聶玉慶

摘要：近幾年，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)取得了較大的發(fā)展成效，人們的生活水平也有了很大提升，城市交通的車輛流量以及道路交通壓力日益增大。在現(xiàn)有的城市公共交通運(yùn)營(yíng)中，公交車數(shù)量基數(shù)大，運(yùn)營(yíng)范圍廣，其運(yùn)營(yíng)管理問題尤其突出，多數(shù)公交車輛的利用效率較低，從而使得公交運(yùn)營(yíng)單位無法充分利用車輛及道路資源且不能實(shí)時(shí)掌控車輛的信息，以及運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的不合理支出等諸多不合理現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。這些現(xiàn)象無不增加公共交通運(yùn)營(yíng)部門的成本支出以及管理壓力，在現(xiàn)階段如何在車輛擁擠的市區(qū)盡量提高公共車輛交通效率，減少道路擁堵現(xiàn)象是急需解決的主要問題。伴隨著智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，公交運(yùn)行系統(tǒng)中的信息數(shù)量越來越多，而我國(guó)眾多的二線城市還未實(shí)現(xiàn)智能公交調(diào)度系統(tǒng)，在現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息技術(shù)不斷跨界創(chuàng)新的背景下，更需要精確的計(jì)算方法以及優(yōu)化算法來使系統(tǒng)的運(yùn)行效率不斷提高。所以，把先進(jìn)的信息通訊技術(shù)融入公交調(diào)度運(yùn)營(yíng)管理工作中已經(jīng)成為解決現(xiàn)有公共交通運(yùn)行效率低下的有效解決方案，在GPS定位技術(shù)、通過互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建高效率、適應(yīng)性強(qiáng)的公共交通實(shí)時(shí)調(diào)度解決方案不論從理論上還是實(shí)際上都具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：公交調(diào)度；GPS技術(shù)；優(yōu)化模型；算法；優(yōu)化方法

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）15-0240-03

1 研究背景與現(xiàn)狀

近年來，公共交通車輛的運(yùn)營(yíng)調(diào)度優(yōu)化問題是公共交通企業(yè)以及城市居民關(guān)注的熱點(diǎn)問題，該問題也直接影響著公共交通企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)效益。在對(duì)國(guó)內(nèi)外針對(duì)公交運(yùn)營(yíng)調(diào)度優(yōu)化的目前的部分研究成果不難發(fā)現(xiàn)，要想提升優(yōu)化調(diào)度工作質(zhì)量，首先應(yīng)該制定科學(xué)的調(diào)節(jié)發(fā)車頻率。

從20世紀(jì)70年代開始，西方發(fā)達(dá)國(guó)家就對(duì)公共交通的優(yōu)化調(diào)度問題開始關(guān)注，相關(guān)的研究成果以及研究技術(shù)大都已經(jīng)得到了人們的關(guān)注，還被廣泛應(yīng)用在不同國(guó)家的調(diào)度優(yōu)化工作中，其中使用頻率最大的技術(shù)是紅外自動(dòng)乘客計(jì)數(shù)技術(shù)，新技術(shù)的出現(xiàn)以應(yīng)用給公共交通的調(diào)度優(yōu)化奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家中，公共交通調(diào)度優(yōu)化工作的研究力度越來越大，不少研究都是借助模型的創(chuàng)建來完成的。

但是我國(guó)不少研究人員在了解我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步落實(shí)了公共交通調(diào)度優(yōu)化工作，大部分研究工作主要有以下幾方面為中心展開：一是發(fā)車間隔，也就是行車時(shí)刻表的編排問題、二是線路的選擇問題、三是關(guān)于公交的調(diào)度控制、四是關(guān)于公共交通企業(yè)的車隊(duì)規(guī)模探討、五是公交的調(diào)度現(xiàn)狀，下面本文主要以此問題為導(dǎo)火索展開討論，上述這些問題是比較常見的公共交通運(yùn)營(yíng)問題。

在公交調(diào)度優(yōu)化理論研究中，國(guó)內(nèi)的大多數(shù)研究者主要從發(fā)車的時(shí)間間隔問題和公交車輛運(yùn)行時(shí)刻表的編排問題上進(jìn)行研究。

