【正文】 ，以場站規(guī)模、專用運(yùn)營計劃、大型活動交通流量集散時段等為作為智能公交車輛駐車優(yōu)化的約束條件，提出智能公交車輛駐車的目標(biāo)規(guī)劃和相應(yīng)的求解算法。具體來講，其創(chuàng)新思路和過程如下：（1）智能公交線路OD客流反推、預(yù)測及分配采用TransCAD軟件，基于城市市公交客流調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行OD客流反推，并結(jié)合大型活動交通流量預(yù)測值，完成大型活動期間公交客流的預(yù)測。形成的線路配流結(jié)果將為混合運(yùn)營計劃編制及專用線路駐車管理提供基礎(chǔ)。再把大型活動會期間產(chǎn)生的公交客流量加載到常規(guī)公交客流量所在小區(qū)上，得到年大型活動會期間各小區(qū)（站點(diǎn)）公交客流量；3) 公交客流分配：結(jié)合城市市實際情況，建立符合大型活動居民出行特征的城市市公共交通網(wǎng)絡(luò)配流模型，把預(yù)測得到的大型活動會期間公交客流量分配到專用線路及常規(guī)線路，得到大型活動會期間公交線路的OD分布量，由此，得到公交線路的端面流量。（2）專用線路與普通線路車輛優(yōu)化配置專用線路與普通線路車輛優(yōu)化配置研究思路為：1) 首先，結(jié)合城市實際，以乘客費(fèi)用和公交公司運(yùn)行費(fèi)用最小化為目標(biāo)，建立基于公交線路客流量的車輛優(yōu)化配置模型；2) 其次，以線路斷面流量、車輛容量、滿載率等作為智能公交車輛配置優(yōu)化的約束條件，建立線路車輛配置的目標(biāo)規(guī)劃模型；3) 基于上述配流所得的專用線路和普通線路的斷面流量，根據(jù)車輛配置模型計算大型活動會期間線路上的配車量，包括：a. 專用線路配車量；；c. 普通線路平峰時段配車量；4) 最后，比對和計算大型活動期間普通線路高峰和平峰時段配車量的變化值，以此作為車輛調(diào)撥到專用線路優(yōu)化的依據(jù)?；诔鞘兄悄芄幌到y(tǒng)的需求分析，結(jié)合上述理論研究開發(fā)實現(xiàn)了基于GIS模式的公共交通運(yùn)營組織與調(diào)度系統(tǒng)，包括公交運(yùn)營計劃編制系統(tǒng)、公交車隊運(yùn)營調(diào)度系統(tǒng)、基于GIS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)、勞動配班管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析系統(tǒng)等子系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖25所示：圖25 系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖41公共交通運(yùn)營組織與調(diào)度系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖26所示：圖26 系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖其中，運(yùn)營計劃編制管理子系統(tǒng)可合理安排公交車各趟發(fā)車時刻，生成勞動班次，為公交運(yùn)行的配車、勞動配班管理計劃提供基礎(chǔ)。借助公交車隊運(yùn)營調(diào)度子系統(tǒng)，在各種計劃編制的基礎(chǔ)上，可根據(jù)調(diào)度計劃和勞動配班管理計劃安排公交車輛進(jìn)行實際組織運(yùn)營。在此基礎(chǔ)上，通過實時調(diào)度系統(tǒng)，結(jié)合道路情況和客流變化，合理調(diào)整調(diào)度方案，高效處理公交運(yùn)營過程的突發(fā)情況，合理地利用公交調(diào)度資源。系統(tǒng)采用替休、輪班、輪休等方式保證各駕駛員在一個調(diào)度周期內(nèi)的勞動工作量的平均性，進(jìn)而保證排班計劃的合理性。通過公交運(yùn)營統(tǒng)計方法研究，基于線路行車計劃數(shù)據(jù)，實際發(fā)車記錄等數(shù)據(jù)統(tǒng)計，建立分析評價模型，對道路情況、客流、車輛配比、發(fā)車間隔等因素開展了關(guān)聯(lián)度研究，實現(xiàn)了公交運(yùn)營數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計管理?？傮w而言，軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)，實現(xiàn)了公交運(yùn)力資源的合理、動態(tài)優(yōu)化配置，可以進(jìn)行有效的公共交通運(yùn)營組織與調(diào)度，從而為觀看體育比賽的觀眾及志愿者和工作人員提供快速、及時的公共交通服務(wù)；同時，提高了現(xiàn)有公交系統(tǒng)運(yùn)作效率以及管理的便利性，保障了公交運(yùn)營的安全性，為決策者提供了決策支持。