第15章 基于遗传算法的公交排班系统分析
使用遗传算法进行公交车辆调度优化研究
使用遗传算法进行公交车辆调度优化研究近年来，公交车调度优化一直是公共交通领域的研究热点之一。
随着城市人口的不断增加，公交车辆的数量和路线日益复杂，如何合理安排车辆的运行顺序和时间表，以提高公交运输效率和乘客满意度，成为了一个重要而具有挑战性的问题。
为了解决这个问题，许多研究人员和公交运营者开始利用遗传算法进行公交车辆调度优化研究。
遗传算法是一种基于生物进化理论的优化算法，其核心思想是通过模拟自然选择过程，从候选解空间中搜索最优解。
在公交车辆调度优化中，遗传算法可以被用来优化车辆的路线、时刻表和乘客上下车的顺序，以减少总的行程时间和等待时间，提高公交运输效率。
首先，遗传算法需要建立一个适合的编码方案来表示车辆的调度安排。
常见的编码方案有基于时间片的编码和基于排列的编码。
基于时间片的编码将车辆的调度安排分为若干个时间段，每个时间段内规定哪些车辆在哪些线路上运行。
基于排列的编码则将车辆的调度安排表示为一个排列序列，其中每个位置代表一个时间段或者车辆，不同的排列顺序代表不同的调度安排。
其次，遗传算法需要定义适应度函数来评估每个候选解的质量。
在公交车辆调度优化中，适应度函数可以包括总的行程时间、等待时间、车辆使用率等指标。
通过设定合理的适应度函数，遗传算法可以根据目标函数的不同将优化问题转化为多目标优化或单目标优化。
在遗传算法的迭代过程中，交叉和突变操作被用来生成新的候选解。
交叉操作将两个父代个体的染色体进行随机交换，产生新的子代个体。
突变操作则在染色体中随机改变一个或多个基因值。
通过交叉和突变操作，遗传算法能够不断搜索候选解空间，并逐渐靠近全局最优解。
最后，在遗传算法的迭代过程中，需要合适的选择策略来决定哪些个体进入下一代。
常见的选择策略有轮盘赌选择、锦标赛选择等。
轮盘赌选择根据个体的适应度值进行选择，适应度值较高的个体被选择的概率较大。
锦标赛选择则随机选择若干个个体进行比较，选择适应度值最高的个体进入下一代。
遗传算法在公交车调度优化中的应用探析
遗传算法在公交车调度优化中的应用探析作者：张静宜徐志军来源：《科技传播》2016年第16期摘要新时代背景下，中国经济进入高速发展阶段，城市生活节奏不断加快，人们对交通流畅性，交通工具便利性与及时性，提出了更高要求。
而公交车在现代城市交通系统中占据着重要位置，发挥着重要社会职能，是为专门解决城市和城郊运输而设计及装备的商用车。
良好交通条件是城市经济发展建设的前提条件，加强城市公交车系统建设具有重要意义。
公交车调度影响着公交车系统运营效率，影响着人们出行便利性。
但传统公交车调度模式中存在诸多问题，如何对公交车调度进行优化值得研究。
本文将针对遗传算法在公交车调度优化中的应用展开研究和分析，以促进城市公交车系统运营效率的提高。
关键词公交车；遗传算法；调度优化；应用分析公交车调度目的是，用尽可能少的车次，运送尽可能多的乘客，同时不能让乘客等待时间过长，也不能超载。
但当前随着我国经济水平的提高，城市化进程不断加快，城市人口数量增多，加之城市生活节奏快，城市交通堵车现象非常频繁，各种不确定因素给公交车调度带来了难度，合理对公交车调度进行优化具有重要意义。
实践证明，遗传算法在公交车调度优化中的应用，对提供调度优化水平，构建新计算模型有很大帮助。
通过这种算法为求出每个时段最大转移客流量，计算最小发车次数提供了新途径。
1公交车职能及其发展公交车在现代城市交通系统中占据着重要位置，其种类多种多样，根据运行区间可划分为：长途公交车、短途公交车；根据车型结构可分为：双层公交车；单层公交车两大类，是为专门解决城市和城郊运输而设计及装备的商用车。
从公交车特点来看，设有乘客座椅、站立与走动通道，站立面积大，车门两个以上，分为：上车门与下车门，基本全面施行无人售票或验票机。
虽然公交车是现代城市中重要交通工具，但它却有着悠久发展历史，起源于1826年，这一时期的公交车为马车。
1829年，英国开始出现公交汽车。
公交车的出现对社会发展产生了巨大影响，对城市与经济建设起到了推动作用，缩短了城市各区间的距离。
基于遗传算法的公交车辆调度优化研究的开题报告
基于遗传算法的公交车辆调度优化研究的开题报告题目：基于遗传算法的公交车辆调度优化研究一、研究背景和意义公交车是城市交通中不可或缺的一部分，其运营质量直接影响城市交通运输服务质量和旅客出行便利程度。
公交车辆调度优化是一项重要的工作，可以有效提高公交车辆的运行效率和运营成本效益。
传统的公交车辆调度方法主要采用经验规则和数字计算的方法，存在计算量大、结果不稳定、难以满足实时调整等问题。
随着计算机和信息技术的不断发展，遗传算法作为一种新的数值优化方法逐渐被引入公交车辆调度优化中。
遗传算法具有全局优化能力强、搜索速度快、可自适应调节等优点，适用于复杂的公交车辆调度问题。
因此，本研究旨在探讨遗传算法在公交车辆调度优化方面的应用，以期为实际调度工作提供可行的参考方案。
二、研究内容和方案（一）研究内容1. 公交车辆调度的基本概念及现状分析。
2. 遗传算法的基本原理及其在公交车辆调度优化中的应用。
