《校車調(diào)度問題研究的國內(nèi)外文獻綜述》5100字

校車調(diào)度問題研究的國內(nèi)外文獻綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u28903校車調(diào)度問題研究的國內(nèi)外文獻綜述 110141.1僅決策發(fā)車間隔的調(diào)度研究 15（1）客流量均勻或確定下的發(fā)車間隔研究 14826（2）考慮乘客到達和乘客滿意的發(fā)車間隔研究 14419（3）考慮交通系統(tǒng)特性與行為的發(fā)車間隔研究 2198341.2決策車型和發(fā)車間隔的調(diào)度研究 376571.3決策運營類型和發(fā)車間隔的調(diào)度研究 323314（1）國外學(xué)者關(guān)于運營類型與發(fā)車間隔的調(diào)度研究 37977（2）國內(nèi)學(xué)者關(guān)于運營類型與發(fā)車間隔的調(diào)度研究 329131.4公共交通車輛能耗研究 423474（1）公共交通車輛能耗理論研究 412419（2）運營與能耗間關(guān)聯(lián)研究 447881.5研究評述 529796參考文獻 5公共交通系統(tǒng)調(diào)度始于20世紀60年代。Ceder在系統(tǒng)分析公共交通系統(tǒng)運行過程后認為，公共交通系統(tǒng)的調(diào)度與乘客到達情況具有密切關(guān)系，應(yīng)由具有序貫性的運營線路的設(shè)計、發(fā)車時刻表的研究、車輛與車次排程和人員排班四個步驟構(gòu)成。上層決策會作為下層決策的輸入，影響下層決策的進行，從而影響系統(tǒng)整體的效率[3,16,17]。然而，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，整體的優(yōu)化具有相當大的困難，因此常按以上步驟分別進行。其中發(fā)車時刻表研究作為重要一環(huán)，吸引大量學(xué)者基于均勻與非均勻發(fā)車間隔（headway），結(jié)合車型（size）、運營類型（form）等決策變量進行研究。1.1僅決策發(fā)車間隔的調(diào)度研究（1）客流量均勻或確定下的發(fā)車間隔研究發(fā)車間隔是運營時刻表研究的重要組成部分，早期研究多以發(fā)車間隔作為單一決策變量，并對客流量進行均勻假設(shè)，如Salzborn在可以確定乘客到達率的假設(shè)下，設(shè)立了所需的車輛數(shù)與乘客所需要的等待時間盡可能的小的雙層目標函數(shù)，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到發(fā)車間隔[4]。Hurdel基于可以確定的客流，以車輛運營成本望低并乘客等待時間成本望小為優(yōu)化角度，在考慮承載量約束等情況下求得單一車型最優(yōu)發(fā)車間隔[5]。（2）考慮乘客到達和乘客滿意的發(fā)車間隔研究而隨著研究的深入，許多學(xué)者融合了多學(xué)科與領(lǐng)域研究中的成果，對乘客到達的假設(shè)、乘客滿意度的感知等方面進行探討，使模型更加具有全面性與系統(tǒng)性，如Koutsopoulos等考慮了擁擠對乘客體驗的重要影響，研究區(qū)分時段的發(fā)車間隔，并將擁擠費用作為乘客成本一部分，結(jié)合乘客等待成本、運營者成本最小為目標，非線性規(guī)劃優(yōu)化了車輛發(fā)車間隔[6]。Shrivastava分析了公交線路和發(fā)車間隔對乘客搭乘、換乘等問題的影響，同時優(yōu)化了線路長度與發(fā)車時間，有效降低了公交公司的運營成本和乘客損失[7]。國內(nèi)學(xué)者如董超等在假設(shè)乘客均勻到達的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性提出了“不浪費運力”的優(yōu)化目標，平衡了發(fā)車班次與乘客等待時間之間的矛盾關(guān)系，使保持較低運營成本的同時，求解了保證所有乘客等待時間限制為10分鐘的發(fā)車間隔[8]。牛學(xué)勤等基于效用理論，采用分段函數(shù)考慮等待時間與收益對乘客效用與運營者收益效用的影響，構(gòu)建了擁擠、等待時間對乘客效用的影響模型，并給出單條線路的發(fā)車間隔[9]。黃海軍等結(jié)合行為學(xué)方法，考慮通勤人員“早到”與“遲到”對其出行時間、擁擠感知的影響，將其量化進社會效益函數(shù)中，并以數(shù)值計算方法得出社會效益最大時的發(fā)車間隔[10]。戴連貴和劉正東認為公交車乘客可以忍受的等待時間具有閾值，當達到時間閾值時，公司將有損失成本?；诖思僭O(shè)構(gòu)建了發(fā)車間隔、滿意度與公司收益的量化模型，并在一定約束下求解收益最大時的發(fā)車間隔[11]。