1、城市公交資源優(yōu)化配置摘要：中國(guó)城市化的迅速發(fā)展 ,迫切要求城市公共交通的合理規(guī)劃。特別是正常工作日，由于發(fā)車頻率的不合理，造成人們對(duì)于出行上班的需求得不到很好滿足。如何建立合理的發(fā)車時(shí)刻表，能對(duì)城市公交資源配置進(jìn)行有效優(yōu)化。文章選擇具有代表意義的鄭州市公交公司29路公交車，針對(duì)公交線路規(guī)劃設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與目標(biāo) ,基于優(yōu)化理論,結(jié)合 spss數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù) ,對(duì)收集到的 2011年 4月4日到4月8日（周一到周五）正常工作日鄭州市29路公交線路客流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)處理和發(fā)車時(shí)刻的優(yōu)化。在對(duì)發(fā)車時(shí)刻表生成方面，思路為對(duì)公交客流高峰數(shù)據(jù)進(jìn)行spss聚類分析,將正常上班時(shí)間一天之中的時(shí)間按聚類分析的類別進(jìn)行

2、重新劃分并分別計(jì)算各類別的發(fā)車頻率。文章在維持29路公交車原有線路和原有站點(diǎn)不變的情況下，依據(jù)該路公交客流分布在時(shí)間上的不均勻性特點(diǎn)和車型定員，主要從城市公交發(fā)車頻率方面著手 ,分析鄭州市29路公交車目前公交線路存在的問(wèn)題 ,并針對(duì)以上方面進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和分析 ,得到鄭州具體公交車發(fā)車時(shí)刻表,能從實(shí)際應(yīng)用角度為該市公共交通規(guī)劃提供一定的支持 ,真正意義上節(jié)省線路規(guī)劃中的人力物力 ,提高優(yōu)化效果。關(guān)鍵詞：優(yōu)化；公交；調(diào)度 abstract: with the rapid development of zhengzhous urbanization, the requirement of reaso

3、nable planning of urban public transportation is in urgent need. especially on normal weekday ,as the bus passenger flow unreasonable，making the need of people to work cannot be satisfied. how to formulate a reasonable departure time-table,can optimize the resource of bus. this article choose a mean

4、ingful exemple ,29 bus of bus company in zhengzhou and base on optimization theory and spss to analysis passenger flow data of zhengzhou 29 bus line ,which is collected on april 4, 2011 to april 8 (monday to friday, normal weekday). about how to formulate it,the idear is use cluster analysis to deal

5、 with the date in the peak of passenger flow, dividing the time of one normal work day by cluster analysis and calculating departure frequency of all categories . under the condition of 29 bus original lines and sites no change,according to characteristics and models of uneven bus passenger flow, an

6、alyzing the problems of zhengzhou 29 bus current bus lines from departure frequency and vehicle number division two aspects,then optimizing and calculating these two aspects, at last get the bus timetables of zhengzhou and vehicle number division to offer support on transportation planning in zhengz

7、hou. these will enhance the operating efficency and save manpower and resource .keyword：optimize；bus ；dispatch目 錄摘要：iabstract:ii1 緒論11.1 選題背景及意義11.1.1 選題的背景11.1.2 選題的意義11.2 研究的技術(shù)路線與方法21.2.1 研究的技術(shù)路線21.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法及工具31.3 主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)42 公交設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀62.1 國(guó)外主要設(shè)計(jì)方法概述62.2 國(guó)內(nèi)主要設(shè)計(jì)方法概述73 單線路公交線路優(yōu)化與數(shù)據(jù)調(diào)查83.1 單線路公交路線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述8

8、3.2 公交29路基本情況103.3 數(shù)據(jù)采集114 單線路公交發(fā)車時(shí)間優(yōu)化分析134.1 客流量的基本描述統(tǒng)計(jì)134.2 客流量的聚類分析134.2.1 聚類分析方法134.2.2 利用spss確定客流高峰時(shí)段144.2.3 合并相同類別時(shí)間段184.2.4 計(jì)算時(shí)間段總長(zhǎng)度及客流總數(shù)194.3 確定發(fā)車頻率194.4 制定發(fā)車時(shí)刻表204.5 對(duì)城市公交資源優(yōu)化配置的參考價(jià)值215 總結(jié)22參考文獻(xiàn)23附錄一： 英文原文24附錄二： 中文譯文28致謝301 緒論1.1 選題背景及意義1.1.1 選題的背景公共汽車作為一種常見(jiàn)的交通工具，擁有機(jī)動(dòng)性好、投資少、回報(bào)值大、可操作性強(qiáng)、管理方便等

9、特點(diǎn)，相比之下，出租車及私家車運(yùn)輸效率低且對(duì)道路交通資源占有量大，地鐵雖然運(yùn)輸量大、污染小，但投資巨大且需要配合其他方式集散乘客。公共汽車在建設(shè)和使用成本上比其他幾種交通方式都有優(yōu)勢(shì)。公交系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)使得在目前我國(guó)的絕大多是城市仍以公交作為地面客運(yùn)的主力軍。近幾年各地也紛紛提出了優(yōu)先發(fā)展公共交通事業(yè)的政策。針對(duì)公交客運(yùn)的各方面研究也從來(lái)都是交通研究的熱點(diǎn)。隨著我國(guó)城市化建設(shè)的快速發(fā)展，城市交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，日益增長(zhǎng)的城市居民公交出行需求同相對(duì)落后的交通基礎(chǔ)及管理手段之間的矛盾是城市交通系統(tǒng)發(fā)展的主要矛盾。對(duì)于大部分城市而言，乘客往往對(duì)公交系統(tǒng)存在不滿心理。等車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，乘車太擠或者擠不上車是