3. 基于遗传算法的公交车辆调度优化模型的建立和求解。
4. 模型求解结果的分析与评价。
（二）研究方案1. 研究方法本研究采用文献调查、理论分析、模型建立和模型求解等方法，结合实际数据和问题进行研究。
2. 研究步骤（1）搜集公交车辆调度相关理论和应用实例的文献资料，进行综合分析。
（2）了解遗传算法的基本原理，研究其在公交车辆调度优化中的应用。
（3）建立基于遗传算法的公交车辆调度优化模型，包括目标函数的设定、约束条件的考虑等。
（4）采用遗传算法求解模型，对结果进行评估与优化。
（5）进行案例分析，验证模型及其求解的有效性和可行性。
三、预期成果1. 本研究将建立基于遗传算法的公交车辆调度优化模型，结合实际数据和问题进行求解，为公交车辆调度决策提供科学参考。
2. 通过分析与评价研究结果，可以发现遗传算法在公交车辆调度优化中的优越性，同时也将发现模型的不足之处和改进的空间。
3. 研究成果可以为公交车辆调度工作提供新的思路和方法，提高公交车辆的运行效率和运营成本效益，对城市交通运输服务质量有积极意义。
遗传算法在公交车辆智能排班系统中的应用研究的开题报告
遗传算法在公交车辆智能排班系统中的应用研究的开题报告一、研究背景公交车是城市公共交通的重要组成部分，公交车司机的排班管理直接影响到公交运输的安全、准时性和效率。
传统的排班方法往往是人工制定，缺乏科学可靠的数据支持和分析，容易出现排班不合理、车队错车、误点和低效等问题，引起乘客和公司的不满和投诉。
因此，如何利用现代信息技术和智能算法对公交车司机的排班进行优化和自动化，实现公交运输的智能化和高效化，是当前公交运输企业和研究者亟待探索的课题。
遗传算法是一种模拟自然进化生物优化问题解决方法，其模拟的是生物进化的过程。
在实际应用中，遗传算法具有搜索范围广、优化效果好、不受约束条件限制、并行性强等优点，适合于解决复杂的调度问题，包括公交车司机排班问题。
二、研究目的与意义本研究旨在运用遗传算法优化公交车司机排班问题，实现公交运输的智能化管理，提高运输效率和服务质量，同时减少成本和能源消耗，具有以下意义：1.提高公交运输服务的水平和满意度。
2.优化排班方案，降低司机的疲劳程度，提高工作效率和安全性。
3.减少人工处理的难度和复杂性，提高调度效率和准确性。
4.降低总成本和能源消耗，提高社会资源的利用效率。
三、研究内容与方法1.研究内容（1）公交车司机排班问题的基本原理和算法设计。
（2）遗传算法的工作原理和优化构架设计。
（3）公交车司机排班问题的建模、参数设置和实现方法。
（4）基于MATLAB编程工具的遗传算法程序设计和实验分析。
2.研究方法（1）文献调研。
对国内外相关研究文献进行搜集、筛选和分析，了解公交车司机排班问题及当前解决方案的研究进展和存在的问题。
（2）模型设计。
对公交车司机排班问题进行建模，并针对遗传算法的优化特点进行相应的参数设置和实现。
（3）程序编程。
采用MATLAB编程工具进行遗传算法的程序设计和实验分析，验证其优化效果和可行性。
（4）实验分析。
对程序实现的结果进行统计和分析，比较不同算法模型的优劣，优化公交车司机排班的方案。
基于遗传算法的公交智能排班系统应用研究
摘要 ： 研究城市公交车调度优化问胚 ， 根据公交车辆排班和调度运行要求 ， 兼顾到乘客和公交公司的利 益 ， 为优化服务 目标 ， 建立 了基于遗传算法 的公交智能排班调度模 型。采用 以发车时刻为变量 的真实值编码方法 ， 构造适应度 函数 时 ， 在 用惩罚 函数法将多种约束条件加到 目标函数上 ， 简化了计算量 。进行仿真实验 ， 结果 证明 ， 利用改进 的遗传 算法求解 ， 可以得到不 均匀发车优化 时刻表 ， 并能为公交智能排班优化提供较大搜索空间 ， 提高 了实际运行效率。 关键词 ： 智能排班 ； 遗传算法 ； 适应度函数； 惩罚 函数 ； 行车时刻表
ＷＡ Ｇ Ｑ ｎ —ｏ ｇ ， Ｈ ｈ ｎ — ｈ ｎ ＬＡＮ ｉ — ｏ ， Ｅ Ｇ Ｗｅ — ｉ Ｎ ｉｇ ｒｎ Ｚ Ｕ Ｃ ａ ｇ ｓｅ ｇ ， Ｉ Ｇ Ｊ ｎ ｂ Ｆ Ｎ ｎ ｙ ａ
（ ．ｃｏｌ ｆ ｏ ｕｅ ｎ ｏ ｍ ｎ ａ ｏ ，ＬｎｈｕＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｚｏ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ １Ｓｈｏ ｏ Ｃ ｍｐｔｒ ｄＣ ｍ ｕ ｉ ｔ ｎ ａｚｏ ｎ ｅｓｙ ｆ ｃ ｎｌ ｙ Ｌ ｎｈｕ７ ０５ ， ｈｎ ； ａ ｃｉ ｖ ｉ Ｔ ｏ ２ ｃｏｌ ｆ ｌｃ ｏｉ ａｄＩｆｒ ａ ｏ ｎ ｉ ｅｉｇＬ ｎｈｕＪ ｏ ｎ ｎｖｒｔ， ａｚｏ ３０ ０ Ｃ ｉ ） ．Ｓｈｏ ｏ Ｅｅｔ ｎ ｎ ｏｍ ｔｎＥ ｇ ｅｒ ，ａｚｏ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｓ ｙ Ｌ ｎｈｕ７ ０７ ， ｈｎ ｒ ｃ ｎ ｉ ｎ ｎ ａｏ ｅｉ ａ
基于遗传算法的景区公交调度优化研究
基于遗传算法的景区公交调度优化研究景区公交调度是一个复杂的问题，需要考虑多个因素，如游客数量、景区内道路情况、公交车辆数量等。