（3）考慮交通系統(tǒng)特性與行為的發(fā)車間隔研究近年來，隨著交通運輸功能的快速發(fā)展與社會各界對環(huán)境保護關(guān)注度的提升，除增加對乘客心理與行為進行考慮外，有學(xué)者從交通系統(tǒng)可靠性、交通工具換乘行為等角度進行研究，使研究場景更加豐富。如劉環(huán)宇基于工程可靠性的理論，分析公交系統(tǒng)可靠性的內(nèi)涵，解釋了其影響因素，并探討提高公交系統(tǒng)可靠性的措施，提出提高公交系統(tǒng)的可靠性可以從調(diào)整公交時刻表的角度確認發(fā)車間隔入手[12]。陳旭梅等考慮了普通公交車與軌道交通的聯(lián)合作用，考慮接駁影響而創(chuàng)設(shè)了公交車總發(fā)車成本和乘客出行總損失雙望小的調(diào)度模型[13]。袁振洲等考慮了換乘人員的行走速度，設(shè)計了考慮換乘時間的高鐵接駁的不等公交車發(fā)車間隔[14]。東北大學(xué)羅彩奇基于乘客滿意度最大目標建立數(shù)學(xué)模型，討論了簡單的同型車輛調(diào)度模型與換乘公交背景下的調(diào)度模型，分別采用線性規(guī)劃與啟發(fā)式算法求解并對比了優(yōu)化結(jié)果[15]。1.2決策車型和發(fā)車間隔的調(diào)度研究Ceder分別研究了常規(guī)公交車與雙層、鉸接公交車組合調(diào)度的公交模型，提出了四種方法來確定發(fā)車間隔[3,16]。同學(xué)者在2011年針對不均勻發(fā)車導(dǎo)致的乘客等待時間不均勻問題，提出通過兩種車型混合調(diào)度方法[17]。中南大學(xué)萬先進將車輛購買成本、乘客滿意度作為目標，發(fā)車類型和發(fā)車間隔作為變量建立目標規(guī)劃模型，并使用遺傳-模擬退火算法證實的模型的合理性[18]。上海交通大學(xué)胥亞采用SFA方法對上海公交線路進行了評價，說明了大小車調(diào)度對于出行高峰帶來的需求波動具有較好的規(guī)避作用，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了包含車輛購買成本、旅途總時間（等待，上下車和車上）、人員及里程成本的模型，設(shè)計啟發(fā)式算法求解出兩種車型下的發(fā)車間隔與時刻表[19,20]。鄭州大學(xué)丁盼盼將車次數(shù)量作為運營成本衡量方式，將等待時間拆分為首次等待、因滿載再等待及晚點等待三個方面，采用AHP方法對運營成本與等待成本進行加權(quán)規(guī)劃，并采用蜂群算法進行發(fā)成類型與間隔求解[21]。1.3決策運營類型和發(fā)車間隔的調(diào)度研究（1）國外學(xué)者關(guān)于運營類型與發(fā)車間隔的調(diào)度研究有關(guān)區(qū)間發(fā)車模式的創(chuàng)新方向的探討最早由Ceder提出，其以最小用車數(shù)量及候選區(qū)間點的單向客流分析方法確定不同運營類型車輛的發(fā)車間隔[22]。Furth以最小車隊規(guī)模和最小乘客等候時間這兩者之間尋求平衡為目標，針對線路雙向客流不均衡問題，提出了混合公交出行模式條件下，全程車與區(qū)間車兩種運營模式協(xié)同編制時刻表的方法[23]。Takamatsu等認為，區(qū)間車的引入是使調(diào)度平滑化的重要方法，所選擇的發(fā)區(qū)間車的車輛應(yīng)該是車內(nèi)乘客數(shù)量較少，跟前后車間隔較小的車輛，并通過以乘客等待時間最少及運載率平均為目標建立了數(shù)學(xué)模型進行證明[24]。（2）國內(nèi)學(xué)者關(guān)于運營類型與發(fā)車間隔的調(diào)度研究國內(nèi)蔣光震最早主要從經(jīng)濟效益以角度出發(fā)，對兩種發(fā)車類型組合發(fā)車策略進行研究，并在討論乘客出行特性的基礎(chǔ)上給出了以發(fā)車間隔為決策變量的優(yōu)化模型，表明了混合運營類型調(diào)度方式在乘客總等待時間和公交車總里程數(shù)的優(yōu)化目標中，比單一運營類型更具有競爭力[25]。后續(xù)研究中，靳文舟對需求響應(yīng)公交（DRT）展開了深入研究，認為需求響應(yīng)指導(dǎo)下，考慮多種車型和多種運營模式的公交靈活調(diào)度方式能夠有效提高公交車運營效率，并融合近鄰搜索算法、遺傳算法、蟻群算法等算法思想進行了模型求解，對證明了DRT模式的可行性[26]。張鑫等為解決常規(guī)公交發(fā)車策略中的不協(xié)調(diào)問題，以單條線路為研究假設(shè)，建立以系統(tǒng)總成本最小為目標的非線性整數(shù)規(guī)劃模型，探討全程行駛、區(qū)間行駛和大站?？咳N組合調(diào)度方式，設(shè)計模擬退火算法求解[27]。