城市軌道交通乘務(wù)計(jì)劃編制方法研究.pdf

1、乘務(wù)計(jì)劃是城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行的重要日常計(jì)劃，是建立在列車運(yùn)行圖基礎(chǔ)上的乘務(wù)員工作計(jì)劃。當(dāng)前，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)中，乘務(wù)計(jì)劃多數(shù)是由各線路乘務(wù)中心的負(fù)責(zé)人員手工編制完成，一般要耗時(shí)一到兩周。每次列車運(yùn)行圖調(diào)整后均需要重新編制乘務(wù)計(jì)劃。此外，為了應(yīng)對(duì)突發(fā)情況引起的運(yùn)行任務(wù)的變化，乘務(wù)中心需要預(yù)備多個(gè)乘務(wù)計(jì)劃方案或者提前一段時(shí)間得到通知臨時(shí)編制乘務(wù)計(jì)劃。由于實(shí)際情況的動(dòng)態(tài)特性，這些應(yīng)對(duì)措施往往靈活性不足，應(yīng)變能力不強(qiáng)，從而直接影響到城市軌

2、道交通的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平。這也說明乘務(wù)計(jì)劃的自動(dòng)編制具有重要的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過對(duì)城市軌道交通運(yùn)輸企業(yè)乘務(wù)中心的實(shí)地調(diào)研，在借鑒國(guó)內(nèi)外已有研究成果的基礎(chǔ)上，將乘務(wù)計(jì)劃分為乘務(wù)排班計(jì)劃和乘務(wù)輪班計(jì)劃兩部分，并提出了乘務(wù)計(jì)劃編制問題的模型與算法。基于運(yùn)行圖和車輛運(yùn)用計(jì)劃等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，論文分別構(gòu)建了單工作班制乘務(wù)排班模型和混合工作班制乘務(wù)排班模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的算法。在乘務(wù)排班計(jì)劃基礎(chǔ)上，本文分別構(gòu)建了單一循環(huán)乘務(wù)輪班模

3、型和固定周期乘務(wù)輪班模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的算法。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)以我國(guó)城市軌道交通乘務(wù)計(jì)劃編制環(huán)境為對(duì)象，提出了單工作班制乘務(wù)排班模型。該模型為雙層模型，同時(shí)考慮乘務(wù)作業(yè)段和乘務(wù)工作班。下層是乘務(wù)作業(yè)段生成模型，求解目標(biāo)為最小的廣義時(shí)間費(fèi)用，用來優(yōu)化車次鏈分割方式。上層為乘務(wù)工作班生成模型，求解目標(biāo)為最小的懲罰費(fèi)用，考慮的因素包括不同值乘點(diǎn)交接班、定時(shí)定點(diǎn)就餐、間休時(shí)間、班次只生成整班，各項(xiàng)考慮

4、因素偏離標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間時(shí)進(jìn)行懲罰，其中，不同值乘點(diǎn)交接班、間休時(shí)間、班次中的工作時(shí)間采用單向上限懲罰機(jī)制，定時(shí)定點(diǎn)就餐、班次中的作業(yè)時(shí)間采用雙向偏離懲罰機(jī)制;約束條件為不低于標(biāo)準(zhǔn)的就餐時(shí)間和間休時(shí)間，此外，設(shè)定了預(yù)留就餐時(shí)間的乘務(wù)工作班條件。
　　(2)設(shè)計(jì)了求解單工作班制乘務(wù)排班模型的算法。下層模型的求解過程分為初始方案生成和調(diào)整兩步，乘務(wù)作業(yè)段初始方案在生成時(shí)采用雙向搜索策略的Dijkstra算法，調(diào)整時(shí)依次改變小乘務(wù)作業(yè)段在車次鏈

5、中分布的位置。上層模型的計(jì)算基于下層模型的結(jié)果，求解過程分為初始方案生成、尋優(yōu)、算法終止三步，乘務(wù)工作班初始方案在生成時(shí)同樣采用改進(jìn)的Dijkstra算法;尋優(yōu)時(shí)采用離散粒子群算法，其中包括分解-重組、置換兩個(gè)子過程;算法終止時(shí)采用精度策略。應(yīng)用算例驗(yàn)證模型和算法，數(shù)據(jù)規(guī)模為9列車、182個(gè)乘務(wù)片段，計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示:乘務(wù)工作班的作業(yè)時(shí)間均值超出標(biāo)準(zhǔn)13分鐘，間休時(shí)間均值超出標(biāo)準(zhǔn)22分鐘，兩項(xiàng)數(shù)據(jù)表明方案整體理想。另外，研究發(fā)現(xiàn):乘務(wù)排

6、班質(zhì)量的優(yōu)劣與運(yùn)行圖任務(wù)的結(jié)構(gòu)、約束條件、建模機(jī)制等密切相關(guān)。
　　(3)以客流峰谷明顯的乘務(wù)環(huán)境為研究對(duì)象，編制乘務(wù)排班計(jì)劃時(shí)，在乘務(wù)作業(yè)段方案的基礎(chǔ)上同時(shí)編制倒班乘務(wù)工作班和日勤乘務(wù)工作班，構(gòu)建了混合工作班制乘務(wù)排班模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的算法。模型的考慮因素和建模機(jī)制與單工作班制乘務(wù)排班模型相同;求解時(shí)，在生成乘務(wù)工作班初始方案以及尋優(yōu)過程中，增加了日勤乘務(wù)工作班的懲罰費(fèi)用增值，用以平衡兩種工作班之間的懲罰費(fèi)用比較。應(yīng)用算例驗(yàn)證

7、模型與算法，數(shù)據(jù)規(guī)模為20列車、309個(gè)乘務(wù)片段并且高峰與平峰任務(wù)量比例為2∶1，計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示:倒班工作班的作業(yè)時(shí)間均值超出標(biāo)準(zhǔn)15分鐘，間休時(shí)間均值超出標(biāo)準(zhǔn)12.5分鐘;日勤工作班的作業(yè)時(shí)間均值短于標(biāo)準(zhǔn)15分鐘，間休時(shí)間均值超出標(biāo)準(zhǔn)18分鐘。通過與單工作班制排班方案對(duì)比可知，即使是在列車運(yùn)行任務(wù)更復(fù)雜的條件下，兩者作業(yè)時(shí)間均衡，混合工作班制排班方案的間休時(shí)間均值還是明顯減少，說明當(dāng)客流峰谷明顯時(shí)，采用混合工作班制的乘務(wù)排班方法是比

8、較理想的。
　　(4)以我國(guó)城市軌道交通乘務(wù)輪班環(huán)境為研究對(duì)象，分別構(gòu)建了單一循環(huán)乘務(wù)輪班模型和固定周期乘務(wù)輪班模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的算法。在輪班模式固定的條件下，按時(shí)段劃分乘務(wù)工作班，每個(gè)司機(jī)在輪班時(shí)必須逐一執(zhí)行各時(shí)段的工作班。基于這一特點(diǎn)，單一循環(huán)輪班時(shí)，司機(jī)順序執(zhí)行乘務(wù)位置，直到完成所有乘務(wù)工作班，模型的目標(biāo)是所有乘務(wù)位置的時(shí)間費(fèi)用均衡;固定周期輪班時(shí)，模型的目標(biāo)是所有周期任務(wù)的時(shí)間費(fèi)用均衡。求解時(shí)，兩種模型均采用分層序列法、