10、乘客對(duì)公交系統(tǒng)經(jīng)常反應(yīng)的問(wèn)題。如何使用有限的公交資源滿足更多的乘車需求是公交系統(tǒng)面臨的課題之一。分析其原因，以鄭州市為例，乘客以上班工作人員為主，這就造成了在上班時(shí)間段內(nèi)有大量的乘客需要出行，而非上班時(shí)間段內(nèi)，乘客往往較少。而大部分的公交車是按相同發(fā)車頻率進(jìn)行發(fā)車的，這就造成了公交資源的浪費(fèi)。如果能按客流規(guī)律制定合理的發(fā)車時(shí)刻表，能有效緩解城市公交的壓力，為城市公交資源的優(yōu)化配置提供一定的支持。1.1.2 選題的意義中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)城市人均道路面積低于歐洲城市人均道路面積的70%；中國(guó)人均石油、天然氣資源占有量低于世界人均占有量的80%以上；選擇比小汽車節(jié)約能耗80%、降低污

11、染物排放86%以上的公共交通作為優(yōu)先發(fā)展的城市交通主體，無(wú)疑是遵循了效率優(yōu)先的原則和節(jié)約能源、環(huán)境友好發(fā)展戰(zhàn)略的要求。但是在執(zhí)行公交優(yōu)先政策的過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題。在公交資源有限的條件下，由于對(duì)公交資源的經(jīng)營(yíng)管理不善，存在著大量對(duì)于公交資源的不合理利用。非但沒(méi)有節(jié)約本來(lái)就有限的能源和人力資源，也造成了乘客利益的損失，使時(shí)間成本等隱性成本也相應(yīng)增加。 基于對(duì)公交資源不合理方面的研究，本文主要從如何編制城市公交發(fā)車時(shí)刻表著手 ,分析鄭州市目前公交線路存在的問(wèn)題,并針對(duì)此進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和分析,得到鄭州市具體公交車行車方案,得到具體的發(fā)車時(shí)刻表,能從實(shí)際角度為鄭州市公共交通規(guī)劃提供一定的支持,真正意義上

12、的節(jié)省線路規(guī)劃中的人力物力,提高規(guī)劃效果，能更好的為城市公交資源的優(yōu)化配置提供支持。1.2 研究的技術(shù)路線與方法1.2.1 研究的技術(shù)路線本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外公交設(shè)計(jì)的主要研究方法綜述的基礎(chǔ)上，提出了單線路公交路線設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，即單線路公交時(shí)刻表編制生產(chǎn)流程步驟。然后，以鄭州29路公交車為具體研究對(duì)象，進(jìn)行通過(guò)公交資源優(yōu)化配置的實(shí)例研究。最后根據(jù)聚類分析結(jié)果，為29路的公交發(fā)車時(shí)刻進(jìn)行了優(yōu)化，從而編制出滿足乘客需求，同時(shí)也能使得公交公司運(yùn)營(yíng)效益最大的時(shí)刻表。根據(jù)本文主題思路，依照第三章關(guān)于單線公交路線設(shè)計(jì)的主體概念，文章的技術(shù)路線圖如圖1-1：公交車客流數(shù)據(jù)客流量描述統(tǒng)計(jì)分析客流高峰人數(shù)聚類分析各

13、類別時(shí)間總長(zhǎng)各類別發(fā)車頻率各類別高峰人數(shù)總和具體發(fā)車時(shí)刻表合并相同類別且相鄰時(shí)間圖1-1 技術(shù)路線圖1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法及工具本文的重點(diǎn)是對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和處理，對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，用到的方法是聚類分析。聚類分析指將物理或抽象對(duì)象的集合分組成為由類似的對(duì)象組成的多個(gè)類的分析過(guò)程。它是一種重要的人類行為。聚類分析的目標(biāo)就是在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來(lái)分類。聚類源于很多領(lǐng)域，包括數(shù)學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)，生物學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，很多聚類技術(shù)都得到了發(fā)展，這些技術(shù)方法被用作描述數(shù)據(jù)，衡量不同數(shù)據(jù)源間的相似性，以及把數(shù)據(jù)源分類到不同的簇中。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的觀點(diǎn)看，聚類分析是通過(guò)數(shù)據(jù)建模簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)的一

14、種方法。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)聚類分析方法包括系統(tǒng)聚類法、分解法、加入法、動(dòng)態(tài)聚類法、有序樣品聚類、有重疊聚類和模糊聚類等。采用k-均值、k-中心點(diǎn)等算法的聚類分析工具已被加入到許多著名的統(tǒng)計(jì)分析軟件包中，如spss、sas等。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析的過(guò)程中，選用常見(jiàn)的分析工具spss.spss是軟件英文名稱的首字母縮寫(xiě)，原意為statistical package for the social sciences，即“社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件包”。是一種集成化的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用軟件，是目前世界上流行的三大統(tǒng)計(jì)軟件之一，除了適用于社會(huì)科學(xué)之外，還適用于自然科學(xué)各領(lǐng)域的統(tǒng)計(jì)分析。spss軟件被廣泛運(yùn)用于交通、通訊、醫(yī)

15、療、銀行、證券、保險(xiǎn)、制造、商業(yè)、市場(chǎng)研究、科研教育等多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)，是世界上應(yīng)用最廣泛的專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件。將其應(yīng)用于市場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析的過(guò)程，能使研究者以客觀的態(tài)度收集并分析有關(guān)研究數(shù)據(jù)。在這些方面， spss技術(shù)的應(yīng)用為市場(chǎng)調(diào)查實(shí)證研究中的定量分析提供了支持與保障，特別是它的易用、易學(xué)、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)是其他方法所無(wú)法替代的4。1.3 主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)此論文分為六章內(nèi)容:第一章 概述，介紹此論文的背景意義及論文的結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)于本文研究的技術(shù)路線和數(shù)據(jù)處理方法及工具進(jìn)行介紹。第二章 介紹公交設(shè)計(jì)的主要研究方法，結(jié)合區(qū)域公交線路設(shè)計(jì)的模型，簡(jiǎn)要說(shuō)明國(guó)外及國(guó)內(nèi)公交設(shè)計(jì)的研究方法。在本章對(duì)公交時(shí)刻表的編制方

