物联网智能公交运营管理系统

1、PAGE 物联网智能公交运营管理系统总体设计计方案神州数码码信息系系统有限限公司20122年4月16日 PAGE II目 录录TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc326076851 一、业务务研究及及软件需需求分析析 PAGEREF _Toc326076851 h 2 HYPERLINK l _Toc326076852 1.1需需求分析析、总体体设计及及关键策策略研究究 PAGEREF _Toc326076852 h 2 HYPERLINK l _Toc326076853 1.2智智能公交交运营组组织与调调度 PAGEREF _Toc326076853 h 2 HY

2、PERLINK l _Toc326076854 1.3大大型活动动地面公公交运力力资源优优化配置置 PAGEREF _Toc326076854 h 3 HYPERLINK l _Toc326076855 1.4应应急联动动系统研研究 PAGEREF _Toc326076855 h 4 HYPERLINK l _Toc326076856 1.5大大型活动动场馆地地面公交交运输仿仿真系统统 PAGEREF _Toc326076856 h 5 HYPERLINK l _Toc326076857 1.6抢抢修救援援调度技技术研究究 PAGEREF _Toc326076857 h 6 HYPERLINK

3、 l _Toc326076858 二、系统统关键技技术设计计 PAGEREF _Toc326076858 h 7 HYPERLINK l _Toc326076859 2.1智智能公交交运营组组织与调调度 PAGEREF _Toc326076859 h 7 HYPERLINK l _Toc326076860 2.1.1实现现了专用用线路与与常规公公交线路路的混合合运营计计划编制制 PAGEREF _Toc326076860 h 7 HYPERLINK l _Toc326076861 2.1.2 实实现了公公交运营营实时监监控和调调度 PAGEREF _Toc326076861 h 8 HYPER

4、LINK l _Toc326076862 2.1.3 “生成与与选择”模式下下及遗传传禁忌混混合策略略在公交交司售人人员调度度方面的的研究 PAGEREF _Toc326076862 h 10 HYPERLINK l _Toc326076863 2.2大大型活动动地面公公交运力力资源优优化配置置系统 PAGEREF _Toc326076863 h 11 HYPERLINK l _Toc326076864 2.2.1面向向大型活活动的地地面公交交运力资资源优化化配置及及驻车优优化 PAGEREF _Toc326076864 h 11 HYPERLINK l _Toc326076865 2.2.2

5、智能能公交运运营组织织与调度度软件系系统和运运力资源源优化配配置软件件系统 PAGEREF _Toc326076865 h 13 HYPERLINK l _Toc326076866 2.3地地面公交交应急联联动系统统 PAGEREF _Toc326076866 h 16 HYPERLINK l _Toc326076867 2.3.1公交交应急预预案体系系的建立立 PAGEREF _Toc326076867 h 16 HYPERLINK l _Toc326076868 2.3.2应急急调度模模型的建建立 PAGEREF _Toc326076868 h 17 HYPERLINK l _Toc326

6、076869 2.3.3应急急调度算算法研究究 PAGEREF _Toc326076869 h 19 HYPERLINK l _Toc326076870 2.4大大型活动动场馆地地面公交交运输仿仿真系统统 PAGEREF _Toc326076870 h 24 HYPERLINK l _Toc326076871 2.4.1适合合于大型型活动的的公交线线路客流流预测方方法 PAGEREF _Toc326076871 h 24 HYPERLINK l _Toc326076872 2.4.2公交交仿真优优化与评评价方法法 PAGEREF _Toc326076872 h 27 HYPERLINK l _

7、Toc326076873 2.4.3交通通压力测测试方法法 PAGEREF _Toc326076873 h 29 HYPERLINK l _Toc326076874 2.5智智能公交交抢修救救援调度度技术研研究 PAGEREF _Toc326076874 h 31 HYPERLINK l _Toc326076875 2.5.1集中中与分布布式相结结合的智智能公交交抢修救救援调度度模式 PAGEREF _Toc326076875 h 31 HYPERLINK l _Toc326076876 2.5.2 “智能公公交抢修修救援调调度系统统”软件件 PAGEREF _Toc326076876 h 3

8、3 HYPERLINK l _Toc326076877 2.5.3提出出并实现现了最优优化路径径的救援援任务调调度算法法 PAGEREF _Toc326076877 h 36 HYPERLINK l _Toc326076878 三、 软软件功能能系统 PAGEREF _Toc326076878 h 41 HYPERLINK l _Toc326076879 3.1大大型活动动地面公公交运力力资源优优化配置置系统 PAGEREF _Toc326076879 h 41 HYPERLINK l _Toc326076880 3.1.1智能能公交运运营组织织与调度度系统 PAGEREF _Toc32607

9、6880 h 41 HYPERLINK l _Toc326076881 3.1.2智能能公交运运力资源源优化配配置系统统 PAGEREF _Toc326076881 h 50 HYPERLINK l _Toc326076882 3.2地地面公交交应急联联动系统统 PAGEREF _Toc326076882 h 56 HYPERLINK l _Toc326076883 3.3大大型活动动场馆地地面公交交运输仿仿真系统统 PAGEREF _Toc326076883 h 61 HYPERLINK l _Toc326076884 3.4智智能公交交抢修救救援调度度技术研研究 PAGEREF _Toc3

10、26076884 h 65 HYPERLINK l _Toc326076885 四、系统统应用效效果对比比与分析析 PAGEREF _Toc326076885 h 67PAGE PAGE 80一、业务务研究及及软件需需求分析析1.1需需求分析析、总体体设计及及关键策策略研究究针对大型型活动会会特殊的的公共交交通服务务需求，结合公公交日常常运营调调度指挥挥需求，满足智智能公交交管理与与指挥调调度的需需要，对对物联网网智能公公交运营营管理系系统的需需求进行行分析和和研究，在此基基础上进进行课题题总体建建设方案案设计，确立智智能公交交运营管管理系统统的总体体框架及及技术方方案建设设内容，形成对对其他

