校園通行車路線的設(shè)計(jì).docx

1、校園通行車路線的設(shè)計(jì)摘要本文主要爭(zhēng)辯的是校園交通車的站點(diǎn)設(shè)置、在固定停車和招手即停兩種模式結(jié)合下的運(yùn)載力量、運(yùn)行路線和時(shí)間安排以及相應(yīng)行駛方案的規(guī)劃問(wèn)題。問(wèn)題一中，我們對(duì)校園通行車現(xiàn)有行車路線網(wǎng)絡(luò)和常停站點(diǎn)進(jìn)展了調(diào)查和分析。首先，在數(shù)據(jù)處理階段，將站點(diǎn)實(shí)體間的線路選擇抽象為圖論最短路模型，用Matlab軟件畫出三條主要的行車線路，然后利用GIS空間分析方法解決單個(gè)交通線路上站點(diǎn)規(guī)劃問(wèn)題。該方法依據(jù)乘客出行時(shí)間最短確定單個(gè)線路上的站點(diǎn)個(gè)數(shù)，結(jié)合GIS緩沖區(qū)分析和疊合分析，在路線上做站點(diǎn)設(shè)置的適宜性爭(zhēng)辯，提出基于最優(yōu)化理論和GIS空間分析技術(shù)的站點(diǎn)規(guī)劃方法，確定站點(diǎn)的位置，從而供給一種可行的行駛方

2、案。問(wèn)題二中，考慮固定停車和招手即停相結(jié)合的方案，我們首先將最正確行駛路線定義為車輛運(yùn)行時(shí)間最短的路線，將圖論中經(jīng)典的Dijkstra算法單源最短路徑進(jìn)展改進(jìn)，結(jié)合哈密爾頓圖，以結(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間作為權(quán)數(shù)，利用C+編程得到最正確推銷員回路，也就是通行車行駛的最正確路徑。考慮到招手即停模式具有極大的隨機(jī)性，為了便于調(diào)度，我們首先對(duì)乘車人次密度分布進(jìn)展了調(diào)查和分析，并通過(guò)隨機(jī)模擬出概率分布值較大的區(qū)域，將其抽象為一假想固定停車點(diǎn)，這樣就將模型簡(jiǎn)化為固定停車點(diǎn)w(i,j)：最短時(shí)間下從固定停車點(diǎn)i到固定停車點(diǎn)j之間的距離|(v)：表示從頂點(diǎn)U至h的經(jīng)過(guò)一條路所用時(shí)間的權(quán)0z(v):表示最正確的路線，V的

3、父親點(diǎn)x:第i時(shí)間點(diǎn)需要乘車的人數(shù)(i=1,2,k)ik:把握參數(shù)Q=NjXCxL：某時(shí)段運(yùn)載力量其中L為通行車單程總運(yùn)行距離5校園通行車固定停車點(diǎn)選擇模型(問(wèn)題一)由于校園交通車行車網(wǎng)絡(luò)受到道路狀況、交通流量、道路長(zhǎng)度、人流分布等多種因素的制約，但考慮諸多因素建立起來(lái)的模型必定很簡(jiǎn)單且難以求解。我們經(jīng)分析取舍，考慮主要的影響因子，建立了一個(gè)用于解決固定停車點(diǎn)規(guī)劃問(wèn)題的方法。該方法主要基于最優(yōu)化理論和GIS適宜性分析技術(shù)御，首先通過(guò)建立一個(gè)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型確定固定停車點(diǎn)的總數(shù)目，同時(shí)同這個(gè)數(shù)學(xué)模型得到各影響因子和站點(diǎn)個(gè)數(shù)之間關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式，該表達(dá)式說(shuō)明在什么地方適宜建固定停車點(diǎn)，從而為GIS適

4、應(yīng)性分析供給依據(jù)。停車點(diǎn)數(shù)目確定后，在確定站點(diǎn)的空間布局。該方法承受了GIS適宜性分析技術(shù)，對(duì)人流分布、交通流量、道路狀況等因素進(jìn)展量化，通過(guò)疊合分析和緩沖區(qū)分析，找到最適宜的地方建立站點(diǎn)，用GIS的方法彌補(bǔ)了確定站點(diǎn)數(shù)目的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的引入因素少的缺乏，使建立GIS關(guān)心規(guī)劃系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)。5.1固定停車點(diǎn)選址的優(yōu)化模型5.1.1影響固定停車點(diǎn)選址的相關(guān)因素模型中選址問(wèn)題的影響因子有人流分布、交通流量、交通起訖點(diǎn)、一般車速、道路狀況等，我們主要考慮以下四點(diǎn)：1）兩相鄰?fù)＼圏c(diǎn)間的距離w（i,j）；2）人流分布。依據(jù)實(shí)際狀況，固定停車點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在人流密度相對(duì)較大的地方；3）道路狀況?？紤]穿插口和不同路

