交通管理論文數(shù)學模型對城區(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個關鍵點進行實地調(diào)查，統(tǒng)計各關鍵點的客流量以及各個相鄰關鍵點之間的距離。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。結合實際情況對站點重新優(yōu)化調(diào)整，整合成網(wǎng)，形成優(yōu)化公交線路網(wǎng)絡。

　　關鍵詞：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)絡的研究最積極，也是研究的鼎盛時期。關于這些問題的研究方法大概有十幾種，例如有：Janarthanan等設計了公共交通線路網(wǎng)的專家系統(tǒng);Kikuchi等提出了應用模糊邏輯設計公共交通網(wǎng)絡。Pattnaik等提出了運用遺傳算法設計公交線網(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方法。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)關于公交線網(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城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化問題的模型和方法。楊兆升提出了在網(wǎng)絡總時長不超過一定值的情況下，將公交站點分配到出行路徑上，獲得客運工作量最小的方案。最近幾年，有不少的新方法在公交線路優(yōu)化上運用。王煒提出“逐條鋪設，優(yōu)化成網(wǎng)”的方法;楊超則是運用圖論的方法，以城市客流站點分布為依據(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，使其適應雙向約束條件，并提高了運算速度。

　　2拉薩市城關區(qū)公交線路存在的問題

　　隨著拉薩市城市規(guī)模擴大、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，公交站點的OD數(shù)據(jù)我們可以通過實地調(diào)查記錄得到。進行公交線網(wǎng)時可以直接以站點的OD為主要依據(jù)，利用圖論構建矩陣，運用Dijkstra算法和K-短路算法進行優(yōu)化計算。最后重新整合站點形成線網(wǎng)，并對局部線網(wǎng)進行調(diào)整，達到優(yōu)化目標。

　　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、客流集中的關鍵點，通過跟車調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)通往1號點火車站的所有公交車輛都經(jīng)過2號點柳梧大橋站，而且1號點與其它站點并無直接線路聯(lián)系。同樣，通往17號點新藏大的所有公交車輛都經(jīng)過15站點大轉盤，而且17號點也與其它站點并無直接線路聯(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，當最短路徑形成后再延拓至1號、17號站點，形成最終的公交路線網(wǎng)絡。4.1乘客吸引量和產(chǎn)生量通過實地調(diào)查，我們得出各點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各點間距離各大站點之間的測量，我們得到各站點之間的距離(以線路鋪設長度為準)，見表二。

　　5備選公交線路集合的生成

　　通過運用最短路徑的dijkstra算法，我們將各點之間距離數(shù)據(jù)導入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抽象成數(shù)學中的網(wǎng)絡圖，通過整理數(shù)據(jù)，綜合考慮站點的位置和客流量，最終確定2、3、6、10、11、15、16號站點為公交線路的起訖點。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)運送的直達客流量(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，(根據(jù)國內(nèi)燃油價格等綜合因素，我們假定c為0.9);L為公交線路運營總長度(單位：)。

　　7基于線路優(yōu)選的線網(wǎng)優(yōu)化

　　目標是實現(xiàn)單位長度效益最大化，結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號站點分別和11號、16號站點匹配;3號站點與15號站點匹配;6號站點與10號匹配;10號站點與15號站點匹配;11號站點與15號站點匹配。

　　8結束語

　　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，以公交站點吸引量與產(chǎn)生量為依據(jù)，將全網(wǎng)優(yōu)化分解為數(shù)據(jù)采集、站點合并、起訖點優(yōu)選、建立模型、起訖點配對、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行比較，結合實際對站點重新優(yōu)化成網(wǎng)，最終形成公交線路網(wǎng)絡。

　　參考文獻：

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　　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)展方面的權威綜合指導性月刊，堅持圍繞國家有關方針政策，重在理論與實踐的結合上研究交通企業(yè)經(jīng)營管理方面的共性問題、熱點問題，研究交通運輸行業(yè)管理與發(fā)展相關問題，以各地各級交通運輸主管部門領導、交通企業(yè)管理層干部和交通科研教學人員為讀者對象，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，促進交通運輸事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。