運(yùn)輸組織學(xué)課程設(shè)計(jì)正文

1、交通運(yùn)輸組織學(xué)課程設(shè)計(jì)第一章背景分析1.1 社會(huì)背景公共交通是城市發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是城市賴以生存的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一， 它作為城市交通系統(tǒng)中一個(gè)重要組成部分，是城市整體發(fā)展中不可缺少的物質(zhì)條 件和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是聯(lián)系社會(huì)生產(chǎn)、流通和人民生活的紐帶。公交系統(tǒng)具有運(yùn)載 量大、運(yùn)送效率高、能源消耗低、相對(duì)污染少、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，要解 決大、中城市目前普遍存在的交通擁擠、 交通事故頻繁和環(huán)境污染等問題， 應(yīng)特 別重視優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。它已經(jīng)被世界各國(guó)公認(rèn)為解決大中城市交通問題 的最佳策略，是城市交通可持續(xù)發(fā)展的必由之路。在城市交通系統(tǒng)中，公共交通客運(yùn)的特點(diǎn)是定時(shí)、定線、定站。所謂定時(shí)是 指公

2、共交通線路的首末車時(shí)間、發(fā)車間隔等是根據(jù)運(yùn)營(yíng)作業(yè)計(jì)劃事先確定的； 所 謂定線是指公共交通的線路走向按照客流規(guī)律設(shè)置；所謂定站是指公共交通線路 所途經(jīng)的停站地點(diǎn)是根據(jù)客流需要選定的， 它們都具有相對(duì)穩(wěn)定性，都是公交系 統(tǒng)對(duì)社會(huì)的承諾，是衡量公交服務(wù)水平的指標(biāo)。因此，它們?cè)谝欢〞r(shí)期內(nèi)都不能 輕易改變。在公共交通運(yùn)輸管理工作中，運(yùn)營(yíng)組織與調(diào)度是核心的內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn) 定時(shí)、定線、定站的基本保證。良好的運(yùn)營(yíng)組織與調(diào)度管理可保障公交系統(tǒng)以最 少的人力、物力投入即可滿足客流的需求，確保運(yùn)營(yíng)計(jì)劃的執(zhí)行。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增長(zhǎng)， 城市居民出行量不斷增加，道路交 通容量日趨飽和，交通問題日益突出。由于城

3、市公共交通具有運(yùn)量大、 相對(duì)投資 少、人均占有道路少等優(yōu)點(diǎn)，各地政府及交通管理部門逐漸認(rèn)識(shí)到， 解決城市交 通問題必須優(yōu)先發(fā)展城市公共交通。城市公交調(diào)度問題是城市公共交通的核心內(nèi) 容。合理的公交調(diào)度，可以有效地緩解運(yùn)力和運(yùn)量的矛盾， 最大限度地平衡乘客 和公交公司的利益，降低乘客的出行成本，改善市民的出行狀況；同時(shí)也可以增 加公交車輛的運(yùn)行效率，提高城市公交系統(tǒng)的管理水平，提高公交公司的經(jīng)濟(jì)效 益和社會(huì)效益。 對(duì)于一條大運(yùn)量的城市公交線路，由于公交客流在空間、時(shí)間 上存在著不均衡性，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)高峰時(shí)段乘客過分擁擠、 平峰時(shí)段車輛滿載率不 高的現(xiàn)象，造成了有限資源的大量浪費(fèi)。城市公交車輛組合調(diào)度

4、正是基于運(yùn)力與 運(yùn)量相平衡的思想，以全程車為基本的調(diào)度形式，并根據(jù)線路客流的分布情況輔以其它調(diào)度形式的一種運(yùn)輸組織方式。準(zhǔn)確、合理的客流數(shù)據(jù)是進(jìn)行公交車輛組合調(diào)度的前提和基礎(chǔ)。1.2 城市公交調(diào)度優(yōu)化的目的和意義運(yùn)營(yíng)調(diào)度是公共交通運(yùn)輸企業(yè)工作的核心部分， 企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)服務(wù) 質(zhì)量直接受此影響。根據(jù)客流分布特征和需求信息來確定公交車輛的發(fā)車間隔可 以提高公交服務(wù)的可靠性，改善公交企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，從而更多地吸引城市居民 選擇公共交通這種方式來完成出行。例如在客流高峰期，如果某條公交線路上出 現(xiàn)某些站點(diǎn)或區(qū)段客流量較其他站點(diǎn)或區(qū)段明顯增加的現(xiàn)象，我們?nèi)绻俨捎贸Ｓ玫木鈺r(shí)刻調(diào)度表很難取得明顯的

