基于异质性出行需求的公交线路组合调度研究

为进一步研究异质性需求公交线路的组合调度,设计全程车、区间车和大站快车组合调度研究模型:以公交线路总成本(包括用户成本和运营成本)为目标函数,以各种调度模式发车频率、大站快车跳过站点为优化参数,以满足乘客出行需求为约束条件。模型首先基于Logit模型计算换乘比例,将乘客的出行需求进行分类,然后对组合调度方案进行建模。设计一种混合遗传算法的布谷鸟算法求解算例,获得最优解,并对模型参数进行敏感性分析。计算分析结果表明:此组合调度方法相较于全程车、全程车+区间车调度模式,总成本分别减少24.3%和14.4%;并优化乘客出行方式;乘客时间价值和单位运营成本对结果影响较大。通过这种组合调度优化方法,为公交运营企业调度方案提供一种新思路。     

考虑车内拥挤状态的公交弹性发车间隔优化

为提高常规公交的出行服务质量，建立了考虑车内拥挤状态的公交弹性发车间隔优化模型.通过量化车内拥挤状态，给出各拥挤状态下的乘车成本;建立了线路各区间的拥挤状态转移函数.考虑乘客的车内拥挤状态感知，建立站点乘客随时间的上下车数量的度量模型;构建乘客出行成本度量模型，以乘客出行成本与车辆运营亏损之和最小化为目标函数，建立了公交弹性发车间隔优化模型;并设计遗传算法对模型进行求解.结果表明:优化模型能够有效降低出行成本.模型对等待成本有着“补短板”效果，对乘车成本有着“削峰”效果，即通过增加乘客到站量小站点的等待成本，降低乘客到站量大站点的等待成本，削弱乘车成本峰值的手段，达到总成本最低的效果.     

考虑乘客时间成本的城市公交发车间隔优化模型

针对城市公交发车间隔优化时对公交运行过程描述不够全面、未充分考虑乘客时间成本的问题,提出了考虑乘客时间成本的城市公交发车间隔优化模型.首先,在详细分析能够体现公交车辆运行特征的不同时段与站间的运行速度、站点停站时间、上车人数、下车人数、滞留人数以及新增候车人数等变量或参数基础上,建立车辆运行约束和乘客人数约束,将包含等候时间和在车时间的乘客平均出行时间作为出行成本、车辆平均满载率作为公交企业载客成本,以乘客出行成本与公交企业载客成本之和最小为目标建立发车间隔优化模型.然后,使用软件Pycharm中scikit-opt代码库调用遗传算法求解模型.最后,以北京市848路公交上行线路早高峰8:00—9:00时段为例,求解其理论最优发车间隔,结合运营实际确定实际最优发车间隔及总成本.研究结果表明：考虑乘客时间成本后的发车间隔较实际发车间隔,乘客平均出行成本降低9.09%,公交企业载客成本上涨0.57%,乘客与企业总成本下降约3.01%,提出的模型可行有效.     

多商品库存及辅助分配问题研究

研究了一定周期水平T内需求确定,且不允许缺货的多目标、单一水平、多产品联合库存补货策略,目的在于最小化生产与库存总成本。针对多产品库存成本函数性质,引进生产产量辅助分配函数简化成本函数,并探讨了优化库存成本的相应条件。最后,应用动态规划理论来优化成本函数,综合分析了多目标、动态经济批量下多商品库存问题,通过实证数据分析得出了多商品库存最优成本。     

考虑拥堵道路停车惩罚的定制公交调度研究

为了满足城市产业聚集区乘客出行的个性化需求，同时缓解路网过饱和问题，提出了考虑拥堵道路停车惩罚的定制公交调度模型。分析定制公交运营条件和调度规则，标定拥堵道路停车载客成本惩罚函数和违反乘客时间窗惩罚函数，以乘客在车时间成本、车辆运行时间成本、违反乘客时间窗惩罚成本和拥堵道路停车惩罚成本构成的系统总成本最优为目标，建立了响应实时需求的定制公交调度决策模型。设计了改进遗传算法和插入算法进行问题的求解，以中关村软件园为实例来验证模型和算法的有效性。结果表明，定制公交在班次时长、满载率以及成本控制等目标上均能达到预期效果，模型和算法具有一定的可行性。     

