交通管理論文數(shù)學(xué)模型對城區(qū)公交線路的優(yōu)化

　　公交車現(xiàn)在已經(jīng)成為每個城市都會有的一種交通工具了，不論是國內(nèi)還是國外，公交車都是比較環(huán)保的一種出行方式，也很方便。本文是一篇交通管理論文范文，主要論述了數(shù)學(xué)模型對城區(qū)公交線路的優(yōu)化。

　　摘要：文章通過研究比較拉薩市現(xiàn)有公交線路，對16個關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，統(tǒng)計各關(guān)鍵點(diǎn)的客流量以及各個相鄰關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離。根據(jù)所得數(shù)據(jù)利用迪克斯特拉算法找到最短備選路線集合，并計算出單位長度最大效益。結(jié)合實(shí)際情況對站點(diǎn)重新優(yōu)化調(diào)整，整合成網(wǎng)，形成優(yōu)化公交線路網(wǎng)絡(luò)。

　　關(guān)鍵詞：公交線路,迪克斯特拉算法,最大效益,線網(wǎng)優(yōu)化,數(shù)學(xué)模型

　　1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　1.1國外研究現(xiàn)狀由于國外經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，城市交通堵塞問題成為了各個國家亟待解決的問題，因此這個時間段對公交線網(wǎng)絡(luò)的研究最積極，也是研究的鼎盛時期。關(guān)于這些問題的研究方法大概有十幾種，例如有：Janarthanan等設(shè)計了公共交通線路網(wǎng)的專家系統(tǒng);Kikuchi等提出了應(yīng)用模糊邏輯設(shè)計公共交通網(wǎng)絡(luò)。Pattnaik等提出了運(yùn)用遺傳算法設(shè)計公交線網(wǎng);ullivan等利用流行的桌面GIS對生成等時線地圖的可行性進(jìn)行分析，提供了公交最佳路徑選擇的分析方法。隨后，專家開始注重用智能算法解決改進(jìn)線網(wǎng)優(yōu)化問題，Bielli,Kuan，Gnatee等分別提出了不同的遺傳算法改進(jìn)方法。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)關(guān)于公交線網(wǎng)優(yōu)化的研究始于80年代。吳稼豪、夏偉民等比較全面的敘述了有關(guān)城市公共交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題的模型和方法。楊兆升提出了在網(wǎng)絡(luò)總時長不超過一定值的情況下，將公交站點(diǎn)分配到出行路徑上，獲得客運(yùn)工作量最小的方案。最近幾年，有不少的新方法在公交線路優(yōu)化上運(yùn)用。王煒提出“逐條鋪設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”的方法;楊超則是運(yùn)用圖論的方法，以城市客流站點(diǎn)分布為依據(jù)，給出了城市公交線網(wǎng)的圖論模型，并對知kuhn-Munkres算法做了一些改進(jìn)，使其適應(yīng)雙向約束條件，并提高了運(yùn)算速度。

　　2拉薩市城關(guān)區(qū)公交線路存在的問題

　　隨著拉薩市城市規(guī)模擴(kuò)大、人口增多、以及私家車數(shù)量的大幅增加，道路擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重。因此公交車逐漸成為拉薩市市民出行的主要交通工具，這使得公交系統(tǒng)的擴(kuò)大和優(yōu)化迫在眉睫。拉薩市公交線網(wǎng)存在以下問題：第一，受河谷地形制約和地塊分割的影響，拉薩市城市總體呈東西狹長形狀。目前道路網(wǎng)存在很多問題，其中斷頭路多，平行分流的道路少。第二，道路線形差，部分主要干道會集，使得交通壓力過于集中，難以疏解。色拉路、奪底路、當(dāng)熱路、北京路-林廓路、金珠路最后都匯集到江蘇路東段。第三，市中心公交線路主要集中于北京中路、納金路、娘熱路等城市主干道和次干道上。高峰期受社會交通擁擠影響，通行效率低。第四，公交車發(fā)車存在的問題，例如發(fā)車不按時，導(dǎo)致前一班車客流擁堵，后一班車客流空缺，給乘客的出行和日常生活帶來了嚴(yán)重的影響。

　　3優(yōu)化思路

　　拉薩屬于中小型城市，公交線網(wǎng)規(guī)模較小，共有30條，公交站點(diǎn)的OD數(shù)據(jù)我們可以通過實(shí)地調(diào)查記錄得到。進(jìn)行公交線網(wǎng)時可以直接以站點(diǎn)的OD為主要依據(jù)，利用圖論構(gòu)建矩陣，運(yùn)用Dijkstra算法和K-短路算法進(jìn)行優(yōu)化計算。最后重新整合站點(diǎn)形成線網(wǎng)，并對局部線網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)。

