運(yùn)輸組織學(xué)課程設(shè)計(jì)正文

第一章背景分析1.1社會(huì)背景公共交通是都市發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是都市賴(lài)以生存的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，它作為都市交通系統(tǒng)中一種重要構(gòu)成部分，是都市整體發(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)含有運(yùn)載量大、運(yùn)輸效率高、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、中都市現(xiàn)在普遍存在的交通擁擠、交通事故頻繁和環(huán)境污染等問(wèn)題，應(yīng)特別重視優(yōu)先發(fā)展都市公共交通。它已經(jīng)被世界各國(guó)公認(rèn)為解決大中都市交通問(wèn)題的最佳方略，是都市交通可持續(xù)發(fā)展的必由之路。在都市交通系統(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)是指公共交通線路的首末車(chē)時(shí)間、發(fā)車(chē)間隔等是根據(jù)運(yùn)行作業(yè)計(jì)劃事先擬定的；所謂定線是指公共交通的線路走向按照客流規(guī)律設(shè)立；所謂定站是指公共交通線路所路過(guò)的停站地點(diǎn)是根據(jù)客流需要選定的，它們都含有相對(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)都不能容易變化。在公共交通運(yùn)輸管理工作中，運(yùn)行組織與調(diào)度是核心的內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定線、定站的基本確保。良好的運(yùn)行組織與調(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(mǎn)足客流的需求，確保運(yùn)行計(jì)劃的執(zhí)行。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和都市人口的增加，都市居民出行量不停增加，道路交通容量日趨飽和，交通問(wèn)題日益突出。由于都市公共交通含有運(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(mén)逐步認(rèn)識(shí)到，解決都市交通問(wèn)題必須優(yōu)先發(fā)展都市公共交通。都市公交調(diào)度問(wèn)題是都市公共交通的核心內(nèi)容。合理的公交調(diào)度，能夠有效地緩和運(yùn)力和運(yùn)量的矛盾，最大程度地平衡乘客和公交公司的利益，減少乘客的出行成本，改善市民的出行狀況；同時(shí)也能夠增加公交車(chē)輛的運(yùn)行效率，提高都市公交系統(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)量的都市公交線路，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(guò)分擁擠、平峰時(shí)段車(chē)輛滿(mǎn)載率不高的現(xiàn)象，造成了有限資源的大量浪費(fèi)。都市公交車(chē)輛組合調(diào)度正是基于運(yùn)力與運(yùn)量相平衡的思想，以全程車(chē)為基本的調(diào)度形式，并根據(jù)線路客流的分布狀況輔以其它調(diào)度形式的一種運(yùn)輸組織方式。精確、合理的客流數(shù)據(jù)是進(jìn)行公交車(chē)輛組合調(diào)度的前提和基礎(chǔ)。1.2都市公交調(diào)度優(yōu)化的目的和意義運(yùn)行調(diào)度是公共交通運(yùn)輸公司工作的核心部分，公司的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)服務(wù)質(zhì)量直接受此影響。根據(jù)客流分布特性和需求信息來(lái)擬定公交車(chē)輛的發(fā)車(chē)間隔能夠提高公交服務(wù)的可靠性，改善公交公司的服務(wù)質(zhì)量，從而更多地吸引都市居民選擇公共交通這種方式來(lái)完畢出行。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)段客流量較其它站點(diǎn)或區(qū)段明顯增加的現(xiàn)象，我們?nèi)绻俨捎脩T用的均衡時(shí)刻調(diào)度表很難獲得明顯的效果，而此時(shí)若采用開(kāi)行全程車(chē)同時(shí)輔以區(qū)間車(chē)或大站快車(chē)的方案，能夠及時(shí)疏散客流量比較大的站點(diǎn)所在乘客，很明顯能夠減少公司的經(jīng)濟(jì)成本，從而解決均衡時(shí)刻表所不能解決的問(wèn)題。因此如何優(yōu)化公交系統(tǒng)調(diào)度問(wèn)題，對(duì)于都市交通的多個(gè)問(wèn)題的緩和、都市居民的出行狀況的改善都含有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.3長(zhǎng)沙市都市公交調(diào)度現(xiàn)狀和問(wèn)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)都市，長(zhǎng)江中游都市群中心都市之一。