考虑充电需求的电动公交车运营优化模型与算法

随着新能源汽车技术的快速发展,电动公交车被视为缓解城市交通拥堵和降低环境污染的有效手段,然而电动公交车的里程限制和充电需求等特点使得公交网络设计和运营面临新的挑战。本文在公交分配的基础上,考虑电动公交车充电需求,对新型电动公交的发车频率、运营车辆数、车辆充电计划进行优化设计。构建一个双层规划模型,上层为带有电动公交线路运营充电仿真模块的公交网络优化模型,从运营商的角度来实现乘客出行成本和电动公交网络运营总成本最小;下层基于UE(User Equilibrium)均衡准则来描述乘客出行路径选择行为并预测公交网络流量。提出基于代理模型的算法（Surrogate-model-based Algorithm）来求解所构建的双层规划模型,并嵌入基于超路径的投影算法求解下层电动公交均衡分配问题,利用线路运营充电仿真模块求解上层运营车辆数车辆、充电计划及车次数量。最后采用数值算例验证了该模型和算法的有效性,算例结果显示,所提出的代理模型算法比传统遗传算法求解效率和精度更高,且随着网络规模的增大效果更为明显。     

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.     

城市公交区间车与全程车组合调度问题研究

为提高城市公交区间车线路上闲置车辆的利用率,对区间车设置及其组合调度可行性、工作流程进行了全面分析．针对区间车线路上车辆的运行特点,构建了区间车线路上发车场站的一组逆差函数,通过发车场站内部调度和场站之间插入空驶车次,实现了以最小的车队规模运行区间车线路的所有车次．研究了大连市某公交区间车线路．结果表明,区间车与全程车组合调度后的运行区间车线路的车辆数目获得了优化．     

基于同步多样性的公交时刻优化方法

分析了现有公交调度方法中大间隔发车、局部收敛与时间不协调等问题,以最大同时到站次数和最大同时到站车辆数量为优化目标,以末车定时、站点允许排队长度、服务质量、线路服务时间跨度为约束条件,建立了公交时刻优化方法,设计了基于网络选点规则和网络同步规则的求解算法。计算结果表明:当公交网络中存在2条线路与2个站点且发车时间在30min内时,应用提出的方法,在2个站点共产生3次同步,线路1的发车时刻分别为第5、15、20、30min,线路2的发车时刻分别为第0、10、30min;与现有方法相比,同步次数减少1次,发车时刻完全分布于规定时间内,消除了剩余时间,获得了非均匀化的发车间隔,体现了同步的多样性。     

单线纯电动公交车辆柔性调度优化

为解决纯电动公交车因充电错过最佳接续发车班次使公交车数量增加的问题,以公交车辆运营总成本最小为目标,构建允许存在误时发车的纯电动公交车辆柔性调度优化模型,通过最大可能地增加一辆公交车可执行班次的数量,减少车辆使用数量及运营成本. 设计遗传算法求解模型,为提高求解效率,将时刻表按班次发车顺序进行排序,以减少染色体数量. 数值实验结果表明：与纯电动公交车辆刚性调度相比,柔性调度能够极大地减少车辆使用数量;误时上限的取值对公交运营成本影响较大.     

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.     

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。     

考虑均衡满载率的多车型定制公交调度模型

为提高定制公交运营方的经济效益,减少乘客出行成本,研究多车型定制公交调度问题。通过设计考虑均衡满载率的发车机制与相应的发车时刻递推公式,可有效保障运营方的单车收益,并减少乘客的等待时间。在此基础上,结合乘客需求时间分布和多车型组合配置,建立以运营方收益最大和乘客等待时间最小为目标的多目标规划模型,设计求解车辆组合配置和发车时刻的遗传算法。结果表明,考虑均衡满载率的多车型定制公交调度能够有效地利用车辆资源、减少乘客等待时间、提高乘车舒适度以及保障运营方的单车收益。     