11、子子任务研研究的支支持。具具体研究究内容包包括：针对大型型活动及及常规公公交调度度进行需需求分析析形成物联联网智能能公交运运营管理理系统建建设的总总体方案案配合其他他子任务务进行关关键策略略研究及及科技攻攻关1.2智智能公交交运营组组织与调调度1、理论论与方法法研究1）专用用线路与与常规公公交线路路的混合合运营计计划编制制方法研研究智能公交交运输和和常规公公交的虽虽然各有有特点，但仍可可进行混混合优化化调度，因此需需要研究究专用线路路与常规规公交线线路的混混合运营营计划和和编制模模型与算算法。主主要包含含以下内内容：大型活动动调度和和普通调调度的特特点研究究；时刻表编编制适用用模型与与算法研研

12、究；车辆调度度适用模模型与算算法研究究；司售人员员调度适适用模型型与算法法研究；实时调度度适用模模型与算算法研究究；禁忌搜索索算法，遗传算算法在调调度中的的应用研研究2）数据据统计分分析方法法研究对线路行行车计划划数据，实际发发车记录录等数据据统计，并建立立分析评评价模型型。主要要包含以以下内容容：统计方法法研究；道路情况况、客流流、车辆辆配比、发车间间隔的关关联度研研究2、构建建系统平平台在以上理理论研究究的基础础上开发发以下系系统：1）公交交运营计计划编制制系统主要包含含以下功功能：客客流调查查，发车车方案建建立，计计划编制制，劳动动班次，假日换换班，计计划审批批，计划划安排，包专车车，站

13、务务设施检检查，人人员劳动动排班，固定替替班，管管理备班班管理及及多种报报表。2）公交交车队运运营调度度系统主要功能能包括：实时调调度（多多种调度度模式），行车车日志，司售签签到，突突发事件件行车方方案，异异常到达达电子路路单，车车辆实时时地图监监控，车车辆数据据的存储储和回放放。GPPS通信信子系统统（支持持二级转转发功能能）。支支持转发发中心、转发分分中心、客户端端三级模模式。3）数据据统计分分析系统统主要功能能包括：电子路路单、车车队车辆辆动态全全日车次次统计表表、车队队运营指指标汇总总表、车车队调度度日报、车队客客流资料料统计表表、车辆辆动态明明细表、客流分分析、行行车记录录、行车车计

14、划汇汇总等。根据需需要，将将统计报报表进行行打印和和导出操操作。系系统支持持将报表表导出为为EXCCEL、PDFF、WORRD等多多种格式式。1.3大大型活动动地面公公交运力力资源优优化配置置1、理论论与方法法研究1）专用用线路专专用资源源根据赛赛程变化化动态调调整研究究公交线路路类型的的研究；公交线路路车辆规规模变化化对运力力影响研研究；大型活动动场馆比比赛时间间与运送送客流需需求研究究；大型活动动线路车车辆配置置根据场场馆赛事事变化动动态调度度方法研研究；2）专用用线路驻驻车模型型研究以场站规规模与专专用运营营计划作作为智能能公交车车辆驻车车优化的的约束条条件，提提出智能能公交车车辆驻车车

15、的目标标规划和和双层规规划模型型和相应应的求解解算法。主要包包含以下下内容：大型活动动线路的的驻车需求求研究；大型活动动线路驻车车的特点点研究；公交原有有的驻车车地点和和规模研研究；大型活动动新增的的驻车地点点和规模模研究；车辆调度度适用模模型与算算法研究究；司售人员员调度适适用模型型与算法法研究；目标规划划和双层层规划的的应用研研究；3）大型型活动公公交运力力组织研研究大型活动动公交运运力需求求研究；大型活动动公交运运力组织织方法研研究；大型活动动常规公公交和智智能公交交混合组组织模式式研究。2、构建建系统平平台在以上理理论研究究的基础础上开发发以下系系统：1）公交交驻车配配置管理理系统主要

16、功能能包括：场站实实际地图图显示，场站逻逻辑地图图显示，场站分分类显示示，场站站属性组组合查询询，场站站驻车实际际地图显显示，场场站驻车车逻辑地地图显示示。2）大型型活动地地面公交交运力资资源优化化配置系系统主要功能能包括：专用线路路与常规规公交线线路的混混合运营营计划编编制、专专用线路路驻车和和普通线线路驻车车管理等等。1.4应应急联动动系统研研究1、理论论与方法法研究基于突发发事件和和动态路路况的应应急预案案自动响响应和联联动模型型研究建立智能能公交应应急预案案完整的的预案体体系。包包含总预预案及总总预案涉涉及的部部门相应应的应急急处置预预案。并并确定联联动机制制和响应应模型。主要包包含以

17、下下内容：智能公交交突发事事件的类类型研究究；智能公交交应急预预案体系系研究；系统联动动接口研研究；系统联动动响应模模型研究究；预案自动动匹配模模型研究究；2、构建建系统平平台大型活动动会等大大型活动动及突发发事件应应急调度度指挥系系统该系统包包含以下下功能：预案管管理、预预案自动动选取、联动接接口管理理、应急急通讯系系统管理理、自动动报警、应急预预案自动动生成等等功能。1.5大大型活动动场馆地地面公交交运输仿仿真系统统（1）场场馆对应应地面公公交场站站的分担担率预测测方法研研究需求预测测是安排排运营组组织计划划的基础础，其结结果对方方案的客客观性、合理性性起到关关键作用用。需求求预测主主要包

