運(yùn)輸組織學(xué)課程設(shè)計(jì)正文

...v.第一章背景分析1.1社會(huì)背景公共交通是城市開(kāi)展的必然產(chǎn)物，也是城市賴(lài)以生存的重要根底設(shè)施之一，它作為城市交通系統(tǒng)中一個(gè)重要組成局部，是城市整體開(kāi)展中不可缺少的物質(zhì)條件和根底產(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)輸本錢(qián)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(wèn)題，應(yīng)特別重視優(yōu)先開(kāi)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(wèn)題的最正確策略，是城市交通可持續(xù)開(kāi)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(xiàn)、定站。所謂定時(shí)是指公共交通線(xiàn)路的首末車(chē)時(shí)間、發(fā)車(chē)間隔等是根據(jù)運(yùn)營(yíng)作業(yè)方案事先確定的；所謂定線(xiàn)是指公共交通的線(xiàn)路走向按照客流規(guī)律設(shè)置；所謂定站是指公共交通線(xiàn)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，是衡量公交效勞水平的指標(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(xiàn)、定站的根本保證。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(mǎn)足客流的需求，確保運(yùn)營(yíng)方案的執(zhí)行。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)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(wèn)題日益突出。由于城市公共交通具有運(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(mén)逐漸認(rèn)識(shí)到，解決城市交通問(wèn)題必須優(yōu)先開(kāi)展城市公共交通。城市公交調(diào)度問(wèn)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，降低乘客的出行本錢(qián)，改善市民的出行狀況；同時(shí)也可以增加公交車(chē)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(xiàn)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)頂峰時(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)。城市公交車(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)為根本的調(diào)度形式，并根據(jù)線(xiàn)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)展公交車(chē)輛組合調(diào)度的前提和根底。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)工作的核心局部，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效勞質(zhì)量直承受此影響。根據(jù)客流分布特征和需求信息來(lái)確定公交車(chē)輛的發(fā)車(chē)間隔可以提高公交效勞的可靠性，改善公交企業(yè)的效勞質(zhì)量，從而更多地吸引城市居民選擇公共交通這種方式來(lái)完成出行。例如在客流頂峰期，如果某條公交線(xiàn)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效果，而此時(shí)假設(shè)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，可以及時(shí)疏散客流量比擬大的站點(diǎn)所在乘客，很明顯可以降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)本錢(qián)，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)于城市交通的各種問(wèn)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。1.3XX市城市公交調(diào)度現(xiàn)狀和問(wèn)題XX市是XX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。XX市位于XX省東部偏北，湘江下游和長(zhǎng)瀏盆地西緣，東鄰XX省XX地區(qū)和XX市，南接株洲、XX兩市，西連XX、XX兩市，北抵XX、XX兩市。XX市人口稠密、外來(lái)人員眾多，相當(dāng)具有開(kāi)展公交企業(yè)的條件。城區(qū)主干道有五一路、芙蓉路、韶山路、XX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(xiàn)、二環(huán)線(xiàn)、三環(huán)線(xiàn)。由于跨越主城區(qū)的湘江一、二、三橋的過(guò)江交通流量一直處于超負(fù)荷運(yùn)行，造成XX交通擁堵，也長(zhǎng)期為市民詬病。XX也在城市的東南西北各設(shè)立了長(zhǎng)途汽車(chē)站，在XX火車(chē)站設(shè)立了長(zhǎng)株潭客運(yùn)汽車(chē)站，連接X(jué)X國(guó)道有106國(guó)道、107國(guó)道和319國(guó)道。在我國(guó)，越來(lái)越多的大城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，而且對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展也有極大地制約。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(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的出行需求，特別是在上下頂峰期和節(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)輛才能到達(dá)目的地，還有因穿插口堵塞和車(chē)流過(guò)多而損耗時(shí)間，因此提高公共交通的效勞質(zhì)量以及運(yùn)行效率成為了廣闊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(wèn)題。城市公交調(diào)度系統(tǒng)主要還是采用的經(jīng)歷型調(diào)度方式，對(duì)發(fā)出的車(chē)輛是實(shí)際情況不能及時(shí)了解，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)制還存在以下幾個(gè)問(wèn)題：調(diào)度主要靠人力，技術(shù)手段落后。很多公交調(diào)度仍然采用由線(xiàn)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，很多新的公交調(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)中取得應(yīng)用。調(diào)度人員不了解車(chē)輛在道路上的運(yùn)行情況、線(xiàn)路上的客流量、已發(fā)車(chē)輛的運(yùn)行情況，而是依然按照先前制定的時(shí)刻表進(jìn)展調(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)，他們不清楚所乘坐車(chē)輛的信息從而無(wú)法做出最正確的出行選擇?！?〕調(diào)度方案的制定主要以經(jīng)歷為主。由于調(diào)度人員缺乏對(duì)乘客、車(chē)輛和道路信息的了解，往往只能依靠直覺(jué)和經(jīng)歷來(lái)制定調(diào)度方案。雖然根據(jù)以往的客流分布特征可以做出經(jīng)歷型決策，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)歷所做出的調(diào)度方案往往保障不了科學(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)度方案的實(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(xiàn)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(wú)法做到實(shí)時(shí)調(diào)度，此外企業(yè)在制定調(diào)度方案時(shí)的周期比擬長(zhǎng)，如果需要調(diào)整那么需要花很長(zhǎng)時(shí)間。