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(lái)人員眾多，相稱(chēng)含有發(fā)展公交公司的條件。城區(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）、三汊磯大橋（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(guò)江交通流量始終處在超負(fù)荷運(yùn)行，造成長(zhǎng)沙交通擁堵，也長(zhǎng)久為市民詬病。長(zhǎng)沙也在都市的東南西北各設(shè)立了長(zhǎng)途汽車(chē)站，在長(zhǎng)沙火車(chē)站設(shè)立了長(zhǎng)株潭客運(yùn)汽車(chē)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(lái)越多的大都市面臨著擁擠的交通問(wèn)題，這一問(wèn)題不僅嚴(yán)重影響了居民的出行，并且對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有極大地制約。由于都市化進(jìn)程的加緊以及都市人口的增多，且交通需求在時(shí)間、空間上均存在不平衡性的特點(diǎn)，都市公共交通很難滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖黾拥某鲂行枨?，特別是在上下高峰期和節(jié)假日期間。乘客上車(chē)后車(chē)輛十分擁擠，還可能要換乘兩次及以上的車(chē)輛才干達(dá)成目的地，尚有因交叉口堵塞和車(chē)流過(guò)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)行效率成為了廣大都市居民的迫切需求。但在實(shí)際運(yùn)行操作中，還是會(huì)碰到諸多棘手的問(wèn)題。都市公交調(diào)度系統(tǒng)重要還是采用的經(jīng)驗(yàn)型調(diào)度方式，對(duì)發(fā)出的車(chē)輛是實(shí)際狀況不能及時(shí)理解，無(wú)法科學(xué)合理的調(diào)度安排車(chē)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)制還存在下列幾個(gè)問(wèn)題：調(diào)度重要靠人力，技術(shù)手段落后。諸多公交調(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(chē)輛返程時(shí)間這種手工操作方式，諸多新的公交調(diào)度技術(shù)如智能交通系統(tǒng)、GPS和乘客自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)等都沒(méi)有在現(xiàn)實(shí)中獲得應(yīng)用。調(diào)度人員不理解車(chē)輛在道路上的運(yùn)行狀況、線路上的客流量、已發(fā)車(chē)輛的運(yùn)行狀況，而是仍然按照先前制訂的時(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(chē)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而從乘客的角度來(lái)說(shuō)，他們不清晰所乘坐車(chē)輛的信息從而無(wú)法做出最佳的出行選擇。（2）調(diào)度計(jì)劃的制訂重要以經(jīng)驗(yàn)為主。由于調(diào)度人員缺少對(duì)乘客、車(chē)輛和道路信息的理解，往往只能依靠直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)制訂調(diào)度計(jì)劃。即使根據(jù)以往的客流分布特性能夠做出經(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)性和對(duì)的性，從而造成公交資源的不合理配備和公交公司的效益下降。（3）調(diào)度計(jì)劃的實(shí)時(shí)性不精確。公交公司的調(diào)度普通集中在始發(fā)點(diǎn)和終點(diǎn)上，而對(duì)于沿線各站點(diǎn)的客流狀況不能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此也就無(wú)法做到實(shí)時(shí)調(diào)度，另外公司在制訂調(diào)度計(jì)劃時(shí)的周期比較長(zhǎng)，如果需要調(diào)節(jié)那么需要花很長(zhǎng)時(shí)間。運(yùn)行調(diào)度管理人員素質(zhì)亟待提高。大部分公交公司基層運(yùn)行調(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，并且新技術(shù)的應(yīng)用需要有較高層次的專(zhuān)門(mén)人才來(lái)操作和使用。制訂調(diào)度運(yùn)行指標(biāo)的問(wèn)題。對(duì)每個(gè)都市的公家公司來(lái)說(shuō)，都有一種最大發(fā)車(chē)間隔和最小發(fā)車(chē)間隔的指標(biāo)，這些是政府部門(mén)為了保障居民的出行而做出的，從滿(mǎn)足居民需求出發(fā)是好的，但是在諸多都市，這些指標(biāo)是沒(méi)有通過(guò)認(rèn)真的調(diào)研而采用一刀切的方式，這樣極大地?fù)p害了公交公司的利益，由于現(xiàn)在的公交公司也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，不再是以前單純的公益性事業(yè)。