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。     

基于满意度的公交车调度模型研究

城市公交调度水平的提高,有利于增强公交在城市交通系统中的竞争力。从乘客候车满意度和公交公司运营成本的角度分析了公交车调度问题,建立了以乘客候车满意度为目标的公交线路发车频率优化模型,实现了模型的求解算法,并通过仿真算例进行了实证研究。     

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%。      

基于多目标优化与遗传算法的公交调度模型

结合地区公交现状制定合理的公交调度机制,对于公共交通发展有着重要的现实意义和指导价值。本文以公交公司运营成本和乘客出行成本最小化为目标函数,考虑车辆核载、出行时间等约束条件建立多目标优化函数,构建城市公交调度模型。然后采用遗传算法进行求解,并以黄骅市6路公交进行模型检验。研究表明,优化后的公交调度机制能够有效降低公交公司的运营成本和乘客出行的时间成本。     

考虑出行时间窗的定制公交线路车辆调度方法

为提高定制公交系统的运行效率,研究了带乘客出行时间窗约束的多条定制公交线路车辆调度方法。给出了乘客出行站点合并方法,将公交车早到、晚到站点所造成的乘客损失转变为当量运营里程,以多辆公交车总运营里程最小为目标,考虑乘客的站点约束、公交车容量约束以及乘客的出行时间窗,建立了定制公交车辆调度优化模型。其次分析了乘客出行起点、终点对模型求解的影响,通过提出虚拟源站点,将多辆定制公交车的调度问题转换为多旅行商问题;基于后向推导原则设计贪心算法求得模型的可行解;之后基于遗传算法,采用自然数编码机制,将每个站点作为基因位,按照访问次序排列成染色体对应问题的解;最后给出了贪心算法和遗传算法的流程。在理论研究的基础上以定制公交线路为例对建模过程和模型的求解过程进行了阐述。研究结果表明：所建立的优化模型能够输出合理的多条定制公交线路车辆调度方案,不仅可以给出每辆定制公交的途经站点、运营里程,还可以给出每个站点的准点程度以及由于公交早到、晚到折算得到的当量运营里程;在求解算法质量方面,与可行解相比,相对最优解输出的方案能够使综合运营里程降低10.4%;模型求解时间为30.3 s,可以满足定制公交企业的实时性需求。     

基于遗传算法的公交服务模式优化

作为通勤者日常出行的主要选择模式,全站式公交服务在许多城市和大都市地区扮演者重要角色,但存在着由于站点停靠过于频繁、乘客集中分布在个别站点导致的乘客旅行效率过低的现象。文章研究提出了一个一种综合公交服务,包括全站式服务和跳站式服务。根据已知的O-D数据,以最大限度地减少乘客出行总时间为目标,使用遗传算法对传统公交线路进行优化,产生最优跳站路线。     

西安市公交协同调度优化研究

随着城市交通拥堵问题的日益加重,以公交车为主的公共交通工具逐渐成为解决大中城市交通问题的最佳途径。为了提高公交的利用效率,缓解其运量和运力之间的矛盾。通过对西安市两条公交线路部分路段构成的简单换乘网络进行客流调研,运用回归分析建立运行时间模型和换乘客流量模型,进而以乘客候车时间成本最小为目标,以各线路首班车发车时刻的调整值为变量,建立调度时刻表优化模型。最后,利用遗传算法对模型在不同发车间隔下进行求解,经分析比较后得到优化的调度时刻表。     

基于站点群体聚集性客流的公交串车调度优化

为提升城市公交准点率、减少延误，解决车辆串车问题，研究基于站点群体聚集性客流的公交调度优化方法。以乘客出行意愿、乘车属性、到站规律等标识公交客流变化特征，以车辆载客限制、站点延误、到达率、下车率等描述串车形成场景。考虑准时性、客流需求、调控策略等约束，采用实时混合控制策略，实现车头时距偏差与乘客总行程时间最小的多目标优化。提出的公交串车调度方法，考虑到乘客到达率的不确定性，并通过调控公交车辆站点驻站时间以及路段平均行驶速度，可满足站点时段性群体聚集公交客流出行需求，防范潜在的公交串车。在模型求解上，考虑到双目标优化视角的差异性，运用超车规则对串车场景下的出站车辆重新排序，设计基于NSGA-II的求解算法，以拥挤距离标定序度关系，以精英策略获取新种群，改进交叉算子，并基于TOPSIS法对获取的Pareto解集择优。最后，以实际公交线路为例进行案例分析，结果表明：基于站点群体聚集性客流的公交串车优化调度模型，系统考虑了乘客乘车属性与车辆载客限制，能够输出最优的车辆滞站与车速调整方案，并且能运算得出车辆离站时间、车头时距偏差、准点率、乘客等待时间以及乘客行程时间等多项运营指标。优化前后对比表...     