时间依赖需求下多车型快速公交发车频率优化

以公共交通网络中的单条快速公交线路为研究对象,分析了快速公交车辆的发车间隔特征和沿线乘客出行需求的时间依赖特征;考虑多类型公交车辆协同作业,以所有乘客的累计等待时间最小和车辆的平均满载率最大为目标,以最小、最大发车时间间隔和车辆运能的供需比为约束,建立多类型快速公交车辆协同作业模式下的发车频率优化模型;利用改进的非支配排序遗传算法对模型求解,并应用兰州市快速公交数据进行实例分析。分析结果表明:乘客累计等待时间分别取最大值、中间值和最小值时,优化后的发车次数比实际发车次数分别降低22.9%、16.7%和8.4%,对应的车辆平均满载率分别提高27.4%、15.1%和3.9%;与单一类型的快速公交车辆独立作业相比,2种类型的快速公交车辆协同作业的平均发车次数增加7.9%,平均乘客累计等待时间降低23.8%。可见,根据乘客出行需求的时间依赖特征,合理安排不同类型的快速公交车辆协同作业,对发车频率进行优化,能有效减少乘客等待时间,提高公交车辆利用效率。     

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为了提高公交车辆优化调度方案的有效性,考虑公交车辆平均客运量,最大、最小发车间隔等约束, 建立了以企业收益和乘客利益最大为目标的公交车辆调度模型.针对公交车调度强NP组合优化的特点,提出了一种基于差分进化细菌觅食优化算法求其有效近似解.传统细菌觅食算法优化过程速度较慢,利用差分进化方法对趋化过程中的细菌位置进行修正,增加收敛的精度.最后,结合某公交线路的数据,编程进行计算与仿真,结果表明,利用该模型及其算法能够快速得到公交发车间隔的满意解.     

基于遗传算法的公交发车间隔模型

根据公交调度优化问题的特点,考虑车辆满载率及最大、最小发车间隔的约束,以企业收益和乘客利益最大为目标建立的公交发车间隔模型,采用遗传算法进行求解。实际应用表明,利用该模型及其算法能够快速得到公交发车间隔的满意解。     

基于人工免疫算法的公交车辆调度优化问题研究

公交车辆调度是公交运营组织中的关键环节.通过对大连市公交IC卡数据管理中心公交IC卡数据信息进行的采集和分析,构建了基于公交线路时段客流数据的公交车辆优化调度模型,并进一步提出了采用基于信息熵的人工免疫算法对模型进行求解的基本流程和方法.实验的结果表明,该方法能够快速地搜索得到全天不同时段的最优发车间隔,并可以在短时间内根据公交客流量的变化对公交车辆发车时刻表做出有效的调整.     

基于遗传算法的公交发车间隔模型

根据公交调度优化问题的特点.考虑车辆满载率及最大、最小发车间隔的约束,以企业收益和乘客利益最大为目标建立的公交发车间隔模型.采用遗传算法进行求解.实际应用表明,利用该模型及其算法能够快速得到公交发车间隔的满意解.     

基于公交动态网络的发车频率优化研究

以公交站点作为动态网络的节点,融合车辆分布与站点乘客需求对公交网络服务均衡性的影响,构建以站点乘客总等车时间为边权的公交动态网络模型,确立公交网络服务与公交动态网络结构的对应关系。在此基础上,以动态网络的时空均衡性为目标,构建网络的状态识别机制,并分析了客流高峰、平峰条件下,公交动态网络在时空上的变化规律。最后,以优化动态网络的时空均衡性为目标,建立普通线路发车频率优化模型。通过实例计算发现,该模型可以获取稳态网络目标下普通线路的最优发车频率,为公交车辆调度的相关问题研究提供一种新的思路。     