該體系主要包括的預(yù)案編制的目的、依據(jù)以及預(yù)案發(fā)布、執(zhí)行的單位，預(yù)案執(zhí)行的流程以及預(yù)案的評價與更新等內(nèi)容。應(yīng)急調(diào)度要解決的問題是車輛從駐車點(diǎn)出發(fā)，去完成將參加大型活動或大型活動的人群緊急疏散到目標(biāo)疏散地（這里的疏散地是廣義的概念，指的是車輛的目的地，可以是大型公交樞紐、公園、學(xué)校等等）的任務(wù)。公交應(yīng)急調(diào)度可描述如下：有幾個駐車點(diǎn)，每個駐車點(diǎn)配備輛應(yīng)急公交車輛；有個大型場館發(fā)生突發(fā)事件需要疏散人群，已知每個場館需要疏散的人員數(shù)量為，假設(shè)每輛公交車的載客數(shù)均為，則每個場館疏散人群所需的公交車數(shù)量為；為每個事發(fā)地點(diǎn)（大型場館）指定一個最便捷的目標(biāo)疏散地，所有待疏散群眾均被疏散到該目標(biāo)疏散地。公交應(yīng)急疏散示意圖如圖27所示： 圖27 單場館公交應(yīng)急疏散示意圖為了便于研究，我們引入公交緊急疏散拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念。公交應(yīng)急疏散也采用拓?fù)鋵W(xué)中的研究方法，將駐車點(diǎn)、場館和疏散地定義為點(diǎn)，把駐車點(diǎn)與場館、場館與疏散地之間的連接道路定義為鏈路（在本文中，其有效長度定義為駐車點(diǎn)與場館、場館與疏散地之間的最小行程距離）。最簡單的單駐車點(diǎn)、單場館的公交緊急疏散拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖28。同時針對多場館的情形，也分別討論了多場館不循環(huán)調(diào)車、多場館循環(huán)調(diào)車的情況。當(dāng)循環(huán)次數(shù)為0時，多場館循環(huán)調(diào)車模型就簡化為多場館不循環(huán)調(diào)車模型；當(dāng)駐車點(diǎn)數(shù)為1時，多場館循環(huán)調(diào)車模型就簡化為單場館循環(huán)調(diào)車模型；當(dāng)循環(huán)次數(shù)為0并且駐車點(diǎn)數(shù)為1時，多場館循環(huán)調(diào)車模型就簡化為單場館不循環(huán)調(diào)車模型。圖29 多場館循環(huán)公交應(yīng)急疏散拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖為了透徹的研究公交應(yīng)急調(diào)度模型，下面把模型所需要的基本信息詳盡的表示出來。1 單純形法線性規(guī)劃問題包括兩種求解方法，即圖解法和單純形法。單純形法可用于求解含有多個決策變量的線性規(guī)劃問題，是求解線性規(guī)劃問題的一般方法。判斷該頂點(diǎn)是否為最優(yōu)解，若最優(yōu)則結(jié)束，否則，尋找改進(jìn)的頂點(diǎn)，即轉(zhuǎn)換到另一個基可行解，改進(jìn)的含義是使目標(biāo)函數(shù)值優(yōu)于前一個頂點(diǎn)對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，再判斷該頂點(diǎn)是否為最優(yōu)解，如此循環(huán)往復(fù)，直到使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最大值，目標(biāo)函數(shù)最大值的基可行解（對應(yīng)于可行域的頂點(diǎn)）即為問題的最優(yōu)解。圖30 單純形法的求解思路2 表上作業(yè)法運(yùn)輸問題雖然也屬于線性規(guī)劃范疇，但如果采用單純形法求解就比較復(fù)雜。表上作業(yè)法是單純形法在求解運(yùn)輸問題時的一種簡化方法。表上作業(yè)法法求解運(yùn)輸問題的過程如下所示：⑴確定初始基可行解。⑵求各非基變量（在表格中即為空格）的檢驗數(shù)。如果是，則停止計算，否則轉(zhuǎn)到下一步。⑷重復(fù)上面的⑵、⑶兩個步驟，直至找到最優(yōu)解。⑴ Dijkstra（迪杰斯特拉）算法簡介. Dijkstra于1959年提出，該算法是一個適用于所有弧的權(quán)均為非負(fù)的最短路算法，也是目前公認(rèn)的求解最短路問題的最經(jīng)典算法。假定我們需要在某賦權(quán)有向圖中計算某一指定節(jié)點(diǎn)到其他指定節(jié)點(diǎn)v之間的最短路，算法首先從源點(diǎn)開始，給每一個節(jié)點(diǎn)記一標(biāo)號，標(biāo)號分為標(biāo)號和標(biāo)號兩種，標(biāo)號從源點(diǎn)到該點(diǎn)的最短路權(quán)的上界，又稱臨時標(biāo)號；標(biāo)號從源點(diǎn)到該點(diǎn)的最短路權(quán)，又稱固定標(biāo)號。