5、效果， 而此時(shí)若采用開行全程車同時(shí)輔以區(qū) 間車或大站快車的方案，可以及時(shí)疏散客流量比較大的站點(diǎn)所在乘客，很明顯可以降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本，從而解決均衡時(shí)刻表所不能解決的問題。 因此如何優(yōu)化 公交系統(tǒng)調(diào)度問題，對(duì)于城市交通的各種問題的緩解、城市居民的出行狀況的改 善都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.3 長(zhǎng)沙市城市公交調(diào)度現(xiàn)狀和問題長(zhǎng)沙市是湖南省的省會(huì)，是華中地區(qū)重要的工商業(yè)城市，長(zhǎng)江中游城市群中 心城市之一。長(zhǎng)沙市位于湖南省東部偏北，湘江下游和長(zhǎng)瀏盆地西緣，東鄰江西 省宜春地區(qū)和萍鄉(xiāng)市，南接株洲、湘潭兩市，西連婁底、益陽(yáng)兩市，北抵岳陽(yáng)、 益陽(yáng)兩市。長(zhǎng)沙市人口稠密、外來人員眾多，相當(dāng)具有發(fā)展公交企業(yè)的條件。城

6、區(qū)主干 道有五一路、芙蓉路、韶山路、中山路、黃興路、湘江路、瀟湘路、人民路和“六 橋三環(huán)”。六橋三環(huán)：橘子洲大橋（一橋）、銀盆嶺大橋（二橋）、猴子石大橋 （三橋）、三漢磯大橋（四橋）、黑石鋪大橋（五橋）、月亮島大橋（六橋）、一環(huán) 線、二環(huán)線、三環(huán)線。由于跨越主城區(qū)的湘江一、二、三橋的過江交通流量一直 處于超負(fù)荷運(yùn)行，造成長(zhǎng)沙交通擁堵，也長(zhǎng)期為市民詬病。長(zhǎng)沙也在城市的東南 西北各設(shè)立了長(zhǎng)途汽車站，在長(zhǎng)沙火車站設(shè)立了長(zhǎng)株潭客運(yùn)汽車站， 連接長(zhǎng)沙國(guó) 道有106國(guó)道、107國(guó)道和319國(guó)道。在我國(guó)，越來越多的大城市面臨著擁擠的交通問題， 這一問題不僅嚴(yán)重影響 了居民的出行，而且對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有極大

7、地制約。 由于城市化進(jìn)程的加快 以及城市人口的增多，且交通需求在時(shí)間、空間上均存在不平衡性的特點(diǎn)，城市 公共交通很難滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的出行需求，特別是在上下高峰期和節(jié)假日期 問。乘客上車后車輛十分擁擠，還可能要換乘兩次及以上的車輛才能到達(dá)目的地， 還有因交叉口堵塞和車流過多而損耗時(shí)間，因此提高公共交通的服務(wù)質(zhì)量以及運(yùn) 行效率成為了廣大城市居民的迫切需求。但在實(shí)際運(yùn)行操作中，還是會(huì)遇到很多棘手的問題。城市公交調(diào)度系統(tǒng)主要 還是采用的經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度方式，對(duì)發(fā)出的車輛是實(shí)際情況不能及時(shí)了解， 無法科學(xué) 合理的調(diào)度安排車輛，造成人力物力上的資源浪費(fèi)。這種現(xiàn)行的調(diào)度機(jī)制還存在 以下幾個(gè)問題：(1)調(diào)度主要靠