本文的案例背景：武漢1路上行是從武漢建設(shè)大道雙墩出發(fā)，到武漢蘆溝橋路的分段計(jì)價(jià)有人售票線路。途中共經(jīng)過建設(shè)大道雙墩，建設(shè)大道新合村，解放大道水廠，解放大道太平洋，解放大道仁壽路等19個(gè)站點(diǎn)，是武漢交通網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的一部分?，F(xiàn)在，1號(hào)公交線上的所有公交車上都已經(jīng)安裝了先進(jìn)的GPS設(shè)備，這個(gè)設(shè)備將會(huì)每隔一段時(shí)間就向上級(jí)監(jiān)控部門上傳一次公交車的運(yùn)行信息。調(diào)度部門可以借助移動(dòng)專線把信息進(jìn)一步傳遞給不同的車隊(duì)，不同車隊(duì)的調(diào)度工作人員結(jié)合不同車輛的運(yùn)行現(xiàn)狀可以制定出相應(yīng)的優(yōu)化對(duì)策。

2 案例公交實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

2.1 公交站點(diǎn)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的采集

該文主要借助坐標(biāo)工具來及時(shí)收集運(yùn)行線路上的公交站點(diǎn)信息，下面表1主要列舉了這條運(yùn)行線路不同站點(diǎn)的經(jīng)緯度信息。

2.2 APC數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)的時(shí)間匹配

因?yàn)锳PC數(shù)據(jù)中并沒有公交站點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所以在進(jìn)一步研究分析公交調(diào)度信息及規(guī)劃方案時(shí)，需要借助不同公交站點(diǎn)的APC信息，為此我們應(yīng)該盡快完成APC信息與公交站點(diǎn)的匹配工作。此外，我們還可以借助GPS信息與APC信息在時(shí)間上的協(xié)調(diào)性進(jìn)一步落實(shí)這兩種信息在公交站點(diǎn)的匹配工作，還能獲取一份有關(guān)乘客上下車的APC信息。

2.3 APC數(shù)據(jù)的站點(diǎn)匹配

根據(jù)2.4節(jié)APC數(shù)據(jù)的公交站點(diǎn)匹配的步驟：

（1）采集公交線路上各公交站點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)；

（2）借助APC和GPS信息在時(shí)間上的協(xié)調(diào)性完成匹配工作，能夠獲取同一時(shí)間段的APC位置信息；

（3）順利獲得同一時(shí)間段的APC位置信息之后，還應(yīng)該同其他公交站點(diǎn)的相關(guān)信息進(jìn)行比較，從而獲取APC對(duì)應(yīng)的具體位置以及與公交站點(diǎn)位置之間的距離，從而尋找出距離最近的公交站點(diǎn)。

3 案例公交實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化

3.1 案例優(yōu)化步驟

經(jīng)過大量實(shí)地觀測(cè)與統(tǒng)計(jì)調(diào)查與官方數(shù)據(jù)查閱得知，武漢市的高峰主要分成兩個(gè)時(shí)間段，一個(gè)是早高峰，一個(gè)是晚高峰。有關(guān)客流的相關(guān)信息及模型求解流程如下所示：

第一步：如果GPS系統(tǒng)中有關(guān)公交車在第i（1，2，3，，，，i）站點(diǎn)?？康臅r(shí)間出現(xiàn)變化，我們可以根據(jù)公交車上的APC信息及時(shí)了解該站點(diǎn)的乘客上下車人數(shù)變化情況，然后進(jìn)行第二步，不然就直接返回第一步；

第二步：因?yàn)椴煌军c(diǎn)的上下車人數(shù)可以通過APC系統(tǒng)進(jìn)行了解，如果上下車的人數(shù)變化為0時(shí)返回上一步；否則進(jìn)行下一步；

第三步：我們可以在恰當(dāng)?shù)膶?shí)際完成模型的最佳狀態(tài)下的ΔT值計(jì)算，并計(jì)算出最好的發(fā)車間隔，然后返回第一步繼續(xù)進(jìn)行調(diào)度。

3.2 優(yōu)化結(jié)果

結(jié)合上文中提到的相關(guān)計(jì)算方法不難發(fā)現(xiàn)，把早高峰時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在系統(tǒng)中，就能計(jì)算出早高峰時(shí)間段的最佳發(fā)車間隔。當(dāng)然，在進(jìn)行深入計(jì)算時(shí)，我們還需要不斷統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)并繪制出適應(yīng)度函數(shù)值的變化曲線，具體如下圖1所示，還可以計(jì)算出早高峰及晚高峰時(shí)間段的發(fā)車間隔：

