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文檔簡介
公交車調(diào)度數(shù)學(xué)建模論文PAGEPAGE18公交車調(diào)度摘要本文通過對給定數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,將數(shù)據(jù)按18個時段、兩個行駛方向進行處理,計算出各個時段各個站點以及兩個方向的流通量,從而將遠問題轉(zhuǎn)化為對流通量的處理。首先,利用各時段小時斷面最高流通量計算出各時段各方向的最小發(fā)車次數(shù),進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,確定了各時段兩個方向的發(fā)車次數(shù)。假定采用均勻發(fā)車的方式。繼而求出各時段兩個方向發(fā)車間隔,經(jīng)部分調(diào)整后,列出站和站的發(fā)車時刻表,并給出了時刻表的合理性證明,從而制定調(diào)度方案。根據(jù)調(diào)度方案采用逐步累加各時段新調(diào)用的車輛數(shù)算法,求出公交車的發(fā)配車輛數(shù)為57輛。其次,建立乘客平均待車時間和公交車輛實際利用率與期望利用率的差值這兩個量化指標,并用這兩個指標來評價調(diào)度方案以如何的程度照顧到乘客和公交公司雙方利益。前者為4.2分鐘,后者為13.88%。最后,我們以上述兩個指標為優(yōu)化目標,以乘客的等車時間數(shù)學(xué)期望值和公交車輛的滿載率的數(shù)學(xué)期望為約束指標,建立了一個雙目標的優(yōu)化模型。并且給出了具體的求解方法,特別指出的是,給出了計算機模擬的方法求解的進程控制圖。通過了對模型的分析,提出了采集數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)方法的建議。注釋:第i站乘客流通量:(第k站的上車的人數(shù)與第k站的下車人數(shù)的差值);總的乘客等車時間:(第i時段第j站等車乘客數(shù))(第I時段第j站等待時間);乘客平均等車時間:總的乘客等車時間與總乘客數(shù)的比值;實際利用率:總實際乘客流通量與公司車輛總最大客運量的比值;期望利用率:總期望乘客流通量與公司車輛總最大客運量的比值
一、問題的提出一條公交線路上行方向共14站,下行方向功13站,給定典型的一個工作日兩個運行方向各站上下車的乘客數(shù)量統(tǒng)計。該線路用同一型號的大客車,每輛標準載客100人,據(jù)統(tǒng)計客車在該線路上運行的平均速度為20公里/小時。運營調(diào)度要求,乘客候車時間一般不要超過10分鐘,早高峰是一般不要超過5分鐘,車輛滿載率不應(yīng)超過120%,一般也不要低與100%,一般也不要地獄50%。根據(jù)這些資料和要求,考慮一條線路上公交車的調(diào)度問題。(1)為該路線設(shè)計一個便于操作的全天工作日的公交車調(diào)度方案,包括兩個起點站的發(fā)車時刻表;一共需要多少輛車這個方案以怎樣的程度照顧到了乘客和公交公司雙方的利益;等等。(2)如何將這個調(diào)度問題抽象成一個明確、完整的數(shù)學(xué)模型,指出求解模型的方法;根據(jù)實際問題的要求,如果要設(shè)計更好的調(diào)度方案,應(yīng)如何采集運營數(shù)據(jù)。二、問題的假設(shè)乘客上下車的時間計算在公交車的運行時間內(nèi);假設(shè)交通秩序良好,公交車路上不會出現(xiàn)意外的交通事故、零件損壞或者公交車不受交通阻塞等;公交車輛之間不超車、也不趕車;假設(shè)在各時段內(nèi)各站點的候車人數(shù)服從泊松分布;不考慮季節(jié)性;對上一時段運行未到終點站的車輛進入下一時段時,期望滿載率突變?yōu)橄乱粫r段的期望滿載率。三、符號說明表示第i時段內(nèi)的配車數(shù)(車次);C:車輛的標準容量;E(x):隨機變量x的數(shù)學(xué)期望;第i時段內(nèi)的上行方向的小時最高斷面通過量;第i時段內(nèi)的下行方向的小時最高斷面通過量;上行方向的線路長度;l:下行方向的線路長度;上行方向第i-1站到第i站的距離;下行方向第i-1站到第i站的距離;:上行方向的第i時段第j站的流通量;:下方向的第i時段第j站的流通量;第i時段上行方向的第j站的單位乘客平均等待時間(單位:小時);:第i時段下行方向的第j站的單位乘客平均等待時間(單位:小時);第i時段上行方向的第j站的上車人數(shù);第i時段上行方向的第j站的下車人數(shù);第i時段下行方向的第j站的上車人數(shù);第i時段下行方向的第j站的下車人數(shù);U:公司車輛營運平均利用率;W:單位乘客的平均等待時間;S:總的乘客流通量;:第i時段車輛的期望滿載率;P:車輛最大的滿載率; :高峰時段乘客待車的最大的期望等車時間; :一般時段乘客待車的最大的期望等車時間; :公交公司最小的車輛期望滿載率。四、問題的分析和解答調(diào)度方案問題的分析制定調(diào)度方案是一個統(tǒng)籌問題,其核心是編制站點發(fā)車時刻表。關(guān)鍵是如何確定各時段的發(fā)車次數(shù)和發(fā)車間隔。前者可用各時段最高斷面通過量來確定,我們根據(jù)實際情況要求采用均勻間隔和不均勻間隔的發(fā)車方式發(fā)車,從而確定各時段具體的發(fā)車間隔,確定發(fā)車時間。然后編制站和站的發(fā)車時刻表,根據(jù)發(fā)車時刻表計算公交公司的配車數(shù)。最后,采用乘客平均待車時間和公司車輛的實際利用率與公司車輛的期望利用率的差這兩個指標來評價調(diào)度方案對乘客利益和公司利益的滿意程度。調(diào)度方案問題的解答1、數(shù)據(jù)的初步處理將數(shù)據(jù)分成上行方向和下行方向18個時段進行處理,考慮i時段內(nèi)第j站流通量=入站人數(shù)+上車人數(shù)-下車人數(shù)即 =數(shù)據(jù)結(jié)果如下:上行下行總流量=489390(人次)其中下劃線所標數(shù)據(jù)為各時段小時最高斷面通過量表中數(shù)據(jù)出現(xiàn)負數(shù)是表示在上一個時段上車,但在這個時段內(nèi)下車的人數(shù)多于這個時段上車的人。因為此時段或者。。。。。