18、括括以下内内容：1.各比比赛项目目观众上上座率 2.各比比赛项目目观众公公交分担担量预测测3.观众众空间分分布预测测（2）公公交站台台布置的的适用性性研究公交停靠靠站虽然然只占城城市道路路很短的的一段或或整个场场站的一一部分，也只是是公交线线路上一一个站点点，公交交站台的的布置形形式直接接影响到到了公交交车辆的的进出站站时间，进而影影响公交交车辆的的运行效效率。（3）场场站交通通组织设设计的仿仿真优化化方法-在大型型活动比比赛散场场时，将将有大量量的观众众涌向各各个公交交场站，有必要要对观众众进行组组织和引引导，使使观众能能有序上上下车，并保证证乘客在在公交站站内的安安全和顺顺利疏散散，所以以

19、对站台台区域的的行人交交通组织织方案的的设计与与优化具具有重要要意义。同时公交交车辆是是否能顺顺利的进进出站、正常运运行也是是场馆地地面公交交系统中中一个非非常重要要的问题题。本部部分研究究如何利利用仿真真手段，测试行行人和车车辆混合合系统的的组织方方案的设设计和优优化方法法。（4）场场站行人人交通评评价方法法研究本部分针针对行人人交通安安全评价价方法展展开研究究，建立立评价安安全性的的指标体体系，并并对安全全性提出出分级的的量化指指标。（5）公公交车辆辆动态运运行方案案及压力力测试方方法研究究公交车辆辆的动态态调度方方法旨在在分析观观众进散散场特性性及时空空分布的的基础之之上，进进行动态态的

20、车辆辆调度，以充分分满足观观众的出出行需要要。同时，在在大型活活动比赛赛时，由由于比赛赛本身的的特点、散场时时间和观观众的组组织和管管理等各各种因素素，观众众对公交交的需求求可能会会出现较较大的波波动。本本部分对对公交调调度方案案进行压压力测试试，通过过对观众众散场特特性及其其影响因因素进行行分析，从而得得到观众众散场时时的弹性性变化。通过仿仿真方法法来对不不同压力力条件下下的公交交调度方方案进行行测试。（6）典典型场馆馆仿真测测试分析析在众多大大型活动动比赛场场馆中，根据各各赛场和和赛事的的特点，选择代代表性场场馆进行行仿真测测试分析析。所选选择的大大型活动动比赛场场馆主要要包括：奥林匹匹克

21、公园园、五棵棵松场馆馆群、工工人体育育场馆、城市工业业大学体体育馆。针对以上上场馆，建立周周边路网网交通仿仿真平台台。仿真真平台覆覆盖范围围应至少少涵盖场场馆四周周各个方方向的一一条主干干路或更更高等级级道路，仿真对对象应包包括仿真真区域内内的道路路和场站站等。仿真测试试中涉及及的主要要内容有有：1）场馆馆周边路路网交通通组织方方案2）公交交场站行行人交通通组织方方案3）公交交调度方方案及压压力测试试1.6抢抢修救援援调度技技术研究究子任务“智能公公交抢修修救援调调度”的的主要研研究内容容为：1. 研研究智能能公交抢抢修救援援调度模模式及实实现技术术(1) 提出智能能公交抢抢修救援援调度模模式

22、；(2) 进行智能能公交抢抢修救援援调度实实现技术术研究。2. 开开发具有有集成功功能的智智能公交交抢修救救援调度度软件系系统(1) 设计实实现智能能公交抢抢修救援援调度软软件，能能够支持持大型活活动会期期间全部部公交运运营、保保障车辆辆的抢修修救援任任务；(2) 改进、更新、扩展现现有公交交抢修救救援数据据库，能能够支持持大型活活动会期期间保障障任务、抢修救救援作业业，能够够支持分分布式运运行方式式，具备备可靠性性及一致致性要求求，更新新响应电电子地图图数据及及地图显显示。3大型型活动期期间公交交抢修救救援调度度系统运运行保障障(1) 在大型活活动抢修修救援分分中心及及公交抢抢修救援援调度总

23、总中心安安装、实实施“智能公公交抢修修救援调调度软件件系统”，并按按照大型型活动会会的要求求进行演演练。(2) 大型活活动会期期间“智能公公交抢修修救援调调度软件件系统”的现场场技术保保障。4与智智能公交交运营调调度系统统接续衔衔接接口口软件的的开发及及实施(1) 按照课课题总体体组要求求，确定定公交抢修修救援的的后应急急联动接接续衔接接方案，制定数数据传递递协议；(2) 开发“公交抢修修救援应应急联动动接续衔衔接接口口”软件件，并与与智能公公交运营营调度系系统集成成。二、系统统关键技技术设计计2.1智智能公交交运营组组织与调调度2.1.1实现现了专用用线路与与常规公公交线路路的混合合运营计计

24、划编制制基于智能能公交线线路调度度的构成成、涉及及的问题题、基本本措施等等特点分分析研究究，进行行了车辆辆调度适适用模型型与算法法研究，在此基基础上，对面向向大型活活动的专用线路路与常规规公交线线路的集集成化混混合运营营计划编编制方法法进行了了模型研究究，并采采用双向向竞拍算算法、拉格朗朗日启发发式算法法结合遗遗传算法法求解了了算法，实实现了智智能公交交运输和和常规公公交的混混合优化化调度，合理有有效地利利用了公公交资源源。集成化混混合运营营计划编编制方法法的主要要模型设设计如下下：首先对问问题作如如下约定定：(1) 只考虑虑一个车车场的问问题，所所有车辆辆都是相相同的；(2) 班次成成本员员