8、人力，技術(shù)手段落后。很多公交調(diào)度仍然采用由線路主調(diào)度室簽發(fā)路單，然后依靠司機(jī)傳遞路單， 最后到站后依靠調(diào)度簽發(fā)到站時(shí)間和車輛返程時(shí)間這種手工操作方式，很多新的公交調(diào)度技術(shù)如智能交通系統(tǒng)、GPSffi乘客自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)等都沒有在現(xiàn)實(shí)中取得 應(yīng)用。調(diào)度人員不了解車輛在道路上的運(yùn)行情況、 線路上的客流量、已發(fā)車輛的 運(yùn)行情況，而是依然按照先前制定的時(shí)刻表進(jìn)行調(diào)度， 必然會(huì)造成資源的浪費(fèi)或 是乘客候車時(shí)間過長(zhǎng)，而從乘客的角度來說，他們不清楚所乘坐車輛的信息從而 無法做出最佳的出行選擇。(2)調(diào)度計(jì)劃的制定主要以經(jīng)驗(yàn)為主。由于調(diào)度人員缺乏對(duì)乘客、車輛和道路信息的了解，往往只能依靠直覺和經(jīng) 驗(yàn)來制定調(diào)度計(jì)劃

9、。雖然根據(jù)以往的客流分布特征可以做出經(jīng)驗(yàn)型決策，但客流在時(shí)間、空間、方向上均存在不平衡性，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所做出的調(diào)度計(jì)劃往往保 障不了科學(xué)性和正確性，從而導(dǎo)致公交資源的不合理配置和公交企業(yè)的效益下 降。(3)調(diào)度計(jì)劃的實(shí)時(shí)性不準(zhǔn)確。公交企業(yè)的調(diào)度一般集中在始發(fā)點(diǎn)和終點(diǎn)上，而對(duì)于沿線各站點(diǎn)的客流情況 不能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此也就無法做到實(shí)時(shí)調(diào)度，此外企業(yè)在制定調(diào)度計(jì)劃時(shí) 的周期比較長(zhǎng)，如果需要調(diào)整那么需要花很長(zhǎng)時(shí)間。(4)運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理人員素質(zhì)亟待提高。大部分公交企業(yè)基層運(yùn)營(yíng)調(diào)度人員眾多， 水平參差不齊，大多數(shù)人員只能按 部就班，這些限制了公交調(diào)度管理的水平，而且新技術(shù)的應(yīng)用需要有較高層次的 專門人

10、才來操作和使用。(5)制定調(diào)度運(yùn)營(yíng)指標(biāo)的問題。對(duì)每個(gè)城市的公家企業(yè)來說，都有一個(gè)最大發(fā)車間隔和最小發(fā)車間隔的指標(biāo)，這些是政府部門為了保障居民的出行而做出的， 從滿足居民需求出發(fā)是好的， 但是在很多城市，這些指標(biāo)是沒有經(jīng)過仔細(xì)的調(diào)研而采取一刀切的方式，這樣極大地?fù)p害了公交企業(yè)的利益，因?yàn)楝F(xiàn)在的公交企業(yè)也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，不再是 以前單純的公益性事業(yè)。公交企業(yè)不能充分發(fā)揮靈活調(diào)度的特性，人為地制約了 調(diào)度計(jì)劃的更優(yōu)化實(shí)施，甚至由此影響居民的出行質(zhì)量。第12頁(yè)共16頁(yè)第二章長(zhǎng)沙市104路公交客流調(diào)查結(jié)果分析2.1客運(yùn)量分析本課題選取具有代表性的104路公交車作為研究對(duì)象，并根據(jù)前期的調(diào)查研 究所采集

11、的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，分析出104路公交線路客流的一些特征為優(yōu)化調(diào) 度提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。104路公交車從省交通運(yùn)輸廳開往長(zhǎng)沙火車站，共計(jì) 30個(gè)站點(diǎn)。具體如下 題2-1所小。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 16 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2Q 29 20省交通運(yùn)輸廳站 明語(yǔ)中學(xué)站 石竹跣新韶西路一 學(xué)謂西路新聯(lián)郵一 110廠站 立忱料站 新開鋪站 百姓市場(chǎng)站 猴子右路口站 尚美醫(yī)院一廣 公用客車廠站 金盆端站 長(zhǎng)妙理工大學(xué)站 涂寥沖南站 渝家沖站 黃土嶺南站 黃土蠟站侯冢塘南站 侯嘉塘站 基禮中學(xué)站 東塘西站 東塘