運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理人員素質(zhì)亟待提高。大局部公交企業(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(zhuān)門(mén)人才來(lái)操作和使用。制定調(diào)度運(yùn)營(yíng)指標(biāo)的問(wèn)題。對(duì)每個(gè)城市的公家企業(yè)來(lái)說(shuō)，都有一個(gè)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，但是在很多城市，這些指標(biāo)是沒(méi)有經(jīng)過(guò)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)度方案的更優(yōu)化實(shí)施，甚至由此影響居民的出行質(zhì)量。XX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(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)展統(tǒng)計(jì)處理，分析出104路公交線(xiàn)路客流的一些特征為優(yōu)化調(diào)度提供準(zhǔn)確的根底數(shù)據(jù)。104路公交車(chē)從省交通運(yùn)輸廳開(kāi)往XX火車(chē)站，共計(jì)30個(gè)站點(diǎn)。具體如下題2-1所示。圖2-1104公交路線(xiàn)圖通過(guò)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(lái)進(jìn)展分類(lèi)匯總建庫(kù)，如下表所示。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)了客流頂峰期，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%，下午的頂峰期出現(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，上午的頂峰期主要出現(xiàn)在9：00-11：00之間，小時(shí)系數(shù)分別為7.54%和5.90%，下午的頂峰期出現(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)度的根本思想城市公共汽車(chē)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度是根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行作業(yè)方案的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)客流的實(shí)際情況，在行車(chē)現(xiàn)場(chǎng)直接對(duì)車(chē)輛和行車(chē)人員發(fā)布行車(chē)指令的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、頻繁、根底的工作，它是保證行車(chē)作業(yè)方案切實(shí)執(zhí)行的主要環(huán)節(jié)，是提高公共交通效勞質(zhì)量的一項(xiàng)綜合性組織工作，公共交通線(xiàn)站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度的根本任務(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)整車(chē)輛的行使線(xiàn)路；4.及時(shí)的增減車(chē)輛與運(yùn)能。公共交通車(chē)輛線(xiàn)站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度的根本方法可歸納為：1.調(diào)頻法、調(diào)能法、調(diào)線(xiàn)法；2.調(diào)站法、調(diào)程法和調(diào)向法。通過(guò)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)展不連續(xù)的組織指揮和監(jiān)視檢查，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)。車(chē)站乘客到達(dá)流獲取線(xiàn)路沿線(xiàn)車(chē)站乘客到達(dá)規(guī)律的最直接的方法是派工作人員進(jìn)展各個(gè)車(chē)站調(diào)查，但這種方法需要的工作人員較多，獲取線(xiàn)路沿線(xiàn)車(chē)站乘客到達(dá)規(guī)律的另一種方法是隨車(chē)調(diào)查法，但在調(diào)查完成后要做換算將各車(chē)次的乘客上車(chē)流轉(zhuǎn)換為各車(chē)站的乘客到達(dá)流，它的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)查所需要的工作人員較少。所以，本論文研究采用了隨車(chē)調(diào)查的方法。隨車(chē)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(chē)調(diào)查方法還便于采用車(chē)載記數(shù)儀器記錄方法來(lái)代替人工作業(yè)。用車(chē)載記數(shù)儀器長(zhǎng)期記錄乘客上下車(chē)客流具有本錢(qián)低，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用車(chē)載記數(shù)儀器長(zhǎng)期記錄乘客上車(chē)客流代替大規(guī)模的工作人員隨車(chē)調(diào)查記錄將是今后開(kāi)展的方向。車(chē)站乘客流失率從首站發(fā)出一個(gè)車(chē)次后，車(chē)輛依次到達(dá)各車(chē)站，各車(chē)站乘客上車(chē)的人數(shù)應(yīng)服從車(chē)站乘客到達(dá)流規(guī)律，但如果乘客在車(chē)站等候時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，一局部人可能會(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。本文用乘客流失率來(lái)表示乘客因等待而流失的情況。由于頂峰時(shí)段和平、低峰時(shí)段乘客等車(chē)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(chē)站乘客流失率等待時(shí)間〔分〕早低峰早頂峰平峰晚頂峰晚低峰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概況主要思想是通過(guò)逐步改變發(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)，確定最優(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)先上的情況，巧妙地利用“滯留人數(shù)〞的概念，把原來(lái)數(shù)據(jù)大大簡(jiǎn)化了。很快而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)間的情況下的發(fā)車(chē)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(guò)逐步求精，把整個(gè)一天聯(lián)合在一起進(jìn)展優(yōu)化。通過(guò)對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)由于頂峰期乘車(chē)人數(shù)在所有站點(diǎn)都突然大量增加，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(chē)線(xiàn)路的通行能力以及上下行方向發(fā)車(chē)的均衡性等進(jìn)展了討論。在求具體發(fā)車(chē)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(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。早頂峰期間等待時(shí)間超過(guò)5分鐘的人數(shù)占早頂峰期間總?cè)藬?shù)的0.93%，非早頂峰期間等待時(shí)間超過(guò)10分鐘的人數(shù)占非早頂峰期間總?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)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)展仿真計(jì)算，發(fā)現(xiàn)平均抱怨度對(duì)10%的隨機(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(mǎn)足實(shí)際調(diào)度的需要。