算法每執(zhí)行一步，把某一節(jié)點(diǎn)的標(biāo)號改變成標(biāo)號，經(jīng)過有限步以后，就可以把所有的標(biāo)號都改變成標(biāo)號，即獲得了從源點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)的最短路徑，標(biāo)號過程結(jié)束。Dijkstra算法描述：Step0：初始化。Step1：若，停止迭代，轉(zhuǎn)入Step4，此時，均有，否則轉(zhuǎn)入Step2。根據(jù)并利用反向追蹤的方法即可以獲得制定節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中其它任意節(jié)點(diǎn)v的最有路徑以及最短距離，算法終止。⑵改進(jìn)的Dijkstra算法Dijkstra算法適用于計算某指定節(jié)點(diǎn)到圖中其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路，算法迭代終止的條件為。在前述內(nèi)容中已提到無論是單場館調(diào)車模型還是多場館不循環(huán)調(diào)車模型最終都可以歸結(jié)為多場館循環(huán)調(diào)車模型，理論只需對多場館循環(huán)調(diào)車模型的求解進(jìn)行探討即可。1 多場館調(diào)車模型求解多場館循環(huán)調(diào)車模型為： 其中，表示車輛在循環(huán)利用情況下所消耗疏散能耗。等效駐車點(diǎn)的數(shù)量是由每個駐車點(diǎn)的派出車輛的最大循環(huán)次數(shù)上限決定的，在實際應(yīng)用中由人工指定。圖31 K=1時含等效駐車點(diǎn)的多場館公交應(yīng)急疏散拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖在定義了等效駐車點(diǎn)之后，多場館循環(huán)調(diào)車模型就可以簡化為多場館不循環(huán)調(diào)車模型： 其中 多場館不循環(huán)調(diào)車的一般模型為： 其中，右半部分表示車輛由大型場館到疏散地所消耗的疏散能耗，為常數(shù)，并不影響模型的優(yōu)化求解。多場館循環(huán)調(diào)車模型經(jīng)過兩次變形歸結(jié)為供需不平衡的運(yùn)輸問題，在將供需不平衡的運(yùn)輸問題轉(zhuǎn)化為供需平衡的運(yùn)輸問題之后，應(yīng)用求解運(yùn)輸問題的方法（如前面提到的表上作業(yè)法）可以很方便的求出其最優(yōu)解。2 單場館調(diào)車模型求解單場館調(diào)車模型屬于多場館調(diào)車模型當(dāng)場館數(shù)量時的特例，其求解方法同多場館調(diào)車模型，在此不再贅述。具體分析如下： 1）客流預(yù)測的原則結(jié)合大型活動會觀眾出行的特點(diǎn)，通過對大型活動交通客流分布特性的分析，確定了智能公交線路客流分擔(dān)率預(yù)測原則，主要為：要結(jié)合大型活動客流分布特點(diǎn)；客流的預(yù)測方法要簡單實用；預(yù)測要有一定的彈性。線路服務(wù)區(qū)域內(nèi)的客流量的大小，決定了線路的客流量?；诖耍梢缘玫饺缦滤悸罚和ㄟ^分配小區(qū)出行量來得到站點(diǎn)的客流量，從而得到線路客流流量；根據(jù)場館周邊站點(diǎn)?？康墓痪€路，得到場館周邊站點(diǎn)客流量；最后考慮線路的背景客流量得到站點(diǎn)最終客流量。4）站點(diǎn)服務(wù)區(qū)域的確定參考各類文獻(xiàn)，對普通公交站點(diǎn)，取公交站點(diǎn)服務(wù)半徑大約為500m；對于軌道交通站點(diǎn)而言，采用1000m作為軌道交通站點(diǎn)的吸引半徑。5）交通小區(qū)客流分配假設(shè)為了將交通小區(qū)產(chǎn)生的客流分配到站點(diǎn)上，在這里作如下幾個假定：①觀眾在交通小區(qū)內(nèi)部是均勻分布的；②交通小區(qū)內(nèi)，站點(diǎn)吸引的客流量與其服務(wù)面積大小成正比；③若公交線路有相同的服務(wù)區(qū)域時，按照距離場館遠(yuǎn)近順序分配觀眾客流；④當(dāng)存在幾條公交線路距離場館遠(yuǎn)近一樣的情況時，其重復(fù)的公交站點(diǎn)的服務(wù)范圍按照線路數(shù)均勻分配。對第一、二、三類交通小區(qū)，則小區(qū)的觀眾生成量由地面公交站點(diǎn)和軌道交通站點(diǎn)共同承擔(dān)。對第四類小區(qū)，可以將小區(qū)內(nèi)的觀眾生成量轉(zhuǎn)移到與鄰近該小區(qū)的軌道交通線路或者公交樞紐或者公交站點(diǎn)上，按照上面小區(qū)客流的分配方法進(jìn)行分配。