公交公司不能充足發(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。長(zhǎng)沙市104路公交客流調(diào)查成果分析2.1客運(yùn)量分析本課題選用品有代表性的104路公交車(chē)作為研究對(duì)象，并根據(jù)前期的調(diào)查研究所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)解決，分析出104路公交線路客流的某些特性為優(yōu)化調(diào)度提供精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。104路公交車(chē)從省交通運(yùn)輸廳開(kāi)往長(zhǎng)沙火車(chē)站，累計(jì)30個(gè)站點(diǎn)。具體以下題2-1所示。圖2-1104公交路線圖通過(guò)計(jì)算能夠得出104路各時(shí)斷客運(yùn)量及客運(yùn)量小時(shí)系數(shù)的變化狀況，考慮到一種星期內(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，因此本文把客流按照周一～周五，周六～周日來(lái)進(jìn)行分類(lèi)匯總建庫(kù)，以下表所示。表2-1104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)(%)周一~周五周六~周日周一~周五周六~周日6:00-7:0068480.300.227:00-8:004663552.081.638:00-9:00194312588.705.779:00-10:002689164512.047.5410:00-11:00136812876.135.9011:00-12:009879434.424.3212:00-13:00115810455.194.7913:00-14:00123616875.537.7314:00-15:00107813424.836.1515:00-16:00109514874.906.8216:00-17:00118413295.306.0917:00-18:00175922757.8810.4318:00-19:003367327815.0815.0219:00-20:002913287413.0413.1720:00-21:0010229654.584.42累計(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%和13.04%。而在周末，上午的高峰期重要出現(xiàn)在9：00-11：00之間，小時(shí)系數(shù)分別為7.54%和5.90%，下午的高峰期出現(xiàn)在17：00-20：00，小時(shí)系數(shù)為10.43%、15.02%和13.17%。2.2公共汽車(chē)生產(chǎn)調(diào)度的基本思想都市公共汽車(chē)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度是根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行作業(yè)計(jì)劃的規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)客流的實(shí)際狀況，在行車(chē)現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)車(chē)輛和行車(chē)人員公布行車(chē)指令的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、頻繁、基礎(chǔ)的工作，它是確保行車(chē)作業(yè)計(jì)劃切實(shí)執(zhí)行的重要環(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(chē)間隔；2.及時(shí)恢復(fù)行車(chē)的次序；3.靈活調(diào)節(jié)車(chē)輛的行使線路；4.及時(shí)的增減車(chē)輛與運(yùn)能。公共交通車(chē)輛線站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度的基本辦法可歸納為：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(guò)公共交通公司建立的各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)，及時(shí)而全方面地理解公共交通生產(chǎn)進(jìn)程，并進(jìn)行不間斷的組織指揮和監(jiān)督檢查，對(duì)的解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的多個(gè)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)取完畢和超額完畢客運(yùn)任務(wù)。2.2.1車(chē)站乘客達(dá)成流獲取線路沿線車(chē)站乘客達(dá)成規(guī)律的最直接的方法是派工作人員進(jìn)行各個(gè)車(chē)站調(diào)查，但這種辦法需要的工作人員較多，獲取線路沿線車(chē)站乘客達(dá)成規(guī)律的另一種方法是隨車(chē)調(diào)查法，但在調(diào)查完畢后要做換算將各車(chē)次的乘客上車(chē)流轉(zhuǎn)換為各車(chē)站的乘客達(dá)成流，它的重要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)查所需要的工作人員較少。