高自由度响应公交分区路径与调度的协调优化

因乘客乘车时长、车辆容量等的限制,较大服务区域内可能需要开通多条线路、运行多辆车,故有必要进一步划分服务区域,按分区安排发车时间、配置车辆、优化行车路径等。考虑预约型乘客的出行需求,构建了协调优化分区路径与调度的迭代算法。针对每个分区,以乘客出行时间窗要求、车辆容量、车辆出行时长等为约束,以车辆总费用最小为目标,基于VRP方法构建了分区路径优化模型,设计了遗传模拟退火求解算法。通过多组试验获知,车型可选时,无论需求大小,均可降低总费用,但需求越大,总费用降低程度越小;总费用与分区数相关,低需求量时分区可能产生不利影响,较高需求量时适当分区将大大降低总费用,最优分区数不随需求量的增加而增加;本优化方法能显著减低总费用。     

基于乘客效益最优的BRT客流均衡模型

针对BRT通道内乘客优化引导问题,文中从BRT快速通道内的乘客需求特性角度出发,根据乘客起讫点(OD)需求与快速通道的线路特点对乘客进行分类,考虑影响在站乘客总效益的各个出行成本(乘车时间成本、延误等待成本和拥挤成本),采用客流分配的方法对到站线路车辆分配不同类型的乘客,并对不同类型的乘客需求采用不同的分配原则,在此基础上建立基于乘客效益最大化的BRT均衡配流模型,并通过设计改进的遗传优化算法对模型进行求解。算例分析表明,该模型可以在满足乘客总效益最优的情况下得到各条线路的乘客分配方案。与不使用该方案相比,算例乘客出行总成本减少162.3元,成本减少17.68%,证明了文中模型的有效性和实用性。     

考虑乘客异质性的公交阶梯票价策略优化

针对早高峰轨道交通拥挤问题,文章根据用户均衡准则建立了考虑计划延误成本和车内拥挤成本的均衡乘车模型,研究了异质乘客的出发时间选择行为及不同的阶梯票价优化策略,并推导出不同票价调整策略下的最优调整区间以及相应的票价调整量。研究发现,票价区间划分得越多,系统总成本越小,乘客的出行分布越均匀。最后通过数值算例验证了模型的正确性。     

混合公交系统的票价和服务区域协同优化

为促进需求适应式双线混合公交系统的发展，对矩形区域内固定公交/需求响应式公交服务区域和需求响应式公交票价进行协同优化.采用连续逼近法，推导出运营商和乘客的成本构成.构建了非线性规划问题，在运营商收益非负的约束条件下使用户总成本最小化.设计数值实验，检测不同需求水平下优化模型特性.结果表明，时间价值参数对服务区域的影响较大，对票价的影响较小.算例中时间价值从20元/h增大到40元/h时，需求响应式公交服务区域面积占总区域面积的比例从24.5%增大到32.0%.需求密度对用户成本的影响较大，低需求密度下需求响应式公交的最大偏移距离与用户成本成负相关关系，而在高需求密度下则相反.灵敏度分析中最佳的需求响应式公交服务区面积占总区域面积的比例均小于50%.     

考虑负荷聚合商的源荷双侧合作协同运行策略

为应对可再生能源出力间歇性对电能供需实时平衡带来的挑战,利用供给侧与需求侧相互配合的运营模式,进而提出考虑负荷聚合商参与的源荷合作博弈优化模型。首先,构建考虑负荷聚合商的源荷合作运行基本框架,以解决源侧可再生能源出力波动性带来的电能供需供应难题。其次,计及源侧发电成本、弃风成本,荷侧需求响应成本,构建源荷双侧支付函数模型;并以源荷合作运行总成本最低为目标函数,以保证各参与主体的运行经济性。再次,基于Shapley值分配法,提出合作运行联盟内源荷双侧的成本分配策略,从而保证合作运行联盟的稳定性。最后利用算例仿真验证所提源荷合作运行策略的可行性与有效性。结果表明：所提策略可减小负荷峰谷差、减少火电机组出力、提高可再生能源消纳量、降低源荷双侧运行成本,对系统的经济环境效益具有积极作用。     