12、北站 B霧坡站 長(zhǎng)峭站 窯嶗南站 富嶗北站 袁家?guī)X南站 曙光路口站 長(zhǎng)島路口站 長(zhǎng)沙火車站圖2-1 104公交路線圖通過計(jì)算可以得出104路各時(shí)斷客運(yùn)量及客運(yùn)量小時(shí)系數(shù)的變化情況，考慮到一個(gè)星期內(nèi)客流量變化，工作日（周一周五）和周末（周六周日）客流規(guī) 律是不一致的，所以本文把客流按照周一周五，周六周日來進(jìn)行分類匯總建 庫(kù)，如下表所示。表2-1 104路公交各時(shí)段客運(yùn)量及小時(shí)系數(shù)時(shí)間段客流量（人次/天）小時(shí)系數(shù)（）周 周五周六周日周 周五周六周日6:00-7:0068480.300.227:00-8:004663552.081.638:00-9:00194312588.705.779:00-10

13、:002689164512.047.5410:00-11:00136812876.135.9011:00-12:009879434.424.3212:00-13:00115810455.194.7913:00-14:00123616875.537.7314:00-15:00107813424.836.1515:00-16:00109514874.906.8216:00-17:00118413295.306.0917:00-18:00175922757.8810.4318:00-19:003367327815.0815.0219:00-20:002913287413.0413.1720:00-2

14、1:0010229654.584.42合計(jì)2233321818100100表2-2周一到周五和周六到周日的客流量趨勢(shì)圖十周一到周五周六到周日表2-3周一到周五和周六到周日的小時(shí)系數(shù)趨勢(shì)圖1 K一周一到周五-周六到周日上表中，表2-2代表周一到周五和周六到周日的客流量趨勢(shì)，表2-3代表著周一到周五和周六到周日的小時(shí)系數(shù)趨勢(shì)，周一到周五上午就出現(xiàn)了客流高峰 期，時(shí)間集中集中在8: 00-11: 00,小時(shí)系數(shù)分別為8.7%、12.04%、6.13%,下 午的高峰期出現(xiàn)在17: 00-20:00之間，小時(shí)系數(shù)分別為7.88%、15.08%ffi 13.04%。 而在周末，上午的高峰期主要出現(xiàn)在9:

15、00-11 : 00之間，小時(shí)系數(shù)分別為7.54% 和5.90%,下午的高山I期出現(xiàn)在17: 00-20: 00,小時(shí)系數(shù)為10.43%、15.02%?口 13.17%。2.2公共汽車生產(chǎn)調(diào)度的基本思想城市公共汽車現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度是根據(jù)車輛運(yùn)行作業(yè)計(jì)劃的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)客流的實(shí) 際情況，在行車現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)車輛和行車人員發(fā)布行車指令的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、頻繁、基礎(chǔ)的工作，它是保證行車作業(yè)計(jì)劃切實(shí)執(zhí)行的主要環(huán)節(jié)，是提高公共交通服務(wù)質(zhì)量的一項(xiàng)綜合性組織工作，公共交通線站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度的基本任務(wù)可歸納為：1.確保 正常的行車間隔；2.及時(shí)恢復(fù)行車的次序；3.靈活調(diào)整車輛的行使線路；4.及時(shí) 的增減車輛與運(yùn)能。公共交通車輛線站現(xiàn)場(chǎng)

16、調(diào)度的基本方法可歸納為：1.調(diào)頻法、 調(diào)能法、調(diào)線法；2.調(diào)站法、調(diào)程法和調(diào)向法。通過公共交通企業(yè)建立的各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)，及時(shí)而全面地了解公共交通生產(chǎn)進(jìn) 程，并進(jìn)行不間斷的組織指揮和監(jiān)督檢查， 正確處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種矛盾， 使 各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和作業(yè)能協(xié)調(diào)得工作， 在確保運(yùn)輸質(zhì)量的前提下，爭(zhēng)取完成和超額 完成客運(yùn)任務(wù)。2.2.1 車站乘客到達(dá)流獲取線路沿線車站乘客到達(dá)規(guī)律的最直接的辦法是派工作人員進(jìn)行各個(gè)車 站調(diào)查，但這種方法需要的工作人員較多，獲取線路沿線車站乘客到達(dá)規(guī)律的另 一種辦法是隨車調(diào)查法，但在調(diào)查完成后要做換算將各車次的乘客上車流轉(zhuǎn)換為 各車站的乘客到達(dá)流，它的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)查所需要的工作