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。     

城市公交站点乘客候车时间可靠度分析

候车时间的可靠度可直接反映公交运输系统的运营状态和服务水平,是影响公交运输竞争力的一个重要因素.文中通过建立公交站点乘客候车时间的可靠度模型,计算出公交线路中各个站点乘客的候车时间可靠度,为公交站点布置和发车频率制定提供参考;并以成都市某公交线路为例,运用该模型对其站点早高峰乘客候车时间可靠度进行了分析.     

考虑需求起讫点及需求等级的响应型社区公交行车调度优化

为提高社区公交对乘客出行需求空间和时间分布波动性的适应能力,减少乘客等待时间和步行到站时间,提出了一种新型响应型社区公交服务,对响应型社区公交的行车调度优化方法进行了研究。通过在社区内部设置高密度的上车、下车备选站点,并根据需求申请的时间将需求等级划分为3个等级。考虑需求起讫点及需求等级对响应型社区公交行车调度进行优化,满足了乘客对于起讫站点的个性化需求,避免了乘客产生二次等待。以空载率、乘客平均不满意度、以及运营里程最小化为评价目标,考虑各类需求、车辆载客容量、乘客被服务时间窗等约束条件,针对响应型社区公交建立了两阶段行车调度优化模型。第1阶段静态调度优化针对发车前已收到的出行预约需求求解优化模型,确定本班次车辆需要响应的预约需求和行车路线;第2阶段动态调度优化针对本班次发车后收到的动态预约需求,考虑动态预约需求申请时刻,在第1阶段静态调度优化结果的基础上求解第2阶段动态调度优化模型,确定本班次需要响应的动态预约需求并调整行车路线。以上海市温泰线社区公交为案例,验证了调度优化方法的效益,匹配了出行需求的起讫站点,根据需求等级对静态、动态需求进行了区别响应,案例优化效果达到了37.68%。     

基于拉格朗日松弛算法的自动驾驶公交调度优化研究

为了解决公交实际运营出现的调度方式单一、车辆配合度较差、串车等问题，降低公交运行中人为因素的影响，提高公交系统的运营效率，提出一种考虑乘客动态需求的调度模型，采用自动驾驶环境下的公交运营方式，结合站点实际乘客需求调配车辆，实现了公交车辆利用程度最大和乘客总体等待时间最小的多目标优化。提出的自动驾驶公交调度方法，获取了乘客个体的实时出行需求，同时实现了对车头时距的调控。在模型求解方面，选取拉格朗日松弛算法，最终获得了多目标优化问题的精确解。以北京公交300路快车作为实际案例进行分析，从公交实际运营数据中提取多项参数作为模型的输入，通过拉格朗日松弛算法的求解，得到自动驾驶条件下公交运行时刻表、乘客等待时间、公交承载量、站点上车乘客人数等多项运营指标。通过与公交实际运营状态的对比，论证了采用自动驾驶公交对于改善公交运营现状的可行性。最后将优化结果与公交实际数据进行了对比分析。结果表明：自动驾驶车辆投入公交运营，能够缓解串车问题，同一线路上公交车的载客量分布更为均衡，在同一断面的客流与车头时距的不均衡程度均有所降低；同时高峰时段发车数量减少了20%，公交车的平均承载量提高了21.7%，车辆平均间隔缩短了29.9%。     

可靠性理论在公交网络分析中的应用

为了研究公交线路的布局及其发车频率两因素对乘客候车难易程度的影响,以公交网络拓扑为基础,借鉴工程可靠性理论,从直达站点对、非直达站点对以及公交网络3个层次提出了乘客候车可靠度概念,建立了相应的计算模型,并设计了可行的计算机程序。其中直达站点对、非直达站点对的乘客候车可靠度指标反映了在给定的公交站点对之间乘客候车难易程度,公交网络乘客候车可靠度反映了所有站点对之间乘客候车难易程度的平均值。乘客候车可靠度图中各站点对之间用线条连接,其宽度表示乘客候车可靠度值大小。该图可反映乘客在站点对之间出行时等候公交车辆难易程度的分布规律。算例证明了乘客候车可靠度及其图形能够为公交网络的定量、定性分析提供依据。     