基于预订销售的库存模型

在需求率是价格的函数,允许缺货的条件下,采用动态价格策略,考虑允许顾客取消预订和货币时间价值的影响,建立一个库存-销售模型,并用数值实例验证模型的有效性.该模型能够有效地确定出最优的销售价格、订购量、预订销售周期,使得服务企业的净利润最大化.     

考虑站场实时排班可行性的纯电动公交调度

近年来,中国纯电动公交车占比逐年提高,2019年已超过46.8％,北上广深等多个城市已实现100％.通过深入分析纯电动公交车行驶过程中的耗能组成,由此建立电能能耗成本函数;构建同时考虑乘客出行与公交企业运营成本的纯电动公交车调度排班模型;将公交场站车辆数作为约束条件引入模型,真实反映实际车辆运行情况;为严格做好疫情防控,将车辆满载率纳入模型约束以保证乘客安全距离;通过分析发现该模型属于NP-hard问题,提出利用遗传算法对其进行求解.利用广州市105路公交线路的运行和OD需求数据进行仿真验证,表明该模型和算法具有一定的有效性.     

面向城际轨道交通的定制化接驳公交线路优化

针对面向城际轨道交通的定制化接驳公交线路优化问题,对现有的定制化接驳公交的不足进行了总结,并建立了定制化接驳公交运行线路优化模型,该模型目标函数考虑最小化乘客出行成本和公司运营成本,同时满足最大乘客定制需求。针对该优化模型的特点,设计了混合模拟退火算法对其进行求解。最后通过算例分析,验证了所研究的考虑轨道交通到站时间的定制化接驳公交协调线路优化模型和算法的可操作性、有效性以及稳定性。     

公交乘客可靠度信号配时优化

为优化交叉口车流运行状态,引入公交乘客可靠度指标评估公交乘客通过交叉口的可靠性,分析信号周期时长、公交车比例与公交乘客可靠度之间的关系,并研究非公交优先方向流量对公交乘客可靠度的影响.结果表明:提高公交优先方向的公交乘客可靠度会使信号周期时长增加,并且随着公交优先方向的公交车比例增加,交叉口信号周期长度也随之增长.通过与Webster信号配时方案的对比,仿真验证所提出模型的效果,为城市交通提供不同信号配时方法.     

考虑保质期约束的生鲜品的协同生产与配送研究

【目的】考虑到生鲜品易变质的特点,为了减少产品腐坏,降低生鲜厂商供应过程的各类成本,提出了一个随机需求下多时段、多产品的生鲜品协同生产与配送问题。【方法】引入了逻辑斯蒂方程来表示保质期和变质成本的关系,将产品新鲜度的因素加入到目标函数中,建立生鲜品协同生产与配送过程的模型,并用数值例子进行验证,最后将协同优化与单独优化得到的最小总成本做仿真对比分析。【结果】所建模型可以在满足顾客对生鲜品需求的前提下有效地减少保质期的损耗,降低变质成本,得到整个过程的最低总成本。【结论】考虑生鲜品保质期约束的模型对生鲜厂商的实际供应过程有一定的指导意义,且通过仿真对比分析证明了提出的协同优化效果更好,问题模型越复杂,协同生产与配送优化的效果越明显。
     

基于成本分析的快速公交发车频率优化方法

以公共交通走廊上单条快速公交线路为研究对象,建立了基于快速公交线路站点OD数据的用户成本模型及企业运营成本模型,并以总成本最小为目标函数建立了快速公交线路的发车频率优化模型,建模过程中充分考虑了时间价值对模型优化结果的影响.以常州市快速公交1号线为例对模型进行了应用研究,结果表明:随着发车频率的增加,总成本先降后升,在15 veh/h处达到最小值.因此建议高峰时间发车间隔为3～5 min;平峰时段发车间隔为6～8 min.对用户成本和企业运营成本随发车频率变化的敏感性进行了分析,得出了优化发车频率对降低乘客等车时间成本有显著的效果,而对减少乘客车内时间成本作用较小的结论,为企业在满足一定公交服务的基础上降低运营成本提供了决策依据.     