5、段寬度、車道數(shù)對(duì)設(shè)站的影響：停車點(diǎn)越靠近穿插口對(duì)乘客越便利，但考慮安全和交通流暢，一般應(yīng)離開(kāi)穿插口3050米2。為削減通行車行駛對(duì)學(xué)生步行以及騎自行車的影響，道路路段寬度大的地點(diǎn)比寬度窄的地點(diǎn)更適宜設(shè)置固定停車點(diǎn)；4）交通流量。路段上公溝通量的分布狀況是通行車停車點(diǎn)選址的重要依據(jù)。通行車的停駛會(huì)給其他學(xué)生帶來(lái)肯定的干擾，因此，假設(shè)路段交通狀況原本就比較擁擠，那么不宜設(shè)置停車點(diǎn)。5.1.2通行車行駛線路規(guī)劃設(shè)置固定停車點(diǎn)的原那么為便利乘客和節(jié)約乘客出行時(shí)間。首先，我們依據(jù)校園車現(xiàn)今大體行駛路線，用Matlab軟件畫出假設(shè)的三條主要行車路線如圖5-1）,該路線掩蓋了學(xué)校已建成大局部地區(qū)的主干道。圖

6、5-1其中，M:南門一南區(qū)體育場(chǎng)一一食堂一西二門一北區(qū)體育場(chǎng)一15號(hào)天佑齋1M:南門一虹橋一X橋一體育館一15號(hào)天佑齋一北區(qū)校車站2M:南門一南區(qū)校車站一一教一二教一圖書館一八教一北區(qū)校車站一315號(hào)天佑齋5.1.2.1最正確站距公式利用乘客步行到站與離站時(shí)間、乘車時(shí)間之和最短的原理，得到最正確站距公式為：6最正確寸2V.L乘t°式中，d為站距；V為乘客到停車點(diǎn)的平均速度；L為乘客距離固定乘車點(diǎn)的平均距離；t為站點(diǎn)?？繒r(shí)間。求出最正確停車點(diǎn)站距后，在具體0設(shè)置站點(diǎn)時(shí)，還應(yīng)依據(jù)沿線用地性質(zhì)進(jìn)展合理布置。5.1.2.2基于最優(yōu)理論的通行車優(yōu)化模型實(shí)際狀況說(shuō)明，當(dāng)停車點(diǎn)很多時(shí)，每位乘客在線

7、路上的行程會(huì)由于中途停車次數(shù)較多而導(dǎo)致總出行時(shí)間增大；而當(dāng)停車點(diǎn)很少時(shí)，乘客平均到最近一個(gè)停車點(diǎn)的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，可能超過(guò)在路上形成局部所節(jié)約的時(shí)間，從而導(dǎo)致總出行時(shí)間還是很大?？梢?jiàn)，當(dāng)停車點(diǎn)間距很小或很大時(shí)，總出行時(shí)間都會(huì)較大，而在此間存在著某個(gè)最優(yōu)站點(diǎn)數(shù)目，使總的行程時(shí)間最小2?？傂谐虝r(shí)間最小的通行車優(yōu)化模型為minF=XT+-M+4(X1)A+Y<VrVV(1)L=2A(X-1)+Y式中：F為總出行時(shí)間；X為停車點(diǎn)的個(gè)數(shù)；T為公交車輛在公交站點(diǎn)停留的時(shí)間；M為乘客到最近停車點(diǎn)的平均距離:V為乘客到停車點(diǎn)的堊r均速度；L為通行車路線的總里程數(shù)；丫為-般車速V運(yùn)行的公里數(shù)，這樣X(jué)T為在站點(diǎn)

8、總的?？繒r(shí)間；4(X-1)A為在站點(diǎn)前后加減速的運(yùn)行時(shí)間；YVV是以速度V運(yùn)行的時(shí)間。/在式(1)中，除了M與站點(diǎn)距離有關(guān)，和X屬于因變量外,T.VAV都可做自變量，對(duì)于特定的T,V,A,V值，可以得出一個(gè)最正確的X值來(lái)。以M=K3X閱歷值)，丫=K-2A(X-1)代入式的第一個(gè)式子得令祚=0得minF=XjK嚴(yán),4(X-1)A+K.2A(X-1)VrVVX=(2)式(2)即為最優(yōu)停車點(diǎn)數(shù)的公式依據(jù)式(2),在其他變量肯定的狀況下，人流越密集，那么?？繒r(shí)間T越大，那么站點(diǎn)應(yīng)建的越少；同樣，人們到達(dá)停車點(diǎn)的速度越小，站點(diǎn)應(yīng)建的越多同；公交車輛在路上可到達(dá)的加速度越大，那么A越小，停車點(diǎn)應(yīng)建的越多

9、。這些都是進(jìn)展GIS適宜性分析的依據(jù)。5.1.3基于GIS適宜性分析的停車點(diǎn)選址當(dāng)站點(diǎn)數(shù)目確定后，利用GIS空間適宜性分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)的空間定位，主要步驟為1、對(duì)人流分布，交通流量，道路狀況進(jìn)展量化。量化過(guò)程中承受下面的規(guī)章：1 道路上的人流分布承受以10m的步長(zhǎng)逐點(diǎn)做100m范圍緩沖區(qū)的方法，在緩沖區(qū)內(nèi)的人數(shù)就是對(duì)應(yīng)道路上的人流分布值或者承受克里金插值生成人流密度外表，一般口越密集，站點(diǎn)應(yīng)建的越少；反之人口過(guò)于稀少，也不應(yīng)設(shè)置過(guò)多站點(diǎn))：2 交通流量以實(shí)地采集的日平均數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；3 校園中道路狀況大體相當(dāng)，可看作一樣無(wú)視不計(jì)說(shuō)明：為了便于說(shuō)明模型的思路，以下的圖表都是示意性的，實(shí)際系統(tǒng)中將量化

