柔性路径公交车服务区域的决策模型研究

论文摘要

在低人口密度地区或非客流量高峰时段,乘客出行需求较少且分散,在这种情况下,传统公交系统的缺陷和不足凸显：乘客抱怨较多,车辆空驶现象严重,运营商经济效益较低,不利于低碳环保。为克服这些缺陷,根据乘客实际需求来决定运行时间和行驶路径的柔性路径公共交通系统引起了公交运营商和学术界的极大关注。柔性路径公交车系统研究与实施的关键在于：如何实现乘客满意和经济运营的“双赢”目标。由于新增乘客请求会对原始运行系统造成扰动,如何权衡服务新增乘客对系统现有乘客的服务水平以及运营成本的影响,是学术界致力解决的难点问题。本文为柔性路径公交车服务区域的构建提出决策模型,引入了效用函数来度量整体系统的扰动,在系统整体效用最大化的目标下生成可行的服务区域,用于设计可以在固定服务区域内改变行驶路径、具有混合型结构的柔性路径公交车系统。本文主要研究工作如下：(1)影响柔性路径公交车的服务区域构建的关键因素分析。柔性路径公交车的服务区域是指允许车辆在行驶途中偏移初始路径、响应新请求的地理区域,它是决定路径柔性程度的关键。剖析影响最大偏移距离的站点与客流的特征,抽象出服务区域构建的关键因素,为服务区域决策模型的构建奠定基础。(2)柔性路径公交车服务区域的决策模型研究。从效用理论的角度出发,构建服务区域的决策模型,在系统整体效用最大化的目标下生成可行的服务区域。提出对系统整体效用的度量方法并嵌入到柔性路径公交车服务区域的决策模型,将乘客效用的度量转化为出行时间价值的计算,从而实现对乘客的效用与车辆运行成本不同量纲之间的统一,将服务区域的构建所涉及的多方效用统一为一个价值维度。(3)柔性路径公交车服务区域决策模型的有效性分析。以大连市高新工业园区的园区公交系统为研究背景,开展柔性路径公交车服务区域决策模型的应用研究,生成服务区域的模板,为公交车司机和调度人员提供决策支持,同时验证所提模型的有效性。本研究提出的模型适用于低密度客流区域的公共交通服务的新型运行模式,并且为柔性路径公交系统服务区域构建这一复杂的管理决策问题提供了一种解决方法。作为传统公共交通服务的一种补充,柔性路径公交系统可以推广到为老年人群、残疾人士等特殊人群服务的城市交通,郊区、乡镇交通,以及奥运会、世博会等大型活动的旅客集散问题,为可持续发展的公共交通运输的实现提供一种思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 柔性路径公共交通系统现状分析
• 1.2.2 柔性路径公共交通系统模型及算法研究
• 1.2.3 国内外相关研究综述小结
• 1.3 本文主要研究工作
• 2 柔性路径公交车问题描述及分析
• 2.1 问题描述
• 2.2 问题分析与柔性路径公交车服务区域的构建步骤
• 2.2.1 问题分析
• 2.2.2 柔性路径公交车服务区域构建步骤
• 2.3 影响柔性路径公交车服务区域的关键因素分析
• 2.4 问题假设与符号定义
• 2.4.1 问题假设
• 2.4.2 符号定义
• 2.5 本章小结
• 3 柔性路径公交车服务区域决策模型
• 3.1 服务邻域决策模型
• 3.2 额外乘车时间与等待时间的计算
• 3.3 额外行驶距离计算
• 3.4 出行时间价值
• 3.4.1 时间价值的经济学含义
• 3.4.2 时间价值的效用
• 3.4.3 时间价值的计算方法
• 3.4.4 等待时间与乘车时间
• 3.5 车辆运营成本
• 3.6 模型的求解
• 3.7 本章小结
• 4 模型验证与数据实验
• 4.1 数据实验设计
• 4.2 柔性路径公交车服务区域模板
• 4.2.1 柔性路径公交车服务区域生成算例
• 4.2.2 柔性路径公交车服务区域模板
• 4.3 数据实验结果分析
• 4.3.1 柔性路径与静态路径条件下实验结果对比分析
• 4.3.2 柔性路径与静态路径在不同客流密度情况下的表现
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 柔性服务区域决策模型求解的核心代码
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