广州市公交与地铁调度协同发展方案

研究公交与地铁调度协同发展,以地铁客流为基准匹配接驳公交的发车间隔和运力配置等,可有效减少乘客换乘等待时间,提升公交与地铁衔接一体化效益。首先建立以乘客换乘时间和公交企业运营费用的总成本最小化为目标的运营计划优化模型,确定调度协同的综合启动阈值,通过分析接驳公交客流分布特征,初步制定各接驳公交晚高峰时段的发车时刻表;其次以满载率等为约束条件,确定初始车型建议,得到初始的调度协同方案;最后对线路的满载率分析,对于存在满载率过高或过低的线路调整发车间隔和车型配置,得到最终的公交与地铁调度协同方案。研究结果有利于解决广州市目前公交与地铁换乘时间过长问题,提高接驳公交的吸引力和竞争力。     

公交调度发车间隔综合优化模型

发车间隔综合优化模型包含发车间隔优化模型与发车间隔平滑过渡模型。基于平均客流量的发车间隔优化目标为公交客运能力满足最大客流需求,基于最大断面客流量的发车间隔优化目标为保证乘客利益的同时使公交公司的成本达到最小,分别构建基于平均客流量和基于最大断面客流量的发车间隔优化模型;构建发车间隔平滑模型,求解平滑发车间隔,编制公共交通发车时刻表。模型利用整数规划进行求解,并通过实例对模型进行验证。结果表明,该模型能够有效提高公交运营效率,具有较好的实用性。     

基于公交客流分布特性的弹性发车间隔优化研究

基于客流分布的快速公交车弹性发车间隔优化,在以往文献和IC卡刷卡数据分析的基础上推算各个公交站点到站客流分布.同时考虑不同车型最大载客量对发车间隔的影响,以乘客在站等待时间最小和公交公司运营成本最小建立公交车发车间隔优化模型.并以大连市快速公交为研究对象,利用NSGA-Ⅱ算法对研究时段内的上下行两个方向的发车计划进行优化,并取解集中值与实际发车计划进行对比.最终得出优化后上行方向的发车计划可在运营成本几乎不变的情况下,减少乘客的在站等待时间;下行方向则在保持乘客等待时间有9.4%小幅上升的情况下,节约33%的运营成本.可见优化模型可以有效地安排线路上下行两种车型的联合发车计划,提高公交的运行效率.     

铁路客运枢纽站接驳公交协调研究

通过统计分析铁路客运枢纽站列车到站时刻,确定列车到达高峰时间段。建立巢式Logit模型计算获得常规公交的分担率并得到公交换乘客流量,根据接驳公交运能与公交换乘客流量相协调的条件得到合理的接驳公交发车间隔,应用排队论相关理论对发车间隔协调调整效果进行判断。最后以成都东客站为案例进行说明。     

基于遗传禁忌算法的公交线路发车间隔优化

针对城市公共交通营运调度因发车间隔未得到优化而出现的乘客等车时间过长、公交车辆满载率不均形成的资源浪费现象,从乘客和企业的双向角度考虑,建立了以乘客等车时间和公交企业营运成本最小为优化目标的公交线路发车间隔优化模型。基于遗传算法的全局搜索能力和禁忌算法的局部搜索能力,设计了遗传禁忌算法求解方法。以南宁市67路公交线路为例,进行了实例验证。分析结果表明了该模型和算法均可行。     

接驳轨道枢纽的混合式灵活公交服务优化研究

为解决居民在轨道与小区间的出行难题,本文提出一种新型的混合式灵活公交接驳服务模式,构建了在轨道交通枢纽的客流吸引范围内灵活与固定接驳公交的协同运行机制. 在已知灵活乘客需求和车队规模的条件下,综合兼顾出行者与运营者的时间成本,以及同步考虑轨道线路和固定接驳公交线路发车计划,建立了混合式接驳公交系统线路和乘客接运计划优化模型,并采用基于重力模型的遗传算法进行求解,最后通过实例验证该模型的有效性和实用性.结果表明,该优化模型在能够有效减小车辆行驶距离和乘客出行时间的同时,提高了混合式接驳公交系统的乘客服务量,相比于单一的灵活型接驳公交系统目标结果更优.     