25、工成本本车辆辆成本；(3) 连续驾驾驶段的的合法性性只受最最小和最最大持续续时间的的限制。其次，建建立公交交线路集集成化调调度模型型，如下：其中： K 全部部班次集集合；班次次的成本本；对的的惩罚，反映的的有效性性E车车次间非非载客驾驾驶段的的集合，包括停停站待发发驾驶段段载客客驾驶段段的集合合；覆盖盖了载客客驾驶段段p的的班班次的集集合，；覆盖盖了非载载客驾驶驶段的班班次的集集合，；决策策变量，表示班班次k是否被被选中；决策策变量，表示一一辆车是是否完成成了车次次i后又将将开始车车次j。求解集成成化的车车辆驾驶驶员调度度问题主主要步骤骤归纳如如下：1) 基基于行车车时刻表表，利用用双向竞竞拍

26、算法法求解车车辆静态态调度的的准分配配问题，得到行行车计划划；2) 基基于(11)中得得到的行行车计划划，利用用拉格朗朗日启发发式算法法结合遗遗传算法法求解驾驾驶员调调度的集集合覆盖盖问题，得到班班次计划划；3) 以以(2)中的班班次计划划为初始始列集合合，利用用拉格朗朗日启发发式算法法估计集集成化调调度问题题的下界界，并生生成相应应的行车车计划；4) 基基于(33)中得得到的行行车计划划，再次次利用拉拉氏启发发式算法法结合遗遗传算法法求解驾驾驶员调调度的集集合覆盖盖问题。2.1.2 实实现了公公交运营营实时监监控和调调度大型活动动会的举举办，对对于公交交系统提提出了新新的要求求。基于于对智能

27、能公交调调度构成成、智能能公交调调度涉及及的问题题、基本本措施和和发展方方向等方方面的分分析，提提出开展展实时调调度是满满足智能能公交出出行需求求，应对对公交系系统突发发状况，维护正正常运行行秩序，确保及及时运送送乘客的的重要手手段。针对传统统公共交交通运营营静态调调度的不不足，结结合大型型活动实实际需求求和公交交日常运运营中的的主要问问题，课课题基于于神经网网络模型型建立了了公交智智能实时时调度模模型，即即由智能能实时调调度系统统模型担担当知识识工程师师的任务务，将GGPS数数据与历历史行车车数据转转化为系系统知识识，利用用车辆智智能调度度算法，进行基基于运行行时间预预测的提提前调度度，实现

28、了了一般情情况下的的调度及及智能调调度的算算法。其其主要模模型如图图23所示示。图23 公交智智能实时时调度模模型公交智能能实时调调度模型型主要分为为三个主主要模块块：（1）数数据处理理分析模模块：公公交智能能实时调调度模型型的基础础模块，数据来来源两个个部分，一是公公交历史史行车数数据，这这包括车车辆发车车时刻、运营时时客流、天气等等数据；二是GGPS定定位系统统采集的的实时数数据，主主要是各各个时刻刻实时采采集的车车辆运行行信息。该模块块根据下下一个预预测模型型的需要要，选择择合适输输入数据据，并且且对数据据进行处处理分析析。（2）预预测模型型模块：通过对对现有数数据的分分析、预预测，得得

29、到车辆辆到达调调度站的的运行时时间预测测结果。基于BPP神经网网络，课课题建立立了车辆辆运行时时间预测测模型。（3）智智能实时时调度模模块：输输入预测测模型得得到的车车辆运行行时间结结果，结结合调度度站的运运营调度度数据，通过多多种不同同类型的的智能调调度算法法，解决决不同调调度问题题，提出出解决措措施，下下达调度度指令。在此基础础上，基基于GIIS系统统，实现现了公交交车队面面向行车车计划的的实时执执行和监监控。智智能公交交实时调调度系统统是一个个以公交交日常调调度管理理模块、GPSS信息模模块、GGIS地地图显示示模块、数据库库模块为为支撑，集合了了BP网络络预测模模型、智智能实时时调度算

30、算法的智智能系统统。该系系统不仅仅满足了了公交企企业日常常的调度度管理作作业需求求，也利利用高效效的数据据分析、预测技技术对大大量数据据进行了了知识挖挖掘，给给予了调调度员更更多的辅辅助决策策信息，从而提提高了公公共运营营管理的的“实时时性”和和处理突突发事件件的能力力。2.1.3 “生成与与选择”模式下下及遗传禁禁忌混合合策略在在公交司司售人员员调度方方面的研研究公交驾驶驶员调度度问题是是一个复复杂的组组合优化化问题，具有多多目标、大规模模、约束束条件众众多等复复杂因素素制约。针对大大型活动动调度的的特点，建立了了“生成成与选择择”模式式下的驾驶员员调度模模型及基基于IDDEF00的劳动动配

31、班问问题模型型，并实实现了算算法。同同时，基基于上述述研究，开展了遗传禁禁忌混合合策略（GATTS）的驾驶驶员调度度问题研研究，建建立了模模型，并并实现了了算法。禁忌搜搜索与遗遗传算法法混合策策略能够够在求解解大规模模的问题题时，对对逃离局局部最优优解，快快速获取取全局最最优解有有很大的的帮助，有能力力进行驾驾驶员调调度问题题的求解解工作（详细内内容参见见研究报报告）。基于上述述算法，结合大大型城市市公交实实际调度度情况，开发完完成劳动动配班管管理子系系统。该该子系统统可建立立平日行行车计划划推班模模版，得得到各日日劳动配配班情况况。系统统提供单单替休、双替休休、轮班班、轮休休四种推推班模式式

