基于需求响应的实时定制公交系统研究

摘要

改革开放推进了我国城市化水平的提高，城市规模也随之不断扩大。城市规模的增大和技术的进步共同推动了机动化水平的提高，从而导致更多的私人汽车使用。为缓解交通拥堵，空气污染，交通事故等困扰现代城市的“城市病”，我国将“优先发展公共交通”作为城市交通的一项基本政策。然而由于规划原因以及建设时序原因，我国大城市存在很多超大型的居民区或城市新区，在超大型居民区中，通勤时段的交通需求较高，公共交通供不应求，然而在非通勤时段公共交通又供过于求，车辆满载率较低，造车车辆空驶，宝贵的公共资源被浪费。城市新区和超大型居民区存在的共同问题是在某些时段或区域内客流密度较低且较为分散，对于按照固定线路行驶和根据固定时刻表发车的常规公交，车辆不能得到充分利用，资源被浪费。
　　本文分析了国外的需求响应型公交，将国外需求响应型公交分为三类，在比较了三种需求响应型公交的特点后，根据我国大城市实际情况提出了一种基于需求响应的实时定制公交系统。实时定制公交是柔性公交的一种，车辆在行驶过程中除必经站点外，对于动态请求可决定是否响应。车辆可在行驶过程中改变车辆线路去响应动态请求。本文对实时定制公交系统进行了分析，阐述了不同定制模式，介绍了组成该系统的关键要素，设计了实时定制公交的定制流程
　　本文按照由简单到复杂的原则对系统进行建模，分别建立了单车服务模型和双车服务模型，每个模型又以发车为界分为发车前和发车后两个阶段，对两个阶段分别建立开放路径的OVRPTW模型和多目标优化模型。
　　在对模型特点进行分析之后，本文提出了模型的求解方法，对于第一阶段的OVRPTW模型利用传统遗传算法进行求解，并根据本文模型的具体特点设计了种群编码方式，交叉算子，变异算子，选择算子等遗传算法关键要素。根据第二阶段实时定制以及多目标优化模型的特点提出了基于序贯决策的NSGA-Ⅱ算法求解办法，将前一阶段最优解或Pareto前沿解做为下一阶段模型的初始解，继续求解，直到车辆到达终点。
　　本文根据我国大城市存在的客流密度较低区域或时段的特点，提出了基于需求响应的实时定制公交系统，能够在为乘客提供较高水平的公共交通服务的同时充分利用车辆运力，真正做到科技交通，绿色交通。可以做为常规公交的辅助在相应区域得到推广。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1．研究背景

1．2．研究目的与意义

1．3．国内外发展现状与研究综述

1．3．1． 先进的公交管理办法

1．3．2． 需求响应型公交

1．3．3． 柔性公交调度问题

1．3．4． 柔性公交调度问题求解

1．4．研究内容

1．5．技术路线

2 实时定制公交系统分析

2．1．问题描述

2．2．定制公交分类

2．2．1． 点对点定制

2．2．2． 单区域对单区域定制

2．2．3． 多区域对单区域定制

2．2．4． 单区域对点定制

2．3．实时定制公交系统关键要素分析

2．3．1． 响应模式

2．3．2． 松弛时间

2．3．3． 响应范围

2．3．4． 发车条件

2．3．5． 策略更新条件

2．4．实时定制公交定制流程

2．5．本章小结

3 实时定制公交调度模型

3．1．变量及假定条件

3．1．1． 问题简化及假设

3．1．2． 模型涉及变量分析

3．2．实时定制公交调度模型建立

3．2．1． 建模思路

3．2．2． 单车服务模型

3．2．3． 双车服务模型

3．3．本章小结

4 求解定制公交模型

4．1．模型分析及求解思路

4．2．算法设计

4．2．1．遗传算法设计

4．2．2． NSGA-Ⅱ算法设计

4．3．求解步骤

4．3．1． 单车服务模型求解步骤

4．3．2． 双车服务模型求解步骤

4．3．3． 实时定制问题求解步骤

4．4．算例分析

4．4．1． 算例说明

4．4．2． 单车服务模型

4．4．3． 双车服务模型

4．5．本章小结

5 实例分析

5．1．天通苑社区简介

5．2．第一阶段

5．2．1． 前车

5．2．2． 后车

5．3．第二阶段

5．3．1． 前车

5．3．2． 后车

5．4．本章小结

6 总结与展望

6．1．研究总结

6．2．研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集