接驳轨道枢纽的混合式灵活公交服务优化研究

为解决居民在轨道与小区间的出行难题，本文提出一种新型的混合式灵活公交接驳服务模式，构建了在轨道交通枢纽的客流吸引范围内灵活与固定接驳公交的协同运行机制. 在已知灵活乘客需求和车队规模的条件下，综合兼顾出行者与运营者的时间成本，以及同步考虑轨道线路和固定接驳公交线路发车计划，建立了混合式接驳公交系统线路和乘客接运计划优化模型，并采用基于重力模型的遗传算法进行求解，最后通过实例验证该模型的有效性和实用性.结果表明，该优化模型在能够有效减小车辆行驶距离和乘客出行时间的同时，提高了混合式接驳公交系统的乘客服务量，相比于单一的灵活型接驳公交系统目标结果更优.     

同时接送模式下响应型接驳公交运行路径与调度的协调优化

研究了同时接送模式下响应型接驳公交运行路径与车辆调度的协调优化问题, 考虑乘客出行时间窗的个性化, 构建了基于乘客而不是基于途经需求点的车辆路径表示方法; 综合车辆发车和行驶成本、车辆早到和晚到的惩罚成本、票价收入构建了表征系统效益的目标函数, 并以车辆容量、乘客时间窗、车辆运行时间、车辆保有量、发车时间等为约束, 构建了发车间隔、发出车型与车辆路径的一体化优化模型; 针对一体化优化模型的特点, 设计了双遗传算法, 其中染色体为多链编码结构, 染色体交叉方式包含个体内、个体间交叉2种方式; 为了验证同时接送模式的优越性、一体化优化模型及算法的有效性, 进行了算例分析, 对比了同时接送模式与单独接和单独送模式的计算结果, 分析了车辆运行车速、单程运行时间限制、车型比例对响应型接驳公交运营效率的影响。计算结果表明: 在给定的相同乘客需求下, 与单独送和单独接模式相比, 同时接送模式发车次数减少了1次, 所需车辆数减少了2辆, 平均座位利用率提高了8.3%, 运送单位乘客的平均车辆行驶距离降低了11.0%, 运行成本降低了15.9%, 因此, 同时接送模式有效地提高了运营效率; 同时接送模式下, 运行车速、单程运行时间限制、小型车比例分别在基准值附近上下波动15.0%、15.0%、12.5%时, 发车次数、座位平均利用率、目标函数值的最大变化率分别达到了20.0%、15.7%、27.1%, 这些参数对系统运营效率均有显著影响。      

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发车间隔的确定是建立行车计划的基础,合理安排公交运营方案可以在优化公交企业运营成本的同时,有效满足乘客需求. 本文提出了在保证公交运营服务水平和所需运营车辆最少的前提下, 确定公交发车间隔的模型. 在现有的模型基础上考虑了道路交通拥堵对公交运行的影响. 引入拥堵系数,建立了基于载客里程的公交发车频率模型. 实例分析表明模型使得发车间隔的计算更简单直观. 拥堵因子的引入对发车间隔产生了较大的影响,且能有效地优化公交发车间隔. 使公交企业更好地平衡了乘客满意度与公交车运行成本.     

基于遗传算法的公交线路发车间隔优化

为优化公交企业运营管理,提出基于遗传算法的公交线路发车间隔优化方法。通过对公交线路发车间隔进行优化,平衡公交企业运营成本和乘客出行成本。以公交企业运营成本及乘客等车时间成本最低为目标,通过加权求和设定目标函数;考虑乘客舒适度、公交线路车辆满载率以及政府部门规定的最大最小发车间隔等因素,针对客流的高峰和平峰时段,建立相关约束条件;以郑州市60号公交线路为例,利用遗传算法对发车间隔优化模型进行了求解,得到了各时段的公交发车间隔,并将优化前成本与优化后成本进行比较,有效降低18%～26%的线路总成本。     