32、，并支支持线路路间混合合配班，单单班与整整班不同同劳动班班型配班班。同时时提供模模版复制制、班型型互换、以及连连续配班班功能。配班结果果可以分分类查询询，包括括上班、休息、全部，并可以以对配班班结果中中的车辆辆及人员员进行修修改。此此外，固定替替班管理理模块对对实际中中固定替替班的情情况进行行管理，并于劳劳动配班班时进行行班次替替换。并并支持线线路间班班次替换换。劳动配班班管理子子系统的的研究和和开发实实现，解解决了传传统公交交集团劳劳动配班班工作由由于采用用手工完完成而带带来的过过程复杂杂、工作作量巨大大的问题题，提高高了现有有公交系系统的运作效效率和编制的的灵活性性。2.2大大型活动动地面

33、公公交运力力资源优优化配置置系统2.2.1面向大型型活动的的地面公公交运力力资源优优化配置置及驻车车优化以城市市市公共交交通客流流调查数数据和大大型活动动期间的的交通流流量预测测值为基基础，提提出智能能公交线线路发车车频率优优化的双双层规划划模型，并基于于优化的的发车频频率模型型，建立立线路车车辆配置置模型。由此计计算大型型活动期期间专用用线路和和普通线线路的配车量量在不同同时段的的变化值值，为大型活活动会期期间公交交资源优优化配置置提供了了决策依依据。同时，基基于大型型活动会会期间分分时段的的公交OOD分布布量数据据，以场场站规模模、专用用运营计计划、大大型活动动交通流流量集散散时段等等为作

34、为为智能公公交车辆辆驻车优优化的约约束条件件，提出出智能公公交车辆辆驻车的的目标规规划和相相应的求求解算法法。上述研究究实现了各条线线路人员员、车辆辆的集中中管理，统一调调度，实实现运输输资源在在多条线线路之间间的动态态优化配配置，提提高智能能公交资资源的使用效效率。具体来讲讲，其创创新思路路和过程程如下：（1）智智能公交交线路ODD客流反推推、预测测及分配配采用TrranssCADD软件，基于城城市市公公交客流流调查数数据进行行OD客流流反推，并结合合大型活活动交通通流量预预测值，完成大大型活动动期间公公交客流流的预测测。在此此基础上上，建立立面向大大型活动动的公交交线路客客流分配配模型，并

35、开发发相应的的计算机机系统软软件。形形成的线线路配流流结果将将为混合合运营计计划编制制及专用线路路驻车管管理提供供基础。图24 智能公公交线路路OD客流流反推、预测及及分配思思路具体思路路为：公交ODD反推：首先，基基于城市市市公交交线路客客流调查查数据，利利用线路路站点的的上下客客人数反反推出现现状公交交OD分布布，同时，由现状公交交OD分布布量来进进行配流流模型标标定，同同时得到到各小区区（站点点）生成成交通量量；公交ODD预测：基于上上述ODD分布，根据平均均增长系系数法预预测年各各小区（站点）生成交交通量，此时生生成交通通量为年年常规公公交客流流量，即即专用线路路开设前前的常规规公交客

36、客流量。再把大型型活动会会期间产产生的公公交客流流量加载到常规公公交客流流量所在在小区上上，得到年大型活活动会期期间各小小区（站站点）公公交客流流量；公交客流流分配：结合城市市市实际际情况，建立符符合大型型活动居居民出行行特征的的城市市公公共交通通网络配配流模型型，把预测得得到的大大型活动动会期间间公交客客流量分分配到专专用线路路及常规规线路，得到大型型活动会会期间公公交线路路的ODD分布量量，由此此，得到到公交线线路的端端面流量量。开发相应应软件功功能：通通过软件件开发，对预测测结果和和配流结果果以表格格形式体体现公交交线路OOD分布布、各站站的上下下车人数数以及最最大断面面流量。（2）专专

37、用线路路与普通通线路车车辆优化化配置专用线路路与普通通线路车车辆优化化配置研研究思路路为：首先，结结合城市市实际，以乘客客费用和和公交公公司运行行费用最最小化为为目标，建立基基于公交交线路客客流量的的车辆优优化配置置模型；其次，以以线路断断面流量量、车辆辆容量、满载率率等作为为智能公公交车辆辆配置优化化的约束束条件，建立线线路车辆辆配置的的目标规规划模型型；基于上述述配流所所得的专专用线路路和普通通线路的的断面流流量，根根据车辆辆配置模模型计算算大型活活动会期期间线路路上的配配车量，包括：a. 专用线路路配车量量；b.普通线线路高峰峰时段配配车量；c. 普通线线路平峰峰时段配配车量；最后，比比

38、对和计计算大型型活动期期间普通通线路高高峰和平平峰时段段配车量量的变化化值，以以此作为为车辆调调拨到专专用线路路优化的的依据。（3）专专用线路路驻车优优化基于上述述成果，通过公公交车辆辆驻车模模型，建建立专用用线路不不同时段段的动态态驻车情情况，具具体内容容如下：双车场条条件下的的智能公公交车辆辆驻车研研究：针对专用用线路调度度多目标标、多变变量的动动态特点点，以线线路运输输能力与与运输需需求（公公交客流流）选到到最优匹匹配为目目标，以以场站规规模、专专用运营营计划等等作为约约束条件件，建立立双车场场多目标标规划模模型，完完成求解解算法，求得专专用线路路车场分分时段的的动态驻驻车规模模；单车场

