基于服务水平的区域公交协调调度优化研究

服务水平是公交服务最重要的属性,区域公交的协调调度可以提升区域公交服务水平、降低营运成本。文章综合考虑乘客及公交运营管理者两个方面,以区域乘客候车及换乘等待时间最小为目标,构建区域公交协调调度的双层规划模型;下层规划模型依据满载率优化运营成本,上层规划模型依据公交服务水平优化公交线路的发车时刻;设计了该模型的遗传算法,并以兰州市安宁区部分公交线路为例进行实证研究,通过算例分析表明,采用协调调度的方法可以使区域公交的服务水平得到提升,特别是在乘客换乘等待时间、候车等待时间及拥挤程度等方面效果明显,说明区域公交协调调度模型及算法的有效性。     

整合运营下的轨道交通发车间隔及票价模型

为了分析公共交通整合运营模式给乘客带来的效益,对此条件下的轨道交通的最优发车间隔和票价进行了研究.采用分析优化方法,探讨了公共交通的实际乘客需求及票价成本收益,并以此为基础建立了以社会福利最大化为目标的发车间隔和票价综合优化模型,确定该模型为非线性约束最优值规划,应用可行方向法对模型进行了求解.结合算例讨论了模型的可行性和稳定性,并分析了轨道交通发车间隔和票价变化对目标函数值影响的灵敏度.     

考虑乘客主观评判的地铁与公交的票价及换乘优惠率优化

针对协同服务于同一客运走廊的地铁和公交的票价及换乘优惠率统一优化问题,提出在优化过程中引入乘客在一定出行距离上对选择某种交通方式所承担延误风险的主观评判,从而更加全面地分析出行路径上的客观条件和乘客的心理因素对乘客出行路径选择的影响.为此,本文构建一个双层规划优化模型,它的上层以社会福利最大化为目标,下层为基于弹性需求的随机用户均衡模型.这里采用遗传算法求解双层规划模型,其中下层模型应用相继平均法求解.最后通过一组算例对模型构建的合理性进行验证并应用于分析问题;结果表明:一是乘客延误风险的主观评判对其出行行为的影响具有不可忽视的作用;二是实施换乘优惠可降低乘客的换乘出行成本和提高公共交通系统的社会福利.     

公交补贴与运营策略的实施效果分析

在一个考虑居民收入水平差异性的线性单中心城市中,构建交通出行模式和居住区位选择均衡模型,探讨了可能存在的出行分布模式,研究了公交票价补贴、增加发车频率或提高公交运行速度等运营策略对居民效用和政府租金收入的影响.研究发现在不同的出行分布模式下,公交补贴和运营策略的实施效果不同.当所有人都选择公交出行时,三项策略能使所有居民获益,但不能缩小居民间的效用差距,也不能提高政府的租金收入.当存在部分人选择小汽车出行时,三项策略可以缩小居民间的效用差距,促进社会公平.而且在所有出行分布模式下,提高公交运行速度策略会降低政府的租金收入.理论研究结果可以为政府交通管理部门制定公交补贴和运营管理策略提供借鉴和启示.     

考虑换乘费用的城市公交网络随机用户均衡配流模型及算法

文章在引用增广公交网络的基础上,考虑换乘次数对乘客出行时间的影响,引入换乘次数惩罚因子,给出了计算换乘费用的方法,并给出了乘客在公交出行中包括步行时间、等待时间、乘车时间和换乘时间以及换乘惩罚在内的路径费用. 在此基础上,构建了随机用户均衡模型来描述城市公交O-D需求在网络上的分配问题,证明了模型的最优解满足平衡条件,采用改进的MSA算法对模型进行求解. 最后,用一个简单算例验证了模型及算法的可行性和有效性.     

考虑超载控制与内生拥挤的长短线公交动态运营策略

针对长线公交在部分时段和局部线路上的拥挤，本文提出在部分时段增发短线公交的运行策略。考虑时变的出行需求，本文构建了带有均衡约束和机会约束的动态规划模型，通过近似和逆推解法对动态规划模型进行快速求解，以确定短线公交的动态发车方案。一方面，本文构建机会约束控制车内拥挤，从而帮助提高公交的服务水平，这响应了出行者对公交服务水平的要求越来越高的现实；另一方面，分析了内生拥挤、客流在长短线之间的转移，使得本文的研究更贴合实际。考虑到动态策略的操作难度，本文建立混合整数规划模型对动态策略的启发式特例进行求解。算例分析结果表明，本文提出的动态策略和启发式策略均能通过增加适量的运营成本，有效地缓解长线公交在高峰时期的超载，同时显著减少乘客候车时间成本和车内拥挤；启发式策略能在乘客体验和运营成本之间进行合理权衡，并且在操作简易性方面更具优势。     

公交乘客福利补贴及公交企业运营管制

优先发展城市公共交通是缓解交通拥堵、提高政府基本公共服务水平的必然要求,也是构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择.由于公交运营的专业性及特殊性,科学合理地对公交企业进行管制以及对公交出行者进行补贴是保障公交行业健康发展、提升社会整体福利的重要手段.本论文拟探讨政府该如何结合企业管制与用户补贴两种手段对垄断型的公共交通市场进行合理干预,从而实现社会福利最大化.本论文提出了面向公交乘客福利的公交管制与补贴的优化模型,并在分析模型性质的情况下对模型结构进行化简,最后给出关于票价、发车间隔及车载能力的解析关系.理论分析和数值计算均显示在补贴资金的社会成本低于临界值时,为公交出行者提供补贴有助于增加消费者剩余及社会福利.     

