毕业设计论文城市公交资源优化配置.doc
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1、城市公交资源优化配置摘要:中国城市化的迅速发展 ,迫切要求城市公共交通的合理规划。特别是正常工作日,由于发车频率的不合理,造成人们对于出行上班的需求得不到很好满足。如何建立合理的发车时刻表,能对城市公交资源配置进行有效优化。文章选择具有代表意义的郑州市公交公司29路公交车,针对公交线路规划设计的特点与目标 ,基于优化理论,结合 SPSS数据统计技术 ,对收集到的 2011年 4月4日到4月8日(周一到周五)正常工作日郑州市29路公交线路客流数据进行分析统计处理和发车时刻的优化。在对发车时刻表生成方面,思路为对公交客流高峰数据进行spss聚类分析,将正常上班时间一天之中的时间按聚类分析的类别进行
2、重新划分并分别计算各类别的发车频率。文章在维持29路公交车原有线路和原有站点不变的情况下,依据该路公交客流分布在时间上的不均匀性特点和车型定员,主要从城市公交发车频率方面着手 ,分析郑州市29路公交车目前公交线路存在的问题 ,并针对以上方面进行优化计算和分析 ,得到郑州具体公交车发车时刻表,能从实际应用角度为该市公共交通规划提供一定的支持 ,真正意义上节省线路规划中的人力物力 ,提高优化效果。关键词:优化;公交;调度 - I -Abstract: With the rapid development of Zhengzhous urbanization, the requirement of
3、reasonable planning of urban public transportation is in urgent need. Especially on normal weekday ,as the bus passenger flow unreasonable,making the need of people to work cannot be satisfied. How to formulate a reasonable departure time-table,can optimize the resource of bus. This article choose a
4、 meaningful exemple ,29 bus of bus company in Zhengzhou and base on Optimization theory and SPSS to analysis passenger flow data of zhengzhou 29 bus line ,which is collected on April 4, 2011 to April 8 (Monday to Friday, normal weekday). About How to formulate it,the idear is Use Cluster Analysis to
5、 deal with the date in the peak of passenger flow, dividing the time of one normal work day by Cluster Analysis and calculating departure frequency of all categories . Under the condition of 29 bus original lines and sites no change,according to characteristics and models of uneven bus passenger flo
6、w, Analyzing the problems of zhengzhou 29 bus current bus lines from departure frequency and vehicle number division two aspects,then optimizing and calculating these two aspects, at last get the bus timetables of zhengzhou and vehicle number division to offer support on transportation planning in Z
7、hengzhou. These will enhance the operating efficency and save manpower and resource .Keyword:optimize;bus ;dispatch- II -目 录摘要:IAbstract:II1 绪论11.1 选题背景及意义11.1.1 选题的背景11.1.2 选题的意义11.2 研究的技术路线与方法21.2.1 研究的技术路线21.2.2 数据统计方法及工具31.3 主要内容及结构42 公交设计研究现状62.1 国外主要设计方法概述62.2 国内主要设计方法概述73 单线路公交线路优化与数据调查83.1 单