因此，本論文研究采用了隨車(chē)調(diào)查的辦法。隨車(chē)調(diào)查辦法不僅能夠減少工作人員，并且獲取的數(shù)據(jù)均勻性好，便于采用典型抽樣調(diào)查辦法，另外，隨車(chē)調(diào)查辦法還便于采用車(chē)載記數(shù)儀器統(tǒng)計(jì)辦法來(lái)替代人工作業(yè)。用車(chē)載記數(shù)儀器長(zhǎng)久統(tǒng)計(jì)乘客上下車(chē)客流含有成本低，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用車(chē)載記數(shù)儀器長(zhǎng)久統(tǒng)計(jì)乘客上車(chē)客流替代大規(guī)模的工作人員隨車(chē)調(diào)查統(tǒng)計(jì)將是此后發(fā)展的方向。2.2.2車(chē)站乘客流失率從首站發(fā)出一種車(chē)次后，車(chē)輛依次達(dá)成各車(chē)站，各車(chē)站乘客上車(chē)的人數(shù)應(yīng)服從車(chē)站乘客達(dá)成流規(guī)律，但如果乘客在車(chē)站等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一部分人可能會(huì)拜別或選擇其它交通工具，等待的時(shí)間長(zhǎng)短不同，流失的乘客比例是不同的。本文用乘客流失率來(lái)表達(dá)乘客因等待而流失的狀況。由于高峰時(shí)段和平、低峰時(shí)段乘客等車(chē)的耐心是不同的，故對(duì)于不同的時(shí)段采用了不同的流失率。具體狀況以下表所示。表2-4車(chē)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30.000.100.000.100.0040.000.110.000.120.0050.000.150.100.140.0060.000.200.130.180.0070.000.290.140.250.0080.000.360.180.300.1290.090.510.240.350.15100.160.560.300.470.20110.170.750.360.530.26120.260.830.410.570.32130.290.900.460.620.43140.410.930.520.700.62第三章公交調(diào)度模型及解析3.1概況重要思想是通過(guò)逐步變化發(fā)車(chē)時(shí)間間隔用計(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)，擬定最優(yōu)的發(fā)車(chē)時(shí)間間隔，但計(jì)算量過(guò)大，對(duì)初值依賴(lài)性強(qiáng)。等效法是基于先來(lái)先上總候車(chē)時(shí)間和后來(lái)先上的總候車(chē)時(shí)間相等的原理，通過(guò)把問(wèn)題等價(jià)為后來(lái)先上的狀況，巧妙地運(yùn)用“滯留人數(shù)”的概念，把原來(lái)數(shù)據(jù)大大簡(jiǎn)化了。很快并且很方便地就可求出給定發(fā)車(chē)間隔時(shí)的平均等待時(shí)間，和在給定平均等待時(shí)間的狀況下的發(fā)車(chē)間隔，但該辦法只能對(duì)不同時(shí)段分別解決。結(jié)合前兩種辦法的優(yōu)點(diǎn)提出等效時(shí)間步長(zhǎng)法，即從全天時(shí)段內(nèi)考慮整體目的，使用等效法為時(shí)間步長(zhǎng)法提供初值，通過(guò)逐步求精，把整個(gè)一天聯(lián)合在一起進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)模型計(jì)算成果的分析，我們發(fā)現(xiàn)由于高峰期乘車(chē)人數(shù)在全部站點(diǎn)都忽然大量增加，而車(chē)輛調(diào)度有滯后效應(yīng)，從而建議調(diào)度方案根據(jù)實(shí)際狀況前移一段適宜的時(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)行數(shù)據(jù)辦法的優(yōu)化、公共汽車(chē)線路的通行能力以及上下行方向發(fā)車(chē)的均衡性等進(jìn)行了討論。在求具體發(fā)車(chē)時(shí)刻表時(shí)，運(yùn)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)了一種較好的照顧到了乘客和公交公司雙方利益的公交車(chē)調(diào)度方案，給出了兩個(gè)起點(diǎn)站的發(fā)車(chē)時(shí)刻表，得出了總共需要49輛車(chē)，共發(fā)440輛次。早高峰期間等待時(shí)間超出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)間超出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(chē)人數(shù)發(fā)生隨機(jī)變化。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)平均埋怨度對(duì)10%的隨機(jī)干擾水平相對(duì)變化只有0.53%，因此該方案對(duì)隨機(jī)變化有較好的適應(yīng)性，能滿(mǎn)足實(shí)際調(diào)度的需要。3.2問(wèn)題的提出公共交通是都市交通的重要構(gòu)成部分，做好公交車(chē)的調(diào)度對(duì)于完善都市交通環(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，都含有重要意義。