2、確定發(fā)車次數(shù)和發(fā)車間隔確定各時段的最少發(fā)車次數(shù)計算結(jié)果如下:(采用原數(shù)據(jù)結(jié)果加1再取整的處理方式處理數(shù)據(jù))上行方向:625422313101211988182486666下行方向:292327161097891119312110776為了達到乘客的一般要求,對某些站點進行調(diào)整。調(diào)整結(jié)果見發(fā)車時刻表2.2根據(jù)各時段的發(fā)車情況,確定各時段的具體發(fā)車時間間隔(單位:分鐘)計算結(jié)果如下:上行方向:下行方向:編制發(fā)車時刻表,制定調(diào)度方案方案如下表:車輛上行車輛下行A13發(fā)車時段A13發(fā)車時刻到達A0時刻A0發(fā)車時段A0發(fā)車時刻到達A13時刻5:00-6:005:00:005:43:835:00-6:005:206:03:74車次:65:10:005:53:44車次:25:406:23:745:20:006:03:446:00-7:006:00:006:43:505:30:006:13:44車次:96:06:406:50:305:40:006:23:446:13:206:57:105:50:006:33:446:20:007:03:506:00-7:006:00:006:43:446:26:407:10:30車次:256:02:246:46:086:33:207:17:106:04:486:48:326:40:007:23:506:07:126:50:566:46:407:30:306:09:366:53:206:53:207:37:106:12:006:55:447:00-8:007:00:007:43:506:14:246:58:08車次:237:02:367:46:266:16:487:00:327:05:127:49:026:19:127:02:567:07:487:51:386:21:367:05:207:10:147:54:146:24:007:07:447:12:507:56:506:26:247:10:087:15:267:59:266:28:487:12:327:18:028:02:026:31:127:14:567:20:388:04:386:33:367:17:207:23:148:07:146:36:007:19:447:25:508:09:506:38:247:22:087:28:268:12:266:40:487:24:327:31:028:15:026:43:127:26:567:33:388:17:386:45:367:29:087:36:148:20:146:48:007:31:327:38:528:22:506:50:247:33:567:41:288:25:266:52:487:36:207:44:048:28:026:55:127:38:447:46:408:30:386:57:367:41:087:49:168:33:147:00-8:007:00:007:43:447:51:528:35:50車次:427:01:267:45:10:7:54:288:38:267:02:527:46:367:57:048:41:027:04:187:48:028:00-9:008:00:008:43:507:05:447:49:28車次:278:02:138:46:037:07:107:50:548:04:268:48:167:08:367:52:208:06:398:50:297:10:027:53:468:08:528:52:427:11:287:55:128:11:058:54:557:12:547:56:388:13:188:57:087:14:207:58:048:15:318:59:217:15:467:59:308:17:439:01:347:17:128:00:568:19:569:03:477:18:388:02:228:22:099:06:007:20:048:03:488:24:219:08:137:21:308:05:148:26:349:10:267:22:568:06:408:28:479:12:397:24:228:08:068:31:009:14:527:25:488:09:328:33:139:17:057:27:148:10:588:35:269:19:187:28:408:12:248:37:399:21:317:30:068:13:508:39:529:23:437:31:328:15:168:42:059:25:567:32:588:16:428:44:189:28:097:34:248:18:088:46:319:30:227:35:508:19:348:48:449:32:357:37:168:21:008:50:579:35:487:38:428:22:268:53:109:38:017:40:088:23:528:55:239:40:147:41:348:25:188:57:369:42:277:43:008:26:449:00-10:009:00:009:43:507:44:268:28:10車次:169:03:459:47:357:45:528:29:369:07:309:51:207:47:188:31:029:11:159:55:057:48:448:32:289:15:009:58:507:50:108:33:549:18:4510:02:357:51:368:35:209:22:3010:06:207:53:028:36:469:26:1510:10:057:54:288:38:129:30:0010:13:507:55:548:39:389:33:4510:17:357:57:208:41:049:37:3010:21:207:58:468:42:309:41:1510:25:058:00-9:008:00:008:43:449:45:0010:28:50車次:238:02:378:46:219:48:4510:32:358:05:148:48:589:52:3010:36:208:07:518:51:359:56:1510:40:058:10:288:54:1210:00-11::0010:00:0010:43:508:13:058:56:49車次:1010:06:0010:49:508:15:428:59:2610:12:0010:55:508:18:199:02:0310:18:0011:01:508:20:569:04:4010:24:0011:07:508:23:339:07:1710:30:0011