16、法進(jìn)行了介紹，包括對(duì)行車計(jì)劃與時(shí)刻表生成的計(jì)算方法的簡(jiǎn)要介紹。第三章 在本章中，首先對(duì)于單線路公交編制流程進(jìn)行介紹，然后根據(jù)本文研究方向，通過(guò)對(duì)鄭州市29路公交車基本情況的描述，確定將具有代表性的鄭州市29路公交車作為研究對(duì)象。在本章的最后部分，對(duì)鄭州市29路公交車的客流情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為下一章節(jié)的處理提供原始資料。第四章 本章是論文的最主要部分。首先對(duì)于上一章節(jié)的鄭州公交29路車的原始客流數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)緒論所述的技術(shù)路線，利用 spss軟件對(duì)每班次時(shí)間內(nèi)車上人數(shù)最大值進(jìn)行逐步聚類分析，通過(guò)這種方法將各時(shí)間段分為五個(gè)類別。將各個(gè)類別數(shù)據(jù)分別代入相關(guān)的公式，得到得到鄭州市29路公

17、交車的各類別的發(fā)車頻率，結(jié)合各類別的發(fā)車時(shí)間段長(zhǎng)度得到合理發(fā)車時(shí)刻表。在本章的最后，總結(jié)本章對(duì)于鄭州市29路公交車的研究方法對(duì)于城市公交資源優(yōu)化的參考意義。第五章 全文進(jìn)行總結(jié)，概括本文的設(shè)計(jì)方法和主要工作。全文的立足點(diǎn)是公交客流量在時(shí)間上的不均勻性，在此基礎(chǔ)上確定不同的發(fā)車頻率，以期更合理的發(fā)車時(shí)刻表，希望對(duì)城市公交資源的優(yōu)化配置提供一定的參考意義。在文章的最后，對(duì)全文的局限及不足之處進(jìn)行說(shuō)明。2 公交設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀2.1 國(guó)外主要設(shè)計(jì)方法概述70年代國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始對(duì)給定交通網(wǎng)絡(luò)的時(shí)刻表進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化，并在近幾年取得了相對(duì)成熟的研究成果，主要分為混合整數(shù)規(guī)劃模型和多目標(biāo)決策模型兩大研究方向。下面

18、結(jié)合區(qū)域時(shí)刻表的研究歷史對(duì)國(guó)外的研究情況進(jìn)行綜述。1976年rapp和gehnert使用了一個(gè)用于最小化交通網(wǎng)絡(luò)中換乘延遲的圖形化交互工具。在一定的運(yùn)營(yíng)成本約束下，這一工具通過(guò)對(duì)原始發(fā)車時(shí)間進(jìn)行一系列的調(diào)整，對(duì)整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時(shí)刻表進(jìn)行了協(xié)調(diào)和優(yōu)化。優(yōu)化過(guò)程考慮了多條線路不同的發(fā)車間隔和首末站停車時(shí)間。nelsont在80年代提出了兩輛公交車同時(shí)到達(dá)某一換乘站點(diǎn)的目標(biāo)，并給出了四種換乘方式。但是這些方法的應(yīng)用僅限于非高峰時(shí)段，或在小范圍區(qū)域內(nèi)使用。1984年ceder給出了四種不同發(fā)車頻率確定方式，其中有兩種方式是基于在某個(gè)站點(diǎn)某個(gè)時(shí)間段統(tǒng)計(jì)得到的乘客到達(dá)數(shù)量來(lái)確定，用客流量最大的那個(gè)時(shí)間段

19、的某個(gè)站點(diǎn)乘客到達(dá)的數(shù)量，除以所期望的公交載客量就得到了發(fā)車頻率(這也是目前我國(guó)公交公司普遍采用的確定發(fā)車間隔的方法)。另外兩種方法是用某個(gè)時(shí)間段內(nèi)整個(gè)線路乘客的周轉(zhuǎn)量來(lái)確定，用線路通過(guò)的乘客周轉(zhuǎn)量除以所期望的載客量得到的發(fā)車頻率。這四種方法為ceder開(kāi)展進(jìn)一步的區(qū)域調(diào)度時(shí)刻表研究奠定了基礎(chǔ)11。1987年mohring等人首次從乘客和時(shí)刻表編制者兩個(gè)不同角色的角度出發(fā)來(lái)考慮區(qū)域時(shí)刻表生成的問(wèn)題。在研究中指出乘客在等待時(shí)通常感覺(jué)時(shí)間是平常的兩倍，強(qiáng)調(diào)了換乘等待時(shí)間的重要性。對(duì)乘客而言，如果在換乘時(shí)無(wú)需等待，公共交通的服務(wù)質(zhì)量就得到了極大的提高，這就要求時(shí)刻表編制者在制定行車計(jì)劃時(shí)，就能同時(shí)考

