基于站點協(xié)調(diào)的公交車輛智能化調(diào)度方法.pdf

1、傳統(tǒng)公交車輛調(diào)度中，通常先制定公交行車計劃，然后進行現(xiàn)場調(diào)度。公交行車計劃更新周期長，通常一個季度或半年更新一次。這種更新速度不能滿足實時客流變化的需要，也導(dǎo)致了日常行車組織工作必須通過大量的人工現(xiàn)場調(diào)度來完成。而現(xiàn)場調(diào)度由于缺少實時的數(shù)據(jù)反饋和高效的分析方法，難以實時更新行車計劃，只能依賴調(diào)度員的素質(zhì)和經(jīng)驗，調(diào)度的科學依據(jù)不足。傳統(tǒng)調(diào)度方法通常采用首末站發(fā)車時刻表，缺少對中間站點的考慮，難以控制車輛在中間站點的運行狀態(tài)；且只能實現(xiàn)多線

2、路的首末站協(xié)調(diào)，難以實現(xiàn)多線路換乘和多站點的區(qū)域協(xié)調(diào)。而且由于行車計劃更新周期長，這種首末站的協(xié)調(diào)往往也不能實現(xiàn)。
　　 公交站點是城市公交線路的節(jié)點，很多也是公交線網(wǎng)的結(jié)點。公交車輛在站點處的運行效率直接影響到整條線路甚至多條線路的運營效率，因此應(yīng)盡量避免公交站點處的交通擁堵。然而在很多城市都可以看到，高峰時段，部分公交站點處公交車輛排長隊進站，大量乘客在站臺和道路上來回跑動，公交車輛進出站運行延誤大大增加；而且也影響相鄰道路

3、交通的正常運行，公交站點附近儼然成了道路交通的瓶頸。
　　 論文正是考慮到傳統(tǒng)公交車輛調(diào)度方法的不足、考慮到站點對公交車輛中途運行的影響，考慮公交站點在區(qū)域協(xié)調(diào)中的作用，以行車計劃實時更新機制和站點通行能力的研究為基礎(chǔ)，開展基于站點協(xié)調(diào)的公交車輛智能化調(diào)度方法的研究。
　　 論文從公交車輛智能化調(diào)度策略的研究著手，在總結(jié)現(xiàn)有公交行車計劃編制優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出“區(qū)域點控”的宏觀調(diào)度策略和“分線路、分方向、分時段、分目標”

4、的微觀調(diào)度策略。在區(qū)域范圍內(nèi)，以關(guān)鍵公交站點為協(xié)調(diào)控制點，進行多條線路的區(qū)域優(yōu)化；對不同的線路，同一線路不同的方向，同一方向不同的時段，采用不同的微觀調(diào)度目標，優(yōu)化公交線路運營的特征參數(shù)。
　　 論文綜合分析了公交行車計劃編制過程中各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)需求，設(shè)計了各類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并開展了數(shù)據(jù)流向分析，為公交行車計劃編制優(yōu)化模型的計算機實現(xiàn)提供支撐。考慮到公交車輛智能化調(diào)度對數(shù)據(jù)時效性的要求，論文研究了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實時更新機制，提出一種

5、基于周期的實時數(shù)據(jù)更新方法和實時行車計劃更新方法，有一定的可操作性。
　　 客流時段特性是調(diào)度策略中最微觀的因素，所有調(diào)度方案都應(yīng)以時段為單位，因此論文開展了公交客流時段劃分方法的研究。通過推導(dǎo)二維有序樣品聚類的遞推計算公式，建立了以斷面客流量的時空分布特性為基礎(chǔ)的二維有序樣品聚類的時段劃分方法，實例計算表明二維方法較一維方法的收斂速度明顯加快，大大提高了公交客流時段劃分的精度和合理性。
　　 考慮到站點在公交系統(tǒng)運行中