传统的调度方法往往不能很好地满足需求，因此需要一种更加智能化的方法来优化景区公交调度。
遗传算法作为一种基于生物进化的优化算法，能够在复杂的问题中寻找最优解，并且在景区公交调度优化中有着广泛的应用。
首先，遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，通过模拟遗传、突变、选择等过程来不断演化种群，直到找到最优解。
在景区公交调度优化中，可以将公交线路、车辆分配等问题看作一个优化问题，通过遗传算法来找到满足需求的最优调度方案。
其次，遗传算法在景区公交调度优化中有着很好的适用性。
景区公交调度问题通常是一个多目标、多约束的优化问题，需要考虑游客的等待时间、公交车辆的利用率、道路拥挤程度等多个因素。
遗传算法能够同时考虑多个因素，通过不断迭代演化种群来优化调度方案，能够快速找到较好的解决方案。
另外，遗传算法还可以在景区公交调度优化中考虑动态调度问题。
景区的游客数量、道路情况等通常是会发生变化的，因此需要动态调整公交调度方案以适应变化的环境。
遗传算法能够根据实时的情况进行调整，并且能够在较短的时间内找到适应变化的最优解。
最后，遗传算法通过种群演化的方式来解空间，能够在复杂的问题中找到更好的解决方案。
在景区公交调度优化中，遗传算法能够快速收敛到较优解，并且具有很好的鲁棒性，能够应对不同的情况。
因此，基于遗传算法的景区公交调度优化研究具有很大的实用意义。
总之，基于遗传算法的景区公交调度优化研究能够通过模拟生物进化的方式来寻找最优解，能够在复杂的问题中找到满足需求的最优调度方案。
通过对景区公交调度问题的深入研究和优化，能够提高景区公交运营效率，提升游客体验，推动景区旅游业的发展。
基于遗传算法的公交车辆数优化_王森磊
最小配车数量基 于 ３～４ 路 段 情 况 求 得 。 如 果 线 路１ 的 车 辆 数 减 少 一 辆， 则肯定会不满足公式 Ｐ
ｋ 其中ｉ 但从路网示例 １ ×ｆ Ｑ ＝３， ｋ＝１． ｊ＝４， ｉ ｋ≥ ｊ， 中可以看出 ， 线路 ２ 有 一 部 分 路 段 是 和 线 路 １ 中
的 ３～６ 是重合 ， 线路 １ 减少的一辆车是可以通过 线路 ２ 的车辆来 满 足 ， 确保２条线路的车辆数能 满足线路断的客 流 量 且 Ｐ１ ×ｆ ｆ １ ＋Ｐ ２× ２ ≥Ｑ ，
［ ２］
入车辆计数约束 ， 用以提供某时段需用车辆数下 限 。Ｄ ｅ ｌ ｌ Ａｍ ｉ ｃ ｏ 基于最短路问 题 研 究 了 几 种 启
［ ３］
最终运用遗传算法得到求解本问题的优化解 。
发式算法 ，优 化 目 标 是 使 ＭＤ Ｖ Ｓ问题所需车辆
［］ 数最小 。 对于车辆类型的研究 ， Ｃ ｅ ｄ ｅ ｒ４ 曾提出基
ｋ （ ） 计算线路 Ｋ 中各个区段的最大客流量 Ｑｉ 计 ６ ｊ， 算发车频率 ｆ（ 选取最大的发车频率作为线 ， ） ｉ ∈ｋ ， ｊ
Ｎ· ２ Ｌ Ｎ －ｔ Ｂ （ ） ２ ＝ ２ Ｌ Ｂ Ｔ Ｔ ＋ｔ Ｆ 总成本可以从 以 下 ３ 个 方 面 分 析 ： ①公交公
员工工资 ， 车辆油耗 司的运营成本包括车辆成本 ， 等； ② 乘客的等待时间 ； ③ 乘客的乘车时间 。
７］ 。 索方法难 于 解 决 的 、 复 杂 的 和 非 线 性 的 问 题［
将单场站行车计划编制问题描
述为近似的指派 问 题 ， 并提出基于采用先生成车 次链 ， 然后再组合 的 策 略 的 竞 拍 算 法 （ ａ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ － 进行 求 解 。 Ｈ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ） ａ ｓ ｓ ｅ 曾经提出仅包含任 ｇ 模型引 务变量和表示车 辆 固 定 费 用 的 描 述 模 型 ，
基于改进遗传算法的公交调度优化设计
基于改进遗传算法的公交调度优化设计公交调度优化设计是指通过合理的公交车辆运行计划，提高公共交通系统的效率和服务质量。
为了解决这个问题，可以使用改进遗传算法，通过设计适应度函数、选择合适的交叉和变异操作，优化公交车辆的调度方案。
改进遗传算法是一种模拟自然界生物进化过程的优化算法。
在公交调度优化设计中，可以将公交线路、车辆分配和行车时间等问题抽象为遗传算法中的个体和染色体。
首先，定义适应度函数，用于评估每个个体的优劣程度。
适应度函数可以考虑公交车的行驶时间、等待时间、乘客满意度等因素。
例如，行驶时间越短、等待时间越少、乘客满意度越高的个体，其适应度越高。
接下来，使用选择操作从当前种群中选择优秀的个体。
可以使用轮盘赌选择法、锦标赛选择法等方法进行选择。
选择的目标是保留适应度较高的个体，以保证优秀基因的传递。
然后，使用交叉操作产生新的个体。
交叉操作可以将父代的染色体进行交叉，以产生具有父代特点的后代。
在公交调度优化设计中，可以将交叉操作定义为公交线路的组合和车辆分配方案的组合。
通过不同的交叉方法，可以生成多样化的后代，以增加空间。
最后，使用变异操作对个体进行微小的变动。