17、人員較少。所以，本論文研究采用了隨車調(diào)查的方法。 隨車調(diào)查方法不僅可以減少工作 人員，而且獲取的數(shù)據(jù)均勻性好，便于采用典型抽樣調(diào)查方法，另外，隨車調(diào)查 方法還便于采用車載記數(shù)儀器記錄方法來代替人工作業(yè)。用車載記數(shù)儀器長(zhǎng)期記 錄乘客上下車客流具有成本低，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用車載記數(shù)儀器長(zhǎng)期記錄乘 客上車客流代替大規(guī)模的工作人員隨車調(diào)查記錄將是今后發(fā)展的方向。2.2.2 車站乘客流失率從首站發(fā)出一個(gè)車次后，車輛依次到達(dá)各車站，各車站乘客上車的人數(shù)應(yīng)服 從車站乘客到達(dá)流規(guī)律，但如果乘客在車站等候時(shí)間過長(zhǎng)，一部分人可能會(huì)離去 或選擇其他交通工具，等待的時(shí)間長(zhǎng)短不同，流失的乘客比例是不一樣的。本文 用乘

18、客流失率來表示乘客因等待而流失的情況。由于高峰時(shí)段和平、低峰時(shí)段乘 客等車的耐心是不一樣的，故對(duì)于不同的時(shí)段采用了不同的流失率。 具體情況如 下表所示。表2-4車站乘客流失率等待時(shí)間（分）早低峰早高峰平峰晚高峰晚低峰30.000.100.000.100.0040.000.110.000.120.0050.000.150.100.140.0060.000.200.130.180.0070.000.290.140.250.0080.000.360.180.300.1290.090.510.240.350.15100.160.560.300.470.20110.170.750.360.530.261

19、20.260.830.410.570.32130.290.900.460.620.43140.410.930.520.700.62第三章公交調(diào)度模型及解析3.1概況主要思想是通過逐步改變發(fā)車時(shí)間問隔用計(jì)算機(jī)模擬各個(gè)時(shí)間段期間的系 統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，確定最優(yōu)的發(fā)車時(shí)間問隔，但計(jì)算量過大，對(duì)初值依賴性強(qiáng)。等效 法是基于先來先上總候車時(shí)間和后來先上的總候車時(shí)間相等的原理，通過把問題等價(jià)為后來先上的情況，巧妙地利用“滯留人數(shù)”的概念，把原來數(shù)據(jù)大大簡(jiǎn)化 了。很快而且很方便地就可求出給定發(fā)車間隔時(shí)的平均等待時(shí)間，和在給定平均等待時(shí)間的情況下的發(fā)車間隔，但該方法只能對(duì)不同時(shí)段分別處理。 結(jié)合前兩種 方法的優(yōu)點(diǎn)提

20、出等效時(shí)間步長(zhǎng)法，即從全天時(shí)段內(nèi)考慮整體目標(biāo)，使用等效法為 時(shí)間步長(zhǎng)法提供初值，通過逐步求精，把整個(gè)一天聯(lián)合在一起進(jìn)行優(yōu)化。 通過對(duì) 模型計(jì)算結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)由于高峰期乘車人數(shù)在所有站點(diǎn)都突然大量增 加，而車輛調(diào)度有滯后效應(yīng)，從而建議調(diào)度方案根據(jù)實(shí)際情況前移一段適當(dāng)?shù)臅r(shí) 間。在模型的進(jìn)一步討論和推廣中，我們還對(duì)采集運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)方法的優(yōu)化、 公共汽 車線路的通行能力以及上下行方向發(fā)車的均衡性等進(jìn)行了討論。在求具體發(fā)車時(shí)刻表時(shí)，利用等效時(shí)間步長(zhǎng)法，較快地根據(jù)題中所給出的數(shù) 據(jù)設(shè)計(jì)了一個(gè)較好的照顧到了乘客和公交公司雙方利益的公交車調(diào)度方案，給出了兩個(gè)起點(diǎn)站的發(fā)車時(shí)刻表，得出了總共需要 49輛車，共發(fā)