嚴海等從公交運行可靠性角度出發(fā)，在考慮區(qū)間車運行對全程車的影響假設(shè)下，采用變點理論設(shè)計區(qū)間車發(fā)車策略，并通過數(shù)值仿真方法證明了區(qū)間車策略的引入在提升系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，可以有效減少乘客等待時間[28]。姚恩建等考慮運力資源與車內(nèi)擁擠情況，考慮區(qū)間車折返位置的影響，同步優(yōu)化發(fā)車間隔和車型配置的多目標優(yōu)化模型[29]。1.4公共交通車輛能耗研究公共交通作為集約化的出行方式，對于減少因交通造成的環(huán)境污染具有重要作用。隨著對車輛環(huán)保特性重視度的提升，大量學(xué)者從公共交通車輛運營的能耗、污染等角度展開研究。（1）公共交通車輛能耗理論研究在車輛能耗理論研究中，F(xiàn)ray和Zhang等在研究汽車油耗與排放的對比關(guān)系問題時發(fā)現(xiàn)，車輛燃油消耗率和二氧化碳排放率間有強的正相關(guān)性，且相關(guān)性系數(shù)為2.28千克/升，這表明減少能源消耗可直接減少二氧化碳等污染氣體排放[30]。廖偉在進行配送研究時，將《BOSCH汽車工程手冊》中的對車輛能耗影響因素描述為：車輛特征（橫截面積、傳動系統(tǒng)效率、制動常數(shù)等固有性質(zhì)）和運營現(xiàn)狀（與行駛狀況相關(guān)的載重噸位、運行速度、路線坡度）[31]。（2）運營與能耗間關(guān)聯(lián)研究除能耗的理論研究外，近年來有學(xué)者進行了公交車運營方式與能耗關(guān)系的研究。吳晨瑋研究了公交車的跳站行為對能耗的影響，發(fā)現(xiàn)減少不必要的靠站可以減少公交車輛怠速時間，有效減少了油耗[32]。王雪然則將運營能耗作為運營成本重要評價指標，設(shè)計啟發(fā)式算法給出分時段的均勻發(fā)車間隔[33]。路遠征使用CRUISE對公交車的特性和參數(shù)進行仿真，基于均勻到達假設(shè)，綜合考慮了車流量、客流量和?？空厩闆r，建立最小油耗與等待時間的目標規(guī)劃函數(shù)，通過遺傳算法求解給出了通勤時段變間隔發(fā)車時刻表[34]。1.5研究評述從國內(nèi)外學(xué)者對于公共交通時刻表編制的研究可以看出，時刻表編制的核心內(nèi)容在于發(fā)車間隔的確定，其中，發(fā)車間隔有三種形式：均勻間隔、不均勻間隔、分時段均勻間隔?；诎l(fā)車間隔，不同學(xué)者根據(jù)不同假設(shè)、不同角度、不同現(xiàn)實背景等差異，將車輛的類型（主要為載客量差異）、調(diào)度形式（主要為停靠站差異）加入決策變量，進行組合優(yōu)化。從目標函數(shù)的變量構(gòu)成來看，一般采用綜合考慮車輛運營成本與乘客搭乘成本兩個目標，雖然有部分學(xué)者[8,11,34]將間隔方差、充電時間等因素作為目標函數(shù)的表達，但文獻中也將其歸結(jié)為成本最優(yōu)。然而，首先，現(xiàn)有文獻并沒有對將發(fā)車間隔與各項成本間的關(guān)系進行梳理。其次，作為社會效益體現(xiàn)明顯的公共交通，雖然有學(xué)者[18,32]從油耗量、功率等角度考慮時刻表編制問題，或采用IC卡及跟車實驗方式研究公交車運行與能耗的關(guān)系[35]，但現(xiàn)有研究僅將“能耗”從運營變動成本中分離出來，作為目標函數(shù)中獨立的一部分，并沒有綜合考慮發(fā)車間隔對空氣污染的影響，也沒有建立空氣污染等外部性成本與車輛運營成本、乘客搭乘成本的組合優(yōu)化模型。從搭乘行為的考慮來看，雖然路遠征等將乘客等待時間與能耗直接作為目標函數(shù)一部分，但忽略了乘客換乘的便利性，沒有關(guān)注不同站點乘客到達狀況的不同，也沒有考慮發(fā)車間隔對各站點怠速時間的影響，模型的全面性尚有不足[32,34]。綜上可以看出，現(xiàn)有的公交時刻表的編制研究中，考慮運營成本與顧客等待成本的研究相對豐富，但都沒有給出明確的成本研究過程，也沒有形成綜合能耗與環(huán)境污染的研究模型；而在重點關(guān)注能耗與環(huán)境污染的模型研究文獻中，缺失了對調(diào)度方式、車型組合、乘客行為的深入研究與探討。參考文獻[1] 黨云曉,董冠鵬,余建輝,張文忠,諶麗.北京土地利用混合度對居民職住分離的影響[J].地理學(xué)報,2015,70(06):919-930.[2] 劉志林,張艷,柴彥威.中國大城市職住分離現(xiàn)象及其特征——以北京市為例[J].城市發(fā)展研究,2009,16(09):110-117.[3] A.Ceder.MethodsforCreatingBusTimetables[J].TransportationResearchPartA,1987,21(1).[4] SalzbornF.J.Optimumbusscheduling[J].TransportationScience,1972,6(2):137-148.