多元化产品和服务的网约车平台运营机制研究

网约车平台提供多元化的产品和服务来满足乘客需求.通过假设平台运营快车和专车服务,分析了乘客出行模式选择行为和司机服务模式供给行为;以网约车平台的双边定价以及专车-快车划分为决策变量,以平台利润最大化为目标,分析了最优解的性质.研究发现:1)双边定价使得专车司机不提供快车服务;2)不存在超量乘客需求或者额外司机供给;3)专车需求不为零,且总存在部分乘客选择其他交通方式.数值实验进一步表明,乘客参与率与司机利用率呈现相反的变化.本文对以网约车平台为代表的一类按需服务平台进行多元化产品运营进行方法论研究,给出了建模思路和求解框架,足够引起按需服务平台实际运营者的重视.     

轴-辐式机场长途巴士线网运营时刻表优化设计

针对轴-辐式机场长途巴士线网的发车时刻问题, 构建时空网络, 分析乘客到达机场的行为与过程; 基于航班起飞时刻, 在乘客的候机与换乘时间上限约束下, 建立巴士时刻表优化模型, 并设计基于矩阵式编码的遗传算法进行求解. 通过分析不同候机与换乘时间上限的组合对运营成本的敏感性, 得出合理的运营时刻表.     

考虑发车间隔与乘客人数关系的机场长途巴士时刻表优化设计

本文在考虑发车间隔与乘客人数间关系的基础上研究机场长途巴士时刻表的优化设计问题. 首先证明机场长途巴士时刻表是影响乘车人数和巴士运营成本的重要因素, 其次利用厂商均衡理论分析巴士时刻表与乘车人数之间的关系, 然后针对巴士发车间隔与乘车需求的关系, 建立使机场长途巴士利润最大的不固定发车间隔的时刻表优化模型, 并利用矩阵编码的遗传算法进行求解. 最终得到机场长途巴士各线路上应有的发车数和发车时刻.     

多模式交通网络税费政策评价模型

为了实现节能减排,政府改革了燃油税并出台了车船税政策,以鼓励使用低能耗的小排量汽车.为了科学评价这两种税费政策的实施效果,面向包含小汽车和公交车组成的多方式交通网络,利用网络均衡原理和变分不等式理论,构建了等价的多用户、多准则均衡变分不等式(Ⅵ)模型,设计了求解该模型的启发式算法,并进行了算例验证.利用所建立的模型分别研究了燃油税和车船税对交通网络的成本-收益影响、公交出行分担率以及对不同排量汽车用户公平性的影响问题.研究表明:提高燃油税和车船税的税率,虽然有可能减少交通网络的整体收益,但能提高公交分担率,其中车船税对公交分担率边际增加作用递减;而不同的税率将在出行成本方面影响出行者的公平性.     

多模式交通网络税费政策评价模型

为了实现节能减排,政府改革了燃油税并出台了车船税政策,以鼓励使用低能耗的小排量汽车. 为了科学评价这两种税费政策的实施效果,面向包含小汽车和公交车组成的多方式交通网络,利用网络均衡原理和变分不等式理论,构建了等价的多用户、多准则均衡变分不等式（Ⅵ）模型,设计了求解该模型的启发式算法,并进行了算例验证. 利用所建立的模型分别研究了燃油税和车船税对交通网络的成本-收益影响、公交出行分担率以及对不同排量汽车用户公平性的影响问题. 研究表明：提高燃油税和车船税的税率,虽然有可能减少交通网络的整体收益,但能提高公交分担率,其中车船税对公交分担率边际增加作用递减;而不同的税率将在出行成本方面影响出行者的公平性.     

低密度客流条件下柔性路径巴士实时调度的干扰管理模型

针对低密度客流条件下路径可变巴士行进过程中出现的乘客实时请求服务这一问题,引入干扰管理方法,从乘客扰动、路径偏移以及运营成本3方面综合度量系统扰动,构建了低密度客流条件下路径可变巴士响应需求的实时调度干扰管理模型,并设计嵌入等待策略的两阶段算法对模型求解,最后用数值实验验证了该模型和策略的有效性.实验结果表明:将干扰管理思想运用到这一客运系统的实时调度中,能够有效地针对低密度客流条件下乘客出行的特征,实现以扰动最小为目标的实时高效调度,从而达到既能满足乘客方便快捷的出行需求,又能满足运营者降低成本的目的,并提供一种能够解决低密度客流条件下巴士调度的有效手段.     