21、440輛次。早高峰期間等待時(shí)間超過5分鐘的人數(shù)占早高峰期間總?cè)藬?shù)的0.93%,非早高 峰期間等待時(shí)間超過10分鐘的人數(shù)占非早高峰期間總?cè)藬?shù)的3.12%。引入隨機(jī)干 擾因子，使各單位時(shí)間內(nèi)等車人數(shù)發(fā)生隨機(jī)改變。 在不同隨機(jī)干擾水平下，對(duì)推 薦的調(diào)度方案進(jìn)行仿真計(jì)算，發(fā)現(xiàn)平均抱怨度對(duì) 10%勺隨機(jī)干擾水平相對(duì)改變只 有0.53%,因此該方案對(duì)隨機(jī)變化有很好的適應(yīng)性，能滿足實(shí)際調(diào)度的需要。3.2 問題的提出公共交通是城市交通的重要組成部分，做好公交車的調(diào)度對(duì)于完善城市交通 環(huán)境、改善市民出行狀況、提高公交公司的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，都具有重要意義。 下面考慮一條公交線路上公交車的調(diào)度問題， 其數(shù)據(jù)來自我國(guó)

22、一座特大城市某條公交線路的客流調(diào)查和運(yùn)營(yíng)資料。該條公交線路上行方向共14站，下行方向共13 站，題中給出了典型的一個(gè)工作日兩個(gè)運(yùn)行方向各站上下車的乘客流量統(tǒng)計(jì)。公交公司配給該線路同一型號(hào)的大客車，每輛標(biāo)準(zhǔn)載客 100人，據(jù)統(tǒng)計(jì)客車在該線 路上運(yùn)行的平均速度為20公里/小時(shí)。運(yùn)營(yíng)調(diào)度要求，乘客候車時(shí)間一般不要超 過10分鐘，早高峰時(shí)一般不要超過5分鐘，車輛滿載率不應(yīng)超過120% 一股也不 要低于50%試根據(jù)這些資料和要求，為該線路設(shè)計(jì)一個(gè)便于操作的全天 （工作日）的公 交車調(diào)度方案，包括兩個(gè)起點(diǎn)站的發(fā)車時(shí)刻表； 一共需要多少輛車；這個(gè)方案以 怎樣的程度照顧到了乘客和公交公司雙方的利益。3.3 模

23、型假設(shè)與說明1 .題目中所給出的一個(gè)工作日的乘客流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是具有代表性的；2 .工作日每天同一時(shí)間的乘客流量大致相等；3 .在任何時(shí)刻車輛上的人數(shù)不能多于120人；4 .每個(gè)乘客都嚴(yán)格遵守先到先上車的規(guī)則；5 .在公交線路上所有車輛總能正常通行，不考慮諸如堵車、交通事故等意 外情況；6 .不考慮公交車在各站的停車時(shí)間，即乘客上下車均在瞬間完成；7 .公交車在公路上行駛速度處處相等，都等于題目中給出的平均速度；3.4 符號(hào)系統(tǒng)l上：公交路線上行方向的總路程； l下：公交路線下行方向的總路程； v :客車行駛的平均速度；u：上行車輛第i段時(shí)間內(nèi)的發(fā)車時(shí)間問隔；w：下行車輛第i段時(shí)間內(nèi)的發(fā)車時(shí)間問

