可变站点型公交的两阶段调度模型与算法

作     者：赵小款 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢秉磊

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：可变站点型公交 调度模型 预约需求 实时需求 禁忌搜索算法 

摘      要：近年来,随着地铁、网约车和共享单车等出行方式的快速发展,居民出行方式趋向多样化,而常规公交在出行可靠性、舒适性和灵活性上面与其他出行方式相比并不具有竞争力,公交的吸引力开始逐渐下降。为了进一步提高公交的吸引力,灵活型公交的概念被提出,开创了一种新型的公交服务模式,凭借其灵活可变、定制高效的运营调度模式,将成为未来公共交通运输体系的重要组成部分。基于上述背景,本文选取了灵活型公交中的可变站点型公交作为研究对象,该服务模式下公交没有固定线路,而是按照根据乘客实际需求来规划车辆行驶路径。基于上述背景,本文提出一种满足乘客个性化、定制化出行的“多点到多点可变站点型公交调度模型和求解算法。针对可变站点型公交服务模式特点,设计了其运营服务流程框架,总结了该公交类型下运营模式特点和影响其车辆调度的主要因素。在此基础上,按照乘客的出行需求类型构建了预约需求下静态调度和实时需求下动态调度两阶段模型。在静态调度阶段,以总运营成本最小为优化目标,同时满足乘客出行起讫点、最早出发时间以及最大在车时间等约束要求,构建了预约需求下公交调度模型,设计了指派-排序算法构造高质量的初始解,利用禁忌搜索算法来寻找最好解,得到第一阶段的车辆调度方案;在动态调度阶段,在总运营成本最小的目标函数基础上引入拒绝实时需求的惩罚费用,采用最节约算法找到最优插入位置,将实时需求插入到当前线路中,得到第二阶段的车辆调度方案。实验阶段完成了预约需求下和实时需求下的可变站点型公交调度分析,求解结果表示车辆基本能按照乘客要求完成出行需求响应,验证了模型算法的可行性。在与深圳市现有的灵活型公交服务模式进行对比实验中,结果表明,在公交出行需求量较低的时候,可变站点型公交在降低运营成本的同时还能提升乘客的出行体验。本文提出的可变站点型公交两阶段车辆调度方法在较低的出行需求量的情况下,可以满足服务区域内乘客个性化出行需求,有效为居民提供灵活便捷的公交服务,对于解决居民出行“第一公里和“最后一公里问题也提供了新的思路和方案,进一步丰富完善灵活型公交研究领域的理论和方法。