下面考慮一條公交線路上公交車(chē)的調(diào)度問(wèn)題，其數(shù)據(jù)來(lái)自我國(guó)一座特大都市某條公交線路的客流調(diào)查和運(yùn)行資料。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種工作日兩個(gè)運(yùn)行方向各站上下車(chē)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(chē)，每輛原則載客100人，據(jù)統(tǒng)計(jì)客車(chē)在該線路上運(yùn)行的平均速度為20公里/小時(shí)。運(yùn)行調(diào)度規(guī)定，乘客候車(chē)時(shí)間普通不要超出10分鐘，早高峰時(shí)普通不要超出5分鐘，車(chē)輛滿(mǎn)載率不應(yīng)超出120%，普通也不要低于50%。試根據(jù)這些資料和規(guī)定，為該線路設(shè)計(jì)一種便于操作的全天（工作日）的公交車(chē)調(diào)度方案，涉及兩個(gè)起點(diǎn)站的發(fā)車(chē)時(shí)刻表；一共需要多少輛車(chē)；這個(gè)方案以如何的程度照顧到了乘客和公交公司雙方的利益。3.3模型假設(shè)與闡明1．題目中所給出的一種工作日的乘客流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是含有代表性的；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(chē)輛上的人數(shù)不能多于120人；4．每個(gè)乘客都嚴(yán)格恪守先到先上車(chē)的規(guī)則；5．在公交線路上全部車(chē)輛總能正常通行，不考慮諸如堵車(chē)、交通事故等意外狀況；6．不考慮公交車(chē)在各站的停車(chē)時(shí)間，即乘客上下車(chē)均在瞬間完畢；7．公交車(chē)在公路上行駛速度到處相等，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(chē)行駛的平均速度；u：上行車(chē)輛第i段時(shí)間內(nèi)的發(fā)車(chē)時(shí)間間隔；w：下行車(chē)輛第i段時(shí)間內(nèi)的發(fā)車(chē)時(shí)間間隔；ρ：乘客的埋怨度；N：一共需要的車(chē)輛數(shù)；S：一天總的發(fā)車(chē)次數(shù)；η：平均每車(chē)次的載客率；q：在第i時(shí)間段內(nèi)上車(chē)的總?cè)藬?shù)；r：一天的乘車(chē)總?cè)藬?shù)；3.5問(wèn)題分析與模型的建立3.5.1問(wèn)題分析本題規(guī)定設(shè)計(jì)全天(工作日)的公交車(chē)調(diào)度方案，這里需要考慮乘客和公交公司兩方面的利益，是一種多目的的優(yōu)化問(wèn)題。其中能夠供選擇的目的函數(shù)重要有：1).乘客候車(chē)時(shí)間要盡量短；2).候車(chē)時(shí)間超出5分鐘乘客數(shù)要盡量少；3).公交公司所需的總車(chē)輛數(shù)盡量少；4).全天范疇內(nèi)，發(fā)車(chē)的總次數(shù)盡量少；5).平均每車(chē)次的載客率盡量高等等。以上的目的能夠用乘客利益和公司利益分為兩類(lèi)，這兩類(lèi)目的是互相沖突的，不可能同時(shí)達(dá)成最大。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(chē)人數(shù)的高峰期，因此這段時(shí)間里所需的車(chē)輛數(shù)也是最多的。從乘客的方面考慮，早上上班遲到對(duì)他的利益的損失相稱(chēng)大，因此乘客但愿候車(chē)時(shí)間普通不要超出5分鐘。這時(shí)應(yīng)以乘客的埋怨程度盡量小為重要目的，求得公交公司在早高峰期間的所需的最少車(chē)輛數(shù)。在其它時(shí)間段里，乘客候車(chē)時(shí)間普通不要超出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(chē)的車(chē)次總數(shù)最少，以及提高每車(chē)次的載客率為重要目的。因此我們首先擬定出早高峰期，針對(duì)早高峰期的數(shù)據(jù)，在一定的乘客埋怨水平下，求出共需多少輛車(chē)，然后再根據(jù)全天其它時(shí)段的數(shù)據(jù)，并綜合其它指標(biāo)求出兩個(gè)起點(diǎn)站的發(fā)車(chē)時(shí)刻表。由于題目中所給出的僅是各站一種小時(shí)上下車(chē)人數(shù)的數(shù)據(jù)，對(duì)于我們的計(jì)算而言太過(guò)粗糙。首先想到的是運(yùn)用題中的數(shù)據(jù)對(duì)每一車(chē)站在各時(shí)段上車(chē)和下車(chē)的人數(shù)進(jìn)行分布擬合，但這樣做也有很大的缺點(diǎn)，由于各時(shí)段每個(gè)站點(diǎn)上下車(chē)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，從而造成各時(shí)段前后有關(guān)性很小。而對(duì)各時(shí)段上車(chē)和下車(chē)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)的有關(guān)性，與實(shí)際狀況不符。