8、线路公交路线设计简述83.2 公交29路基本情况103.3 数据采集114 单线路公交发车时间优化分析134.1 客流量的基本描述统计134.2 客流量的聚类分析134.2.1 聚类分析方法134.2.2 利用spss确定客流高峰时段144.2.3 合并相同类别时间段184.2.4 计算时间段总长度及客流总数194.3 确定发车频率194.4 制定发车时刻表204.5 对城市公交资源优化配置的参考价值215 总结22参考文献23附录一: 英文原文24附录二: 中文译文28致谢301 绪论1.1 选题背景及意义1.1.1 选题的背景公共汽车作为一种常见的交通工具,拥有机动性好、投资少、回报值大、
9、可操作性强、管理方便等特点,相比之下,出租车及私家车运输效率低且对道路交通资源占有量大,地铁虽然运输量大、污染小,但投资巨大且需要配合其他方式集散乘客。公共汽车在建设和使用成本上比其他几种交通方式都有优势。公交系统的优势使得在目前我国的绝大多是城市仍以公交作为地面客运的主力军。近几年各地也纷纷提出了优先发展公共交通事业的政策。针对公交客运的各方面研究也从来都是交通研究的热点。随着我国城市化建设的快速发展,城市交通拥堵现象日益严重,日益增长的城市居民公交出行需求同相对落后的交通基础及管理手段之间的矛盾是城市交通系统发展的主要矛盾。对于大部分城市而言,乘客往往对公交系统存在不满心理。等车时间过长,
10、乘车太挤或者挤不上车是乘客对公交系统经常反应的问题。如何使用有限的公交资源满足更多的乘车需求是公交系统面临的课题之一。分析其原因,以郑州市为例,乘客以上班工作人员为主,这就造成了在上班时间段内有大量的乘客需要出行,而非上班时间段内,乘客往往较少。而大部分的公交车是按相同发车频率进行发车的,这就造成了公交资源的浪费。如果能按客流规律制定合理的发车时刻表,能有效缓解城市公交的压力,为城市公交资源的优化配置提供一定的支持。1.1.2 选题的意义中国是一个人口大国,根据统计,中国城市人均道路面积低于欧洲城市人均道路面积的70%;中国人均石油、天然气资源占有量低于世界人均占有量的80%以上;选择比小汽车
11、节约能耗80%、降低污染物排放86%以上的公共交通作为优先发展的城市交通主体,无疑是遵循了效率优先的原则和节约能源、环境友好发展战略的要求。但是在执行公交优先政策的过程中遇到了很多问题。在公交资源有限的条件下,由于对公交资源的经营管理不善,存在着大量对于公交资源的不合理利用。非但没有节约本来就有限的能源和人力资源,也造成了乘客利益的损失,使时间成本等隐性成本也相应增加。 基于对公交资源不合理方面的研究,本文主要从如何编制城市公交发车时刻表着手 ,分析郑州市目前公交线路存在的问题,并针对此进行优化计算和分析,得到郑州市具体公交车行车方案,得到具体的发车时刻表,能从实际角度为郑州市公共交通规划提供
12、一定的支持,真正意义上的节省线路规划中的人力物力,提高规划效果,能更好的为城市公交资源的优化配置提供支持。1.2 研究的技术路线与方法1.2.1 研究的技术路线本文在对国内外公交设计的主要研究方法综述的基础上,提出了单线路公交路线设计优化的方法,即单线路公交时刻表编制生产流程步骤。然后,以郑州29路公交车为具体研究对象,进行通过公交资源优化配置的实例研究。最后根据聚类分析结果,为29路的公交发车时刻进行了优化,从而编制出满足乘客需求,同时也能使得公交公司运营效益最大的时刻表。根据本文主题思路,依照第三章关于单线公交路线设计的主体概念,文章的技术路线图如图1-1:公交车客流数据客流量描述统计分析
13、客流高峰人数聚类分析各类别时间总长各类别发车频率各类别高峰人数总和具体发车时刻表合并相同类别且相邻时间图1-1 技术路线图1.2.2 数据统计方法及工具本文的重点是对数据的统计和处理,对大量数据的处理过程中,用到的方法是聚类分析。聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组成为由类似的对象组成的多个类的分析过程。它是一种重要的人类行为。聚类分析的目标就是在相似的基础上收集数据来分类。聚类源于很多领域,包括数学,计算机科学,统计学,生物学和经济学。在不同的应用领域,很多聚类技术都得到了发展,这些技术方法被用作描述数据,衡量不同数据源间的相似性,以及把数据源分类到不同的簇中。从统计学的观点看,聚类分析是通
14、过数据建模简化数据的一种方法。传统的统计聚类分析方法包括系统聚类法、分解法、加入法、动态聚类法、有序样品聚类、有重叠聚类和模糊聚类等。采用k-均值、k-中心点等算法的聚类分析工具已被加入到许多著名的统计分析软件包中,如SPSS、SAS等。在对数据进行聚类分析的过程中,选用常见的分析工具SPSS.SPSS是软件英文名称的首字母缩写,原意为Statistical Package for the Social Sciences,即“社会科学统计软件包”。是一种集成化的计算机数据处理应用软件,是目前世界上流行的三大统计软件之一,除了适用于社会科学之外,还适用于自然科学各领域的统计分析。SPSS软件被广
