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书可作为智能交通规划?公共交通运营组织管理人员的技术参考用书,也可作为交通运输规划与管理领域的教学?科研人员的参考用书,以及交通运输?交通规划?智能运输系统等专业本科生?研究生的教学参考书?
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| 內容簡介： |
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《城市常规公共交通智能化运营调度关键技术》依托围家“863”计划课题,对城市常规公共交通智能化运营调度关键技术开展了研究,从公交智能化运营调度研究参数采集与处坪技术,公交线路客流短期预测?预报技术,城市公交车辆行程时间预测技术,公交车辆配置优化技术,公交线路司乘人员安排技术,公交行车组织计划自动编制技术,公交运营调度方案白动编制技术,公交智能化调度综合评价技术八个方而对研究成果进行了全而总结?
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| 目錄：
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《城市交通丛书》序
前言
第1章概述
1.1背景
1.2 国内外发展现状与趋势
1.2.1 国外发展现状与趋势
1.2.2国内发展现状与趋势
1.2.3 当前理论和应用研究的不足
1.3本书研究内容与章节结构
第2章公交智能化运营调度研究参数采集与处理技术
2.1静态参数收集
2.1.1综合交通运输网络数据
2.1.2道路交通设施数据
2.1.3公交线路数据采集
2.1.4公交路网数据采集
2.1.5城市社会及土地利用基础资料数据
2.1.6城市人口出行OD分布数据
2.2动态参数采集技术研究
2.2.1 实时客流数据
2.2.2公交行驶速度 1
2.2.3道路交通数据
2.2.4道路交通控制信号数据
2.2.5车辆定位数据
2.3 公交运营调度参数处理技术研究
2.3.1 公交乘客出行基本信息
2.3.2会交车辆运营信息
2.3.3公交客流信息
2.3.4公交停鼎服务信息 1
2.3.5公交调度信息发布与传输
2.3.6公交运营调度信息处理软件
2.4水章小结
第3章公交线路客流短期预测?预报技术
3.1 短期公交客流序列特性分析
3.1.1 短期客流序列频域特性分析
3 .1.2短期客流序列混沌特性分析
3.2短期公交客流观测尺度研究
3.2.1观测尺度对客流序列特性影响分析方法
3.2.2观测尺度行性的兀标度区问判断方法
3.2.3实例分析
3.3小波组合预测方法
3.3.1 Db小波函数阶数算法
3.3.2信号分解层数算法
3.3.3 单支信号+ARMA模型参数与阶数算法
3.3.4实例分析
3.4本章小结
第4章城市公交车辆行程时间预测技术
4.1 城市公交车辆行程时问调查与分析
4.1.1 工作日和节假日行程时间曲线各自相对稳定
4.1.2同公交线路公交车辆行程时间相对稳定
4.1.3典型行程时间顸测方法分析
4.2行程时问预测改进模型
4.2.1 改进模型建立思路
4.2.2模型建立
4.2.3模型解析
4.2.4模型参数确定方法
4.3行程时问预测改进模型检验
4.4本章小结
第5章公交车辆配置优化技术
5.1车辆配置问题相关因素分析
5.1.1 外部影响因素
5.1.2 内部影响因素
5.2公交车型结构优化配置方法
5.2.1 车型结构分析
5.2.2牟型结构优化模型及求解
5.2.3算例分析
5.3公交车辆优化配置方法
5.3.1 车辆配置规模配置分析
5.3.2线路公交车辆配置规模优化
5.3.3线路公交车辆配置规模优化
5.3.4企业车辆配置规模优化
5.3.5算例分析
5.4本章小结
第6章公交线路司乘人员安排技术
6.1 公交公司规定的建模技术
6.1.1 劳动力配置问题复杂性分析
6.1.2驾驶员调度问题分解
6.2驾驶员调度模型的建立
6.2.1模型假设
6.2.2变量定义
6.2.3 同标函数
6.2.4约束条件
6.2.5驾驶员调度模型
6.3 驾驶员调度模型的求解
6.3.1遗传算法设计
6.3.2算法实现 125 6.3.3实例分析
6.4公交劳动力工作业绩自动化考核技术
6.4.1相关指标分析
6.4.2 自动化业绩考核方法
6.5本章小结
第7章公交行车组织计划自动编制技术