基于混合整数非线性规划的接驳公交优化模型

接驳公交线路设计与运营方案优化是轨道交通与地面公交协同发展的研究课题之一，本文分析其在模型构建、规划方法及模型算法等研究方面的不足。以问题为导向，构建基于混合整数非线性规划的接驳公交协同优化模型，通过对模型重构进行求解。并通过实例分析验证模型和算法的有效性。结果发现：第一，以往研究中将线路设计与运营方案协同优化模型较少，本文统筹考虑接驳公交线路设计和发车频率优化构建模型；第二，以往研究中大多考虑多条接驳公交线路与1个轨道站点连接的单一目的地模式，本文通过增加“多对多”约束条件，使模型更加符合现实需求分配；第三，针对混合整数非线性模型求解困难的问题，本文通过模型重构，降低了计算 复杂度；第四，研究实例基于2个轨道站点和17个接驳公交需求点，得到2条接驳线路和相应发车频率，并通过与相同拓扑路网下应用深度优先搜索算法(DFS)求解结果进行对比分析，验证了本文所建协同优化模型的可行性和有效性。     

考虑容量限制的多公交车型运行计划优化模型

车容量限制是公交运行计划编制的重要约束.以单条公交线为研究对象,综合考虑了不同公交车型的技术经济性能、车容量大小、车辆数限制和客流需求的时变特征等因素,建立同步优化公交车型和时刻表的规划模型,以确定线路的发车时刻表和选择车型的最优组合.建立了以公交企业运营成本和公交乘客出行成本最小为目标,带有0-1决策变量的非线性整数规划模型,针对该模型多目标函数的求解特点,采用枚举法求解每辆车的发车时刻,应用遗传算法求解车型选择的序列.最后以北京市某公交线为案例进行分析,优化后的发车时刻表和车型配置方案具有较好的运营效果.算例结果表明,采用多车型方案较传统的单一车型方案更具经济性,乘客的出行成本可减少13.9%,企业的运营成本可减少3.5%.     

车联网环境下公交发车间隔优化方法研究

针对现有公交发车间隔模型忽略了智能调度对公交运营的影响问题,提出了车联网环境下的发车间隔设计方法.在考虑发车间隔、发车次数、车辆满载率约束条件下,对城市常规公交发车间隔进行了研究.在综合考虑约束条件的基础上,以乘客候车时间、乘客舒适度以及公交公司运营成本最小为目标函数,建立公交发车调度时刻表优化模型.最后以大连市公交101线路为例对该模型进行分析,利用MATLAB仿真软件进行求解,验证模型的有效性.     

快速公交发车间隔优化研究

合理的发车间隔对于快速公交车辆发挥其高效、经济和环保的优势具有重要的意义.首先以乘客出行成本和快速公交运营成本最小化为目标,考虑发车时间约束、车辆台数约束,建立了快速公交发车间隔优化模型.然后采用二进制编码,运用单点交叉和基本位变异的遗传算法求解该优化模型.最后以兰州市首条快速公交线路为例进行了实证研究,得到了不同时段下快速公交的发车间隔.实例研究结果表明,该发车间隔优化模型及遗传算法可行,对实现快速公交科学调度具有一定的参考意义.     

与城际轨道交通相协调的城市群公路客运线网优化模型研究

为协调城市群公路客运与城际轨道交通的发展,应用轴辐网络设计方法,以需求加权出行时间成本T~(Total)和公路客运线路总运营成本C~H最小化为目标,构建了与城际轨道交通协调发展的城市群公路客运线网优化模型HN,并采用优化软件CPLEX求解;以珠三角部分地区公路客运实际线网为例,从需求加权出行时间T~(Total)和公路客运线路总运营成本C~H两方面,对比分析了模型结果和实际线网运营方案。结果表明:公路直达线路客流比例P~D随着城际轨道交通运行速度V的增加而降低,随着城际轨道交通与公路客运换乘时间T的增加而增加;随着公路客运线路总运营成本权重系数β的增加,城市群公路客运线网变稀疏,公路直达线路数量N~D减少,但公路接驳线路数量N~F变化不大;实例分析验证了模型的有效性。     

