基于PSO的公交调度优化问题研究-开题报告

优秀毕业论文资料，欢迎下载借鉴！！！

毕业设计开题报告

学生姓名：学号：

学院、系：

专业：计算机科学与技术

设计题目：基于PSO的公交调度优化问题研究

指导教师:

2010年2月24日

毕业设计开题报告

1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

一．课题研究的目的和意义

世界各国，无论是发达国家还是发展中国家，伴随着经济的高速发展和城市化、机动化进程的加快，城市规模不断扩大，人口日益膨胀，机动车拥有量和道路交通流量急剧增加，城市交通运输的压力越来越大。特别是在公共交通方面，由于公交车辆增多、线路延长、车次增多，造成在大城市里边交通拥挤现状非常严重。尽管修建了大量的交通道路和改进了交通设施，但城市交通问题还是没办法能够很好的解决，在车流量高峰时间段，还是造成交通阻塞，给在城市工作和生活的人们带来很不便。

城市公共交通是城市运输体系中一个很重要的组成部分，是客运交通的主体，是城市生产和居民生活必不可少的社会公共设施，并且公共交通在疏散客流缓解交通压力方面有着其他城市交通运输工具无法比拟的优点。公共交通人均占用道路面积少，相对于众多的小型机动车辆具有节省能源和减少污染的优势。由于市场对公共交通的需求不断增加，公共交通的车辆资源又是有限的，因而资源使用者之间对有限车辆资源的需求在时间上和运输服务上存在冲突和矛盾。公交车辆运营调度的任务就是有效管理和合理分配有限车辆资源，调整供需平衡，以解决供需矛盾，达到所求目标最佳。调度问题实际上是一个多目标优化问题，即在满足调度限制的解空间内，寻找使调度选择中提出的目标函数都满意的优化解。

由于公共交通是一个复杂的系统，在公交线路中车辆运行是一个动态过程，乘客到达和交通需求都是不确定和随机的，公交车辆在运行当中还会碰到很多不确定的其他影响因素，例如：车辆出现故障，没办法再行驶、出现交通阻塞、发生交通事故等，这些都是无法预知的，出现车辆晚点到站，同时到站车辆数过多的情况。这样就得需要对公交实行调度，及时采取实时调度方法，最大限度地消除突发问题对线路运行所造成的影响，以弥补可能出现的损失。

二．国内外公交调度研究概况

1、国外研究概况

上世纪 90年代以来，美国、欧盟、日本、新加坡等发达国家对于先进的公交系统(APTS)的研究给予了高度重视和巨大的投入，大量研究成果和先进技术被应用于城市公交系统之中，传统公交管理中存在的诸多问题得到了根本改善，其共同做法是强调公交信息的采集、信息的处理和信息的输出服务。各类传感器、摄像设备、GPS接受设备的大量采用使得公交信息采集技术日益完善。目前 ,应用较成熟的技术主要有:现代通讯技术、公交车辆自动定位技术、乘客自动计数系统、地理信息技术等。;车辆自动定位技术由定位技术和数据传输技术组成，通过该技术的使用可实时监控每一辆车所在位置并把信息传至控制中心。1993年英国的Malachy Carey研究了车辆的非准点到站分布，以及不同发车间隔下乘客到达分布，基于个体对费用、出行时间等因素的考虑研究了时刻表的制定问题［1］；1995年美国的Adamski等运用SIMULINK仿真工具对处于准点控制、发车间隔控制、协同控制和随机控制四种调度控制模式下的公交线路运营状况进行了仿真研究[2]；1999年美国的Maged Dessouky的等运用车辆跟踪技术研究了大间隔发车的公交车辆到站的延误分布，发现车辆的晚点与起始时间无关，为实时控制提供了一定依据[3]；以色列的A-Ceder等人于1999年对最大一致性的公交时刻表做了研究，建立了多条公交线路协调发车的调度模型[4]；美国的Randolph Hall等于2001年提出以线路上固定的控制站对公交车辆到站时刻进行控制的自动控制策略，有效解决了控制信息传输的延误[5]。

欧洲许多国家城市街道一般都比较狭窄，但是，它们通过实施公交优先政策，设立公交专用道，为公交车提供优先通行信号，布设智能公交监控与调度系统等措施，提高公交车辆运行速度和公交服务质量以吸引公众乘坐公交车出行，从而有效地缓解了城市交通压力，解决了城市交通问题，并取得了明显的社会经济效益，这些经验值得我国许多大中城市借鉴。

2、国内研究概况

我国的公共交通发展主要是常规的地面公交，有些大城市开始发展轨道公交，公交线网布局不合理、出行时间过长，造成在站点等待时间过长都是在各个地方的城市公交系统常见的问题。需要一个更加优化的公交调度方案来完善城市公共交通，给人们带来更加方便、省时的出行环境。要达到这种要求，城市公交运输系统还存在很大的差距，体现在：为社会提供服务信息的水平低，乘客缺乏必要的乘车服务信息；调度缺乏必要的信息与辅助处理手段，主要是以经验为主被动、滞后的实施调度；企业管理信息化水

平低，信息采集、传输初始仍以手工作业为主。因此，如何将众多的公交车辆纳入现代化、信息化、高效率的管理之中，解决由原始调度模式造成的低效率问题，是现代公交行业急需解决的问题。

北方交通大学ITS研究中心黄溅华等人对公共交通实时调度控制模型和方法做了深入研究[6-8]；吉林工业大学李雄飞等对路牌调度系统做了一定研究[9]；北方交通大学结合北京公交ITS示范工程对公交智能调度及相关技术进行了平台专家系统设计与开发、区域调度运营组织与调度体制等做了重点研究[10-12]；在智能系统方面，吉林大学的杨兆升教授对智能公交系统框架做了一定研究，并且深入研究城市公共交通智能化调度的关键理论和实施技术，提出了公交调度方式自动生成的基本原理和新方法，为公交智能化调度系统提供了关键的理论保证，并创造性的开发了功能齐全且实用的“智能公交车载机”，被称为IPTC（Intelligent Public Transit of Computer）型车载机[13]。北方交通大学的张庆国在公交调度优化中引入了遗传算法，构造了符合行车规律的编码方式、遗传操作和适应度函数。但是采用基本遗传算法，运算效率低，而且遗传算法的目标函数只是考虑了车辆的运行时间，没有考虑到乘客的等车时间[14]；上海交通大学的郭振宇在《上海巴士公交信息化中的关键技术》一文中也引入了遗传算法，同样目标函数只考虑了车辆的运行时间，用基本的遗传算法求解[15]；哈尔滨工业大学的刘翠所研究的排班模型，目标函数考虑了乘客的等车费用、乘客的车内费用和公交公司的可变运营费用，模型过于复杂，不利于求解[16]。

综上所述，对于公交调度研究，在引入各种计算方法的时候，过于简单的模型计算会导致结果的不够准确，过于复杂又不便于求解。从国内外对公共交通智能化的研究和开发可以看出，要实现公共交通实时调度，必须建立完善的支持调度的硬件系统(即调度系统)和相应的调度的软件(包括调度的方法和模型等)，这两者的结合才能真正达到公共交通调度和管理的智能化。采取最有效的计算方法求解得出最优化的公交系统模型，可以更有效的缓解城市交通压力。