7.1公交运行时段划分技术及方法时段划分技术
7.1.1基于最大断面客流量的一维聚类时段划分方法
7.1.2基于断面客流量的维聚类时段划分方法
7.2公交发车问隔优化模型
7.2.1 时段调度策略及同标函数的构建
7.2.2?平均发车间隔的上?下限
7.2.3模型构建及实例分析
7.3发车时刻表区域协调优化方法
7.3.1发车时刻表区域协调
7.3.2发车时刻表区域协调优化模型
7.3.3模型构建及解法设计
7.4本章小结
第8章公交运营调度方案自动编制技术
8.1 公交运营实时调度问题概述
8.1.1 公交运营异常情况的分类
8.1.2公交实时调度策略
8.2公交运营异常情况检测技术
8.2.1 公交运营异常检测模型中检测参数的选择
8.2.2基于偏筹分析的公交运营异常状况检测
8.2.3基于BP神经网络的公交车速预测
8.2.4公交运营片常检测综合模型
8.2.5仿真分析
8.3基于时问控制站点的时刻表编制及调整技术
8.3.1静态时刻表编制改进技术
8.3.2时刻表实时调整方案研究
8.4公交运营异常情况的应急调度预案编制
8.4.1 行车计划调整的调度预案编制方法
8.4.2车辆路径调整的调度预案编制方法
8.5本章小结
第9章公交智能化调度综合评价技术
9.1 公交智能化调度的评价指标体系
9.1.1 公交智能化调度的评价内容及思路
9.1.2公交智能化调度的评价F1的及原则
9.1.3评价指标选取方法
9.1.4评价指标体系
9.1.5评价指标的标准化处理
9.1.6评价结果的分级界定
9.2基于模糊数学理论的公交智能化调度评价方法
9.2.1确定各层次评价因素集
9.2.2确定评价等级集
9.2.3 建赢隶属函数
9.2.4确定指标权重
9.2.5 评价计算结果
9.3评价实例分析
9.3.1数据背景
9.3.2评价技术应用
9.4 本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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第1章 概述
1.1 背景
改革开放以米，我国交通建设与管理得到了巨大发展，管理技术与设施装备水平显著提高，这些有力地促进了我国城乡经济的高速发展?但是，随着我国经济的持续发展，人民牛活水平的不断提高，私家车快速进入普通家庭?例如，我国私家车自1990年以米，每年增长率高达31%[1]，汽车交通在城市交通方式中的比例正迅速提高?城市交通体系出现的严重交通拥堵?环境污染和事故频发等交通问题正存制约经济发展?我国交通体系对经济社会发展的新一轮“瓶颈”制约已经显现出来，表现为大城市内部严重拥堵?面对如此严峻的交通问题，国家提出“发展一个综合运输体系，解决交通拥堵?交通环保?交通安全三个热点问题”的交通科技政策?缓解城市交通拥堵已经成为我国各级政府和广大市民普遍关注的问题?众所周知，城市常规公兆交通以下简称“公交”具有投资小?见效快的优点?因此，优先发展城市公交，提高居民公交出行比例，才是缓解我国城市交通所面临压力的有效措施，这一点既是国际经验，也已成为我国各级政府的共识?研究公交优先技术?提高居民公交出行比例是我国城市发展的当务之急，是我国社会经济发展中的重大需求?
虽然，我国提出“优先笈展城市公共交通”的交通政策已有多年，但城市公共交通发展缓慢，甚至出现严重萎缩?例如，南京市主城区1999年的公交出行方式所占比例为210lo[3]，2005年为22.6%141，2006年却为18.610lo[5]?造成城市公交发展缓慢?萎缩的表面原因有两个，一是公交方式对居民出行失去了吸引力，根据我们的调查，导致公交对居民出行失去吸引力的主要原因为:①公交车到站准时性不能得到保证;②公交车内环境差?服务质量低?_是公交企业效率低下，亏损严重，影响服务质量?这两个方面相互影响，使公交发展进入恶性循环[6，7]?导致公交失去吸引力和公交公司亏损的重要原因为公交运营调度不合理?欠优化?公交运营调度是整个公交企业工作的核心，直接影响到企业牛产效率?经济效益和服务质量，并进一步影响居民的公交方式出行比例和城市运输效率?例如，公交调度欠优化导致公交车辆到站不准时而失掉乘客，直接影响公交公司效益?公交调度不合理直接导致公交车辆的过分拥挤或接近卒车运行，同样影响公交公司效益?公交运营调度优化合理，是公交优先?提高运输效率?缓解交通拥堵的有效途径?因此，研究公交运营调度技术是缓解城市交通拥堵的当努之急?