变异操作可以改变染色体中的部分基因，以产生新的个体。
在公交调度优化设计中，变异操作可以对公交线路和车辆分配方案进行调整，以进一步优化调度方案。
通过多次迭代，循环进行选择、交叉和变异操作，不断更新种群，最终可以得到最优的公交车辆调度方案。
总之，基于改进遗传算法的公交调度优化设计可以通过定义适应度函数、选择合适的交叉和变异操作，优化公交车辆的调度方案。
该方法可以充分考虑行车时间、等待时间、乘客满意度等因素，提高公共交通系统的效率和服务质量。
《基于模糊遗传算法的智能公交调度系统研究》范文
《基于模糊遗传算法的智能公交调度系统研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，公共交通系统变得越来越复杂。
面对多样化的出行需求，如何有效、准时、经济地安排公交车辆的行驶计划成为了重要问题。
因此，基于优化理论的智能公交调度系统受到了广泛的关注。
近年来，模糊遗传算法在优化领域展现出了强大的潜力，其能够处理复杂的非线性问题，并具有较好的全局搜索能力。
本文将研究基于模糊遗传算法的智能公交调度系统，以提高公交系统的运行效率和乘客满意度。
二、智能公交调度系统的现状与挑战当前，许多城市的公交系统已经开始采用智能调度系统，这些系统大多基于传统的优化算法，如线性规划、动态规划等。
然而，在实际运行中，公交调度面临着诸多挑战。
例如，交通拥堵、道路施工、乘客上下车时间的不确定性等因素都会对公交运行产生较大影响。
此外，公交系统的运营成本、乘客的出行时间等都是需要考虑的因素。
因此，如何设计一个高效、智能的公交调度系统成为了亟待解决的问题。
三、模糊遗传算法的基本原理及特点模糊遗传算法是一种结合了模糊理论和遗传算法的优化方法。
其基本原理是通过模拟自然界的进化过程，逐步寻找问题的最优解。
与传统优化算法相比，模糊遗传算法具有以下特点：1. 能够处理复杂的非线性问题，具有较强的全局搜索能力；2. 适用于多目标、多约束的优化问题；3. 具有较强的鲁棒性，能够处理不确定性和模糊性；4. 可以并行搜索多个解空间，提高求解效率。
四、基于模糊遗传算法的智能公交调度系统设计本文提出了一种基于模糊遗传算法的智能公交调度系统设计。
该系统主要包括以下部分：1. 数据采集与预处理：通过GPS、IC卡等设备实时采集公交车辆的行驶数据、乘客上下车数据等，并进行预处理，为后续的调度提供数据支持；2. 模糊化处理：将采集到的数据通过模糊化处理，将精确的数据转化为模糊的数据，以适应模糊遗传算法的处理；3. 遗传算法优化：利用模糊遗传算法对公交车辆的行驶计划进行优化，寻找最优的调度方案；4. 调度策略生成：根据优化结果，生成具体的调度策略，包括车辆的出发时间、行驶路线、停靠站点等；5. 实时调整与反馈：根据实际运行情况，对调度策略进行实时调整，并将调整结果反馈给遗传算法，以不断优化调度方案。
基于遗传算法的城市公交车辆调度优化研究
基于遗传算法的城市公交车辆调度优化研究随着城市的发展和人口的增长，城市公交运输问题日益凸显。
如何优化公交车辆的调度，提高交通效率，成为了城市规划和交通管理的重要课题。
近年来，基于遗传算法的城市公交车辆调度优化研究成为了研究的热点之一。
遗传算法是模拟自然界遗传遗传规则的一种优化算法。
在城市公交车辆调度优化中，遗传算法可以模拟生物个体的染色体遗传和适应度优胜劣汰的生存环境，从而找到最优解。
首先，城市公交车辆调度问题可以转化为一个遗传算法优化的问题。
每辆公交车的行驶路线可以看作是染色体，而每一个染色体上的基因代表了具体的车站，通过遗传算法的运算过程，可以逐渐演变出最优解，即最佳的公交车辆调度方案。
其次，遗传算法具有并行搜索和快速收敛的特点，能够在大规模的搜索空间中找到最优解。
在城市公交车辆调度问题中，我们需要考虑的因素包括车站之间的距离、车辆的容量、乘客上下车需求以及道路交通状况等。
这些因素构成了一个复杂的优化问题。
而遗传算法通过对这些因素进行编码和选择，能够得到最佳的调度方案。
此外，遗传算法还能够灵活地应对不同的需求和约束条件。
城市公交车辆调度问题中，我们需要满足乘客的出行需求，同时还要考虑车辆的运行成本和效率。
遗传算法可以通过设置适应度函数，根据不同的权重和目标函数，得到满足各种需求和约束条件的最优解。
最后，遗传算法在实际的城市公交车辆调度中已经取得了一定的成果。
许多研究者通过对实际数据的建模和仿真实验，验证了遗传算法在优化公交车辆调度中的有效性和优势。
通过对调度方案的改进和优化，可以有效减少公交车辆的等待时间和拥堵现象，提高乘客的出行体验。
总的来说，基于遗传算法的城市公交车辆调度优化研究为城市规划和交通管理提供了一种有效的工具和方法。
通过模拟生物的进化和优胜劣汰，遗传算法可以找到最优的公交车辆调度方案，提高交通效率，减少交通拥堵。
未来，我们还可以进一步研究和改进遗传算法的应用，以应对城市交通问题日益增长的挑战。
基于遗传算法的城市公交路线优化问题