10、成灰度圖，以下是經(jīng)量化獲得的各影響因子的值。表1線路虬人口分布、交通流量度量指標(biāo)南門南體育場(chǎng)一食堂三食堂北體育場(chǎng)四食堂15天佑齋人流分布345544510交通流量45:33321Q79!8766表2線路M2人口分布、父通流重度重指標(biāo)南門玻璃橋虹橋X橋北區(qū)體育15天佑館齋人流分244622布交通流543332里Q787954表3線路M3人口分布、交通流量度量指標(biāo)南門一教二教圖書館八北區(qū)校車站15天佑教齋人流分2445432布交通流4113322量Q6558547最正確行駛路徑的問(wèn)題。依據(jù)已得到的乘車時(shí)段分布規(guī)律和學(xué)校實(shí)際的作息時(shí)間表，依據(jù)模糊聚類分析法將一工作日數(shù)單位時(shí)間段劃分為更概括的高注：表

11、中人流分布依據(jù)很稀疏、稀疏、一般稀疏、中等、一般密集、密集、很密集分別對(duì)應(yīng)量化值2、3、4、5、4、3、2；交通流量從量很小過(guò)渡到很多分別對(duì)應(yīng)60的量化值;道路狀況取較好狀態(tài)度量值5.2、依據(jù)上面的規(guī)章生成對(duì)交通路徑的交通流量、人流分布的灰度圖,結(jié)果分別如圖1、2,再對(duì)兩個(gè)圖層進(jìn)展疊合分析，對(duì)量化指標(biāo)柵格化得到柵格圖（圖略）在疊加結(jié)果上做緩沖區(qū)3、依據(jù)固定停車點(diǎn)數(shù)X，在交通路徑上等間距取X個(gè)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)點(diǎn)在步驟2、得到的柵格圖上做半徑為10m的點(diǎn)緩沖區(qū)圖3）4、在緩沖區(qū)內(nèi)交通流量、人流分布量化值最大的位置設(shè)置固定停車點(diǎn)1.4固定停車點(diǎn)選擇方案以起點(diǎn)南門處為中心，沿前行方向分別以200m和500m

12、繪制圓弧，形成環(huán)形緩沖區(qū)，選取緩沖區(qū)內(nèi)量化值最大的點(diǎn)作下一個(gè)站點(diǎn)；假設(shè)緩沖區(qū)內(nèi)消滅最大量化值相等的點(diǎn)，那么就取距離上一個(gè)點(diǎn)為300m的點(diǎn)為站點(diǎn);再以查找到的站點(diǎn)為新的起點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，直到線路終點(diǎn)，如圖5-2為設(shè)計(jì)總圖5.3模型的評(píng)價(jià)由圖可以觀看到，利用該方法設(shè)計(jì)的校園通行車固定停車點(diǎn)個(gè)數(shù)為11個(gè)，這些站點(diǎn)在道路穿插口四周和人流密集的教學(xué)區(qū)、住宿區(qū)都有分布，格外便利學(xué)生上下課以及出入校園的狀況。而且比較現(xiàn)有的通行狀況，固定線路和停車點(diǎn)削減了乘客總的出行時(shí)間，提高了運(yùn)載效率。因此，利用該方法進(jìn)展選址是比較合理的。固然，為了模型便利求解，我們對(duì)于交通流量、道路狀況、人流分布等因素的相關(guān)關(guān)系，以及

13、它們?cè)谡军c(diǎn)選擇時(shí)所占的權(quán)重并沒(méi)有多加考慮。另外，假設(shè)考慮到學(xué)校將來(lái)的規(guī)劃（如圖5-3）,那么需增加一條線圖5-3M:南門一七教一一五教一東門一行政大樓一北區(qū)校車站一爭(zhēng)辯生小4高樓一教師公寓給出其量化指標(biāo)分布表：南門七教五教?hào)|門北區(qū)校車站教師公寓人流分244622布交通流543332量Q787954該線路可便利教師出行及上下課的狀況。6將固定停車和招手即停相結(jié)合的通行車行駛方案模型問(wèn)題二）結(jié)合問(wèn)題一我們可定義通行車最正確行駛路線為：在所用時(shí)間最短的前提下所經(jīng)過(guò)的道路點(diǎn)。為了求出最短時(shí)間下的優(yōu)化路徑從而給出合理的行車路線的方案，我們承受了圖論中最正確推銷員回路以及Dijkstra算法建立相關(guān)模型。

14、6.1招手即停模式的概率抽象模型對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，每天乘車的人數(shù)為隨機(jī)變量，因此為了探討交通車運(yùn)行數(shù)據(jù)的規(guī)律，首先要對(duì)每天乘坐校車的學(xué)生的人數(shù)的分布狀況進(jìn)展統(tǒng)計(jì)分析。我們實(shí)地調(diào)查了一周每天早晨北區(qū)宿舍樓四周的候車狀況，頂峰期大致消滅在7:458:00之間（如圖6-1所示）候車人數(shù)/人otno598卅澄520卅米柩斤7汕50Rt片嬴卅凱茶7uy對(duì)總體學(xué)生乘車人數(shù)的樣本總體進(jìn)展描述性分析，得到下表（表6-1）：表6-1：描述性統(tǒng)計(jì)量總乘車人數(shù)均值標(biāo)準(zhǔn)差微小值極大值N為了更直觀的了解分布狀況，畫出如下散點(diǎn)圖（圖1）：6.2最正確行駛路線模型的建立如圖6-3為問(wèn)題一中確定的固定停車點(diǎn)的抽象線圖，編號(hào)分別表