實(shí)際中如果把統(tǒng)計(jì)做的更細(xì)致或者懂得那些影響上下車(chē)人數(shù)分布的因素，就能夠較好的求出這些分布；由于缺少我們對(duì)這些狀況得理解，因此我們假設(shè)各站的上下車(chē)人數(shù)在各個(gè)時(shí)間段（一小時(shí)）內(nèi)分布是均勻的，即E[numik（t，Δti）]=λ（Δti）=numik/Δti，其中numik（t，Δti）表達(dá)在[t，Δti]內(nèi)上車(chē)的人數(shù)。3.5.2模型的建立為了更加好的建立模型，首先要明確下面幾個(gè)問(wèn)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(chē)站上下車(chē)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)每一種時(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(chē)間隔時(shí)間Δti上和Δti下分別為常數(shù)，但兩者不一定相等。2）對(duì)下行方向的解決：從題中數(shù)據(jù)能夠看出上行方向比下行方向多一種車(chē)站A1，我們對(duì)此的解決是在下行方向同樣也補(bǔ)上一種車(chē)站A1，并且令這個(gè)車(chē)站在任何時(shí)段上車(chē)和下車(chē)的人數(shù)均為0。3）對(duì)乘客平均埋怨度的定義：考慮到一種人的埋怨程度是一種含糊的表述，它與候車(chē)時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，候車(chē)時(shí)間越長(zhǎng)，埋怨程度越大，但候車(chē)時(shí)間足夠短時(shí)又不會(huì)埋怨。4)總車(chē)輛數(shù)的擬定:一天所需的總車(chē)輛數(shù)N等于各時(shí)段所需的總車(chē)輛數(shù)Ni中的最大值，即N=g（Δti上，Δti下）=max{N1，N2，?，N18}，而每一時(shí)段所需的總車(chē)輛數(shù)由上行車(chē)輛數(shù)、下行車(chē)輛數(shù)，加開(kāi)車(chē)輛數(shù)三部分構(gòu)成，有Ni=Ni上+Ni，下+Ni。其中這里[·]表達(dá)對(duì)括號(hào)內(nèi)的數(shù)取整。5)對(duì)平均每車(chē)次的載客率的定義：考慮到每車(chē)次的運(yùn)行成本基本不變，這樣平均每車(chē)次的載客數(shù)目的多少就能反映公司的利益。于是我們定義平均每車(chē)次載客率定義為：η=num總/S即：式中代表第i時(shí)段在第j車(chē)站到上車(chē)人數(shù)（涉及上行和下行）；代表第第i時(shí)段上行或下行的發(fā)車(chē)時(shí)間間隔。時(shí)段的時(shí)間間隔；平均每車(chē)次的載客率的高低直接反映了一種調(diào)度方案對(duì)于公交公司的收益率。普通地乘坐公交車(chē)是按次計(jì)費(fèi)的，因此總上車(chē)人數(shù)即反映了公交公司一天的收入，而總發(fā)車(chē)次數(shù)則反映了公交公司一天的支出。6）據(jù)以上分析，我們建立以下模型：目的：minE[ρ]=E[f（Δti上，Δti下）]，minN=g（Δti上，Δti下），minmaxη=num總/S。調(diào)度規(guī)定：這里[?]表達(dá)對(duì)括號(hào)內(nèi)的數(shù)取整，1．每輛車(chē)上承載的人數(shù)不超出120人；2．在給定時(shí)間段Ti＝60（分）內(nèi)Δti上，Δti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)目的中，總共需要的車(chē)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(chē)所需的資金巨大，應(yīng)被首先考慮。而要擬定總共需要的車(chē)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8：00—9：00兩個(gè)時(shí)段）內(nèi)所需的車(chē)輛數(shù)即可。考慮到實(shí)際求解過(guò)程中，對(duì)于前面模型中所定義的埋怨度在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)于不同等待時(shí)間長(zhǎng)度取值問(wèn)題，能夠通過(guò)實(shí)際的調(diào)查數(shù)據(jù)得到；簡(jiǎn)化地想，如果對(duì)應(yīng)全部的區(qū)間，顧客等待時(shí)間長(zhǎng)度不不大于5分鐘時(shí)都取1，而不大于5時(shí)都取0，那么這是所定義的埋怨度直觀意義就是指全部時(shí)間內(nèi)等待時(shí)間超出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；由于缺少實(shí)際的調(diào)查，我們?cè)谙铝星蠼膺^(guò)程中對(duì)埋怨度在各個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)于不同等待時(shí)間長(zhǎng)度取值作下列假定：早高峰期間γ，γi1--γi4i1--γi4分別取[00.311.52.4]；而其它時(shí)間段內(nèi)分別取[00.150.50.751.2]。3.6.2總體思路：在給定的假設(shè)原則下，通過(guò)逐步變化發(fā)車(chē)時(shí)間間隔用計(jì)算機(jī)模擬各個(gè)時(shí)