39、条条件下的的智能公公交车辆辆驻车研研究：以以乘客的的平均不不方便程程度和公公交变公司司的成本本达最小小为目标标，以场场站规模模、专用用运营计计划等作为约约束条件件，建立立单车场场多目标标规划模模型，完完成求解解算法，求得专专用线路路车场分分时段的的动态驻驻车规模模。2.2.2智能公公交运营营组织与与调度软软件系统统和运力力资源优优化配置置软件系系统基于城市市 HYPERLINK l _Toc186271370 智能公公交系统统的需求分分析，结结合上述述理论研研究开发发实现了了基于GIS模式的公共交交通运营营组织与与调度系系统，包括公交交运营计计划编制制系统、公交车车队运营营调度系系统、基基于G

40、IIS的车车辆监控控系统、劳动配配班管理理子系统统、数据据统计分分析系统统等子系系统。同同时，基基于TrranssCADD软件，开发实实现了公公交驻车车配置管管理系统统以及大型型活动地地面公交交运力资资源优化化配置系系统。系统的硬硬件架构构如图225所示示：图25 系统硬硬件架构构图公共交通通运营组组织与调调度系统统软件架架构如图图26所示示：图26 系统软软件架构构图其中，运运营计划划编制管理理子系统统可合理理安排公交交车各趟趟发车时时刻，生生成劳动动班次，为公交交运行的的配车、劳动配配班管理理计划提提供基础础。系统统可编制制多个行行车方案案，通过过调整各各种参数数值反映映运营中中出现的的各

41、种指指标值的的变化，进而可可通过不不同方案案的运营营指标值值的比较较，确定定适合运运营目标标的调度度计划。借助公交交车队运运营调度度子系统，在在各种计计划编制制的基础础上，可根据调调度计划划和劳动动配班管管理计划划安排公公交车辆辆进行实实际组织织运营。同时，基于GGIS车车辆监控控子系统统，可根根据用户户权限选选择车队队或线路路，生成成线路站站点地图图，进而而可对车辆辆的运行行过程进进行实时时监控和和跟踪，获取车车载设备备发送的的异常信信息。在在此基础础上，通通过实时时调度系系统，结结合道路路情况和和客流变变化，合合理调整整调度方方案，高效处理理公交运运营过程程的突发发情况，合理地利用公公交调

42、度度资源。开发实现现的劳动动配班子子系统，可根据据调度计计划安排排相应的的车辆以以及司售售人员，并可根根据推班班类型和和推班规规则进行行智能推推班。系系统采用用替休、轮班、轮休等等方式保保证各驾驾驶员在在一个调调度周期期内的劳劳动工作作量的平平均性，进而保保证排班班计划的的合理性性。通过过科学、合理的的安排司司售人员员工作排排班，实实现了公公交人力力资源的的合理、高效运运用，同同时由于于取代了了传统的的手工劳劳动配班班方式，提高了了公交运运营管理理的效率率。通过公交交运营统统计方法法研究，基于线线路行车车计划数数据，实实际发车车记录等等数据统统计，建建立分析析评价模模型，对对道路情情况、客客流

43、、车车辆配比比、发车车间隔等等因素开开展了关关联度研研究，实实现了公公交运营营数据的的实时统统计管理理。公交驻车车配置管管理子系统和和大型活活动地面面公交运运力资源源优化配配置子系统实现现，不仅仅有助于于掌握智智能公交交客流信信息，为为线路管管理提供供决策基基础，同同时由于于实现了运输资资源在多多条线路路之间的的动态优优化配置置，满足足了公交交线路服服务质量量，提高了了公交资资源管理理的便利利性和高高效性，。总体而言言，软件件系统的的实现，实现了了公交运运力资源源的合理、动动态优化化配置，可以进进行有效效的公共共交通运运营组织织与调度度，从而而为观看看体育比比赛的观观众及志志愿者和和工作人人员

44、提供供快速、及时的的公共交交通服务务；同时，提高了了现有公公交系统统运作效效率以及及管理的的便利性性，保障障了公交交运营的的安全性性，为决决策者提提供了决决策支持持。2.3地地面公交交应急联联动系统统2.3.1公交交应急预预案体系系的建立立根据对公公交突发发事件的的分类和和等级划划分，在在对国内内外应急急预案体体系研究究的基础础上，建建立公交交应急预预案体系系。该体体系主要要包括的的预案编编制的目目的、依依据以及及预案发发布、执执行的单单位，预预案执行行的流程程以及预预案的评评价与更更新等内内容。2.3.2应急急调度模模型的建建立2.3.2.11应急调调度模型型的分类类与建立立公交应急急响应就

45、就是包括括应急信信息的发发布、应应急预案案发布和和应急车车辆的调调度。应应急调度度要解决决的问题题是车辆辆从驻车车点出发发，去完完成将参参加大型型活动或或大型活活动的人人群紧急急疏散到到目标疏疏散地（这里的的疏散地地是广义义的概念念，指的的是车辆辆的目的的地，可可以是大大型公交交枢纽、公园、学校等等等）的的任务。为了提提高车辆辆的利用用率，可可以考虑虑车辆循循环将人人群由事事发地疏疏散到疏疏散地。公交应急急调度可可描述如如下：有有几个驻驻车点，每个驻驻车点配配备辆应应急公交交车辆；有个大大型场馆馆发生突突发事件件需要疏疏散人群群，已知知每个场场馆需要要疏散的的人员数数量为，假设每每辆公交交车的

46、载载客数均均为，则则每个场场馆疏散散人群所所需的公公交车数数量为；为每个个事发地地点（大大型场馆馆）指定定一个最最便捷的的目标疏疏散地，所有待待疏散群群众均被被疏散到到该目标标疏散地地。求如如何合理理的分配配调度应应急公交交车辆，以使得得疏散能能耗最小小，同时时尽量使使调用的的公交车车辆总数数最小。公交应急急疏散示示意图如如图277所示： 图27 单场馆馆公交应应急疏散散示意图图为了便于于研究，我们引引入公交交紧急疏疏散拓扑扑结构的的概念。拓扑学学是一个个数学概概念，它它把物理理实体抽抽象成与与实际大大小和形形状无关关的点，把连接接实体的的线路抽抽象成线线，进而而研究点点线面之之间的关关系。公