15、示各站點(diǎn)，兩點(diǎn)間連線表示可通行。圖6-36.2.1最正確推銷員網(wǎng)路問(wèn)題的哈密爾頓圖首先考慮運(yùn)行線路為環(huán)線的狀況。在加權(quán)圖G=(V,E,F)中，給出最正確11圖定義:1. 權(quán)最小的哈密爾頓圖成為最正確H圖2. 經(jīng)過(guò)每個(gè)頂點(diǎn)至少一次且權(quán)最小的閉通路成為最正確銷售回路峰期、低潮期和一般期，并應(yīng)用Matlab中的fgoalattain進(jìn)展非線性規(guī)劃求出實(shí)際發(fā)車數(shù)，以及應(yīng)用時(shí)間步長(zhǎng)法估量發(fā)車間隔，從而給出兩種模式結(jié)合下通行車每周運(yùn)行的車輛數(shù)、路線和時(shí)刻表。問(wèn)題三中，我們首先對(duì)校區(qū)師生乘車需求人數(shù)進(jìn)展了描述性統(tǒng)計(jì)，從乘車人數(shù)的均值、方差、峰度以及正態(tài)性四個(gè)角度對(duì)樣本進(jìn)展檢測(cè)，找到相關(guān)的分布規(guī)律與結(jié)論，即每

16、日在各時(shí)段中的乘車人數(shù)分布相像。隨后，我們以AN0VA方差檢驗(yàn)、組內(nèi)與組間均值比較以及標(biāo)準(zhǔn)誤差分析為手段，進(jìn)一步驗(yàn)證了所得結(jié)論的準(zhǔn)確性。并且以此建立較為抱負(fù)化的整數(shù)規(guī)劃模型，將全局約束以發(fā)車時(shí)間劃分為幾個(gè)頂峰時(shí)段，用Lingo軟件在個(gè)頂峰時(shí)段約束中全局最優(yōu)解，從而得到在行駛方案下校園通行車的運(yùn)載能力。本文建立的行駛方案模型能與實(shí)際嚴(yán)密聯(lián)系，結(jié)合校園實(shí)際狀況對(duì)問(wèn)題進(jìn)展求解，并在模型擴(kuò)展中利用計(jì)算機(jī)編程和仿真軟件對(duì)所得結(jié)果和調(diào)度方案進(jìn)展分析和評(píng)價(jià)，使得模型具有很好的通用性和推廣性。關(guān)鍵字：站點(diǎn)選址最優(yōu)化原理GIS模糊聚類非線性規(guī)劃圖論由定義可知，此題可以轉(zhuǎn)化為最正確推銷員回路問(wèn)題。有給定的G=(V

17、,E)構(gòu)造一個(gè)以V為頂點(diǎn)集的完備圖G，=(V,E，,F),E，中的每條邊(X,Y)的權(quán)等于頂點(diǎn)X與Y在圖G中最短路徑的權(quán)，即min(x,Y)=w(e，)依據(jù)哈密爾頓回路，由C+語(yǔ)言編寫程序和相應(yīng)解釋見(jiàn)附件附錄二)。下面給出程序運(yùn)行結(jié)果：187105611432997184611No8Io78167743218611744ol0：2o29：981011674o28：1981027611443()Pressanykeytocontinue510666666651722964216282636361996425640058995982654464056486632265486523602261056

18、563653860376120619160526133596961956170566957525632560?51065189以該方法可給出37種不同的行車路線，其中最短路徑為：1一9一1087611一54321,總行駛里程L,=5106m6.2.2依據(jù)Dijstra算法的最正確路徑依據(jù)所學(xué)圖論學(xué)問(wèn)，我們將圖承受鄰接矩陣的形式描述，w(i,j)表示在最短時(shí)間下從道路點(diǎn)i到道路點(diǎn)j之間的距離，假設(shè)沒(méi)有直接連通，那么為無(wú)窮大，計(jì)算機(jī)可以用一個(gè)很大的數(shù)據(jù)代替如matlab中的inf)。由于Dijkstra算法只能求從結(jié)點(diǎn)i到其他各結(jié)點(diǎn)的最短路徑，對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)，定義兩個(gè)標(biāo)記|(v)，z(v)，其中：l(

19、v)表從頂點(diǎn)u至Uv的經(jīng)過(guò)一條路所用時(shí)間的0權(quán)。z(v)表示V的父親點(diǎn)，用以確定最正確的路線。算法的過(guò)程就是在每一步改進(jìn)這兩個(gè)標(biāo)記，使最終l(v)為從頂點(diǎn)U至Uv的最時(shí)間的權(quán)。輸入G的帶權(quán)o鄰接矩陣W也,V)。算法步驟：1) 賦初值：令s=u,|(uR)一0oWeS=VS,令l(v)=W(u,v)，z(v)=uu<-u0oo2) 更新l(v)、z(v):VvGS=VS,假設(shè)l(v)>l(u)+W(u,v)那么令l(v)=l(u)+W(u,v)，z(v)=u3) 設(shè)v是使l(v)取最小值的S中的頂點(diǎn)，那么令S=SUv，,ujv-4)假設(shè)S,轉(zhuǎn)步驟2,否那么停頓用上述算法求出的l(v)