考虑客流时变需求的大小交路列车时刻表优化模型

以城市轨道交通放射线为研究对象,考虑客流时变需求和高峰期乘客滞留现象,以乘客等待时间、列车运行时间和车辆走行公里最小为目标,以发车间隔、列车满载率及其均衡性、发车比例为约束,构建了城市轨道交通大小交路列车时刻表优化模型.运用离散事件系统建模方法,建立基于乘客活动和列车运行过程的动态仿真模型,并将其与遗传算法相结合,提出了计算机仿真的遗传算法进行求解.算例结果表明,优化后的时刻表可以使运力与客流需求更加匹配,有效降低了高峰期乘客拥挤程度,并提高了各次列车满载率的均衡性.在企业运营成本相等的情况下,优化后的乘客等待时间减少了1 266.2 h,降幅达16.5%.     

动态信息下的机场定制巴士路径优化

为解决因航班延误而造成旅客候机时间较长问题,考虑现实路网中阻抗不确定性和机场接驳定制化及差异化出行需求,以运营收益最大、车辆出行成本最小和车辆提前到达的时间窗惩罚成本最小为目标函数,建立了动态信息下机场定制巴士路径优化模型,并采用差分进化算法对其进行求解.为避免算法早熟,提出了改进的自适应操作方法,增强算法的全局寻优能力.通过算例计算表明:考虑航班延误和路网实时订单的动态路径优化模型,可以减少旅客26.61％～46.68％的候机时间,该模型具有较强的可靠性和应用价值.     

公交调度优化模型

本文研究了公交车调度的优化问题.以总收益最大为目标,以满载率和最大发车间隔为约束建立了优化模型,用计算机枚举的方法进行求解,给出了线路的发车间隔、评价指标及发车时刻表.既考虑了乘客等车的社会成本又兼顾了公交公司的利益.方法易于操作,具有较大的实际应用价值.     

基于非均匀发车间隔的大小交路时刻表优化模型

基于客流时空分布规律，考虑列车平均发车间隔、运行时间、最大载客量等约束条件，将列车在车站的停站时间与上、下车客流量相关联，建立城市轨道交通高峰时段基于非均匀发车间隔的大小交路时刻表优化模型，对乘客平均旅行时间及列车发车间隔平均偏离值进行协同优化。以某城市轨道交通线路实际运营数据验证模型的有效性。结果表明，优化后乘客在各个车站平均等待时间较优化前减少幅度为0.4%~13.1%，其中全线客流量较大的第7、8、9站优化幅度较为明显，分别为 11.7%、13.1%、11.9%。优化后列车在各个车站最大满载率较优化前降低幅度为1.8%~8.5%，且所有车站站台均无滞留乘客，体现了优化后列车运输能力与客流需求的良好匹配。灵敏度分析讨论了目标函数权重系数及列车平均发车间隔值对模型的影响，表明本模型具有良好的可用性及稳定性，能够为城市轨道交通列车时刻表优化提供参考。     

考虑车底运用的城轨货运专列运行图与载货方案协同优化

城市轨道交通线路平峰时段客流需求相对较小、发车间隔较大，利用其富余的运输能力开展货运服务可以有效提高线路能力利用率与经济效益。本文在不调整客运列车运行图的前提下，同时采用客货共载与货运专列两种形式运输货物，研究考虑车底运用的双方向列车运行图与货物运输方案协同优化问题。以货运专列编组停站方案、时刻表、车底周转计划、货物运输方案和车站所需货物仓储容量为决策变量，考虑列车运行安全、车底周转、货物运输时效等约束，构建以提高货运净收益为目标的优化模型。通过线性化方法将原模型转化为混合整数线性规划模型，利用Gurobi软件进行求解。案例分析表明，相较于先优化列车运行计划和货物运输方案再优化车底周转计划的分步优化模型，本文方法可减少上线车底运营数3列，降低约23.6%的列车运营成本，使货运净收益提高10.3%。灵敏度分析表明，相较于客运列车，提高货运专列的货运空间和装卸载效率可以更有效地提高货运收益。