24、隔；P :乘客的抱怨度；N： 一共需要的車輛數(shù)；5: 一天總的發(fā)車次數(shù);“：平均每車次的載客率；q :在第i時(shí)間段內(nèi)上車的總?cè)藬?shù)；r : 一天的乘車總?cè)藬?shù)；3.5 問題分析與模型的建立3.5.1 問題分析本題要求設(shè)計(jì)全天(工作日)的公交車調(diào)度方案，這里需要考慮乘客和公交公 司兩方面的利益，是一個(gè)多目標(biāo)的優(yōu)化問題。其中可以供選擇的目標(biāo)函數(shù)主要有：1) .乘客候車時(shí)間要盡量短；2) .候車時(shí)間超過5分鐘乘客數(shù)要盡量少；3) .公交公司所需的總車輛數(shù)盡量少；4) .全天范圍內(nèi)，發(fā)車的總次數(shù)盡量少；5) .平均每車次的載客率盡量高等等。以上的目標(biāo)可以用乘客利益和公司利益分為兩類，這兩類目標(biāo)是相互沖突的

25、，不可能同時(shí)達(dá)到最大。工作日的早高峰正是多數(shù)乘客上班的時(shí)間， 也是一天 中乘坐公交車人數(shù)的高峰期，所以這段時(shí)間里所需的車輛數(shù)也是最多的。從乘客 的方面考慮，早上上班遲到對(duì)他的利益的損失相當(dāng)大，因此乘客希望候車時(shí)間一 般不要超過5分鐘。這時(shí)應(yīng)以乘客的抱怨程度盡量小為主要目標(biāo)，求得公交公司 在早高峰期間的所需的最少車輛數(shù)。 在其余時(shí)間段里，乘客候車時(shí)間一般不要超 過10分鐘，這時(shí)考慮到公交公司的利益使其在這段時(shí)間內(nèi)所發(fā)的總共發(fā)車的車次 總數(shù)最少，以及提高每車次的載客率為主要目標(biāo)。因此我們首先確定出早高峰期，針對(duì)早高峰期的數(shù)據(jù)，在一定的乘客抱怨水 平下，求出共需多少輛車，然后再根據(jù)全天其它時(shí)段的數(shù)據(jù)

26、，并綜合其它指標(biāo)求 出兩個(gè)起點(diǎn)站的發(fā)車時(shí)刻表。由于題目中所給出的僅是各站一個(gè)小時(shí)上下車人數(shù)的數(shù)據(jù)，對(duì)于我們的計(jì)算而言太過粗糙。首先想到的是運(yùn)用題中的數(shù)據(jù)對(duì)每一車站在各時(shí)段上車和下車的 人數(shù)進(jìn)行分布擬合，但這樣做也有很大的缺點(diǎn)，因?yàn)楦鲿r(shí)段每個(gè)站點(diǎn)上下車人數(shù) 受上下班時(shí)間以及道路沿線工廠等因素影響很大，從而導(dǎo)致各時(shí)段前后相關(guān)性很小。而對(duì)各時(shí)段上車和下車的人數(shù)進(jìn)行分布擬合就人為的增加了各時(shí)間段的上下 班人數(shù)的相關(guān)性，與實(shí)際情況不符。實(shí)際中如果把統(tǒng)計(jì)做的更細(xì)致或者知道那些影響上下車人數(shù)分布的因素，就可以較好的求出這些分布；由于缺乏我們對(duì)這些情況得了解，所以我們假設(shè)各站 的上下車人數(shù)在各個(gè)時(shí)間段（一小時(shí)

27、）內(nèi)分布是均勻的，即Enumik（t , Ati ）=入 （Ati ） = numik/ A ti ,其中 numik （t, Ati ）表示在t , Ati內(nèi)上車的人數(shù)。3.5.2 模型的建立為了更好的建立模型，首先要明確下面幾個(gè)問題：1 ）時(shí)間段的劃分：假設(shè)在題目中給出的各時(shí)段（一小時(shí)）內(nèi)，各車站上下 車的乘客人數(shù)分布均勻，這樣就可將全天分為18個(gè)時(shí)間段，分別對(duì)每一個(gè)時(shí)間段 進(jìn)行考慮，并認(rèn)為每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的發(fā)車間隔時(shí)間Ati上和Ati下分別為常數(shù)，但兩者不一定相等。2）對(duì)下行方向的處理：從題中數(shù)據(jù)可以看出上行方向比下行方向多一個(gè)車站A1,我們對(duì)此的處理是在下行方向同樣也補(bǔ)上一個(gè)車站A1,并且