15、泛运用于交通、通讯、医疗、银行、证券、保险、制造、商业、市场研究、科研教育等多个领域和行业,是世界上应用最广泛的专业统计软件。将其应用于市场调查统计分析的过程,能使研究者以客观的态度收集并分析有关研究数据。在这些方面, SPSS技术的应用为市场调查实证研究中的定量分析提供了支持与保障,特别是它的易用、易学、功能强大等特点是其他方法所无法替代的4。1.3 主要内容及结构此论文分为六章内容:第一章 概述,介绍此论文的背景意义及论文的结构,同时对于本文研究的技术路线和数据处理方法及工具进行介绍。第二章 介绍公交设计的主要研究方法,结合区域公交线路设计的模型,简要说明国外及国内公交设计的研究方法。在本
16、章对公交时刻表的编制方法进行了介绍,包括对行车计划与时刻表生成的计算方法的简要介绍。第三章 在本章中,首先对于单线路公交编制流程进行介绍,然后根据本文研究方向,通过对郑州市29路公交车基本情况的描述,确定将具有代表性的郑州市29路公交车作为研究对象。在本章的最后部分,对郑州市29路公交车的客流情况进行统计,为下一章节的处理提供原始资料。第四章 本章是论文的最主要部分。首先对于上一章节的郑州公交29路车的原始客流数据进行简单的描述统计,然后根据绪论所述的技术路线,利用 SPSS软件对每班次时间内车上人数最大值进行逐步聚类分析,通过这种方法将各时间段分为五个类别。将各个类别数据分别代入相关的公式,
17、得到得到郑州市29路公交车的各类别的发车频率,结合各类别的发车时间段长度得到合理发车时刻表。在本章的最后,总结本章对于郑州市29路公交车的研究方法对于城市公交资源优化的参考意义。第五章 全文进行总结,概括本文的设计方法和主要工作。全文的立足点是公交客流量在时间上的不均匀性,在此基础上确定不同的发车频率,以期更合理的发车时刻表,希望对城市公交资源的优化配置提供一定的参考意义。在文章的最后,对全文的局限及不足之处进行说明。2 公交设计研究现状2.1 国外主要设计方法概述70年代国外已经开始对给定交通网络的时刻表进行协调和优化,并在近几年取得了相对成熟的研究成果,主要分为混合整数规划模型和多目标决策
18、模型两大研究方向。下面结合区域时刻表的研究历史对国外的研究情况进行综述。1976年Rapp和Gehnert使用了一个用于最小化交通网络中换乘延迟的图形化交互工具。在一定的运营成本约束下,这一工具通过对原始发车时间进行一系列的调整,对整个交通网络系统的时刻表进行了协调和优化。优化过程考虑了多条线路不同的发车间隔和首末站停车时间。Nelsont在80年代提出了两辆公交车同时到达某一换乘站点的目标,并给出了四种换乘方式。但是这些方法的应用仅限于非高峰时段,或在小范围区域内使用。1984年Ceder给出了四种不同发车频率确定方式,其中有两种方式是基于在某个站点某个时间段统计得到的乘客到达数量来确定,用
19、客流量最大的那个时间段的某个站点乘客到达的数量,除以所期望的公交载客量就得到了发车频率(这也是目前我国公交公司普遍采用的确定发车间隔的方法)。另外两种方法是用某个时间段内整个线路乘客的周转量来确定,用线路通过的乘客周转量除以所期望的载客量得到的发车频率。这四种方法为Ceder开展进一步的区域调度时刻表研究奠定了基础11。1987年Mohring等人首次从乘客和时刻表编制者两个不同角色的角度出发来考虑区域时刻表生成的问题。在研究中指出乘客在等待时通常感觉时间是平常的两倍,强调了换乘等待时间的重要性。对乘客而言,如果在换乘时无需等待,公共交通的服务质量就得到了极大的提高,这就要求时刻表编制者在制定
20、行车计划时,就能同时考虑多条线路的发车时刻。另一方面,为了达到同步换乘的效果,时刻表编制者往往需要对原始时刻表进行很多调整,而这又不得不付出偏离原始客流调查依据的代价。因此,时刻表编制者必须考虑,用一定程度的偏离来换取同步换乘的效果,是不是值得的11。早期的这些研究成果对区域调度的时刻表问题进行了探索,并对公共交通的客流规律和统计方法、行车组织方式等重要因素进行了研究,为以后的研究奠定了坚实的基础。2.2 国内主要设计方法概述近年来,对于公交运营计划的编制问题,国内的研究方向主要是通过建立数学模型并结合运筹学等学科的相关知识,并借助计算机,利用各种算法来确定各个时段的发车次数、发车间隔,从而建
21、立公交时刻表。而由于国内的公交运营模式为单线调度模式,因此对于区域调度这部分的研究,大都处于理论摸索和学习阶段,其科研成果主要集中在近几年。文献主要专注于区域公交时刻表的编制问题,但大都参照了Ceder的0-1规划模型,因此在实际应用时,也具有和此模型一样的缺陷,不能满足国内公交企业的实际需要【1】。2004年,尹相勇重点分析了区域调度涉及的问题和应对措施,在此基础上建立了研究的整体框架,提出并建立了公交区域行车计划模型和公交区域调度局部优化模型。以实际运营与行车计划偏差量最小为调度目标,提出并分析了发车时间间隔、司售人员工作时间、发车次序、客流量变化4类偏差量的特点,建立了基于行车计划的公交
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- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 城市 公交 资源 优化 配置