20、慮多條線路的發(fā)車時(shí)刻。另一方面，為了達(dá)到同步換乘的效果，時(shí)刻表編制者往往需要對(duì)原始時(shí)刻表進(jìn)行很多調(diào)整，而這又不得不付出偏離原始客流調(diào)查依據(jù)的代價(jià)。因此，時(shí)刻表編制者必須考慮，用一定程度的偏離來(lái)?yè)Q取同步換乘的效果，是不是值得的11。早期的這些研究成果對(duì)區(qū)域調(diào)度的時(shí)刻表問(wèn)題進(jìn)行了探索，并對(duì)公共交通的客流規(guī)律和統(tǒng)計(jì)方法、行車組織方式等重要因素進(jìn)行了研究，為以后的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.2 國(guó)內(nèi)主要設(shè)計(jì)方法概述近年來(lái)，對(duì)于公交運(yùn)營(yíng)計(jì)劃的編制問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的研究方向主要是通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型并結(jié)合運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，并借助計(jì)算機(jī)，利用各種算法來(lái)確定各個(gè)時(shí)段的發(fā)車次數(shù)、發(fā)車間隔，從而建立公交時(shí)刻表。而由于國(guó)

21、內(nèi)的公交運(yùn)營(yíng)模式為單線調(diào)度模式，因此對(duì)于區(qū)域調(diào)度這部分的研究，大都處于理論摸索和學(xué)習(xí)階段，其科研成果主要集中在近幾年。文獻(xiàn)主要專注于區(qū)域公交時(shí)刻表的編制問(wèn)題，但大都參照了ceder的0-1規(guī)劃模型，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也具有和此模型一樣的缺陷，不能滿足國(guó)內(nèi)公交企業(yè)的實(shí)際需要【1】。2004年，尹相勇重點(diǎn)分析了區(qū)域調(diào)度涉及的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施，在此基礎(chǔ)上建立了研究的整體框架，提出并建立了公交區(qū)域行車計(jì)劃模型和公交區(qū)域調(diào)度局部?jī)?yōu)化模型。以實(shí)際運(yùn)營(yíng)與行車計(jì)劃偏差量最小為調(diào)度目標(biāo)，提出并分析了發(fā)車時(shí)間間隔、司售人員工作時(shí)間、發(fā)車次序、客流量變化4類偏差量的特點(diǎn)，建立了基于行車計(jì)劃的公交區(qū)域調(diào)度局部?jī)?yōu)化模型并

22、設(shè)計(jì)了算法【7】。在時(shí)刻表編制這一子問(wèn)題中，模型強(qiáng)調(diào)首末站行車時(shí)刻表中不同時(shí)段的公交車輛發(fā)車時(shí)間、發(fā)車時(shí)間間隔等因素滿足該時(shí)段最大斷面客流量所需的配車數(shù)等參數(shù)。2007年，石琴等建立了以車輛相遇次數(shù)最大為第一目標(biāo)，以多輛車同時(shí)相遇機(jī)會(huì)最大為第二目標(biāo)的雙目標(biāo)優(yōu)化模型。采用啟發(fā)式算法對(duì)模型進(jìn)行求解，得出具有最大同步性的發(fā)車時(shí)刻表。該模型實(shí)現(xiàn)了同時(shí)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中換乘點(diǎn)的公交車的數(shù)量最大，從而使乘客在最短的等待時(shí)間內(nèi)在換乘點(diǎn)從一條線路轉(zhuǎn)到另一條線路。這兩位學(xué)者的研究是在ceder模型的基礎(chǔ)之上改進(jìn)得出的。同年，鄒迎對(duì)區(qū)域行車計(jì)劃的編制方法進(jìn)行了研究，研究過(guò)程中以多條公交線路的區(qū)域調(diào)度為對(duì)象，建立了以社會(huì)總

23、體效益最優(yōu)為目標(biāo)，即綜合乘客等車、車內(nèi)費(fèi)用及公交公司成本最小，對(duì)多條線路的車輛調(diào)度形式和發(fā)車時(shí)刻同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化的模型，提出了“逐條配班，優(yōu)化成網(wǎng)”的求解思想，側(cè)重于節(jié)省運(yùn)營(yíng)車輛、運(yùn)營(yíng)時(shí)間，減小公交公司的成本。3 單線路公交線路優(yōu)化與數(shù)據(jù)調(diào)查3.1 單線路公交路線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述在對(duì)單線路公交路線設(shè)計(jì)的過(guò)程中，公交時(shí)刻表編制是最關(guān)鍵的工作。公交時(shí)刻表編制也歷來(lái)是公交調(diào)度研究工作中的熱點(diǎn)問(wèn)題，它既關(guān)系到乘客對(duì)公交的滿意度，也關(guān)系到公交公司的運(yùn)營(yíng)效益。對(duì)于公交時(shí)刻表編制的研究，目的就是編制出滿足乘客需求，同時(shí)也能使得公交公司運(yùn)營(yíng)效益最大的時(shí)刻表。國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者在研究單線時(shí)刻表問(wèn)題時(shí)，主要有三種優(yōu)化方式，對(duì)應(yīng)

24、三種不同的優(yōu)化目標(biāo)。第一種是單獨(dú)考慮由客流數(shù)據(jù)生成時(shí)刻表：ceded說(shuō)明了兩種客流調(diào)查統(tǒng)計(jì)的方法，一是在特定站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)乘客客流(point check)，另一種是統(tǒng)計(jì)線路乘客的周轉(zhuǎn)量(ride check)，基于這兩種方法給出了四種發(fā)車間隔的確定方法。第二種是將時(shí)刻表編制和車輛調(diào)度的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，這類辦法既滿足了車輛容量的約束，又同時(shí)考慮了公交企業(yè)發(fā)車成本以及乘客得到的公交服務(wù)水平兩方面的優(yōu)化目標(biāo)。第三種是將公交調(diào)度計(jì)劃的后三步結(jié)合起來(lái)，結(jié)合時(shí)刻表編制、車輛調(diào)度和勞動(dòng)排班三步來(lái)完成調(diào)度計(jì)劃的編制10。單線路公交時(shí)刻表編制生產(chǎn)流程如圖1-2所示：原有路線高峰客流數(shù)據(jù)車輛定員滿載率編制時(shí)刻表確定發(fā)車