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合理有效的公交车辆发车间隔优化模型是优化调度方案、改善公交服务的关键，因此，本文在分析现有模型的基础上，根据客流变化规律，对发车间隔采用分时段多目标组合优化处理的思想，建立了以乘客和公交企业运营费用最小为目标的公交车辆调度发车间隔模型，并采用广州市公交调查数据对该模型进行了验证，实验表明该模型可行。     

考虑服务水平的纯电动快速公交发车间隔优化研究

随着电动汽车被引入城市快速公交领域,由于其充换电等特殊的运营调度需求,在发车间隔计划等制定过程中传统方法不再适用.本文在综合考虑服务水平和车辆充电时间约束条件下,对纯电动快速公交(E-BRT)发车间隔优化进行了研究.根据分析服务水平指标项与车辆能耗的相关性,建立了面向能耗评估的服务水平评价体系;综合考虑服务水平和充电时间约束条件,以车辆运营能耗为目标函数,建立了发车间隔优化模型;基于金华市E-BRT1号线运营数据进行实例验证,结果表明,在满足相同服务水平情况下,本文提出的优化模型可以节约能耗6.21%.本文构建的纯电动快速公交发车间隔优化模型具有较强实用性,为企业在满足一定服务水平的基础上降低运营能耗提供了依据.     

多线路公交行车计划优化研究

本文主要讨论多线路公交行车计划优化问题,通过引进逆差函数理论对其车辆进行多个场站间的协调调度,以达到各线路资源优化配置的目的。在具体研究中,首先基于给定的行车计划,应用逆差函数理论绘制出各场站的逆差函数图,再通过插入空驶车次（URDHC）与调整发车时间（SDT）的方法缩减车队总规模,进而编制出一套协同联动的优化行车计划。     

考虑车线匹配的电动公交多线路联合优化建模

为研究电动公交的运营优化问题，本文考虑电池容量损耗，以车辆和线路匹配、车辆和电池的更新、车辆服务的车次数为决策变量，建立电动公交的生命周期成本优化模型。设计基于滚动时域调度优化方法，采用GUROBI软件对模型进行求解。以多条公交线路运营数据为背景，对模型有效性进行测试。假设决策周期为20年，算例结果分析得出车辆和电池的最优更新方案，车辆和线路的匹配方案，车辆运营的车次数量方案，最优方案的生命周期成本为35.27×10⁷$，车辆和电池更换次数分别为44和239。针对线路工作负荷大小、车辆与线路匹配策略等参数进行灵敏度分析。结果表明：考虑不同线路工作负荷的差异，设计优化的车辆与线路匹配策略可以减少车辆和电池的购置成本，提高电动公交企业运营效益。     

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区域公交调度是未来城市公共交通的发展趋势,主要解决如何合理统一安排最初分布于不同车场的车辆完成所有线路固定时刻表对应班次任务,从而减少车队规模和降低营运成本.考虑现实中许多突发事件干扰车辆按时完成班次,本文研究一类灰色旅行时间的区域公交车辆调度问题.在满足多车型、车场容量限制、燃料限制等现实因素基础上,设计改进蚁群算法,编制一个最低营运费用的公交调度方案.该方案可适应不断变化的交通环境,更容易在公交运营中被应用.最后,通过算例验证了模型和算法的正确性.     

基于交织的立体综合车场公交调度优化模型研究

公交调度是公交立体综合车场(简称立体车场)运营中的关键问题. 不同于以往公交调度问题,立体车场公交调度需要同时安排各车的场内停车位置、发车时间与行驶路径. 基于立体车场公交“早出晚进”特征对立体车场调度问题与调度模式进行研究,进一步分析立体车场公交车辆的交织条件;基于整数规划构建以立体车场公交车辆交织次数为目标的公交调度优化模型,求解立体车场公交调度方案. 研究结果表明：立体车场公交调度存在同层集发和异层分发两种调度模式,且异层分发模式优于同层集发模式;此外,车辆交织条件是空间与时间同时发生重叠. 通过案例验证了研究结论的正确性及调度优化模型的可行性.