20、就是u至h的最短時(shí)間的權(quán)，從v的父親標(biāo)記z(v)0追溯到U,就得到U至Uv的最正確路線(程序用C語(yǔ)言編寫，具體代碼見(jiàn)附錄一，源理序見(jiàn)附件)°程序運(yùn)行結(jié)果如下：Inputtheweightstonode10673-1-1-1-1-11200609-1-1Inputtheweightstonode26730527-1-1-1-1-167?-1-1Inputtheweightstonode3-15270300-1-1-1-1-1-1-1Inputtheweightstonode4-1-13000300721694-1-1-1806Inputtheweightstonode5-1-1-130

21、00385355-1-1513274Inputtheweightstonode6-1-11-1-1388Inputtheweightstonode7-1-1-16943554440614954634416Inputtheweightstonode81200-1-1-1-1-16140851669-1Inputtheweightstonode9609677-1-1-1-19548510308-1Inputtheweightstonode10-1-1-1-1513-16346693080-1Inputtheweightstonode11-1-1-1806274388416

22、-1-1-10Inputdestinationnode7»«*result：*Pl>P9P2>P3P3>P4P4>P5P5>P7P6>P7P8>P7P9>P10P10>P7Pll>P7Pressanykeytocontinue給定問(wèn)題一求解出的11個(gè)固定停車點(diǎn)之間的連通關(guān)系，依據(jù)算法和已知相鄰的點(diǎn)的距離，選擇具有11個(gè)節(jié)點(diǎn)的有向圖62,我們可以得到其各邊權(quán)重及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。上述程序選取了節(jié)點(diǎn)7為目的節(jié)點(diǎn)，程序中承受鄰接矩陣表示一個(gè)有向圖，輸入為該圖的鄰接矩陣以及目的節(jié)點(diǎn)，輸出為圖中各點(diǎn)的鄰接關(guān)系，依照次鄰接關(guān)系可得到到

23、達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑。如從節(jié)點(diǎn)2到達(dá)節(jié)點(diǎn)7,需順次經(jīng)過(guò)第3點(diǎn)、第4點(diǎn)和第5點(diǎn)，最優(yōu)路徑為2-3-4-5-7,路程總長(zhǎng)度為1482m.該方法可以求出最短路徑以及所對(duì)應(yīng)的路程，在車速假設(shè)肯定的前提下，所對(duì)應(yīng)的行車時(shí)間最短，也就是說(shuō)削減了乘客的總出行時(shí)間，提高了運(yùn)行效率。6.3非線性規(guī)劃分析法求解通行車線路安排準(zhǔn)時(shí)刻表首先通過(guò)數(shù)據(jù)的分析，考慮到方案的可操作性，依據(jù)學(xué)校實(shí)際的作息時(shí)間表，我們對(duì)時(shí)間段依據(jù)模糊聚類分析法劃分為不同時(shí)間段頂峰期、低潮期和一般期。引入乘客利益6.3.1符號(hào)商定x:某一時(shí)段發(fā)車次數(shù)（注：由于數(shù)據(jù)給定為平均客流量只需考慮在一個(gè)完整的周期內(nèi)的車次，即從始發(fā)站到終點(diǎn)站的這段時(shí)間）p:

24、該時(shí)段的平均滿載率（一般狀況下，車輛滿載率不應(yīng)超過(guò)100%,也不要低于50%）T=l/+Lt:一輛通行車走完全程的時(shí)間aj：第i站上車平均客流量k：把握參數(shù)Q:某時(shí)段運(yùn)客力量6.3.2發(fā)車次數(shù)確實(shí)定依據(jù)前面的分析，兼顧乘客出行時(shí)間與線路利用效率最大化，對(duì)6.2中求解出的最正確路線建立如下的多目標(biāo)規(guī)劃模型：目標(biāo)函數(shù)1：I供求的最優(yōu)匹配min（Qxp-V）2II各時(shí)段的發(fā)車車次均最小minn約束條件：各時(shí)段的平均滿載率限制0.5<p<1供求匹配比限制目標(biāo)函數(shù)I使某一時(shí)段的運(yùn)客力量Q與運(yùn)輸需求（實(shí)際客運(yùn)量）V到達(dá)最優(yōu)匹配，°反映滿載率凹凸的影響；目標(biāo)函數(shù)II使所需的最大發(fā)車次，

25、在滿足約束條件下盡可能少，以使總車輛數(shù)較少。約束條件是限制滿載率滿足運(yùn)營(yíng)調(diào)度要求，條件是限制供求匹配比aWk;為使始發(fā)站車場(chǎng)每天起始時(shí)刻的車輛數(shù)保持不變，需使總發(fā)車次數(shù)與總收車次數(shù)相等，即必需使單程車次總數(shù)到達(dá)匹配(入產(chǎn)入2)，而受滿載率限制，入|不能削減，因此用二次規(guī)劃可求得各時(shí)段發(fā)車次數(shù)X.1I目標(biāo)函數(shù)2：Z=minEkCX(i=1,2,.k)iii=1約束條件：滿足每一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的乘車人數(shù)即可，即Zx>diiii.1(i=1,2,.k)6.3.3發(fā)車數(shù)量及發(fā)車間隔確實(shí)定對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們承受上時(shí)間步長(zhǎng)法，依據(jù)假設(shè)一個(gè)時(shí)段內(nèi)發(fā)車間隔時(shí)間t相等，那么t可由入確定，從而得到發(fā)車時(shí)刻表。按此