6、的重要性，論文開展了公交站點通行能力的分析研究。首先參照道路通行能力的分類方法，定義三種不同的站點通行能力；然后從高峰時段，站點處公交車輛的運行特性分析著手，構(gòu)建站點可能通行能力的計算方法；考察站點公交車輛服務(wù)水平的評價指標，并對站點公交車輛的服務(wù)水平進行分級；最后選用生滅系統(tǒng)擬合站點運行系統(tǒng)，從而建立高峰時段一定公交車輛服務(wù)水平下的站點服務(wù)通行能力的計算方法。從計算結(jié)果來看，站點服務(wù)通行能力比傳統(tǒng)通行能力計算方法的計算結(jié)果更接近高峰時

7、段站點的運行狀態(tài)，更能反映高峰時段站點的真實服務(wù)能力。論文還根據(jù)站點處公交車輛運行與上下游交叉口交通信控的關(guān)系，建立了間斷流條件下，上游信控方式與站點服務(wù)通行能力的關(guān)系，從而為實際站點的規(guī)劃建設(shè)提供參考依據(jù)。
　　 在完成了調(diào)度策略和站點服務(wù)通行能力研究的基礎(chǔ)上，論文深入分析了關(guān)于發(fā)車頻率或發(fā)車間隔研究成果，建立了基于站點協(xié)調(diào)的公交平均發(fā)車間隔區(qū)域優(yōu)化模型。模型以關(guān)鍵站點為優(yōu)化位置，綜合考慮公交企業(yè)利益與乘客利益，建立二者的組合

8、目標函數(shù)。并以平均滿載率作為組合目標的組合系數(shù)，不同的時段采用不同的組合系數(shù)，充分體現(xiàn)“分時段”調(diào)度策略，從而實現(xiàn)優(yōu)化目標的動態(tài)化?？紤]到線路間的相互協(xié)調(diào)，模型以站點服務(wù)通行能力和車內(nèi)服務(wù)質(zhì)量作為約束條件。在“區(qū)域點控”策略的指導(dǎo)下，將公交發(fā)車間隔優(yōu)化模型區(qū)域化，從宏觀上控制站點公交車輛的平均到達率，保證站點處交通秩序的穩(wěn)定運行。
　　 公交線路平均發(fā)車間隔確定后，公交車輛調(diào)度即進入公交時刻表的編制環(huán)節(jié)。論文分析了現(xiàn)有時刻表編制

9、方法的缺陷和不足，以站點作為協(xié)調(diào)位置，將“同步到站最大”的優(yōu)化思想進行擴展，提出了基于“同時到站次數(shù)最多”和“同時到站車輛數(shù)最多”的雙目標時刻表區(qū)域優(yōu)化模型?，F(xiàn)有方法對時段特性考慮不足，時刻表編制中容易產(chǎn)生大間隔現(xiàn)象，論文采用“末車定時”和車內(nèi)服務(wù)質(zhì)量的約束條件大大提高了時刻表在時段間的協(xié)調(diào)；同時，論文仍然以公交站點服務(wù)通行能力作為約束，在離散化條件下，限制同步到站公交車輛的數(shù)量，避免車輛的短時到達率超過站點的泊位數(shù)造成公交車輛排隊的情

10、況?？紤]模型的復(fù)雜性，論文建立了基于兩重規(guī)則下的啟發(fā)式算法。通過單時段、兩條線路、兩個站點的計算實例與現(xiàn)有方法進行了比較分析，同時展示了多時段、多線路、多站點同步公交時刻表的實例計算過程，有效地驗證了模型的合理性。
　　 由于時刻表分方向編制，因此線路公交時刻表確定后，需要對時刻表中的車次進行配班優(yōu)化，以保證車輛運行效率的最大化，即進入車次配班的過程。論文分析了傳統(tǒng)車次配班方法的過程，通過推導(dǎo)線路配車數(shù)的計算公式論證了休整時間最