公交线路调度优化模型及应用研究.docx

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公交线路调度优化模型及应用研究

摘要：

随着机动车保有量的迅猛增长，交通需求与道路建设之间的矛盾日益突出，主要表现在规划水平低、容量不足、运营结构不合理等问题。

远不能满足国民经济快速发展的需要。

成为制约国民经济和社会发展的“瓶颈”。

目前，交通问题已成为影响社会经济发展，人民生活水平提高的一个制约因素。

如何解决交通问题，成为一个重要课题，我国各大城市普遍采用优先发展城市公共交通的方式，来解决人多地少，交通拥堵的问题。

公交线路调度作为城市公共交通管理的重要内容，其线路调度的优化改善，成为缓解交通压力的主要手段。

本文首先分析了公交调度的背景和意义，国内外公交调度的发展情况，又综合分析了影响线路调度的主要因素；论文介绍了数据的采集方法，结合镇江的实际情况，采用驻站调查法对4路客流量进行了调查，并简要介绍了数据调查的处理方法；同时在兼顾乘客和公交公司利益的基础上，建立了一种数学调度模型，并对该模型进行了LINDO软件求解，得到公交车行车时刻表，作为公交调度的重要依据。

最后，为了进一步提高大众出行的公交分担率，主要从适度限制个人交通、

增强公交对出行市民吸引力提出相应的建议。

关键词：

公交线路；线路客流；调度优化；发车时刻表

第一章绪论

1.1研究的背景和意义

1.1.1研究背景

随着我国社会经济的不断发展和城市化进程的加快。

我国的交通事业有了突飞猛进的发展。

城市交通管理和道路基础设施有了很大的改进。

而城市交通

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的发展却跟不上城市社会经济发展的步伐。

随着机动车保有量的迅猛增长，交通需求与道路建设之间的矛盾日益突出，主要表现在规划水平低、容量不足、运营结构不合理等问题。

远不能满足国民经济快速发展的需要。

成为制约国民经济和社会发展的“瓶颈”。

目前在我国城市公共交通系统中。

公共汽车和无轨电车承担了城市80％以上的客运量。

虽然一些城市的轨道交通特别是地铁的建设速度在明显加快，但是由于投资巨大，总的来说只有省会城市和发达地区的城市有此实力，发展相对缓慢，全国要形成以轨道交通为主的综合运输体系，还需要一个相当长的过程。

就我国目前的经济情况和发展趋来看，还是以地面常规公共交通为主要运输方式。

近几十年来，是我国的社会经济一直持续高速增长，机动车的保有量直线上升，交通设施规模不断地扩充，经济和社会的进步使人们对交通的需求也不断发生变化，对城市的交通建设、尤其是公共交通建设提出了更高的要求。

虽然政府制定了一系列公共交通的发展战略和政策，但由于财政支出、经营机制、管理水平以及道路通行条件等诸多因素的限制。

城市公共交通的发展现状不尽如人意。

另外，当前城市规划建设过多考虑的是土地利用规划。

城市交通与土地利用之间的规划相互协调不够；其次是城市交通问题的研究重点主要放在了道路网络上。

对影响交通发展的政策考虑不充分，导致了在具体的实施过程中对于政策因素变化适应性不强，城市规划缺乏应有的应变能力和整体协调性：

再次是公共交通规划内容不完善，各种交通方式之间还未能做到充分衔接和协

调．城市公共交通中轨道交通、公共汽电车、出租车等组成部分难以发挥系统的整体性。

造成这个问题的主要原因是目前我国城市公共交通发展仍主要依赖政府行政协调和干预，国家缺乏城市公共交通管理方面的相关法律，只有一些省、市出台的有关城市公共交通的地方性法规，导致在执行中缺乏足够的权威性。

目前在一些城市中尽管实施了一系列公交优化的政策。

公交的运输量也处于上升趋势，但是公共交通的出行比例仍然很低。

一些城市公共交通不但没有成为城市客运交通主体，而且比例还呈逐年下降的趋势。

而公用车、私家车、助力车、摩托车等交通运行方式直线增长．市民步行和使用公共交通的比例下降。

世界银行对发展中国家城市交通问题的调查报告表明：

发展中国家城市机动车数量远少于发达国家，但交通拥挤现象却要严重很多，解决交通问题成为

发展中国家所面临的主要任务之一。

发展中国家城市交通拥挤，绝大多数是由于现有道路的使用率较低所致。

该研究报告认为，对交通管理的综合治理能够大大节省行车时间和运行费用。

在我国，解决城市人多地少、车多路少的交通拥挤问题的主要方法在于大兴土木，加大城市道路建设的速度和大力发展城市公共交通，其中，大力发展城市公共交通是解决交通拥挤的主要手段。