26、發(fā)車時(shí)刻表模'擬實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，目標(biāo)是確定能滿足時(shí)刻表的最小車輛數(shù)n,統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，搜尋最優(yōu)調(diào)度方案解。6.3.3.1模擬子程序一：確定最小車輛數(shù)n依據(jù)“按流發(fā)車”和“先進(jìn)先出”的原那么，對(duì)起點(diǎn)站,在發(fā)車時(shí)刻應(yīng)至少有一輛車可以發(fā)出(處于等待發(fā)車狀態(tài))。假設(shè)有多輛車，那么先進(jìn)站者先發(fā)車，其余車輛“排隊(duì)”等候；假設(shè)無(wú)車可發(fā)，那么消滅“連續(xù)”。完整的運(yùn)營(yíng)過(guò)程應(yīng)保證車輛嚴(yán)格按時(shí)刻表發(fā)車,不發(fā)生連續(xù)。設(shè)圖6-3中的站點(diǎn)5有車場(chǎng)A,從車場(chǎng)中不斷有車發(fā)出，同時(shí)承受車進(jìn)場(chǎng)，那么車場(chǎng)中的車的數(shù)目是隨時(shí)間變化的狀態(tài)量。用N來(lái)描述車場(chǎng)A中要滿足車流1問(wèn)題重述西南交通大學(xué)犀浦校區(qū)位于成都市西北鄲縣犀浦鎮(zhèn)，緊

27、靠成都市外環(huán)線500米生態(tài)帶，距市中心約12公里，校園占地約3000畝。犀浦校區(qū)的規(guī)劃和建立都強(qiáng)調(diào)和突出“自然、人文”的先進(jìn)理念，依據(jù)“一軸二帶三環(huán)六區(qū)”的規(guī)劃骨架，由南至北，逐步開(kāi)放的。從2004年第一批學(xué)生入住以來(lái)，犀浦校區(qū)的規(guī)模日漸擴(kuò)大并趨于成熟。但是由于校區(qū)面積過(guò)大，消滅了師生出行難，上課、回寢室、出校等所花時(shí)間較多等問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，校園內(nèi)消滅了便捷通行車，師生只用花費(fèi)一元錢就可以在校內(nèi)來(lái)回。目前，這種通行車實(shí)行招手即停的方式，校園內(nèi)的任意地點(diǎn)都根本可以到達(dá)，但是當(dāng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，治理更加標(biāo)準(zhǔn)后，可能需要考慮固定班次和行車路線。題圖2給出了交大犀浦校區(qū)的平面地圖，利用數(shù)學(xué)模型爭(zhēng)辯

28、以下問(wèn)題：1、請(qǐng)?jiān)谛@內(nèi)設(shè)置一些固定停車點(diǎn)，并說(shuō)明其合理性；2、將固定停車和招手即停兩種模式結(jié)合起來(lái)，給出每周通行車從上午7點(diǎn)到晚上10點(diǎn)的運(yùn)行車輛數(shù)、運(yùn)行路線準(zhǔn)時(shí)刻表；3、推測(cè)校園通行車在您安排的行駛方案下的運(yùn)載力量。不連續(xù)所需的最小數(shù)目，分別搜尋其在運(yùn)行過(guò)程中的最大值，那么所需最小車量數(shù)目門=Na6.3.3.2模擬子程序二：統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)確定各項(xiàng)運(yùn)營(yíng)指標(biāo)承受模擬統(tǒng)計(jì)的計(jì)算方法，對(duì)不同的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)進(jìn)展定量計(jì)算，主要功能是通過(guò)定量分析運(yùn)營(yíng)指標(biāo)來(lái)檢驗(yàn)方案的可行性，以確定方案調(diào)整。由于車次與發(fā)車時(shí)刻一一對(duì)應(yīng)，而車輛的隊(duì)列挨次不發(fā)生轉(zhuǎn)變，因而對(duì)所需車輛進(jìn)展統(tǒng)一編號(hào)，那么對(duì)每一車次，與其對(duì)應(yīng)的車輛編號(hào)

29、是確定的，故我們直接對(duì)第k次車進(jìn)展考察。統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)及其定義如下：平均滿載率p=SkEjz&kJ力.j)平均候車時(shí)間T=ZkZj*，j%.j)符號(hào)說(shuō)明：D(k,j)：第k次車到第j站時(shí)上車與下車的人數(shù)之差C(k,j)=C(k-1,j)+D(k,j)-(120-B(k,j-1)：第k次車離開(kāi)第j站時(shí)站臺(tái)上的滯留人數(shù)B(kJ)=B(kJ-1)+D(kJ)+C(k-1J)-C(kJ)：第k次車離開(kāi)第j站時(shí)車上的人數(shù)；T(k,j)=C(k,j)為第k次車離開(kāi)第j站時(shí)站臺(tái)上滯留者的滯留時(shí)間P(k,j)：第k次車離開(kāi)第j站時(shí)的滿載率x:一天單程所發(fā)的車次總數(shù)J：?jiǎn)纬陶九_(tái)總數(shù)i6.3.3.3模擬結(jié)果及