基于遗传算法的城市公交路线优化问题赵毅;钟声【期刊名称】《计算机工程与科学》【年(卷),期】2012(34)9【摘要】在不考虑设置公交站点的情况下,城市公交网络设计问题主要可以分为城市公交路线设置问题和城市公交时刻表设置问题.前者主要通过使用已经设置好的公交站点和已有的城市道路网络来设置公交路线,后者则是设置合理的公交时刻表.本文只研究城市公交路线设置问题.本文提出了基于遗传算法的公交路线设置优化方法,实验表明结果比一些传统算法有较大的改善.%Without considering setting bus stops, the urban transit network design problem can be mainly divided into two parts: one is the urban transit routing problem and the other is the urban transit scheduling problem. The former involves the development of efficient transit routes on an existing transit network with predefined bus stops. The latter takes charge of assigning the schedules for the passenger carrying vehicles. This article only focuses on the former. An optimization method based on the genetic algorithm is proposed to find out the optimal bus route set. The experiment shows that the results have been greatly improved,compared with some traditional methods.【总页数】4页(P109-112)【作者】赵毅;钟声【作者单位】海南大学信息科学技术学院,海南海口570228;海南大学信息科学技术学院,海南海口570228【正文语种】中文【中图分类】TP18【相关文献】1.基于遗传算法的定制公交路线多目标优化 [J], 陶浪;马昌喜;朱昌锋;王庆荣2.基于遗传算法对城市公共自行车调配优化问题的研究 [J], 陈松;张慧3.基于遗传算法的服装退货回收车辆路径优化问题研究 [J], 慕晶晶4.基于改进遗传算法的多目标车间布局优化问题研究 [J], 葛晓梅;李世豪5.基于遗传算法的服装退货回收车辆路径优化问题研究 [J], 慕晶晶因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于遗传算法的路径规划在城市公交线路优化中的应用探讨
基于遗传算法的路径规划在城市公交线路优化中的应用探讨在城市交通中，公交线路的规划对提高城市交通效率和出行质量具有重要作用。
然而，随着城市规模的扩大和人口增加，原有的公交线路规划不能适应日益复杂的交通环境和乘客需求。
因此，基于遗传算法的路径规划被引入到城市公交线路优化中，以提高公交运营效益和乘客出行便利性。
一、遗传算法简介遗传算法是一种模拟自然界遗传、进化过程的数学优化方法。
它通过模拟遗传、交叉和变异等基因操作，逐步搜索并优化问题的解。
在路径规划领域，遗传算法已被广泛应用。
二、城市公交线路优化需求城市公交线路优化的目标是在满足乘客需求、提高运营效益的前提下，最小化行驶距离和时间。
传统的公交线路规划方法是基于专家经验和静态数据进行的，难以适应日常变化的交通环境和乘客需求。
三、基于遗传算法的路径规划流程1.问题建模：将城市划分为结点，并通过边连接不同结点，构建城市道路网络图。
引入乘客出行需求、交通流量、道路状况等因素，构建适应度函数，用于衡量路径规划方案的优劣。
2.种群初始化：随机生成一组初始路径规划方案，作为种群。
3.适应度评估：计算每个个体的适应度，根据适应度函数评估路径规划方案的优劣。
4.选择操作：采用基于适应度的选择策略，优选适应度较高的个体，使其有更高的概率参与进化。
5.交叉操作：通过基因交叉操作，产生新的个体。
交叉点的选择可以根据路径的交叉点进行确定。
6.变异操作：在一定概率下，对个体的某些基因进行变异，以增加个体的多样性。
7.重复进化：通过迭代操作，不断更新种群，使个体的适应度逐渐增加。
8.终止条件：当达到设定的迭代次数或找到满足优化目标的路径规划方案时，终止进化过程。
四、基于遗传算法的路径规划优势1.全局搜索能力：遗传算法能够进行全局搜索，找到最优解或接近最优解的路径规划方案。
2.适应性强：遗传算法能够根据环境和问题的变化，自适应地调整路径规划方案。
3.多目标优化：遗传算法能够同时考虑多个优化目标，如最小化行驶距离和时间。
基于遗传算法的公交智能排班方法的研究