28、令這個(gè)車站在任何時(shí)段上車和下車的人數(shù)均為003）對(duì)乘客平均抱怨度的定義：考慮到一個(gè)人的抱怨程度是一個(gè)模糊的表述， 它與候車時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，候車時(shí)間越長(zhǎng)，抱怨程度越大，但候車時(shí)間足夠短時(shí) 又不會(huì)抱怨。4）總車輛數(shù)的確定：一天所需的總車輛數(shù)N等于各時(shí)段所需的總車輛數(shù) Ni 中的最大值，即 N=g（Ati上，Ati下）=maxN1, N2, , , N18,而每一時(shí)段 所需的總車輛數(shù)由上行車輛數(shù)、下行車車B數(shù)，加開車輛數(shù)三部分組成，有 Ni=Ni 上+Ni,下+ Ni 0其中這里表示對(duì)括號(hào)內(nèi)的數(shù)取整。5）對(duì)平均每車次的載客率的定義：考慮到每車次的運(yùn)營(yíng)成本基本不變， 這樣 平均每車次的載客數(shù)目的多少就

29、能反映公司的利益。于是我們定義平均每車次載 客率定義為：4二num總、IS即：式中代表第i時(shí)段在第j車站到上車人數(shù)（包括上行和下行）；代表第第i時(shí)段上行或下行的發(fā)車時(shí)間問隔。時(shí)段的時(shí)間問隔；平均每車次的載客率的高低直接反映了一個(gè)調(diào)度方案對(duì)于公交公司的收益率。一般地乘坐公交車是按次計(jì)費(fèi)的，所以總上車人數(shù)即反映了公交公司一天的交通運(yùn)輸組織學(xué)課程設(shè)計(jì) 收入，而總發(fā)車次數(shù)則反映了公交公司一天的支出。6）據(jù)以上分析，我們建立如下模型：目標(biāo)： min E p =Ef （Ati上，Ati 下）, min N=g （Ati 上，Ati 下），minmax q二num 總、/S °調(diào)度要求： 這里?表

30、示對(duì)括號(hào)內(nèi)的數(shù)取整，1.每輛車上承載的人數(shù)不超 過120人；2.在給定時(shí)間段Ti=60（分）內(nèi)Ati上，Ati下為定值。3.6 模型的求解3.6.1 解法分析在我們建立的模型中的多個(gè)目標(biāo)中，總共需要的車輛數(shù)N涉及到公司建立一條公交線路的初始投資，每輛車所需的資金巨大，應(yīng)被首先考慮。而要確定總 共需要的車輛數(shù)，只需求出早高峰期（我們根據(jù)題中給出的數(shù)據(jù)，假設(shè)早高峰期 為7: 00 8: 00和8: 009: 00兩個(gè)時(shí)段）內(nèi)所需的車輛數(shù)即可。考慮到實(shí)際求解過程中，對(duì)于前面模型中所定義的抱怨度在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì) 于不同等待時(shí)間長(zhǎng)度取值問題，可以通過實(shí)際的調(diào)查數(shù)據(jù)得到；簡(jiǎn)化地想，如果對(duì)應(yīng)所有的區(qū)間，顧客等待時(shí)間長(zhǎng)度大于5分鐘時(shí)都取1,而小于5時(shí)都取0,那么 這是所定義的抱怨度直觀意義就是指所有時(shí)間內(nèi)等待時(shí)間超過5分鐘的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比值，但顯然著這種定義太粗糙；由于缺乏實(shí)際的調(diào)查，我們?cè)谝韵虑蠼?過程中對(duì)抱怨度在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)于不同等待時(shí)間長(zhǎng)度取值作以下假定：早高峰期間丫，,1 Yi4i1- "4分別取0 0.3 1 1.5 2.4;而其它時(shí)間段內(nèi)分別 取0 0.15 0.5 0.75 1.2。3.6.2 解法一：時(shí)間步長(zhǎng)法總體思路：在給定的假設(shè)原則下，通過逐步改變發(fā)車時(shí)間問隔用