30、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)分析通過(guò)谷歌地圖測(cè)出校園通行車全程長(zhǎng)度為L(zhǎng)=4830m,車平均速度為V=20km/h,假設(shè)站點(diǎn)間的距離6.3.4其他模型及求解設(shè)決策變量：每個(gè)發(fā)車點(diǎn)的調(diào)運(yùn)車輛為Ni.j目標(biāo)函數(shù)：設(shè)總運(yùn)營(yíng)本錢為P*8PN，（當(dāng)£州為偶數(shù)時(shí)）'i.j'JminP=318pN*方pN，（當(dāng)»n為奇數(shù)時(shí)）Iii,jii,18i,jli=1j=1i=1j-1當(dāng)L18n為奇數(shù)時(shí)，車輛要空跑一個(gè)單程，以滿總的乘車需求。iJi-1約束條件：使調(diào)運(yùn)的車數(shù)可以滿足全部需要乘車的人數(shù)，設(shè)為d，即i2?KN>dii,jii.1假設(shè)i車在j時(shí)間不發(fā)車，那么N=0oi.j綜上所述：可建立

31、如下模型：性8PN，（當(dāng)Z'3N為偶數(shù)時(shí)）iijiJmmp=318pN+2?1pN，（當(dāng)An為奇數(shù)時(shí)）IiijiL18ijj-1i=1j=1s./E3KN>d6.3.5調(diào)度方案6.4模型的評(píng)價(jià)7校園車運(yùn)載力量推測(cè)模型問(wèn)題三）交通系統(tǒng)的運(yùn)載力量一般可定義為：某股道上，某一方向一小時(shí)內(nèi)所能運(yùn)載的總旅客數(shù)，運(yùn)載力量是交通系統(tǒng)中最重要的參數(shù)。一般狀況下，運(yùn)載力量區(qū)分為：通過(guò)力量。在肯定運(yùn)輸線路、方向和區(qū)段上，在肯定運(yùn)輸組織方法條件下，運(yùn)輸固定設(shè)備所擁有的力量；輸送力量。在運(yùn)輸線路、方向和區(qū)段上，在配備肯定職工條件下，運(yùn)輸活開(kāi)工具所具有的力量通過(guò)力量和輸送力量均以單位時(shí)間內(nèi)通常是一晝夜或一

32、年）所能通過(guò)的列車數(shù)、汽車數(shù)、船舶數(shù)或運(yùn)輸量來(lái)計(jì)量。一般大路校園車運(yùn)載力量分為：根本通行力量、可能通行力量和實(shí)際通行力量。其中，實(shí)際通行力量是單位時(shí)間內(nèi)大路上能實(shí)際順當(dāng)通過(guò)的最大車輛數(shù)，需要考慮車道寬度、側(cè)向凈空、行車視距和氣候條件等因素加以折減。根本通行力量的計(jì)算公式為根本通行力量=通行,每小時(shí)行進(jìn)公里數(shù)輛/小時(shí)）通行車間隔長(zhǎng)度米）/10008模型的評(píng)價(jià)與改進(jìn)8.1模型的評(píng)價(jià)我們通過(guò)一些合理的假設(shè)，針對(duì)校園通行車輛調(diào)度問(wèn)題建立了一般模型。先對(duì)模型進(jìn)展了合理的簡(jiǎn)化，承受由簡(jiǎn)潔到簡(jiǎn)單逐步深入的方法，建立了針對(duì)車輛調(diào)度問(wèn)題的一般規(guī)劃模型，然后充分利用C+、SPSS、Matlab與Lingo等軟件，

33、并應(yīng)用Dijstra算法和深度優(yōu)先算法進(jìn)展求解與優(yōu)化，從而得到一個(gè)整體最優(yōu)解以及最正確車輛調(diào)配方案。通過(guò)對(duì)通行車路徑優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)展?fàn)庌q分析，可以得到較合理的校車路徑，一方面可以削減學(xué)校投入通行車數(shù)量，節(jié)約本錢；另一方面可以縮短學(xué)生等待時(shí)間和校車總行駛時(shí)間，提高運(yùn)載力量和效勞質(zhì)量；除此之外，對(duì)于校園通行車路徑優(yōu)化問(wèn)題的爭(zhēng)辯能為其他企業(yè)職工通勤車、公交車調(diào)度、物流企業(yè)車輛線路優(yōu)化等供給相關(guān)的理論指導(dǎo)和方法，起到肯定的推廣與借鑒作用。8.2模型的改進(jìn)(1) 從模型構(gòu)造角度來(lái)看，本文雖然嘗試性的進(jìn)展了數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的構(gòu)建，但是只考慮了在肯定假設(shè)條件下的站點(diǎn)選擇和路徑安排問(wèn)題。由于實(shí)際狀況中，通行車的發(fā)車時(shí)

34、間是關(guān)于期望準(zhǔn)點(diǎn)t發(fā)車的正態(tài)分布F(t)，對(duì)應(yīng)的時(shí)點(diǎn)概率為P(t)；在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上來(lái)乘車的人數(shù)也是隨機(jī)的，0jkj經(jīng)過(guò)重新數(shù)據(jù)搜集，并運(yùn)用聚類分析等統(tǒng)計(jì)工具，可將人數(shù)的分布分為fF(t),頂峰期1 iF(t)，尋常期，所以，第j個(gè)時(shí)間點(diǎn)可載人數(shù)S=dxF(t)xP(t)2 jjj0jkj|F(t),低峰期i3j進(jìn)而目標(biāo)函數(shù)可修正為：fZEPN+P,(N=0)iijcii,18f(g()=min<。頑,yLLPN+2j8/pn+P,(Nh0)IIijiSCii,18Iiis"1ifZZn=8Zkn2max(D)iijis.£<tipx(Z£Cn)<