基于遗传算法的公交智能排班方法的研究陈远【摘要】研究公交车智能排班问题,建立数学模型,兼顾乘客出行效率和公交企业运营效益,给出利用遗传算法解决此问题的方法.重点阐述了智能排班的目标函数、适应度函数和遗传算子的设计.编制程序进行仿真实验,结果证明利用遗传算法解决公交智能排班问题,可以优化车辆调度,能在交通高峰和平峰期不均匀排班,符合公众和企业的利益,并提高了交通运行效率.【期刊名称】《智能计算机与应用》【年(卷),期】2012(002)005【总页数】3页(P75-77)【关键词】智能排班;遗传算法;公共交通【作者】陈远【作者单位】苏州经贸职业技术学院机电系,江苏苏州215009【正文语种】中文【中图分类】TP18在城市交通系统中，公交车辆的运行效率在城市顺畅交通方面一直发挥着主力型的重要作用。
公交运营的核心是通过科学、合理的排班调度，确定快捷、最佳的行车时刻表。
公交排班是公交企业管理的基础，是疏导城市客流、提供优质服务的关键。
行车时刻表的设计结果直接影响乘客的出行效率，并直接关系企业的经营效益。
因此，在城市公交网络中，运用科学的方法对车辆加以高效的排班调度是至关重要的。
遗传算法是建立在自然选择原理和自然遗传机制上的迭代式自适应概率性搜索算法[1]。
算法过程是，从一个种群开始，利用选择、交叉、变异等遗传算子使种群实现不断进化，最后达到全局最优解或近似最优解。
根据遗传算法的特点可以推知，该算法非常适合于建立数学模型，以利于得到公交排班优化方案。
1 公交排班的模型设计公交车运行时刻表的制定依据，是基于每条线路的乘客出行规律和客流量，来最终确定首／末班车的运营时间和发车密度的。
发车密度越大，乘客等待时间就越短，但是公交公司的运营成本就会相应增加。
运行时刻表的编排原则是，应当在能满足大部分乘客出行要求的前提下，尽量减少过多的班次投入，做到同时兼顾乘客和公交公司的双方利益，实现效益上的共赢。
本项目选用苏州公共交通公司的38路公交车线路作为智能排班的研究对象，这趟车从苏州火车站开出，途经市区商业中心，多个住宅小区和大型工厂，具有一定的典型性。
基于遗传算法的公交智能排班系统的设计与实现
基于遗传算法的公交智能排班系统的设计与实现遗传算法是一种使用数学，计算机科学和统计技术来模拟进化过程的算法，它已成功应用于解决各种复杂的计算问题，如最佳化，机器学习等。
公交车排班是一种复杂的优化问题，需要综合考虑时间、空间和消费者需求等多个因素，故而有必要通过合理设计和实现一个公交智能排班系统，以提高公交车排班的效率和质量。
于是，运用遗传算法的设计思想和实现方法，构建一款公交智能排班系统，用于提高公交车排班的效率和质量。
首先，要确定遗传算法的结构。
基本的遗传算法结构分为三个步骤：编码，评价和进化。
其中，编码用于建立排班的模型，即把每一趟公交车排班任务表示为一个序列。
评价是为了测量排班任务的优劣，即应用相应的目标函数来衡量某一排班任务的有效性；进化是用于改进排班任务的，即基于当前排班任务的性能，通过遗传算法所提供的一系列遗传算子，应用遗传算法的自然选择机制来改进排班任务。
接着，对该公交智能排班系统的实现过程进行设计。
从获取数据的角度来看，获取公交车排班任务的数据非常重要，数据包括出发时间、停靠站点、路线等信息。
为了获取公交车排班任务的准确数据，可以利用公共数据开放平台，如百度地图平台等，从中获取到准确的公交车排班数据。
然后，要设计要应用遗传算法的目标函数。
该目标函数主要反映排班任务的优劣，其中应考虑车辆安排的时间合理性、公交车的安排的消费者需求、路线的运行速度等因素，以及公交车发车指标、保障里程、节省成本、准时到达等指标。
再次，要实现该系统，可以采用基于Java语言的开发框架，如Spring MVC框架，用于实现公交智能排班系统的前端界面。
在前端界面设计上，要考虑操作简易性，为用户提供搜索和筛选功能，以便用户能够快速获得所需要的结果。
另外，该系统还可以提供实时更新的模型，用于根据用户的输入实时更新解决方案，以满足用户的需求。
最后，要测试和验证该系统的可行性。
首先，基于实际的公交排班任务进行数据测试，比较该系统所输出的排班结果和实际排班结果的准确率，以证明系统的可行性和优劣。
基于启发式遗传算法的公交车智能排班研究
加权系数，根据不同运营时段，采取相应的惩罚
系数，如平峰时段采取正态分布随机产生，高峰
时段惩罚项目取固定系数.
2.2 问题的编码和初始群体的构成
本文设计的遗传算法采用了“真实值编码方
法”，在这种编码方法中，个体染色体的各个基因
座上所填的就是决策变量的真实值. 即与 X=[x1,x2,…,xm]T 相对应的染色体 X 即表示为码串 x1,x2,…,xm . 真实值编码的优秀特性为，如果一个 个体中性状优良的基因片断被遗传到下一代，那
产生初始可行解
检测可行解适应度
遗传操作：选择、交叉、变异
否 判决停止准则
是 最优可行解 图 1 遗传算法基本原理框图
在 GA 中 ， 问 题 的 解 被 表 示 为 染 色 体 （ chromosome ）， 每 个 染 色 体 也 就 是 一 个 个 体 （ individual ）， 每 个 个 体 被 赋 予 一 个 适 应 度 （fitness），代表此个体对环境的适应程度. 由若 干个体构成群体（population），在群体的每一代 进 化 过 程 中 ， 通 过 选 择 （ selection ）、 交 叉
（2）（t）中（初始 t＝0），对每个编码串根 据上述目标函数公式计算其适应度.