[5] HurdleV.F.Minimumcostschedulesforapublictransportationroute[J].Tr-ansportationScience,1973,7(2):109-137.[6] KoutsopoulosH.N,OdoniA,WilsonN.H.M.Determinationofheadwaysasafunctionoftimevaryingcharacteristicsonatransitnetwork[J].ComputerSchedu-lingofPublicTransport,1985:391-414.[7] ShrivastavaP,O’MahonyM.Amodelfordevelopmentofoptimizedfeederroutesandcoordinatedschedules—Ageneticalgorithmsapproach[J].TransportPolicy,2006,13(5):413-425.[8] 董強,劉超慧,馬熠.公交車調(diào)度問題的研究[J].工程數(shù)學(xué)學(xué)報,2002(S1):59-66.[9] 牛學(xué)勤,陳茜,王煒.城市公交線路調(diào)度發(fā)車頻率優(yōu)化模型[J].交通運輸工程學(xué)報,2003(04):68-72.[10]黃海軍,田瓊,楊海,高自友.高峰期內(nèi)公交車均衡乘車行為與制度安排[J].管理科學(xué)學(xué)報,2005(06):1-9.[11]戴連貴,劉正東.公交調(diào)度發(fā)車間隔多目標組合優(yōu)化模型[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息,2007,7(4):43-46.[12]劉環(huán)宇.基于可靠性的公交時刻表優(yōu)化設(shè)計研究[D].北京交通大學(xué),2010.[13]陳旭梅.基于換乘站點的軌道交通與常規(guī)公交運營協(xié)調(diào)模型研究[J].鐵道學(xué)報,2009,31(3):11-19.[14]袁振洲,劉立強,王佳冬,賴坤濤,郭禹.考慮不均勻發(fā)車間隔的高鐵接運公交時刻表與車輛調(diào)度優(yōu)化[J/OL].北京交通大學(xué)學(xué)報:1-13[2021-04-01]./kcms/detail/11.5258.u.20210325.1609.002.html.[15]羅彩奇.城市公交調(diào)度中同型車的發(fā)車頻率與時刻表優(yōu)化研究[D].東北大學(xué),2012.[16]A.Ceder.Busfrequencydeterminationusingpassengercountdata[J].TransportationResearchPartA,1984,18(5–6):439-453.[17]A.Ceder.OptimalMulti-VehicleTypeTransitTimetablingandVehicleSche-duling[J].ProcediaSocialandBehavioralSciences,2011,20:19-30.[18]萬先進.城市常規(guī)公交調(diào)度問題的研究[D].中南大學(xué),2011.[19]胥亞.基于混合車型公交運營評價與時刻表的優(yōu)化研究[D].上海交通大學(xué),2015.[20]DanielSun,YaXu,Zhong-RenPeng.Timetableoptimizationforsinglebuslinebasedonhybridvehiclesizemodel[J].JournalofTrafficandTransportationEngineering,2015,2(03):179-186.[21]丁盼盼.多車型組合調(diào)度的建模及求解[D].鄭州大學(xué),2017.[22]A.Ceder.Optimaldesignoftransitshort-turntrips.TransportationResearchRecord,1990,8-22[23]FurthP.G.Short-turningonTransitRoutes.TransportationResearchRecord,1987:45-52[24]TakamatsuM,TaguchiA.BusTimetableDesigntoEnsureSmoothTransfersinAreaswithLow-FrequencyPublicTransportationServices[J].TransportationSci-ence,2020,54(5).[25]蔣光震,何顯慈.公共交通線路組合調(diào)度模型[J].系統(tǒng)工程,1985(2):51-59.[26]靳文舟,胡為洋,鄧嘉怡等.基于混合算法的需求響應(yīng)公交靈活調(diào)度模型[J].華南理工大學(xué)學(xué)報