公交系统作为公共交通的组成部分，其系统资源的优化配置是否合理，直接关系到公共交通的优越性。

公交系统资源的优化配置包括公交区域的调度优化和公交线路的调度的优化配置，合理的线路调度，既可以使人们出行快捷，又可以减少交通压力，提高公交公司的经济和社会效益。

因此，公交线路调度优化日益显示出其巨大的社会经济效益。

1.1.2研究意义

目前我国城市的规模不断扩大，私人机动车拥有量急剧增加，导致城市机

动

车交通流量持续增长。

特别是大中型城市，交通的拥挤和堵塞严重影响了城市居

民的生活，制约了经济的发展。

多年的工程实践表明，单靠修建道路并不能彻底

解决日益恶化的交通拥挤问题，因此需要利用各种可能的交通管制手段或措施，

提高道路设施的利用率，缓解同益严峻的城市交通问题。

所以必须通过公交的调度，增强公交对出行市民吸引力的建议，力争使公交成为市民出行的首选交通

工具来提高大众出行的公交分担率，进而为破解交通日益拥挤与堵塞难题出谋划

策。

发展城市公共交通是解决我国城市交通问题的关键，而公交调度是公交企业运营管理的核心问题之一。

对于提高公交服务水平，增加公交出行分担率，从而解决城市交通拥挤、环境污染等问题具有重要意义。

当前，我国的公交服务水平虽然教以前有较大改观，但仍然满足不了经济和生产活动的需求，城市公交在交通服务领域的分担率仍然较低，主要原因有：

（1）管理体制不合理，公共交通发展缺乏系统完善的政策支撑体系和法规保障。

城市公交行业分属不同的政府部门，缺乏统一的规划协调，导致轨道交通、公共汽（电）车、出租车等公共交通组成部分难以发挥城市公共交通系统的整体性。

政府对市场的监管缺乏必要的法律支持，对公交企业还没有形成一套科学合理的财政补贴补偿机制。

据统计，我国大中城市政府对公交企业的财政补贴占其运营成本的比重不到10％。

而在柏林，政府对公交企业的财政补贴占到其运营成本的57％，巴黎为57．5％，华盛顿为66．1％。

（2）投入普遍不足，公交优先战略落实不到位。

投资结构不合理，资金不足，已经成为阻碍城市公交发展的根本性问题。

发达国家城市公交基础设施的投入

一般保持在GDP的3％一5％，而我国用于城市公交的投资只占GDP的1％左右。

此外大运量公交系统建设缓慢，公交运力结构失衡，公交场地建设严重不足，公交换乘枢纽设施建设滞后，线网密度、场站覆盖率低，没有真正发挥大运量公共文通方式在城市交通出行中的主力军作用。

（3）公共交通营运调度处理水平低，运营效率不高，公共交通服务水平日益低下。

城市居民对公共交通服务的不满意率超过50％，公交从业人员的素质、职业技能和服务意识等还没有得到很好的提高，服务内容和方式需要创新，人们对公共交通服务水平的需求明显高于现有的服务水平。

公交企业信息化水平不高，为社会提供公交服务信息的水平低，公交调度缺乏必要的信息与辅助处理手段，缺乏实时调度体系。

（4）城市公共交通经营不够规范。

有的城市公共交通企业垄断经营，运行效率低；有的城市则无序竞争，造成资源浪费。

（5）属于公用事业的城市公交的改革比较迟缓。

公交企业所承担的城市功能和其国有属性所要求的公益性，使其在市场经济的形势下无法按现代企业制度进行运作。

公交车辆线路调度通过合理的安排线路上的车辆类型和数量，采取合理的调度策略，可以有效的解决运力和运量的矛盾，缓解客流拥挤，降低乘客的出行成本，同时也可以改善城市公交服务质量，增加公交吸引力，从而提高公交公司的经济和社会效益。