我国大部分城市公交车辆的调度，还在沿用20世纪40年代“定点发车?沿线失控?两头卡点”的手工作业调度方式?制订运营计划主要依据调度管理人员的经验，缺少必要的理论指导，具有不稳定的缺点;调度员和驾驶员之间缺乏必要的联系，对运营过程中发生的临时性变化反应明显滞后;客流短时预测?预报技术落后，造成运营计划编制欠合理;对沿线站点无法监控，道路交通状况能及时反馈，造成运营计划无法得到及时更新?技术手段落后?调度失控?车辆运行经常出现“串车”?“人问隔”现象，使得乘客候车时问过长?前车提前离站?后车拥挤难堪的现象常有发牛，导致全线运行秩序混乱?仪给乘客出行带来了极大的不便，也严重影响了公交客运的服务质量，使公交氽业的社会声誉?经济效益受到了很人影响?
随着计算机网络?无线通信?车辆定位?大屏幕显示?公交电子站牌等硬件技术的不断完善，利用这些先进技术设备监视沿线车辆?实现调度员和驾驶员之间联系的智能化公交调度技术理论研究和工程建设项目取得了很大进展[8-13]?特别是以北京?后海?杭州为代表的十多个超?特大城市对建设先进公共交通系统给了了高度重视，并存硬件建设方而取得了初步成果，先后建立了公交调度指挥系统?但是，与之配套的调度形式仍然山调度人员的经验决定.而是根据实时客流情况南计算机自动生成，使得现有硬件系统难以发挥其应有的作用[8]?所以，展开公交客流预测预报技术，公交行车计划优化技术，公交实时调度技术以及现代化调度管理系统等公交智能化运营调度关键技术研究，对改善我国公交调度的落后状况，积极推进我国公交运营调度现代化有重要的理论意义和实用价值[14]?
1.2 国内外发展现状与趋势
1.2.1 国外发展现状与趋势
发达国家很重视公交调度优化理论技术研究，开始研究的时问较早，主要运用运筹学的理论和方法，针对公交调度transit scheduling或transit dispatching的最优化进行研究?已经有大量的研究成果，并且以于册或指南形式出版?例如，以私人个体交通为丰的美国在1998年出版了公交调度手册[15]?他们将丰富的公交调度优化技术与先进的车辆定位?无线通信?计算机网络技术相结合，研制出很多系统设计与集成的应用实例?例如，20世纪80年代以来，美国?欧盟?日本?新加坡等发达国家和地区对公交系统研究给予高度霞视和巨大投入，大量研究成果和先进技术被应用于城市公交调度系统，传统公交调度存在的诸多问题得到了根本改善，它们己进入了智能化公交运营调度时代[16]?长期的积累和系统化的研究是国外在公交调度方面不断取得成果的保证?下面从理论和应用两个角度分别进行介绍?
1.公交调度优化理论技术研究
正如Anthony Wren所言，早在20世纪50年代后期英国利兹人学计算实验室就已经探讨过计算机在交通调度计划中的应用问题[17]，该实验室于1960年向国家交通委员会提交了题为“大规模调度计划问题的计算机求解:基础原理和未来可能性”的报告，这表明他们在调度计划的理论研究方面取得了阶段性成果?美国西弗吉尼亚大学的Elias于1966年提出了公交调度中的车辆?人员分配优化模型，将数学规划模型引入公交调度问题?随着最优化技术的发展，许多优化理论应用到公交调度优化理论中[18]?例如，匹配算法matching methods?集划分算法 set partitioning?集覆盖法set covering approaches和交互式优化法interactiveapproaches等被应用于司乘人员的计划制订中[19]?由于公交调度问题的复杂性，他们仍然在进行理论研究?例如，1995年van Oudheusden Dirk和Zhu提出了用于优化公交线路发车频率的模拟模型201;1998年英国的Carey研究了车辆的非准点到站分布，以及刁i同发车间隔下乘客的到达分稀，基于个体对费用?出行时l刚等因素研究了时刻表的制定问题[21]; 1998年美国的Adamski和Turnau运用SIMULrNK仿真工具对处于准点控制?发车问隔控制?协同控制和随机控制四种调度控制模式下的公交线路运营状况进行了仿真研究[22l; 1999年美国的Dessouky等运用车辆跟踪技术研究了大间隔发车的公交车辆到站的延误分布，发现车辆的晚点与起始时问无关，为实时控制提供了一定依据[23l; 2001年Delle Site和Filippi研究了公交客运走廊卜的调度优化模型，研究线路在不同运营模式下如不同车型配置的调度优化问题，优化的内容包括:公交客运走廊上的车型配置?发车频率和区间车的设置等‘24];以色列的Ceder等于2001年对最大一致性的公交时刻表做了研究，建立了多条公交线路协调发车的调度模型[25]; Valouxis和Housos于2002年通过分析以出行费用最少为日标的车辆与司机的最佳组合问题，提出了一种快速的遗传算法，在希腊的几个运输公司得到了较好应用[261; Haghani等于2003年提出了一种公交车辆调度的分析模型[27]; Zolfaghari等于2004华提出了一种基于实时信息的公交调度模型[28]; Potvina等于2006年通过分析动态旅行时问，提出了一种基于路径的调度模型[29]?可见，国外公交调度优化理论技术的研究还在不断深化?不断完善?