25、時(shí)間車輛數(shù)目安排乘務(wù)人員乘務(wù)情況編制車輛調(diào)度計(jì)劃計(jì)劃計(jì)劃確定具體發(fā)車車輛安排具體乘務(wù)人員完成行車計(jì)劃主要輸入主要輸出目的圖1-2 單線路公交設(shè)計(jì)流程圖中給出了在實(shí)際工作中，單條線路時(shí)刻表的設(shè)計(jì)流程11：第一步，根據(jù)調(diào)查時(shí)間段內(nèi)客流量、車型定員和計(jì)劃滿載率求出線路在不同時(shí)段應(yīng)有的發(fā)車間隔；第二步，在線路配車數(shù)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合各非高峰時(shí)段的線路單程行駛時(shí)間和首末站停站時(shí)問(wèn)來(lái)，并進(jìn)一步計(jì)算線路一天的配車數(shù)，就能得到一天的發(fā)車時(shí)刻表；第三步，根據(jù)調(diào)度計(jì)劃的四步原理，繼續(xù)下一步的車輛調(diào)度和勞動(dòng)配班，在這兩步過(guò)程中，計(jì)劃編制者有可能根據(jù)實(shí)際情況對(duì)第二步形成的發(fā)車時(shí)刻表進(jìn)行微調(diào)，以獲取調(diào)度計(jì)劃的整體優(yōu)化。以

26、上是單線路公交設(shè)計(jì)的大致過(guò)程，總體看來(lái)，關(guān)于公交時(shí)刻表編制問(wèn)題的研究路線主要是圍繞如何確定合理的發(fā)車頻率來(lái)展開(kāi)，通過(guò)各種不同的方法合理確定發(fā)車頻率進(jìn)行時(shí)刻表優(yōu)化。無(wú)論哪種方法，都離不開(kāi)以線路客流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。但是某些理論成果目前由于具體情況的復(fù)雜，在國(guó)內(nèi)的實(shí)際工作中并沒(méi)有使用。大多屬于理論研究,而且數(shù)據(jù)采集較難。對(duì)此 ,本文主要是從應(yīng)用角度 ,利用強(qiáng)大的spss軟件 ,結(jié)合實(shí)地采集的公交線路數(shù)據(jù) ,對(duì)城市公交路線的合理規(guī)劃提出一種最優(yōu)化分析的方法 ,有助于為未來(lái)城市公交的科學(xué)發(fā)展和線路優(yōu)化提供輔助決策支持。3.2 公交29路基本情況通過(guò)以上對(duì)于單線公交路線設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)述，結(jié)合本文是以研究由于上班高峰

27、期造成的公交資源在發(fā)車時(shí)刻上的不合理性的主體思想，根據(jù)本文研究路線及方法，選鄭州市公交公司29路公交車為研究對(duì)象。以下是鄭州市公交29路車的基本情況。線路名稱：29 所屬公司：二公司 首末班時(shí)間：6:00-21:30 起始站：公交二公司 終點(diǎn)站：火車站原有發(fā)車間隔：10min沿途站點(diǎn)：鄭州海洋館（公交二公司）-國(guó)基路陳砦花卉市場(chǎng)-四月天-豐慶路廟李-北環(huán)路江山家紡城-北環(huán)路洛陽(yáng)路站-北環(huán)路陳寨-陳寨蔬菜批發(fā)市場(chǎng)-北環(huán)路徐寨-省廣播電視中心-長(zhǎng)途客運(yùn)北站-鄭州市動(dòng)物園-花園路關(guān)虎屯-花園路豐產(chǎn)路站-花園路紅專路站-花園路黃河路站-花園路口-紫荊山-紫荊山路東里路站-紫荊山路商城路站-紫荊山路東大

28、街站-紫荊山路城南路站-紫荊山路隴海路站-隴海路南關(guān)-長(zhǎng)途客運(yùn)南站-錦榮商貿(mào)城-福壽街大同路站-火車站因?yàn)楸疚闹谎芯可闲新肪€，為方便統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)將沿途各個(gè)站點(diǎn)編號(hào)為128號(hào)，如鄭州海洋館編號(hào)1，北環(huán)路陳砦9，火車站28。由以上可以看出，鄭州29路公交車大致行走路線為北環(huán)路花園路紫荊山路，基本都為鄭州市交通主干道。沿途經(jīng)過(guò)陳砦、關(guān)虎屯等居民聚集地，有長(zhǎng)途客運(yùn)北站、鄭州市動(dòng)物園、火車站等客流集散地。對(duì)鄭州市29路公交車的優(yōu)化能提高公交服務(wù)水平，為沿途市民提供安全、方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的交通服務(wù)，照顧了居民利益，讓更多的人得到得到更好的服務(wù)。對(duì)鄭州市29路乘客的人員構(gòu)成觀察發(fā)現(xiàn)，乘客以上班職員為主。為服務(wù)于

29、絕大部分乘客，本文只研究正常上班時(shí)間（周一至周五）公交時(shí)刻的優(yōu)化問(wèn)題。通過(guò)以上對(duì)于鄭州市29路公交車的基本情況的描述，可以發(fā)現(xiàn)鄭州市29路公交車基本符合本文所要研究方向，具有一定的代表意義。3.3 數(shù)據(jù)采集在本文中，我們需要分析的數(shù)據(jù)是車上最高峰人數(shù)及對(duì)應(yīng)的時(shí)間段。這里需要對(duì)每班車每個(gè)站點(diǎn)上下車的人數(shù)和到站時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)【14】。在此基礎(chǔ)上，我們可以選擇三種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方式：每班車上安排一個(gè)觀察員，對(duì)于每輛汽車的情況統(tǒng)計(jì)；每個(gè)站點(diǎn)安排一個(gè)觀察員，對(duì)每個(gè)站點(diǎn)的上下車情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；調(diào)出公交公司的監(jiān)控錄像，對(duì)每輛汽車的運(yùn)營(yíng)情況統(tǒng)計(jì)。需要說(shuō)明的是，隨著本文統(tǒng)計(jì)過(guò)程的進(jìn)行，我們對(duì)以上三種方法都有運(yùn)用。這里只