47、公交应急急疏散也也采用拓拓扑学中中的研究究方法，将驻车车点、场场馆和疏疏散地定定义为点点，把驻驻车点与与场馆、场馆与与疏散地地之间的的连接道道路定义义为链路路（在本本文中，其有效效长度定定义为驻驻车点与与场馆、场馆与与疏散地地之间的的最小行行程距离离）。从从拓扑学学的观点点来看，公交应应急疏散散的网络络结构也也是由一一组点和和链路组组成的几几何图形形，这种种几何图图形就是是公交紧紧急疏散散的拓扑扑结构。最简单单的单驻驻车点、单场馆馆的公交交紧急疏疏散拓扑扑结构见见图28。图28 单驻车车点、单单场馆的的公交紧紧急疏散散拓扑结结构针对单场场馆，我我们讨论论了单场场馆不循循环调车车、单场场馆循环环

48、调车两两种情况况。同时时针对多多场馆的的情形，也分别别讨论了了多场馆馆不循环环调车、多场馆馆循环调调车的情情况。无无论是单单场馆不不循环调调车模型型、单场场馆循环环调车模模型还是是多场馆馆不循环环调车模模型，都都可以统统一为多多场馆调调车模型型。当循循环次数数为0时，多多场馆循循环调车车模型就就简化为为多场馆馆不循环环调车模模型；当当驻车点点数为11时，多多场馆循循环调车车模型就就简化为为单场馆馆循环调调车模型型；当循循环次数数为0并且驻驻车点数数为1时，多多场馆循循环调车车模型就就简化为为单场馆馆不循环环调车模模型。因因此我们们重点研研究了多多场馆循循环调车车模型及及拓扑结结构图求求解过程程

49、，其拓拓扑结构构图如图图29。图29 多场馆馆循环公公交应急急疏散拓拓扑结构构图2.3.2.22模型所所需的信信息为了透彻彻的研究究公交应应急调度度模型，下面把把模型所所需要的的基本信信息详尽尽的表示示出来。在本文文的研究究问题中中，将利利用一下下的基本本信息进进行优化化： = 1 * GB2 各驻车车点与大大型场馆馆之间的的最小行行程距离离； = 2 * GB2 各大型型场馆与与其对应应临时疏疏散点之之间的最最小行程程距离； = 3 * GB2 应急公公交车由由在大型型场馆与与临时疏疏散地之之间循环环利用次次数的上上限； = 4 * GB2 发生突突发事件件的大型型场馆需需要紧急急疏散的的人

50、员数数量或所所需的公公交车数数量； = 5 * GB2 每个驻驻车点停停放的公公交车数数量以及及平均每每辆公交交车的载载客数量量。2.3.3应急急调度算算法研究究2.3.3.11基本算算法1 单纯纯形法线性规划划问题包包括两种种求解方方法，即即图解法法和单纯纯形法。图解法法简单直直观，但但只适用用于求解解含有两两个决策策变量的的线性规规划问题题。单纯纯形法可可用于求求解含有有多个决决策变量量的线性性规划问问题，是是求解线线性规划划问题的的一般方方法。单纯形法法求解线线性规划划问题的的基本思思路是：选择初初始基可可行解，即从可可行域的的一个顶顶点出发发。判断断该顶点点是否为为最优解解，若最最优则

51、结结束，否否则，寻寻找改进进的顶点点，即转转换到另另一个基基可行解解，改进进的含义义是使目目标函数数值优于于前一个个顶点对对应的目目标函数数值，再再判断该该顶点是是否为最最优解，如此循循环往复复，直到到使目标标函数达达到最大大值，目目标函数数最大值值的基可可行解（对应于于可行域域的顶点点）即为为问题的的最优解解。该过过程如图图30所示示。图30 单纯形形法的求求解思路路2 表上上作业法法运输问题题虽然也也属于线线性规划划范畴，但如果果采用单单纯形法法求解就就比较复复杂。由由于运输输问题的的约束方方程组的的系数具具有特殊殊的结构构，因此此采用表表上作业业法比单单纯形法法更为合合适。表上作业业法是

52、单单纯形法法在求解解运输问问题时的的一种简简化方法法。其实实质仍是是单纯形形法，但但具体的的术语和和计算方方法有所所不同。表上作作业法法法求解运运输问题题的过程程如下所所示： = 1 * GB2 确定初初始基可可行解。即在个个产销平平衡表格格中给出出个数字字格。 = 2 * GB2 求各非非基变量量（在表表格中即即为空格格）的检检验数。判别是是否达到到最优解解。如果果是，则则停止计计算，否否则转到到下一步步。 = 3 * GB2 确定换换入变量量和换出出变量，利用闭闭回路法法进行调调整，找找出新的的基可行行解。 = 4 * GB2 重复上上面的 = 2 * GB2 、 = 3 * GB2 两个

53、步步骤，直直至找到到最优解解。3 迪杰杰斯特拉拉算法在本文的的算例分分析中驻驻车点与与大型场场馆、大大型场馆馆与临时时疏散地地之间的的最小行行程距离离均通过过Dijjksttra算算法得出出，下面面对Diijksstraa算法进进行介绍绍。 = 1 * GB2 Diijksstraa（迪杰杰斯特拉拉）算法法简介Dijkkstrra算法法最早由由E.W. Diijksstraa于19559年提提出，该该算法是是一个适适用于所所有弧的的权均为为非负的的最短路路算法，也是目目前公认认的求解解最短路路问题的的最经典典算法。它可以以给出某某指定节节点到图图中其他他所有节节点的最最短路，该算法法的时间间复