2.公交调度系统设计与集成技术研究
两方发达国家在公交调度优化理论技术研究的基础上，积极吸收?采用各种不同的高新技术和方法，提高公交运营调度的有效性和可靠性，从而提高公交的吸引力?它们使用的新技术有:现代通信技术?车辆闩动定位技术?乘客闩动计数系统?地理信息技术等?车辆自动定位技术为公交调度的核心技术，通过定位与传输设备实现调度指令的交互传递?其工作原理图如图1-1所示，车载终端及调度中心如图1-2和图1-3所示[30]?常用的四种定位技术是:全球定位系统 globalpositioning system?路标signpost and odometer interpolation定位技术?惯性导航 dead reckoning定位技术和陆基无线电ground-based radio定位技术?随着公交调度优化理论技术和现代通信技术?车辆自动定位技术?地理信息技术的不断完善，国外公交智能化调度系统设计与集成的发展趋势为:组合多种技术制造专业设备从而降低设备成本?
1.2.2 国内发展现状与趋势
20世纪80年代，随着我国公交优先战略的确定，特别是国家“十五”重点科技攻关计划“智能交通系统关键技术开发和示范工程”项日实施后，公交调度优化问题开始受到人们的关注[31]?城市公-￡交通系统优化的方法很多，但不能有效地采集?处理和利用城市公共交通系统巾大量的静态和动态数据，使得大多数优化方法仪限于理论研究，实际操作性很差[32]?虽然研究文献很多，但零碎而不系统?例如，既缺乏智能公交系统的评价方法，又缺乏公共交通智能化调度理论技术[32]?与铁路?民航系统的调度研究成果相比，公交调度理论研究缺乏系统性，有待进一步研究?建议借鉴铁路调度的做法[33-36]，先按照年度?季度?月?剧?日编制调度计划，每日再按照高峰?平峰?低峰小时阶段编制调度计划，完成公交调度理论技术的系统化研究?在公交调度系统设计和集成技术方而，国内许多城市如北京?卜海?杭州?吉林?西安?南京?石家庄等进行了公交运营调度系统项日建设，系统建设方面取得了一定的成果?但是公交运营的实时动态调度尚待充分丌发[32]，并且系统建设?运营过于自闭，与城市其他系统协调不够，出现了一些尴尬局面[32]?例如，由于缺乏公交调度优化技术，与之配套的调度形式仍然由调度人员的经验决定，使得现有公交调度系统难以发挥其应有的作用?甚至个别系统建设过于追求先进设备?尖端技术和外表浮华而缺乏交通系统的科学技术支持，直接导致实际运营效果差，甚至试运行一个阶段后基本瘫痪[32]?说明公交调度系统设计和集成还处于以非交通技术人上为主的试点和探索阶段，亟待交通技术人士主导并与有关现代通信?车辆自动定位?地理信息等技术人士一道进行智能化公交运营调度的系统化?专业化研究?
1.2.3 当前理论和应用研究的不足
从上述国内外理论研究现状和技术应用巾可以看到，当前公交车辆调度的研究和应用仍有很多薄弱环节，丰要表现在以下几点?
1国内理论研究的系统性不强，未成体系?注重行车计划各个环节模型和算法的研究，而没有系统分析?系统优化公交行车计划编制本身的问题，这直接影响公交车辆调度理论的实用性和可操作性?
2理论研究与公交车辆的实际调度工作有差距，公交车辆调度对公交车辆的途中运行因素考虑不足?例如，公交站点交通拥堵?沿线交叉口信控方式对公交车流的影响?客流的时段特性等，使得实际的调度工作脱离行车计刘，只能通过大量的现场调度工作完成调度任务?
3国内智能化公交调度系统没有智能化的调度管理系统，尤其是没有编制具有时效性和控制性的公交行车计划方法，使得智能公交调度系统功能得不到充分发挥?
1.3本书研究内容与章节结构
目前国内相关研究缺乏系统性，对实际的调度环境把握不够，造成现有的调度系统效率较低?课题组针对国内调度管理工作存在的主要不足，从公交智能化运营调度研究参数采集与处理技术，公交线路客流短期预测?预报技术，城市公交车辆行程时间预测技术，公交车辆配置优化技术，公交线路司乘人员安排技术，公交行车组织计划自动编制技术，公交运营调度方案自动编制技
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