3.2問(wèn)題的提出公共交通是城市交通的重要組成局部，做好公交車(chē)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(xiàn)路上公交車(chē)的調(diào)度問(wèn)題，其數(shù)據(jù)來(lái)自我國(guó)一座特大城市某條公交線(xiàn)路的客流調(diào)查和運(yùn)營(yíng)資料。該條公交線(xiàn)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(chē)的乘客流量統(tǒng)計(jì)。公交公司配給該線(xiàn)路同一型號(hào)的大客車(chē)，每輛標(biāo)準(zhǔn)載客100人，據(jù)統(tǒng)計(jì)客車(chē)在該線(xiàn)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(chē)時(shí)間一般不要超過(guò)10分鐘，早頂峰時(shí)一般不要超過(guò)5分鐘，車(chē)輛滿(mǎn)載率不應(yīng)超過(guò)120%，一般也不要低于50%。試根據(jù)這些資料和要求，為該線(xiàn)路設(shè)計(jì)一個(gè)便于操作的全天〔工作日〕的公交車(chē)調(diào)度方案，包括兩個(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)方案以怎樣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)與說(shuō)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(chē)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(chē)的規(guī)那么；5．在公交線(xiàn)路上所有車(chē)輛總能正常通行，不考慮諸如堵車(chē)、交通事故等意外情況；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)均在瞬間完成；7．公交車(chē)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(xiàn)上行方向的總路程；l下：公交路線(xiàn)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：乘客的抱怨度；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問(wèn)題分析此題要求設(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，是一個(gè)多目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題。其中可以供選擇的目標(biāo)函數(shù)主要有：1).乘客候車(chē)時(shí)間要盡量短；2).候車(chē)時(shí)間超過(guò)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).全天范圍內(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。以上的目標(biāo)可以用乘客利益和公司利益分為兩類(lèi)，這兩類(lèi)目標(biāo)是相互沖突的，不可能同時(shí)到達(dá)最大。工作日的早頂峰正是多數(shù)乘客上班的時(shí)間，也是一天中乘坐公交車(chē)人數(shù)的頂峰期，所以這段時(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)他的利益的損失相當(dāng)大，因此乘客希望候車(chē)時(shí)間一般不要超過(guò)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)，求得公交公司在早頂峰期間的所需的最少車(chē)輛數(shù)。在其余時(shí)間段里，乘客候車(chē)時(shí)間一般不要超過(guò)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)次的載客率為主要目標(biāo)。因此我們首先確定出早頂峰期，針對(duì)早頂峰期的數(shù)據(jù)，在一定的乘客抱怨水平下，求出共需多少輛車(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個(gè)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)展分布擬合，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(chē)人數(shù)受上下班時(shí)間以及道路沿線(xiàn)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(chē)和下車(chē)的人數(shù)進(jìn)展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(chē)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(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〕表示在[t，Δti]內(nèi)上車(chē)的人數(shù)。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(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)每一個(gè)時(shí)間段進(jìn)展考慮，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(chē)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(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(chē)時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)，候車(chē)時(shí)間越長(zhǎng)，抱怨程度越大，但候車(chē)時(shí)間足夠短時(shí)又不會(huì)抱怨。4)總車(chē)輛數(shù)確實(shí)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)三局部組成，有Ni=Ni上+Ni，下+Ni。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(chē)次的載客率的定義：考慮到每車(chē)次的運(yùn)營(yíng)本錢(qián)根本不變，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)〔包括上行和下行〕；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)次的載客率的上下直接反映了一個(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(chē)是按次計(jì)費(fèi)的，所以總上車(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)那么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)：minE[ρ]=E[f〔Δti上，Δti下〕]，minN=g〔Δti上，Δti下〕，minmaxη=num總/S。調(diào)度要求：這里[?]表示對(duì)括號(hào)內(nèi)的數(shù)取整，1．每輛車(chē)上承載的人數(shù)不超過(guò)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(chē)輛數(shù)N涉及到公司建立一條公交線(xiàn)路的初始投資，每輛車(chē)所需的資金巨大，應(yīng)被首先考慮。而要確定總共需要的車(chē)輛數(shù)，只需求出早頂峰期〔我們根據(jù)題中給出的數(shù)據(jù)，假設(shè)早頂峰期為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?？紤]到實(shí)際求解過(guò)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(wèn)題，可以通過(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)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(guò)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)谝韵虑蠼膺^(guò)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：早頂峰期間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.總體思路：在給定的假設(shè)原那么下，通過(guò)逐步改變發(fā)