（3）进行选择操作选择双亲. （4）单点交叉，产生两个新的子代. （5）变异操作，变异概率 Pm＝0.005. （6）对新生成的两条子代编码链进行启发式 搜索：①依次搜索编码链中所有工序；②若其无
后续工序，则搜索结束；③若该工序与其后续工 序相同，转到①；④采用启发式规则 1、2、3 决 定两个工序的加工次序，即车辆的排班顺序；⑤ 若两工序的顺序与启发式规则判断的优先顺序相 同，则转到①；⑥否则，交换两工序在编码链中 的顺序，即交换两辆车在排版表中的次序；⑦转 到①.
基于遗传算法的公交线路优化设计研究
基于遗传算法的公交线路优化设计研究在城市交通中，公交系统扮演着非常重要的角色，为市民提供快捷、便利的出行方式。
然而，如何优化公交线路设计，提高运行效率和服务质量，一直是一个挑战。
本文将探讨基于遗传算法的公交线路优化设计研究。
一、公交线路优化的意义和挑战优化公交线路设计对于城市交通系统具有重要意义。
合理的线路设计能够减少运行成本，提高交通效率，缓解交通拥堵，提升市民的出行体验。
然而，公交线路设计面临着一些挑战，如如何平衡不同的需求，如何考虑人流量和出行需求的变化等。
传统设计方法通常需要借助经验和直觉，很难找到全局最优解。
二、遗传算法简介遗传算法是一种基于模拟生物进化过程的优化算法。
它模拟了生物进化中的“选择-交叉-变异”过程，通过不断迭代搜索，逐步优化设计。
遗传算法有着较好的全局搜索能力和并行处理能力，适用于解决复杂的优化问题。
三、基于遗传算法的公交线路优化设计基于遗传算法的公交线路优化设计首先需要定义适应度函数，即衡量线路设计好坏的指标。
适应度函数可以包括交通效率、运行成本、服务覆盖率等多个方面。
然后，根据问题的特点，设定遗传算法的参数，如种群大小、交叉率、变异率等。
在遗传算法的迭代过程中，首先需要生成初始种群，即随机生成一组可能的公交线路方案。
然后，通过选择、交叉和变异等操作，根据适应度函数对种群进行评估和优化。
选择操作根据适应度函数的值，选择较优的个体进行繁衍；交叉操作通过交换染色体片段，将不同个体的优良特征组合起来；变异操作则引入一定的随机性，增加种群的多样性。
遗传算法的迭代过程通过不断优化种群，寻找最优解。
当达到终止条件时，即得到最优的公交线路设计方案。
通过这种优化方法，可以在考虑多个因素的前提下，找到更合适的线路方案，提高公交系统的效率和服务水平。
四、案例分析与实证为了验证基于遗传算法的公交线路优化设计方法的有效性，可以通过实证案例进行分析。
以某城市为例，通过收集交通状况、人流分布、出行需求等数据，建立数学模型并运用遗传算法进行优化设计。
基于遗传算法的智能交通路线规划系统研究
基于遗传算法的智能交通路线规划系统研究智能交通系统是近年来互联网时代下的重要研究领域，交通路线规划是其中的重要研究方向之一。
传统的交通路线规划主要依靠人工经验，其局限性和不足之处逐渐暴露出来。
因此，本文将探讨基于遗传算法的智能交通路线规划系统的研究。
一、遗传算法的概念遗传算法是一种模拟自然界遗传过程的计算方法，并已应用于解决各种优化问题。
遗传算法通常由三个主要操作组成：选择，交叉和变异。
选择：通过适应度来选择父亲，适应度越高的个体被保留下来越多，从而让他们在下一代中更有可能出现。
交叉：将两个父亲的一部分基因切开并交换，生成具有混合基因的新个体，以增加种群中的多样性。
变异：在个体基因中引入一定的变异率，让个体可以更好地探索搜索空间，增加新的、更优的解。
二、智能交通路线规划系统的构建智能交通路线规划系统是一种系统化的交通路线规划方法，它利用计算机算法和数学模型，为车辆和行人提供最佳的路径。
具体来说，智能交通路线规划系统的构建包括以下几个方面：1.数据收集：在介绍智能交通路线规划系统前，我们需要先从现实世界中收集大量相关数据。
收集到的数据包括交通地图、交通拥堵信息、交通工具速度、目的地和出发地等。
2.路线规划优化模型的构建：在收集到足够的数据后，我们可以利用遗传算法构建一个优化模型，该模型对可行的交通路线进行计算和比较，然后给出一个或多个可行方案，以满足用户需求并优化行车效率。
3.路线规划系统软件开发：路线规划系统需要依据路线规划优化模型，开发相应的软件，同时这个软件要足够好的跨平台性，包括不同型号的计算机、移动设备等等。
三、基于遗传算法的智能交通路线规划系统的研究基于遗传算法的智能交通路线规划系统的研究是我们的重点，下面从以下三个方面进行介绍：1.路线规划优化遗传算法可以帮助路线规划系统生成人工难以产生的多样化路线方案，并寻求最优解。
它通过反复重新组合细胞以产生不同的路线组合，并对不同的路线组合进行评估，最后选择最优路线方案。
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图15- 5 初始化种群个体
图15- 6 最优个体计算值
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
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发车频率
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
•15.2.1 车辆行驶模型
15.2.2 乘客上下车模型
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