35、tip(18x1+33x6+48x1)'ijSkN>S=dxF(t)xP(t)iijjjojkjiIN工nIfij實(shí)際問(wèn)題可能會(huì)涉及到更多的隨機(jī)因素，如時(shí)間窗的引入，以及學(xué)生、車輛、路況等不確定信息的考慮，這些問(wèn)題將有待于今后進(jìn)一步爭(zhēng)辯。(2) 在設(shè)計(jì)車輛調(diào)度方案時(shí)，并未充分考慮學(xué)生的乘車需求，在進(jìn)展模型改進(jìn)時(shí)，可以試著想其它方法找到一些更好的規(guī)章來(lái)進(jìn)展比照與評(píng)價(jià)，從而得到更加優(yōu)化的方案，使各方利益到達(dá)充分均衡，這也是模型改進(jìn)的方向。參考文獻(xiàn)1 姜啟源，謝金星，葉俊，數(shù)學(xué)模型（第三版）M,北京:清華大學(xué)出版社，2021.2 黃杏元，馬勁松，湯勤等，地理信息系統(tǒng)，北京：高等訓(xùn)練出版

36、#include<stdio.h>for(j=0;j<N;j+)社，2002.3 周義倉(cāng)，赫孝良，數(shù)學(xué)建模試驗(yàn)M,西安：西安交通大學(xué)出版社,1999.4 謝華,都金康，基于優(yōu)化理論和GIS空間分析技術(shù)的公交站點(diǎn)規(guī)劃方法，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），第28卷:第6期,2004.附錄printf("Inputtheweights#include<stdlib.h>ftdefineN7ftdefineN7scanf("lf",&eij);intmain()doubleeNN,dN;intv;inti,j,min,x;lon

37、gp=0;intpathN;for(i=0;i<N;i+)2問(wèn)題分析問(wèn)題一：影響固定停車點(diǎn)分布的主要因素有通行車的數(shù)量、乘客人數(shù)分布與到附錄tonode%dn",i+1);/*不相鄰節(jié)點(diǎn)間邊權(quán)用負(fù)數(shù)表/*節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)*/*目的節(jié)點(diǎn)*/*節(jié)點(diǎn)從0開(kāi)頭計(jì)數(shù)*/示*/if(eij<0)eij=32767;)printf(uInputdestinationnoden“)；/*輸入目的節(jié)點(diǎn)/*初始化*/scanf("，&v);*/v-=l;for(i二0;iN;i+)(di=eiv;pathi=v;p|=l«v;while(1)(min=32767;for(

38、j=0;j<N;j+)continue;if(min>dj)i=j；min=dj;)p|=l«i;if(p>=(l«N)-l)break;for(j=0;j<N;j+)(if(p&(l«j)continue;min=32767;for(i=0;i<N;i+)if(min>di+eji)min=di+eji;)if(dj>min)dj=min;pathj=x;printf("*result:*n“)；for(i=0;i<N;i+)Iif(i=v)continue;printf("P%d一&g

39、t;P%dn",i+1,pathi+l);exit(EXIT_SUCCESS附錄二：#include<iostream>usingnamespacestd;introad1111=(,(673,0,527,0,0,0,0,0,677),(0,527,300),0,0,300,0,300,721,694,0,0,806),(0,0,0,300,0,385,355,0,0,513,274),0,0,0,0,385,0,444,0,0,0,388,(0,0,0,721,355,444,0,614,954,634,416),(1200,0,0,0,0,0,614,0,851,66

40、9),(609,677,0,0,0,0,954,851,0,308),(0,0,0,0,513,0,634,669,308),0,0,0,804,274,388,416)；boolusell=0;intpath12=0;intn=l;intsum200=0,k=0;voidpout()cout«"N。"«n+«“：“pathll=path0;for(inti二0;ill;i+)/形成回路cout«pathi«a"sumk+=roadpathi-lpathi+l-l;/計(jì)算各種走法的路程，以便尋求最優(yōu)解cout<

41、;<<<sumk«endl;k+;voidcheck(intcur,intn)!pathn=cur+l;if(n>=10&&roadcur0!=0)pout();usecur=l;for(inti=0;ill;i+)!if(roadcuri&&!usei)check(i,n+1);usecur=0;站規(guī)律、交通流量及線路上的其他隨機(jī)因素對(duì)車輛運(yùn)行的干擾。一般來(lái)說(shuō),站點(diǎn)安排應(yīng)考慮到以下兩點(diǎn)：1）使乘客的出行總時(shí)間降到最低2）固定停車點(diǎn)四周的全部乘客到達(dá)站點(diǎn)的總路程最短本節(jié)就此問(wèn)題僅對(duì)最短通行時(shí)間路徑進(jìn)展?fàn)庌q，即在所用時(shí)間最短的前提下，求解所經(jīng)過(guò)的道路點(diǎn)。問(wèn)題二：考慮固