基于库存成本的连锁零售企业配送网络设计

研究了需求不确定的连锁零售企业配送网络设计及其库存决策的联合优化问题. 以门店和配送中心服务水平为约束条件,详细分析连锁企业内部的二级库存成本,并综合考虑运输成本和配送中心选址成本,建立配送系统年总成本优化模型.以系统总成本最小为目标,运用遗传算法求解该优化模型,在得到最优配送网络方案的同时,确定系统安全库存因子及门店的订货周期.通过算例仿真验证模型和算法的有效性,并分析需求、运输距离和选址成本等因素对系统总成本的影响,为连锁零售企业的物流配送网络设计及库存控制提供决策支持.     

基于公交乘客可靠度的信号配时优化研究

为优化交叉口车流运行状态,本文引入公交乘客可靠度指标用于评估公交乘客通过交叉口的可靠性,分析了信号周期时长、公交车比例与公交乘客可靠度之间的关系,并研究了非公交优先方向流量对公交乘客可靠度的影响。结果表明：提高公交优先方向的公交乘客可靠度会使信号周期时长增加,并且随着公交优先方向的公交车比例增加,交叉口信号周期长度也随之增长。最后通过与Webster信号配时方案的对比,通过仿真验证了所提出的模型具有一定的效果,可为城市交通提供不同信号配时方法。     

实时信息下共线公交线路发车时刻表的协同优化

为改善实时信息下共线公交线路的运营服务水平,提出了一种实时信息下的共线公交线路发车时刻表优化模型。首先,基于时变的客流需求和路况信息,考虑实时信息下乘客出行行为动态变化导致的共线线路客流分布变化,以乘客出行成本、公交企业运营成本为优化目标建立共线公交线路发车时刻表协同优化模型。然后,选择基于动态拓扑结构的改进粒子群优化算法(PSO-DT)对模型进行求解。最后,以大连市两条共线线路为例进行分析,给出了优化后的发车时刻表、车辆运行轨迹图,分析了有无实时信息下客流分布的差异。结果表明：与现有方案相比,文中方案可使乘客出行成本降低12.6%,公交公司运营成本降低8.3%,总成本降低12.3%,发车次数整体上减少3次,乘客平均承载量增加3人,瞬时最高承载量减少4人,各车次承载量标准差降低2.192人,优化后线路服务水平有所提升,各车次的载客量分布更加均衡,说明文中模型是有效的。     

考虑需求变化与时变路网的同城货运路径优化

为了使客户得到更加优质的服务,设计科学合理的算法进行车-货匹配并优化车辆路径,结合同城货运平台订单需求实时变化特点,以车辆使用成本、燃油成本、延误或提前到达货主位置产生的违约成本、为避免道路拥堵或产生过大违约成本产生的等待成本最小为目标函数,建立考虑车-货匹配、城市时变路网等约束的车辆路径优化模型。设计一种混合量子粒子群优化算法,决策最优货物匹配方案、车辆路径及车辆运行时间计划方案。研究结果表明：设计改进的量子粒子群算法得到的小规模算例优化解与Cplex优化软件得到最优解的相对偏差为3.7%,但所设计算法的平均求解时间仅需54.84 s,而Cplex的平均求解时间则需8 640.80 s;在合理规划周期内,所提出的路径规划模型可通过调整车辆出发时间有效地将违约成本转化为代价较低的等待成本,或通过牺牲油耗成本降低违约和等待成本从而降低平台运营总成本;当单位等待成本为单位违约成本的30%时,考虑时变路网可有效降低平台运营总成本,当单位等待成本为单位违约成本的20%时,考虑时变路网可降低0.7%的平台运营总成本,当不考虑等待成本时,考虑时变路网可降低10.6%的平台运营总成本。