和舒适性;在进行总成本计算时,遗传算法求出的总成本略高于精确算法的求解结果,且求解结果中其所有车型行驶线路的可靠性也都高于精确算法求解出的可靠性,这就说明了可靠性和舒适性对响应式定制公交线路的生成结果和运营成本有非常明显的影响,而且影响的程度是不相同的。     

城市公交与农村客运同步换乘模型

随着城乡经济的发展,城乡之间的客运需求日益增加。为了提高城乡客运线路的运营效率,满足日益增长的城乡客运需求,同时有助于城乡客运一体化的发展,实现在有效换乘路径上城乡线路"无等待"换乘,对城市公交与农村客运线路之间的换乘进行了研究。根据城市公交与农村客运换乘枢纽的功能和布局,以及城市规模形态,分别定义了有效换乘路径和有效换乘站点,分析了城市公交与农村客运的换乘形式,并将城乡公交换乘形式划分为城区边缘同步换乘和城区内部同步换乘2种同步换乘形式。考虑乘客出行对换乘路径的选择,以发车间隔和发车时间为约束条件,建立了双层优化模型,模型通过优化换乘线路上车辆到站时间来实现城市公交线路与农村客运线路间的同步换乘。其中,上层优化目标为乘客在换乘路径上的出行时间最短,下层优化目标为车辆在有效换乘站点相遇次数最多。为求解该双层优化模型,将该问题划分为不同模块,设计了对应的启发式算法对模型进行求解,得到了基于同步换乘的线路车辆发车时刻。最后,分别以城区边缘换乘和城区内部换乘为例进行案例分析,验证模型和算法过程。结果表明:所提出的模型和算法能够求解出城市公交线路和农村客运线路发车时刻的满意解,实现城乡客运线路间的同步换乘。