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%。      

公交站点停靠时间预测模型研究

基于对北京市六环内各方向23条公交线路不同站点的现状数据采集,提出了一种公交站点停靠时间预测模型.分析了上下车人数、车内拥挤度、车门数及公交车台阶数等影响因素对公交停靠时间影响程度.根据分析结果,排除台阶数对停靠时间的影响.由于北京市3门铰接车与2门车的停靠时间存在一定的差异,考虑公交车门数对上下车时间的影响,得到3门车公交下车客流分配关系;然后选择上下车人数及车内拥挤度2个因素作为自变量,建立了乘客上下车时间预测模型;进而通过回归分析开门时间最长的车门乘客上下车时间与站点停靠时间的关系,选取二次函数作为公交站点停靠时间预测模型.最后,对2条不同公交线路的公交预测停车时间及实地调查停车时间进行比较,其标准化均方差分别为0.151 0,0.178 2,表明该模型具有较高可靠性,可应用于公交行程时间的研究.      

基于成本最优的城乡公交站点布设模型研究

城乡公交站点的优化布设作为城乡公交一体化规划的重要内容,它决定了运营企业的运营成本和公交乘客的出行时间成本。在分析城市公交站点布设模型的基础上,提出了城乡公交经营者的费用成本和公交乘客的时间价值成本的概念,并以两者之和最小化为目标,建立起城乡公交站点的布设模型,并进行了优化。     

港湾式公交站点泊位数优化方法

为合理确定港湾式公交停靠站的泊位数,以实际公交站点交通观测数据为基础,从优化公交站点供需平衡的角度分析公交停靠需求与通行能力之间的关系,结合经典的通行能力计算模型,并在模型中添加港湾式公交出站变道造成的延误,建立单位时间内公交停靠需求大于站点通行能力的概率计算方法,在此基础上建立了港湾式公交站点泊位数优化方法.以武汉市中山大道长江二桥公交站点为例,根据站点运行情况将站点公交车排队溢出概率的上限值设定为15%,经计算得出该站点单位时间(1 min)的公交动态停靠需求大于站点通行能力的概率高于15%,通过调整泊位数提高站点通行能力后,通行能力满足公交停靠需求(p<15%),表明该方法能准确确定港湾式公交站点的泊位需求数,为港湾式公交站点泊位数设计提供依据.      

基于多目标优化的公交车调度问题的模型与算法

针对1条公交线路上的公交车调度方案,综合考虑公交公司和乘客的利益,利用多目标优化的方法建立了公交车调度的数学模型,给出了载客满意度函数和乘客等待时间满意度函数,采用了高性能的遗传优化算法对全天公交车运营的状况进行了数值模拟。仿真结果表明,选择采用将全天发车策略细分18个时段的模型,可得到最优的发车时刻策略。该模型可有效地改善公交车辆运营调度优化效果,提高公交车辆的运营效率,为城市公交车辆调度管理提供了合理、有效的调度方法。     

公交实时信息对乘客出行的影响

以近几年迅速普及的实时公交APP为研究对象,研究公交实时信息对乘客出行产生的影响。通过站点调查(步行调查和候车调查)和跟车调查的数据收集方式,主要调查其对乘客的步行速度、感知候车/乘车时间、实际候车/乘车时间及乘客在候车/乘车时的情绪水平的影响,然后用平均差检验分析调查数据。结果表明:使用实时公交APP和不使用的乘客在步行速度、感知候车和乘车时间及候车和乘车情绪水平等方面存在显著差异;公交实时信息不仅可以降低乘客的感知候车/乘车时间,同时还可以降低乘客的实际候车时间。     

突发事件下公交车辆快速动态滞站调度算法

为解决突发事件导致公交系统服务水平下降的问题,基于均衡公交车辆车头时距的调度思想,提出了能够适应于突发事件的快速动态滞站调度算法,建立了突发事件下的单线路公交动态调度模型.通过建立滞站调度的数理基础,分析了单站车头时距的控制问题,分析了快速滞站调度策略,从而得到了全线车辆的最优滞站调度算法,并对其进行数理分析和仿真验证.结果表明:该方法能均衡全线车辆运行时间间隔,降低乘客平均候车时间,有效提高公交系统运行服务水平.