54、杂度度为，其其中n为网络络中节点点的数量量。假定定我们需需要在某某赋权有有向图中中计算某某一指定定节点到到其他指指定节点点v之间的的最短路路，算法法首先从从源点开开始，给给每一个个节点记记一标号号，标号号分为标标号和标标号两种种，标号号从源点点到该点点的最短短路权的的上界，又称临临时标号号；标号号从源点点到该点点的最短短路权，又称固固定标号号。在标标号过程程中，标标号一直直在改变变，已得得到标号号的节点点其标号号不再改改变，凡凡是没有有标号的的节点，都标上上标号。算法每每执行一一步，把把某一节节点的标标号改变变成标号号，经过过有限步步以后，就可以以把所有有的标号号都改变变成标号号，即获获得了从

55、从源点到到网络中中任一节节点的最最短路径径，标号号过程结结束。记V为节节点集合合，为第第步时具具有标号号节点的的集合，为节点点的父节节点，为为路段的的权重，为节点点到节点点的最短短路权。Dijkkstrra算法法描述：Stepp0：初初始化。令，令令（表示一一个很大大的正数数），置置。Stepp1：若若，停止止迭代，转入SStepp4，此此时，均均有，否否则转入入Stepp2。Stepp3：在在所有的的T标号节节点中寻寻找一个个最小的的标号值值，该节节点并将将标为标标号，即即令，同同时置，令，转转入Stepp1中继继续进行行迭代计计算。根根据并利利用反向向追踪的的方法即即可以获获得制定定节点到

56、到网络中中其它任任意节点点v的最有有路径以以及最短短距离，算法终终止。Dijkkstrra算法法的优点点是适用用于计算算两点间间的最短短路径问问题，只只要路权权为正，能1000%找找到两点点间的最最短路径径。 = 2 * GB2 改进的的Dijjksttra算算法Dijkkstrra算法法适用于于计算某某指定节节点到图图中其他他所有节节点的最最短路，算法迭迭代终止止的条件件为。假假设我们们现在要要计算某某指定起起点到某某指定终终点之间间的最短短路，则则只需将将迭代终终止条件件修改为为：“若若，则迭迭代停止止”（即即当终点点获得了了标号时时，则表表明已经经找到了了从指定定起点到到指定终终点的最最

57、短路），其余余的计算算过程完完全一致致，得到到改进的的算法，此算法法不再赘赘述。2.3.3.22应急响响应模型型求解在前述内内容中已已提到无无论是单单场馆调调车模型型还是多多场馆不不循环调调车模型型最终都都可以归归结为多多场馆循循环调车车模型，理论只只需对多多场馆循循环调车车模型的的求解进进行探讨讨即可。但考虑虑到单场场馆调车车模型的的解法有有其特殊殊的简便便性，以以下仍分分别讨论论各调车车模型的的解法。1 多场场馆调车车模型求求解多场馆循循环调车车模型为为： MACROBUTTON MTEditEquationSection2 方程程段其中，表表示车辆辆在循环环利用情情况下所所消耗疏疏散能耗

58、耗。在本文中中我们提提出了等等效驻车车点的概概念，等等效驻车车点是指指虚拟的的驻车点点，它们们距离大大型场馆馆的最小小行程距距离在原原驻车点点到大型型场馆最最小行程程距离的的基础上上呈等差差数列分分布，其其公差为为大型场场馆到疏疏散地最最小行程程距离的的两倍，即。等等效驻车车点的数数量是由由每个驻驻车点的的派出车车辆的最最大循环环次数上上限决定定的，在在实际应应用中由由人工指指定。加入等效效驻车点点后的多多场馆调调车模型型的拓扑扑结果如如图311所示。图31 K=1时含含等效驻驻车点的的多场馆馆公交应应急疏散散拓扑结结构图在定义了了等效驻驻车点之之后，多多场馆循循环调车车模型就就可以简简化为多

59、多场馆不不循环调调车模型型：其中多场馆不不循环调调车的一一般模型型为：其中，右右半部分分表示车车辆由大大型场馆馆到疏散散地所消消耗的疏疏散能耗耗，为常常数，并并不影响响模型的的优化求求解。在在求最优优解时只只需关注注左半部部分，不不难看出出，这是是一个供供需不平平衡的运运输问题题。多场馆循循环调车车模型经经过两次次变形归归结为供供需不平平衡的运运输问题题，在将将供需不不平衡的的运输问问题转化化为供需需平衡的的运输问问题之后后，应用用求解运运输问题题的方法法（如前前面提到到的表上上作业法法）可以以很方便便的求出出其最优优解。为了解决决此类变变体问题题，可以以变换上上述特征征或重新新描述问问题，使

60、使它符合合运输问问题的形形式。2 单场场馆调车车模型求求解单场馆调调车模型型属于多多场馆调调车模型型当场馆馆数量时时的特例例，其求求解方法法同多场场馆调车车模型，在此不不再赘述述。2.4大大型活动动场馆地地面公交交运输仿仿真系统统2.4.1适合合于大型型活动的的公交线线路客流流预测方方法根据场馆馆周边公公交线路路特点，确定了了线路研研究范围围；根据据居民出出行特点点，确定定了站点点服务范范围，并并以几何何方法划划分重叠叠的区域域；在分分析国内内外研究究现状的的基础上上，确定定了基于于站点服服务区域域的公交交客流分分配方法法；根据据站点客客流与站站点服务务区域相相关的原原则，对对小区的的客流进进