基于客流量变化的智能公交调度问题研究.pdf

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1、82011年6月中国制造业信息化第40卷第11期基于客流量变化的智能公交调度问题研究贺尧成，叶明，杨明(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：为解决传统的公交调度系统由于采用固定发车间隔的刚性发车模式，引起的乘客群体满意度和公交公司满意度之间的矛盾，建立了以乘客群体和公交公司满意度之和为优化目标的数学模型，采用基于引入免疫浓度机制的免疫遗传算法来寻找各个时段的最优发车间隔。经改进后，公交车辆发车时间间隔随着客流量波动而柔性地变化，可以使乘客群体和公交公司的满意度最大。关键词：免疫遗传算法；客流量变化；智能公交调度系统；免疫浓度机制中图分类号：TP315文献标识码：A文章

2、编号：1672—1616(2011)l1—0008一O5进入21世纪后，我国城市化建设获得飞速发每个时段乘客群体满意度和公交公司满意度都是展，大中型城市公共交通信息化水平显著提高，很属于E0，1]的浮点数，取其一天内的平均值作为优多城市公共交通都使用了调度系统。但我国对智化的目标函数。能交通研究起步较晚，自20世纪80年代初期才开1．1假设条件始研究相关课题。目前国内的公交调度系统对车根据公交运营情况，提出如下假设：辆调度还是以经验估算客流高峰期和正常期的发a．乘客个体在本辆车刚离开和下一班车刚到车间隔，即早高峰和晚高峰使用同一个较小的发车达时间内，到达站点i的时间是随机的且相互独间隔

3、，平峰期使用同一个较大的发车间隔，公共交立，因此认为服从均匀分布。由本假设可以得出乘通的服务主体和服务对象(即公交公司和乘客群客群体平均等待时间是该时段发车时间的一半。体)的满意度不能得到很好的满足。本文试图建立b．任意连续两个班次车辆经过同一站点平均合理的数学模型，平衡乘客群体和公司满意度之间时间等于始发站该两班车的发车间隔。的矛盾，使二者的综合满意度最大。1．2数学模型20世纪70年代由美国Michigan大学John把路线上一天的发车时间分成若干时段，对每Holland提出的基本遗传算法(GA)，经过数十年的个时段的乘客群体和公交公司综合满意度分别取发展，基本遗传算法及其改进算法

4、已广泛应用于人最大值，则建立数学模型为路线上一天的满意度最工智能领域。但是GA当数学模型有局部峰值时，大值：则可能出现提前收敛⋯1，而使用GA的改进算法免maxOF=÷∑(nsp+(卜口)s。(1)疫遗传算法(ImmuneGeneticAlgorithm，IGA)则能‘1很好地解决这个问题。IGA引入了免疫浓度概约束条件：kminXCb≥Fk(2)念，当某个抗体的大量繁殖影响算法的搜索全局最优解时，则抑制该抗体的繁殖，因此选择使用免疫：『]+1(3)遗传算法。S。=S+S一(4)1创建数学模型式中：t为一天分成的等分数，t为第i个时段时建立数学模型的思想是寻找合适的条件，使一长，1≤i

5、≤t；S为满意度，其中S。为乘客群体满天内有着比较稳定客流量的某条公交线路的乘客意度，S为等待满意度，S一为舒适满意度，S为群体和公交公司满意度之和的综合满意度最大。企业满意度；为乘客群体满意度加权系数，乘客收稿日期：2010—11—30．作者简介：贺尧成(1986一)，男，江苏连云港人，南京航空航天大学硕士研究生，主要研究方向为智能公交系统的研究与设计。·企业管理与信息化·贺尧成叶明杨明基于客流量变化的智能公交调度问题研究9群体满意度占综合满意度的比重；OF为目标函'聃数；为k时段该路线上的客流量；Atk为第k时段的发车间隔，△￡一=60．0k，为k时段最大发袖营车间隔，△￡为k时段

6、最小发车间隔；Cb为客车的蔓∞承载能力；i为k时间段最少发车趟次，d为k善时间段发车趟次。墨‘口本文分别求出在全天的t个时段最优发车间葛隔下的综合满意度最大值，全天的总综合满意度等秘于各个时段综合满意度的平均值。式(2)中因O为车辆位置的随机性，这些乘客被在线的车辆平均O'O3口●O靳舶蟮哪eNumberrBus承载。式(3)的意义是d值等于60．O／At~的整数部分加1。图2乘客群体舒适满意度1．3满意度模型本文的数学模型是建立于乘客群体和公交公司综合满意度上的智能公交调度优化问题，公交公司的利润和乘客群体利益是一对矛盾体，不可能同善u。d】c。{罄暑；I-∞¨舯轴艚时取得最大值，因

7、此需要使用加权系数来调和两者，使两者的利益之和最大。企业的利润高低程度描述为企业满意度，乘客群体利益描述为乘客满意度。依据“半梯形分布”隶属度函数[2]和“区间满意度函数l3_”，作者提出另一种区间满意度函数。本满意度模型不仅把乘S'O1S客等待时间纳入考虑范围⋯1，而且把乘客在公交t~ureTime(nmut~)车上的拥挤程度也作为综合满意度考量的一个因图3企业满意度素，更为完善。满意度模型如图1～图3所示。时间相关，即与发车间隔相关且每个满