　　4數(shù)據(jù)采集與處理

　　我們在拉薩市交通地圖上繪制所有公交行駛線路圖，找出17個車流量大、客流集中的關(guān)鍵點(diǎn)，通過跟車調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)通往1號點(diǎn)火車站的所有公交車輛都經(jīng)過2號點(diǎn)柳梧大橋站，而且1號點(diǎn)與其它站點(diǎn)并無直接線路聯(lián)系。同樣，通往17號點(diǎn)新藏大的所有公交車輛都經(jīng)過15站點(diǎn)大轉(zhuǎn)盤，而且17號點(diǎn)也與其它站點(diǎn)并無直接線路聯(lián)系。因此我們建立最短路徑的備選線網(wǎng)模型時暫不考慮1號、17號站點(diǎn)，當(dāng)最短路徑形成后再延拓至1號、17號站點(diǎn)，形成最終的公交路線網(wǎng)絡(luò)。4.1乘客吸引量和產(chǎn)生量通過實(shí)地調(diào)查，我們得出各點(diǎn)周圍公交站在一定時間段內(nèi)的吸引量(上車人數(shù))與產(chǎn)生量(下車人數(shù))，并匯總得到總吸引量與產(chǎn)生量，見表一：4.2各點(diǎn)間距離各大站點(diǎn)之間的測量，我們得到各站點(diǎn)之間的距離(以線路鋪設(shè)長度為準(zhǔn))，見表二。

　　5備選公交線路集合的生成

　　通過運(yùn)用最短路徑的dijkstra算法，我們將各點(diǎn)之間距離數(shù)據(jù)導(dǎo)入MATLAB程序中，得到最短路徑的備選路線集合，見表三：

　　6模型建立

　　我們將整個拉薩的公交站點(diǎn)抽象成數(shù)學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)圖，通過整理數(shù)據(jù)，綜合考慮站點(diǎn)的位置和客流量，最終確定2、3、6、10、11、15、16號站點(diǎn)為公交線路的起訖點(diǎn)。這樣，就可以建立單位效益最大的優(yōu)化模型：式中：E為公交線網(wǎng)的單位效益(單位：元);q為公交線網(wǎng)運(yùn)送的直達(dá)客流量(單位：人);a為公交車票價(單位：元/人)，拉薩市公交車票價一般為1元/人;c為公交車平均載客成本(單位：元/人)，一般與燃油價格等因素有關(guān)，(根據(jù)國內(nèi)燃油價格等綜合因素，我們假定c為0.9);L為公交線路運(yùn)營總長度(單位：)。

　　7基于線路優(yōu)選的線網(wǎng)優(yōu)化

　　目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)單位長度效益最大化，結(jié)合單位長度效益最大和公交線路盡可能貫穿整個市區(qū)，我們在最短備選線路集中選出2號站點(diǎn)分別和11號、16號站點(diǎn)匹配;3號站點(diǎn)與15號站點(diǎn)匹配;6號站點(diǎn)與10號匹配;10號站點(diǎn)與15號站點(diǎn)匹配;11號站點(diǎn)與15號站點(diǎn)匹配。

　　8結(jié)束語

　　拉薩市城市規(guī)模較小，優(yōu)化模式比較靈活，本文所設(shè)計的基于路線優(yōu)選的最短路徑算法，以全網(wǎng)單位長度效益最大化為目標(biāo)，以公交站點(diǎn)吸引量與產(chǎn)生量為依據(jù)，將全網(wǎng)優(yōu)化分解為數(shù)據(jù)采集、站點(diǎn)合并、起訖點(diǎn)優(yōu)選、建立模型、起訖點(diǎn)配對、優(yōu)化成網(wǎng)。我們利用迪克斯特拉算法，找到備選路線集合，建立模型并求出最大效益進(jìn)行比較，結(jié)合實(shí)際對站點(diǎn)重新優(yōu)化成網(wǎng)，最終形成公交線路網(wǎng)絡(luò)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]楊興地.中小城市常規(guī)公交線網(wǎng)優(yōu)化方法研究[J].交通信息與安全,2013,5(31):56-61.

　　[2]李永昶.張巧艷.蘭州市公交線網(wǎng)優(yōu)化模型構(gòu)建[J].軌道交通信息系統(tǒng),2008,(1):38-40.
　　交通管理論文發(fā)表期刊推薦：《交通企業(yè)管理》作為中華人民共和國教育部主管、武漢理工大學(xué)和中國交通企業(yè)管理協(xié)會共同主辦的全國交通行業(yè)企業(yè)改革與發(fā)展方面的權(quán)威綜合指導(dǎo)性月刊，堅持圍繞國家有關(guān)方針政策，重在理論與實(shí)踐的結(jié)合上研究交通企業(yè)經(jīng)營管理方面的共性問題、熱點(diǎn)問題，研究交通運(yùn)輸行業(yè)管理與發(fā)展相關(guān)問題，以各地各級交通運(yùn)輸主管部門領(lǐng)導(dǎo)、交通企業(yè)管理層干部和交通科研教學(xué)人員為讀者對象，有針對性地提供現(xiàn)代管理知識，幫助管理者思考、提煉、歸納行業(yè)管理和企業(yè)經(jīng)營管理現(xiàn)象的本質(zhì)，促成成功的企業(yè)管理模式移植到更多的交通企業(yè)中，并將不斷發(fā)展的新科技有效地融合于企業(yè)管理活動中去，促進(jìn)交通運(yùn)輸事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。