由于部分站點(diǎn)的服務(wù)區(qū)域分布在幾個交通小區(qū)內(nèi)，因此，將站點(diǎn)在各小區(qū)內(nèi)吸引的觀眾人數(shù)進(jìn)行累加，就會得到站點(diǎn)的客流量。8）公交線路客流量的預(yù)測模型根據(jù)前面的計算方法，可以得到交站點(diǎn)的觀眾客流量。用公式表示如下：式中：P—公交線路的客流量；Di—某一條線路第i個公交站點(diǎn)的觀眾客流量；N—某條公交線路的站點(diǎn)個數(shù)。用公式表示如下：式中：Qo—場館周邊公交站點(diǎn)的大型活動觀眾的客流量；M—公交站點(diǎn)的公交線路數(shù)；Pj—這個公交站點(diǎn)第j條公交線路的觀眾客流量。在總結(jié)國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，確定了各場站形式的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍；依據(jù)場站的適用性，確定了從上到下的場站選擇方法，給出了選擇大型活動場站應(yīng)考慮的因素；在場站選型的基礎(chǔ)上，對影響通行能力部分進(jìn)行了設(shè)計，作為仿真優(yōu)化的初始方案；確定了場站仿真優(yōu)化流程，最后給出了判斷方案是否滿足要求的閾值。為了進(jìn)行方案比選，選擇較好的方案，需要對方案進(jìn)行評價，本部分將將公交運(yùn)輸系統(tǒng)分為步行系統(tǒng)、場站等待區(qū)、公交運(yùn)行等部分，分別選取相關(guān)指標(biāo)；由于是對人車混行的系統(tǒng)進(jìn)行評價，在比較其他評價方法的基礎(chǔ)上，選擇了模糊評價方法作為評價方法。具體分析如下：1）場站選型方法依據(jù)場站的位置及規(guī)模等因素，將場站分為中途站與樞紐站；將中途站分為港灣式與在線式；場站及樞紐都由停靠位組成，將?？嘉环譃橹本€式、通過式、鋸齒式、斜排式等四種，并總結(jié)了國內(nèi)外研究中公交場站優(yōu)缺點(diǎn)及各自適應(yīng)性。2）站臺仿真優(yōu)化方法在確定場站的形式后，就要對場站進(jìn)行設(shè)計。在參考國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對有效泊位數(shù)、泊位長度、站牌布設(shè)方式及場站附屬設(shè)施等影響場站通行能力的因素進(jìn)行了設(shè)計，建立了計算方法，可以進(jìn)行方案的初步設(shè)計。優(yōu)化的流程如下： 圖32 場站站臺設(shè)計仿真優(yōu)化流程圖3）公交發(fā)車方案仿真優(yōu)化方法將目前實際應(yīng)用中的發(fā)車模式分類，根據(jù)發(fā)車輛數(shù)，分為單車模式與串車模式；根據(jù)發(fā)車時間間隔及，分為等間隔發(fā)車、按需求發(fā)車及隨叫隨到發(fā)車。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)觀眾規(guī)模與來源的不同，分為進(jìn)場時段、散場時段、非比賽時段，分別制定相應(yīng)的公交方案。根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，得到優(yōu)化的公交方案。本文對大型活動場館地面公交運(yùn)輸系統(tǒng)評價方法的選擇基于以下兩個方面的考慮：①系統(tǒng)的復(fù)雜性。②結(jié)果的綜合性。基于此，選擇了模糊評價方法作為評價的方法。確定了壓力測試的對象、系統(tǒng)增壓方法、壓力測試方法等方面的內(nèi)容，并結(jié)合大型活動場館的地面公交系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用，建立了場館周邊壓力測試流程。2）交通壓力測試方法在交通設(shè)施系統(tǒng)中，對交通設(shè)施的各組成部分是分開設(shè)計的，其設(shè)計的指導(dǎo)思想是根據(jù)預(yù)測的交通量（車輛、行人等）、保證一定的服務(wù)水平與控制性最小的尺寸，確定其相關(guān)的尺寸指標(biāo)，其參考依據(jù)主要是國家相關(guān)行業(yè)設(shè)計規(guī)范。這樣的設(shè)計方法下的交通設(shè)施設(shè)計中，往往會存在一些問題：缺乏對宏觀整體性的系統(tǒng)數(shù)量的分析；對各組成部分銜接處也分析也不夠，這些地方不能滿足使用要求；不能給出預(yù)測的交通量發(fā)生部分變化時能適應(yīng)的程度。在確定測試對象的基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)增壓方法。根據(jù)壓力大小的不同，又可分為壓力不變與壓力變化的測試方法。在壓力測試對象與系統(tǒng)增壓方法確定的基礎(chǔ)上，確定了壓力測試步驟。3）智能公交壓力測試方法根據(jù)