30、詳細(xì)介紹第一種統(tǒng)計(jì)方法。表3-1 客流信息統(tǒng)計(jì)表周一第一班車站點(diǎn)到達(dá)時(shí)間上車人數(shù)下車人數(shù)車上人數(shù)鄭州海洋館（公交二公司）6:30606國(guó)基路陳砦花卉市場(chǎng)6:32208四月天6:342010豐慶路廟李6:383013北環(huán)路江山家紡城6:404017北環(huán)路洛陽(yáng)路站6:424120北環(huán)路陳砦6:458127陳寨蔬菜批發(fā)市場(chǎng)6:473030北環(huán)路徐砦6:503231省廣播電視中心6:545135長(zhǎng)途客運(yùn)北站6:559341鄭州市動(dòng)物園6:593539花園路關(guān)虎屯7:053735花園路豐產(chǎn)路站7:074633花園路紅專路站7:083333花園路黃河路站7:102332花園路口7:133233紫荊山7:1

31、63927紫荊山路東里路站7:231226紫金山路商城路站7:263326紫荊山路東大街站7:284129紫荊山路城南路站7:291228紫荊山路隴海路站7:322327隴海路南關(guān)7:332524長(zhǎng)途客運(yùn)南站7:361619錦榮商貿(mào)城7:390217福壽街大同路站7:410215火車站7:440150 應(yīng)用上述統(tǒng)計(jì)表，統(tǒng)計(jì)一周內(nèi)每班次29路公交車的運(yùn)行情況。因?yàn)楸疚闹谎芯可闲新肪€，各個(gè)站點(diǎn)的順序是固定的，在統(tǒng)計(jì)期間只需要在汽車到站的時(shí)間記錄上車下車人數(shù)即可確定車上最高峰人數(shù)。4 單線路公交發(fā)車時(shí)間優(yōu)化分析4.1 客流量的基本描述統(tǒng)計(jì)上一部分收集的周一到周五每天每班車基本公交數(shù)據(jù)是粗略統(tǒng)計(jì)29路

32、各站點(diǎn)的車上人數(shù)最大值情況 ,為研究方便，現(xiàn)在將周一到周五時(shí)間內(nèi)每一天的表格樣本數(shù)據(jù)導(dǎo)入excel里 ,將周一到周五時(shí)間內(nèi)每班車到各站點(diǎn)的時(shí)間和車上最高峰人數(shù)進(jìn)行平均處理，得到每班車的發(fā)車時(shí)間和車上最大乘客數(shù)的平均值。為便于觀察，將統(tǒng)計(jì)的車上乘客最大值進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如圖：圖4-1 客流最大值描述統(tǒng)計(jì)圖通過(guò)圖中可以看出，車上乘客最大值出現(xiàn)大部分出現(xiàn)在31-40這個(gè)區(qū)間，在61人以上只出現(xiàn)很小的頻率，通過(guò)以后的研究可以發(fā)現(xiàn)，這是該路公交只在上下班時(shí)間客流過(guò)大的原因造成的。4.2 客流量的聚類分析4.2.1 聚類分析方法聚類是將數(shù)據(jù)分類到不同的類或者簇這樣的一個(gè)過(guò)程，所以同一個(gè)簇中的

33、對(duì)象有很大的相似性，而不同簇間的對(duì)象有很大的相異性【4】。因而聚類分析又稱群分析，是根據(jù)“物以類聚”的道理，對(duì)樣品或指標(biāo)進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，它們討論的對(duì)象是大量的樣品，要求能合理地按各自的特性來(lái)進(jìn)行合理的分類，沒(méi)有任何模式可供參考或依循，即是在沒(méi)有先驗(yàn)知識(shí)的情況下進(jìn)行的。4.2.2 利用spss確定客流高峰時(shí)段利用 spss軟件對(duì)以上數(shù)據(jù)分別進(jìn)行逐步聚類分析。將周一到周五時(shí)間內(nèi)按每班次時(shí)間段最高峰人數(shù)聚類后生成5個(gè)類別。由于數(shù)據(jù)過(guò)于龐大，樹(shù)狀圖部分圖4-2如下： 圖4-2 聚類分析樹(shù)狀圖為本文下一步的研究，需要將每班次的聚類情況進(jìn)行記錄，由spss生成的聚類成員表如表4-1。表4-

34、1 聚類成員表如下：聚類成員案例號(hào)聚類距離134.222224.70634.833446.167552.500652.500744.167842.833925.7061024.2941121.2941231.2221331.778143.2221511.333161.6671732.7781813.3331915.6672014.667211.6672211.6672334.7782433.778253.2222612.333273.7782834.7782922.294302.2943124.2943235.2223333.2223421.7063522.7063624.7063732.22

35、23834.2223931.222403.7784112.3334211.667431.6674431.778453.7784635.2224731.778483.7784933.778503.2225111.333521.3335314.3335433.7785511.667561.6675732.778581.6675912.6676015.667611.6676211.333631.333641.333651.3336614.3336733.7786834.7786913.3337012.3337131.7787233.2227321.2947442.8337523.7067643.83