detbus=w*dt; % 单位时间dett内车所行驶的路程 stopgap=4000/N; % 相邻车站之间的间距（均分） t=stopgap:stopgap:4000; % 各站点距离始发站（1站）的距离 e=detbus/2; % e为车到站上允许的车与车站距离的容差值 n=zeros(N,2); % n为各站初始等车人数,到站状态 xx=linspace(0,4000,N+1); % 公交站点的横坐标 yy=0:1000:4000; % 公交线路的横坐标 wt=0.01; % pause的等待时间 detbusij=zeros(3,M); % 各时刻相邻车辆间的距离 time=stopgap/detbus; % 相邻车站间车辆运行时间 c=floor(M/time)+1; % 设定各车经过的车站数 busn=zeros(4,c); % 设定各车经过各站时上车人数 flag=zeros(4,1); % 车辆通过1站标志 m=0; % m为循环次数 %% %车辆位置初始化，车辆位置可调 bus(1,1)=0; % 1车初始的行程 bus(2,1)=500; % 2车初始的行程 bus(3,1)=1000; % 3车初始的行程 bus(4,1)=1500; % 4车初始的行程
% 表示相邻车辆间发车间隔的最 % 表示相邻车辆间发车间隔的最
% 表示相邻车辆发车间隔之差的
% 表示总的发车次数(车次) % t(i)的最大值 % 表示统一票价(元/人) % 表示车辆运营的单位损耗成本( % 表示调研线路总的长度(公里) % 表示总的发车次数(车次) % 表示乘务员人数 % 表示乘务员工资 % 运行速度 % 表示车容量表示满载时车辆的 % 表示各车的平均期望满载率
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
初 始 个 体 值 终 止 代 数 ＝ 20 1000 初始个体值 900 800 700
1000 900 800 700
最优个体值
最 优 个 体 值 终 止 代 数 ＝ 20 最优个体值
初始个体值
600 500 400 300 200 100
600 500 400 300 200 100
公交公司的运营收益
R
t ti1 i 1 j 1
r tP C L m t f p
j
t
m
n
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
图15- 4 遗传算法的基本流程
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
% 模型参数设置 Tmin = 1; 小值(min) Tmax = 10; 大值(min) delta = 4; 限制值 m = 500; maxt = 960; PP = 1; C = 3.5; 元/车.公里) L = 26.5; m = 500; f = 2; p = 10; V = 20; tt = L/V; Q = 100; 容量(人/车) cita = 0.8;
第十五章
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第十五章 1．约束条件
MATLAB优化算法案例分析与应用
r tP
i 1 j 1 j
m
n
mQ
（2）对相邻两车最大与最小发车间隔的约束：
Tmin timei timei 1 Tmax
（3）对任意相邻两车之间的发车时间间隔之差进行约束，确保发车时间的连续 性，如下：
timei 1 timei timei timei 1
25
17
发车频率
0 5 10 15 时间 20 25 30 35
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图15- 7 随时间变化的发车频率图
0
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15 时间
20 8 发车频率拟合图
图15- 1 公交系统开始阶段
图15- 2 上班高峰阶段
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
15.5 遗传算法的应用步骤
遗传算法GA是基于进化和遗传理论而提出来的全局寻优方法。 简单遗传算法解决问题的基本步骤如下： （1）初始化：随机生成 N个个体作为初始群体 P(0)，该种群就是目标函 数可行解的一个集合 。设置进化代数计数器归零 ，设置最大进化代数 iter_max； （2）个体评价：将初始种群代入目标函数中，根据适应度函数计算当前 群体中各个种群的适应度； （3）终止条件判断：给出终止条件，判断算法是否满足终止条件，若满 足则转到（8）； （4）选择运算：对初始群体执行选择操作，优良的个体被大量复制，劣 质的个体复制的少甚至被淘汰； （5）交叉运算：以交叉概率来进行交叉运算； （6）变异运算：以变异概率来进行交叉运算； （7 ）群体 P(t) 经过选择运算、交叉运算、变异运算之后，得到由N个新 个体构成的下一代群体P(t+1)，则转（2），否则转（4）； （8）不断的进化，最终会得到目标函数中，适应度最高的个体，将其作 为问题的最优解或满意解输出，终止计算。
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
•第15章 基于遗传算法的公交排班 系统分析
第十五章
MATLAB优化算法案例分析与应用
•15.1 公交排班系统背景分析
由于城市交通设施建设滞后于交通需求的增长速度，使城市交通状况 日趋恶化，在主要交通道口和某些流量集中的道路上，不同程度地出现 交通阻塞现象，城市交通问题已成为制约城市发展的一个瓶颈。 城市交通系统是由城市道路网、运载工具和管理系统组成的开放的复 杂系统。解决城市交通的方法有很多，例如现在的限号举措就是其中一 个比较好的方法，通过限号操作，步行坐公交车的人数增多，那么怎么 解决公交运行排班问题，显得尤为必要。合理的解决公交排班系统问题 ，是一个复杂的问题，需要考虑人、车辆、道路等复杂因素，因此需要 运用高科技技术方法才能较好的解决城市道路交通问题，现今，智能交 通系统（ITS）便成为解决这个问题的重要途径之一。 运营车辆智能排班问题是公交车辆智能调度需要解决的典型问题之一 ，在智能交通系统（ITS）的背景下，公交车发车时刻表的制定是城市 公交调度的核心内容，是公交调度日常指挥车辆正常运行的重要依据， 也是公交调度人员和司乘人员进行工作的基本依据。合理的公交发车时 刻表可以帮助公交企业提高车辆利用效率、降低运营成本和减少乘客的 等车时间以提高服务质量等。