在模型創(chuàng)建的最初階段，我們應(yīng)該充分發(fā)揮公交調(diào)查的自身作用來獲取不同站點(diǎn)的客流量現(xiàn)狀，并進(jìn)一步完善發(fā)車頻率模型，然后采用科學(xué)的計(jì)算方法完成求解，這樣就能獲取早高峰以及晚高峰兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)任何一個(gè)時(shí)刻的發(fā)車間隔。并且通過實(shí)踐證明，創(chuàng)建的模型獲取的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。

這種計(jì)算方法在設(shè)計(jì)程序的過程中至關(guān)重要，尤其是計(jì)算過程中所需的一些參數(shù)更是不可或缺，參數(shù)選擇直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性與實(shí)效性，因此需要得到計(jì)算人員的格外重視。在編寫程序的過程中主要是依靠染色體的交叉，并在參數(shù)選擇過程中融入了模擬退火算子，并在遺傳算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，不僅融合了遺傳算法的自身優(yōu)勢(shì)，還在程序運(yùn)行過程中順利計(jì)算出所需的平均值。

4 案例小結(jié)

結(jié)合當(dāng)前的公交調(diào)度優(yōu)化理論知識(shí)，結(jié)合當(dāng)前武漢市1路公交車的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行相關(guān)的分析探討。事實(shí)上，我們首先應(yīng)該了解武漢市此路公交車的運(yùn)行情況；其次應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前的調(diào)度需求，及時(shí)獲取此路公交車站車輛及乘客的相關(guān)信息；再次通過研究分析獲取的相關(guān)信息，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算方法完成模型的求解任務(wù)，并獲取最新數(shù)據(jù)，進(jìn)一步明確早、晚高峰的公交車發(fā)車間隔以及發(fā)車的頻率、次數(shù)。

5 結(jié)論

本文研究目的為解決公交系統(tǒng)中的公交調(diào)度問題，最終完成發(fā)車頻率的進(jìn)一步完善，這樣就能及時(shí)獲取到站時(shí)間以及相關(guān)信息，站點(diǎn)的客流預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)主要來源于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過計(jì)算獲得一個(gè)滿意的成果，結(jié)合目標(biāo)函數(shù)的統(tǒng)計(jì)工作從而計(jì)算出發(fā)車間隔時(shí)間。

在站點(diǎn)客流預(yù)測(cè)部分采用的視頻監(jiān)控統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我們可以借助相關(guān)算法來完成發(fā)車頻率的計(jì)算，當(dāng)然計(jì)算工作需要在滿足乘客乘車要求的基礎(chǔ)上落實(shí)的，還應(yīng)該滿足公交公司經(jīng)濟(jì)效益的提升需求，這樣計(jì)算出的發(fā)車頻率及車次才是真實(shí)有效的，只有計(jì)算出平均乘客等待的最短時(shí)間、平均最大載客量以及滿載概率才能計(jì)算出目標(biāo)函數(shù)，才能在了解發(fā)車間隔及靠站間隔的情況下創(chuàng)建反函數(shù)，然后進(jìn)一步完善遺傳算法進(jìn)行求解，嘗試從不同角度完成算法的優(yōu)化處理，結(jié)合計(jì)算結(jié)果來衡量?jī)?yōu)化的最終成效，這樣才能從根本上提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，確保乘客的自身利益不受損害。

6 結(jié)束語(yǔ)

總的來說，本文的主要研究對(duì)象就是合理安排好高峰時(shí)間段內(nèi)的發(fā)車時(shí)間，當(dāng)然可以借助先進(jìn)的計(jì)算方法完成發(fā)車時(shí)間的計(jì)算，時(shí)間安排最好能夠具體到某個(gè)行程之內(nèi)，通常情況下是1-2個(gè)小時(shí)，這樣計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的流程就可以分成兩個(gè)階段，一個(gè)階段是收集已經(jīng)發(fā)車的相關(guān)信息，另一個(gè)階段是收集將會(huì)發(fā)車的相關(guān)信息，然后才能完成目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算?；诖耍覀冞€可以讓同一條線路中的首末車站相互調(diào)用車輛，這樣才能充分發(fā)揮公交車的自身效用，同時(shí)還能進(jìn)一步推動(dòng)車輛安排計(jì)劃的落實(shí)，不僅能夠有效提升公交系統(tǒng)的車輛滿載率，還能最大限度的實(shí)現(xiàn)車輛資源的管理與配置，提升公交車的有效利用率，不斷提升公司的經(jīng)濟(jì)效益。

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