面向换乘行为的城市公交客流分配及应用

随着大城市"城外居住、城内上班"这种生活-工作模式的普及,居民出行距离延长引起公交半径的增加,换乘就不可避免。针对这一现实需求与公交网络的特性,提出了符合乘客路径选择行为的广义公交路径定义,重点分析了乘客出行行为符合马氏决策过程的"无后效性",详细给出了出行过程中涉及的状态-行动空间及状态转移概率,建立了基于马尔科夫链的非平衡公交客流分配模型,设计了相应的算法。最后,以成都市部分公交网络的实际运营数据为例,对模型和算法进行实例验证,并根据配流结果对参数进行了敏感性分析。     

不确定服务时间下分布式鲁棒门诊预约调度和排程

研究了单服务台门诊预约调度问题,考虑了门诊服务中不确定服务时间,基于服务时间联合概率分布的支撑集和矩等部分信息,并利用平均绝对偏差刻画服务时间的相关性,最小化最坏情况下期望等待成本和加班成本,建立了分布式鲁棒优化门诊预约调度和排程模型,利用优化方法结合对偶理论,得出了模型的数学性质和易求解的等价问题,确定患者最优的预约服务时长和服务次序.最后,仿真实验结果验证了模型的可行性和有效性.     

多起点多讫点公共交通系统早高峰乘车均衡模型、算法与变动票价管理

分析早高峰时段多起点多讫点公共交通系统乘客乘车行为,考虑乘客的乘车时间成本、车票价格、拥挤成本和误时成本,区分有无座位情况,建立固定交通需求下的用户均衡模型和系统最优模型,针对模型建立有效算法,比较各模型导出系统最优的变动票价管理方案.数值算例结果验证了模型、算法和变动票价管理方案的有效性.对计算结果分析中,发现误时成本较小车次上,短途乘客对于长途乘客存在"挤出效应".     

考虑共享出行的用户均衡交通分配模型

为了研究共享出行行为对交通分配问题的影响,本文提出一个基于路径的共享出行用户均衡交通分配模型.在该模型中,出行者不仅要选择从出发地到目的地的路径,而且还要进行模式选择,以达到最小化广义路径出行成本的目的.本文构建的考虑共享机制的交通分配模型引入两个假设:1)一个乘客只被一个共乘司机搭载,一个司机只载一个乘客;2)由于参与共享出行活动,共乘司机和乘客均可获得额外的共享出行奖励,此外共乘乘客还能得到共享出行成本折扣.这两个假设使得所构建的共享出行用户均衡模型更贴近现实.Braess网络中的数值结果分析了关键参数对均衡结果的影响,结果表明:共享出行成本优惠和共享出行奖励均是鼓励出行者参与共享出行活动的有效措施.     

常规公共交通与轨道交通运营调度协调模型

针对常规公交与轨道交通实现一体化运营调度展开研究,通过建立常规公交与轨道交通换乘的调度协调模型,以制定面向常规公交与轨道换乘网络运营组织的统一、协调的运营时刻表,获得公共交通车辆在换乘站的最优到发车控制策略.最后对常规公交和轨道交通换乘网络实行协调控制的具体算例进行分析,结论表明: 在不需要进行大量设施投资的前提下,运营调度协调有效降低了乘客换乘费用, 并优化了系统成本,提高了公共交通服务质量.     

城市交通网络中的停车-换乘行为

在一次出行过程中,经常会使用停车-换乘方式．即出行的前一部分采用私家车方式．途中停车。再换来其他交通方式到达目的地。在停车-换来出行方式下．人们除了选择路径，还要选择换来站点。利用离散选择理论中的层次Logit结构模型，研究城市交通网络中的停车-换乘行为，定义多模式下停车-换乘出行的混合随机均衡分配条件，建立与之等价的数学规划模型，设计模型的求解算法，并用一算例分析算法的收敛性能和模型参数厦公交票价对解的灵敏度。     

用于异质用户出行管理的可交易许可证研究

针对公共交通与私家车出行方式并行的双模式交通系统,在考虑不同用户的时间价值情况下,通过引进可交易的道路许可证政策,建立了均衡出行交通模型.研究发现,许可证政策将拥挤产生的交通成本内部化,在缓解交通拥堵的同时,通过经济手段,降低了系统总成本.进一步地,本文证明如果汽车比公交快,那么时间价值较高的人会选择私家车出行;反之,如果公交比汽车快,时间价值相对较高的有车族会选择公交出行.通过与OD收费进行比较,我们得到在收费为正的情况下,许可证政策可以得到与基于OD收费相同的效果.最后,算例结果表明,许可证政策使得部分人选择公交出行的成本更低,达到鼓励公交出行的目的;甚至在许可证发放数量少于临界数量的情况下,选择公交出行的人会获得正收益.