36、37721.7067822.2947921.2948031.2228132.2228235.2228323.2948432.2228531.778863.2228724.2948835.222根據(jù)聚類分析的結(jié)果，將各班次分為5類對(duì)歸類后的5個(gè)類別,將各聚類后生成的類別分別計(jì)算時(shí)間段總長(zhǎng)度及客流量總數(shù)結(jié)果如表4-2（部分）。表4-2 非周末時(shí)間（周一到周五）各班次客流信息及聚類情況班次出發(fā)時(shí)間到達(dá)時(shí)間最高峰人數(shù)分類結(jié)果時(shí)長(zhǎng)周一1班6:307:4441374周一2班6:407:5852278周一3班6:508:1060480周一4班7:008:2167481周一5班7:108:3978589周一6

37、班7:208:4773587周一7班7:308:5965489周一8班7:409:0458484周一9班7:509:1253282周一10班8:009:2143281周一11班8:109:2946279周一12班8:209:4038380周一13班8:309:4435374周一14班8:409:5737377周一15班8:5010:04281744.2.3 合并相同類別時(shí)間段對(duì)所有樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整理 ,把同一類別的數(shù)據(jù)合并到一組 。對(duì)時(shí)間段進(jìn)行整理，按聚類分析的類別，將時(shí)間整合，結(jié)果如表4-3。表4 -3 整理后基本信息表發(fā)車時(shí)間段乘客人數(shù)最大值分類結(jié)果6:306:404136:406:50

38、5226:507:106047:107:307857:307:506547:508:205328:208:503838:509:102819:109:203439:2010:1030110:1010:4032310:4011:5529110:5011:1036311:1011:4045211:4012:0042312:0012:3049212:3013:1039313:1013:4029113:4014:5035314:5015:2028115:2015:5033315:3016:3725115:4016:4626315:5017:3034117:3017:5033317:5018:10301

39、18:1018:3035318:3019:5046218:4019:1058418:5020:1651219:0020:2557419:1019:4049219:4020:1038320:1020:2044220:2020:5039320:5022:0443221:0022:134234.2.4 計(jì)算時(shí)間段總長(zhǎng)度及客流總數(shù) 分別對(duì)各類別進(jìn)行觀察 ,計(jì)算出每個(gè)類別里的時(shí)間段的總和與車上最高峰人數(shù)的總和，并各計(jì)算時(shí)間段總和與各最高峰人數(shù)的比值（方便觀察客流量高低峰及下步的計(jì)算），結(jié)果如表4-4。表4-4 時(shí)間總長(zhǎng)及客流高峰總?cè)藬?shù)統(tǒng)計(jì)表類別1類2類3類4類5類時(shí)間段總長(zhǎng)2701703606020客流

40、總?cè)藬?shù)7288041316365151比值0.37090.21140.27360.16440.1325通過(guò)比值可以清楚的看出，周一到周五時(shí)間內(nèi)類別5為高峰時(shí)段，即7:107:30類別,1為低峰時(shí)段，即8:509:10等時(shí)間段。4.3 確定發(fā)車頻率發(fā)車間隔是指線路運(yùn)行中，車與車之間的相隔時(shí)間。它是由客流量、車型定員、滿載率要求等決定的。發(fā)車間隔的確定，是時(shí)刻表編制的基礎(chǔ)。(1)相關(guān)計(jì)算公式在進(jìn)行行車計(jì)劃的編制時(shí)，發(fā)車間隔日。一般采取以下的公式計(jì)算：發(fā)車間隔其中：表示聚類后第i類客流量總量；表示第i類時(shí)間段長(zhǎng)度；p表示車型定員；m表示計(jì)劃滿載率。現(xiàn)設(shè)定車型定員為60人，滿載率為80%通過(guò)計(jì)算類別1

41、的發(fā)車間隔 =270*60*0.8/728=17.80，各個(gè)類別的發(fā)車間隔如表4-5所示。表4-5 各類別發(fā)車頻率類別1類2類3類4類5類時(shí)間段總長(zhǎng)270 170 360 60 20 客流總?cè)藬?shù)728 804 1316 365 151 比值0.3709 0.2114 0.2736 0.1644 0.1325 發(fā)車頻率16.9610.15 13.13 7.00 6.36 經(jīng)取整處理，各類別的發(fā)車間隔如表4-6所示。表4-6 取整發(fā)車頻率類別1類2類3類4類5類取整發(fā)車間隔（min）17101376通過(guò)以上對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的處理，可以得到各個(gè)類別時(shí)間段內(nèi)的發(fā)車頻率，為下文確定發(fā)車時(shí)刻表做出了關(guān)鍵性工作。

42、4.4 制定發(fā)車時(shí)刻表經(jīng)過(guò)以上計(jì)算可以確定每個(gè)時(shí)間段的發(fā)車頻率，結(jié)合各個(gè)類別時(shí)間段長(zhǎng)度，可以確定周一到周五時(shí)間發(fā)車時(shí)刻表。如表4-7所示：表4-7 發(fā)車時(shí)刻表發(fā)車時(shí)刻表（首發(fā)6:30，末發(fā)21:00）6:476:577:047:117:177:237:297:367:437:508:008:108:208:338:469:039:169:339:5010:0710:2010:3310:4610:5911:1211:2211:3211:4211:5512:0512:1512:2512:3812:5113:0413:2113:3813:5114:0414:1714:3014:4315:0015:1

43、715:3015:4315:5616:1316:3016:4717:0417:2117:3817:5118:0418:1718:3018:4318:5018:5719:0419:1119:2119:3119:4119:5420:0720:1720:2720:3720:4721:00經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的發(fā)車時(shí)刻表，由于是按照客流分布情況確立的，在客流高峰時(shí)段和客流低峰時(shí)段發(fā)車發(fā)車的頻率有所不同，可以在公共汽車數(shù)目不變的情況下，更好的為乘客服務(wù)，同時(shí)，在客流低峰的時(shí)間段，發(fā)車頻率的降低可以減少公交公司的作業(yè)量。由此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該路公交的優(yōu)化。4.5 對(duì)城市公交資源優(yōu)化配置的參考價(jià)值在我國(guó)，大部分乘客感覺(jué)出行