深入研究城市公交车辆线路调度的优化问题，不仅是交通运输理论体系上的重要突破，而且对于提高我国城市公交系统的管理水平，改善市民的出行状况以及推动城市公共交通事业的发展，都具有重要的现实意

义。

公交是我国城市人员运输的主力军，如何减少乘客的交通延误，并降低企

业的运营成本对建设和谐交通有着重要的意义。

因此，本课题研究城市公交调度优化模型及运用研究，以提高乘客满意度和企业满意度为目标，继而提高整个交通系统的社会效益，有着重要的学术与工程价值。

1.2国内外研究状况和发展趋势

1.2.1国外研究状况

国外发达国家普遍采用的是公交区域调度，因而对公交线路调度的研究较少。

但由于发达国家的理论技术成熟，研究较早，也有不少关于公交线路调度的研究成果问世，并且还取得了显著效益。

1966年英国利兹堡大学计算实验室向国家交通委员会提交了“大规模调度问题的计算机求解：

基础原理和未来可能性”的报告。

1985年，PeterG.Furth针对线路双向客流不均匀问题，探讨了如何优化放车调度（空车发出，中途载客）过程，并建立了相关数学模型。

1986年AuishaiCeder 阐述了利有公交乘客数据制定了公交发车时刻表的可供选择的不同方法，根据不同的要求计算六个主要评价目标，按照乘客的要求选择不同的发车方案。

近年来，公交调度优化理论得到进一步发展和深化。

2001年Andrede

Palma和RobinLindsey研究了在给定公交车辆数量的前提下，当乘客对出行次数和时刻延误成本有不同的期望时，分析了单条线路的发车时刻优化方法。

同年

A．Ceder等阐述了给定网络公交车同步性最大化的时刻表的制定问题，考虑了用户的满意度和方便性，使同时到达网络连接（换乘）点的公交车的数量最大，从而使换乘乘客在最短的等待时间内在换乘站点从一条线路到另一条线路上。

该研究成果应用于以色列的公交调度系统，取得一定的效果。

2002年AhHgahnai等研究了多车场车辆调度问题和有时间窗的多车场车辆调度问题的模型，并用阐述了相应的启发式算法。

1.2.2国内研究状况

公交线路调度是我国采用的模式，但由于我国公交优先发展战略起步较晚，

上世纪80年代才逐渐受到人们关注，相应的公交线路调度优化理论和系统建设还处于探索和初步发展阶段。

80年代，蒋光震等介绍了基于乘客分布的公共交通线路组合调度模型。

，张席洲在其硕士论文中对公交调度优化问题进行了初步的研

究。

90年代，长安大学孙芙灵根据西安市公交公司客流调查数据，探讨了几种确定发车时间间隔的方法，1999年北方交通大学的刘云等在分析北京公交智能调度系统需求和相对当前几种先进的计算机网络技术进行比较的基础上，给出了北京市公交智能调度系统的计算机网络的设计方案，并进行相关的性能分析。

90年代以后，东南大学杨新苗提出了基于准实时的公交调度优化系统；北京航空航天大学张飞舟提出了运用遗传算法和混合遗传算法来进行车辆调度优化的方法；青岛科技大学童刚建立了基于均匀发车间隔的公交调度模型；北京交通大学宋瑞、赵航等利用随机模拟的遗传算法来对公交线路调度进行优化。

公交线路调度优是公共交通优化的重要组成部分，我国在这方面的研究和应用尚处于初级阶段，相关理论和技术有待成熟。

由于我国公交环境状况不同于国外发达国家，因而不能生搬硬套国外理论和成果，只有在国外先进的理论和经验的借鉴下，发展适合自己的优化理论和技术，才是公交线路优化走向成熟的出路。

1.2.3研究发展趋势分析

目前，结合我国各大城市的公交实际线路调度状况，以及国内外的研究现状，可以预计未来城市公交线路调度优化研究的发展方向：

（1）研究内容进一步系统化。

随着科学技术的进步以及对问题的重视性深度加大，公交运力资源配置所涉及的内容将更加系统化。

不仅研究层次将提高，研究的具体内容将注重微观层次分析，例如要求对如客流时空分布变化特征，公交运行线路交通特性，车辆运行动力特性等关联的研究及程度加大。

（2）