:13:508:26:109:09:5410:36:0011:19:508:31:249:15:0810:42:0011:25:508:34:019:17:4510:48:0011:31:508:36:389:20:2210:54:0011:37:508:39:159:22:5911:00-12:0011:00:0011:43:508:41:529:25:36車次:911:06:4011:50:308:44:299:28:1311:13:2011:57:108:47:069:30:5011:20:0012:03:508:49:439:33:2711:26:4012:10:308:52:209:36:0411:33:2012:17:108:54:579:38:4111:40:0012:23:508:47:349:41:1811:46:4012:30:308:50:119:43:5511:53:2012:37:108:52:489:46:3212:00-13:0012:00:0012:43:508:55:259:49:09車次:712:08:3412:52:248:58:029:51:4612:17:0813:00:589:00-10:009:009:43:4412:25:4213:09:32車次:139:04:369:48:2012:34:1613:18:069:09:129:52:5612:42:5013:26:409:13:489:57:3212:51:2413:35:149:18:2410:02:0813:00-14:0013:00:0013:43:509:23:0010:06:44車次:813:07:3013:51:209:27:3610:11;2013:15:0013:58:509:52:1210:15:5613:22:3014:06:209:56:4810:20:3213:30:0014:13:5010:00-11:0010:0010:43:4413:37:3014:21:20車次:1010:06:0010:49:4413:45:0014:28:5010:12:0010:54:4413:52:3014:36:2010:18:0011:00:4414:00-15:0014:00:0014:43:5010:24:0011:06:44車次:914:06:4014:50:3010:30:0011:10:4414:13:2014:57:1010:36:0011:16:4414:20:0015:03:5010:42:0011:22:4414:26:4015:10:3010:48:0011:28:4414:33:2015:17:1010:54:0011:34:4414:40:0015:23:5011:00-12:0011:00:0011:43:4414:46:4015:30:30車次:1211:05:0011:48:4414:53:2015:37:1011:10:0011:53:4415:00-16:0015:00:0015:43:5011:15:0011:58:44車次:1115:05:2715:49:1711:20:0012:03:4415:10:5415:54:4411:25:0012:08:4415:16:2116:00:1111:30:0012:13:4415:21:4816:05:3811:35:0012:18:4415:27:1516:11:0511:40:0012:23:4415:32:4216:16:3211:45:0012:28:4415:38:0916:22:0011:50:0012:33:4415:43:3616:27:2711:55:0012:38:4415:49:0316:32:5412:00-13:0012:00:0012:43:4415:54:3016:38:21車次:1112:05:3012:49:1416:00-17:0016:00:0016:43:5012:11:0012:54:44車次:1916:03:0916:46:5912:16:3013:00:1416:06:1816:51:0812:22:0013:05:4416:09:2716:54:1712:27:3013:11:1416:12:3616:57:2612:33:0013:16:4416:15:4517:00:3512:38:3013:22:1416:18:5417:03:4412:44:0013:27:4416:23:0317:06:5312:49:3013:33:1416:26:1217:10:0212:55:0013:38:4416:29:2117:13:1113:00-14:0013:00: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映調(diào)度方案優(yōu)劣,很容易推廣到有m個時段、n個站點,若干個行駛方向的調(diào)度問題。而且很好地定量評價乘客利益和公交公司利益的滿意程度;對建立的數(shù)學(xué)模型給出了具體的解法,特別給出了用計算機模擬求解的進程流程圖;值得注意的是滿載率的期望表達式由統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定,對調(diào)度方案的調(diào)整方式一般有提前發(fā)車或者提高發(fā)車頻率,特別是在高峰時期要調(diào)整;由于在假設(shè)中沒有考慮如站停時間、乘客上下車時間等因素。建議增加部分備用車輛,以處理意外因素的影響。參考文獻1、〈〈公交調(diào)度中發(fā)車間隔的確定方法的探討〉〉孫芙靈〈〈西安公路交通大學(xué)學(xué)報〉〉1997.6第17卷2B期2、〈〈數(shù)學(xué)建模實驗〉〉周義倉赫孝良西安交通大學(xué)出版社3、〈〈運籌學(xué)〉〉(修訂版)清華大學(xué)出版社4、〈〈單目標、多目標與整數(shù)規(guī)劃〉〉盧開澄清華大學(xué)出版社論文點評:(待寫)本篇論文獲得2001年數(shù)學(xué)建模的全國一等獎?;贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC(8)05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正(STR)調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單
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