44、緊張，由此而造成的城市公交資源的浪費(fèi)，原因在于乘客出行往往集中于某一時(shí)間段，大部分公交線路往往呈現(xiàn)客流量的五峰現(xiàn)象，即上下班時(shí)間段為客流高峰時(shí)段，其余時(shí)間段為客流低峰時(shí)段，即為客流量的時(shí)間不均勻性，這也造成了城市公交資源配置的不合理性。而我國(guó)大部分公交線路采取的是平均時(shí)間間隔發(fā)車的模式，如果能在高峰時(shí)段和低峰時(shí)段確定不同的發(fā)車頻率，從而生成發(fā)車時(shí)間表，將有效緩解因上下班客流高峰造成的城市公交資源不足的壓力，從而得到城市公交資源的優(yōu)化配置。鄭州市29路公交車所走路線大多為鄭州市主干道，沿途各站點(diǎn)的乘客集散量較大，因?yàn)槌丝鸵陨习嗳藛T為主，客流量的時(shí)間不均勻性較大。對(duì)鄭州市公交29路車的研究對(duì)城市公

45、交資源的優(yōu)化配置具有現(xiàn)實(shí)的參考意義。5 總結(jié)對(duì)城市公交資源優(yōu)化配置的研究，重點(diǎn)在于研究如何使用有限的公交資源滿足更多出行乘客的需求。本文立足于對(duì)公交線路客流量在時(shí)間上的不均勻性，在客流量大的時(shí)段確定更大的發(fā)車頻率，反之確定小的發(fā)車頻率。在對(duì)城市公交客流時(shí)間不均勻性的分析中，確定造成的原因是上班人員大致在同一時(shí)間段乘車?；诖?，本文選取具有代表意義的鄭州市公交公司29路公交車作為研究對(duì)象。在對(duì)鄭州市公交公司29路公交車的研究中，本文從實(shí)際出發(fā) ,對(duì)鄭州市公交進(jìn)行實(shí)地考察 ,對(duì)公交數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣收集 ,運(yùn)用聚類分析處理數(shù)據(jù)，對(duì)公交車的發(fā)車頻率進(jìn)行了計(jì)算 ,得到了每個(gè)時(shí)段具體發(fā)車次數(shù)，從而得到相對(duì)合理

46、的發(fā)車時(shí)刻表，為城市公交資源優(yōu)化配置提供一定的參考意義。但是城市公交的規(guī)劃涉及的內(nèi)容較多 ,我們需要進(jìn)一步提高獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量 ,追求更進(jìn)一步的優(yōu)化。參考文獻(xiàn)1呂林.城市公交站點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究d.東南大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2006.2陳強(qiáng).公交車調(diào)度優(yōu)化模型j.四川師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2002.3王煒,徐吉謙,楊濤等.城市交通規(guī)劃理論及其應(yīng)用m.南京:東南大學(xué)出版社,1998.4盧紋岱,朱一力,沙捷等.spss for windows從入門到精通m.北京:電子工業(yè)出版社，1997.5王松桂，張忠占，程維虎，高旅端.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)m.北京:科學(xué)出版社,2006.6牛學(xué)勤,陳茜,王

47、煒.城市公交線路調(diào)度發(fā)車頻率優(yōu)化模型j.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào) ,2003.7陳強(qiáng).公交車調(diào)度優(yōu)化模型j.四川師范學(xué)院學(xué)報(bào),2002. 8楊兆升.城市智能公共交通系統(tǒng)理論與方法m.北京:中國(guó)鐵道出版社 , 2004 .9王玲玲,周紀(jì)芬.常用統(tǒng)計(jì)方法m.上海:華東師范大學(xué)出版社,1995.10嚴(yán)大思,奚硯濤,潘玲玲.滁州市城市公交線路最優(yōu)化分析.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院碩士學(xué)位論文2009.11. 11陳石.區(qū)域公交時(shí)刻表生成的模型與方法研究.北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.6.12 滕靖.楊曉光 大城市公共交通多模式協(xié)調(diào)調(diào)度體系研究會(huì)議論文2006.13 牛學(xué)勤 城市公交車輛調(diào)度優(yōu)化理論與

48、方法學(xué)位論文2004.14袁衛(wèi)，龐皓，曾五一，賈俊平.統(tǒng)計(jì)學(xué)m.北京:高等教育出版社,2005. 附 錄附錄一： 英文原文fundamentals of intelligent public transportation dispatching systems planningabstract:an urgent problem facing urban management epartments and public transport enterprises has been how to dispatch and manage public transit vehicles in an

49、efficacious way and how to develop the strategy of public transport priority in china. for the purpose of upgrading public transportation service and shortening the travel time of passengers, great importance should be attached to studies on the urban intelligent public transportation dispatching sy

50、stem. for this objective, this paper, by means of comprehensively applying advanced communication technologies, computer network technologies and transit operation and management methods, and with the use of theoretical knowledge of systems engineering, builds up a framework system for urban intelli

51、gent public transportation dispatching system and analyzes the functional objective of the system as well as information flow lying behind the intelligent dispatching system. in addition, by meticulous examination of feasible dispatching methods particular to chinas practical situation in public tra

52、nsportation system, this paper construes the determination of real-time dispatching mode as a sort of pattern recognition and further provides ways based on bp neural network to determine real-time dispatching modes of public transit vehicles. such research results will serve as reference and basis for the development and application of urban intelligent public transportation dispatching system. keywords- public transportation; intelligent dispatching; neural network; system design introductionever since the 1980s, w