公交调度

公共汽车调度方法研究

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[摘要]自改革开放以来，我国的公共交通建设取得了很大的成就。但由于路网布局不合理，停车设施不足，公共交通方式单一而且信息化程度不够，我国许多大中型城市的交通问题依然十分严峻。城市交通问题已成为城市发展的瓶颈。如何解决这些问题已成为摆在城市发展面前的重要课题。

[关键字]公共交通城市交通系统公交调度

就道路建设而言，全国公路里程从1978年的89万公里增至2007年的348万公里，高速公路从无到有己达5.45万公里。交通的建设离不开城市的发展与扩大，据统计，1978至2007年，城镇人口从7955万人增至59379万人，目前我国的大中型城市数量是80年代初的三倍。在城市迅速发展的情况下，我国交通建设虽然取得了很大的成就，尤其是城市中心区交通负荷过重，交通拥挤和阻塞现象日趋严重，交通污染与事故越来越引起社会的普遍关注。随着我国汽车工业的发展，许多小汽车进入私人家庭，这给城市交通带来了巨大的压力。城市交通的日渐拥堵使得我国许多大中城市公交车辆运行速度不断下降，平均行驶速度低于15km/h，城市公交所承担的运量不断减退，居民出行方式由公共交通逐年向个体交通方式转移，这无疑加剧了交通需求的不断增加与公交发展相对滞后的矛盾。因此，优先发展城市公交系统，改善公交服务水平，吸引更多乘客选择公交出行无疑是解决这一矛盾的首选途径。国内外均不乏运用公共交通来解决城市交通问题的成功例子，可以借鉴。在人口稠密、交通强度很大的香港，交通问题之所以解决得比较好，其中十分重要的原因是充分利用了城市公共交通。目前，香港公交客运量占城市客运交通的比重，从20年前的73%提高到目前的88%。在国外，许多大城市的公交系统也承担了相当比重的城市客运总量，如纽约为86%，伦敦为80%，东京为71%。与其他形式的交通方式相比，公交出行的成本最低，时间也较灵活。公交服务的覆盖面很广，其运输体系可在需求量很大的地区每小时有效运送2万名乘客，而且也能在成本低、效益高的条件下为人口稀少的地区服务。同时，公交运输体系还在火车、地铁和长途汽车组成的综合运输体系中发挥重要的作用。

然而我国现有的城市公交系统并没有完全发挥其在城市交通系统中的重要作用。造成我国目前公交服务水平底下、运量不足的现象的原因很多，其中主要的原因是传统的公交调度系统没有充分考虑实时的客流情况。目前我国的公交调度基本上还是采用传统的人工作业的调度方式，在传统的公交车辆的调度中，由于调度人员无法了解公交车辆在路上的运行状况、乘客流量、交通环境等情况，只能按照行车时刻表进行调度，司机在路上遇到了特殊的情况也无法接受正确的行驶引导和合理的调度指令，这样往往会浪费公交资源或者延长乘客的滞站时间。为了使调度中心能“看的见，听的着”进行调度所必需的实时信息，这就要求公交调度系统能够快速、准确地采集包括车辆的位置和状态信息、沿线的道路信息、沿线的客流信息等，为智能调度提供全面的数据支持。这样，才能够从车流、客流、路况等实际出发，选择最佳的调度方案，让整个公交线路运行在最佳的状态同时现代化的通讯技术和信息管理技术也会为公交公司节省相当的人力和物力，从而做到降低成本提高工作效率。所以，智能化公交调度的引入不仅有很好的社会效益，而且会给公交企业带来良好的经济效益。

国外研究现状

发达国家对智能公交调度优化的研究较早，理论相对成熟，而且己有大量的研究成果得到实际应用，并取得显著的效果。20世纪60年代，英国利兹大学计算实验室向国家交通委员会提交了“大规模调度计划问题的计算机求解基础原理和未来可能性”的报告，其研究成果被应用于铁路机车调度计划并取得显著效果。20世纪70年代，Bly，Jsckson，Koffman和Ryan等建立起了用于评价不同调度方案的模拟模型。

20世纪80年代后，结合计算机模拟的公交调度优化理论有了进一步的发展。1985年，Peter G..furter针对线路双方向客流不均匀问题，探讨了如何优化放车调度空车发出，中途载客过程，并提出了相关模型。1986年Avishai Ceder阐述了利用公交乘客数据制定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。20世纪90年代，该领域的理论有了更大的发展。1998年英国的Christopher J Ellis和Emilson C.D.Silva阐述了英国公交事业中竞争与需求协调的反调节措施，强调了需求协调机制在公交市场的主要作用，并表明了一旦需求协调时模型存在纯策略平衡解

圈。1999年Maged Dessouky等研究了在定时换乘端点进站车辆的到达与出站车辆的出发同步进行可以使换乘延误最小化，用智能交通系统的车辆跟踪和控制技术，阐述了能够实现同步换乘的实时控制的技术。

近年来，公交调度优化理论得到进一步发展和深化。2001年Andre de palma 和Robin Lindesy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。同年Aceder 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Ali haghani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。

国内研究状况

公交优先发展战略在我国的研究和实施起步较晚，于20世纪80年代才逐渐受到人们的关注，相应的公交调度优化理论和系统建设到目前为止都还处在探索和初步发展阶段。20世纪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。20世纪90年代，西安公路交通大学孙芙灵于1997年根据西安市公交公司客流调查数据，探讨了几种确定发车间隔的方法，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。20世纪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对公交车辆智能调度及相关技术进行了研究，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。青岛科技大学的童刚建立了公交调度模型并求出均匀的发车间隔〔，探讨了带软时间窗的单线路单车型的公交调度问题，分别选择运力与运量的平衡、乘客的不方便程度与公交公司的成本最小作为目标函数建立公交调度的数学模型。

在系统建设和软件开发方面，北京市于20世纪90年代末开展了我国第一个综合性公交项目“北京市公交总公司智能化调度系统总体方案设计及示范工程”。