不确定信息环境下的公交调度鲁棒优化及其控制策略

City bus scheduling is a complex large scale discrete event system, facing the uncertainties such as passenger demand, journey time, and bus delay time that fluctuates with space and time. In order to overcome the defects in the current research methodologies for the bus scheduling under uncertain information environment, from the perspective of computer simulation，this project starts from exploring the spreading mechanism of the single-line and further multi-line bus-delay， establishing the index of bus scheduling robustness evaluation with robust optimization theory. Aiming to improve the anti-interference ability of bus scheduling, bus schedule robust optimization models based on mathematical programming are established. Furthermore, a discrete event simulation system platform is developed，and through two-stage emulating, the bus scheduling schemes with better robustness are obtained, as well as the characteristic parameters in different random disturbance threshold values within the confidence intervals. And then the relationship between simulation performance evaluation index and delay characteristic coefficient in different control strategies is investigated，which provides the optimal control strategy combination. Considering our national conditions，the impact of resource supply such as budget and fleet size constraints will be analyzed，and the advice on optimal configuration of operation resources will be given accordingly. These research outcomes will be illustrated for Guangzhou second and Macao Xinfuli bus company for further improvement and popularization.

城市公交调度是一个复杂的离散事件大系统，面临着客流需求、行程时间、车次延误时间等随时空波动的不确定因素。为解决目前对不确定环境下公交调度相关研究方法的缺陷，本课题从计算机模拟的角度，应用鲁棒优化理论，从单线到多线的公交班次延误扩散机理解析切入，构建公交调度鲁棒性评价指标，以提高公交调度计划的抗干扰能力为目标，建立基于数学规划的公交调度鲁棒优化模型；搭建公交调度离散事件仿真平台，通过两阶段仿真研究置信区间下不同随机干扰阈值区间鲁棒性较好的公交调度方案及其特征参数值，探讨不同控制策略下各仿真性能评价指标与延误特征系数的关系，并给出最优控制策略组合；结合我国国情分析成本预算限制、运力约束等资源供给对公交调度鲁棒性的影响，给出运营管理资源优化配置的建议；以广州市第二公共汽车公司和澳门新福利公交公司为试点，促进研究成果的进一步完整和推广应用。

在不确定环境下的公交网络协同调度及其鲁棒性方面，本课题研究了基于不同控制策略的协同调度模式，构建公交调度鲁棒性评价指标，探究了不同公交网络结构下的协同调度模式对于行程时间、延误等不确定性因素的鲁棒性。通过对实际公交数据进行实例研究，对不确定性因素进行拟合，并在拟合分布的基础上进一步研究公交网络结构对协同调度鲁棒性的影响。在上述模型求解过程中，根据不同的情况给出不同的算法，在实际公交运行数据上进行数值试验，验证调度模型的有效性，对调度模型的鲁棒性进行对比分析。.在不确定环境下的公交动态调度方面，针对公交网络不确定性因素的传播及其产生的串车等结果，研究单点控制策略，从公交网络角度分析控制策略的鲁棒性。除了不确定因素的传递，仍考虑车辆行驶过程中对的驾驶恢复，并在此基础上研究单点控制策略及其鲁棒性。在上述模型的求解过程中，分别通过数值实验和离散事件仿真对公交系统进行模拟，研究不同控制策略下的系统性能，并给出最优控制策略组合。.在需求响应式公交调度方面，研究了需求响应式公交与常规公交的选择对于公交网络协同调度的影响。在此基础上，进一步研究不同的需求响应式公交运营模式的调度优化问题。在上述模型的求解过程中，根据不同的情况设计不同的算法进行实验，验证调度算法的有效性以实现调度的优化。.在公交调度基本要素分析方面，针对新兴出行方式之定制公交，研究了定制公交的出行意愿预测及定价方法；对于常规公交研究了其时段划分方法。在上述模型的建立及求解过程中，针对不同情形设计解决算法，为公交调度研究提供理论支持。.通过对公交调度基本要素和需求响应式公交调度的研究，为公交运营模式的设计、线路布局等公交设计层决策提供支持，提高公交网络的系统效益；对于公交网络协同调度模型及公交动态调度的研究有助于在调度层面实现公交优化设计，提高公交调度计划的抗干扰能力和可执行性，缓解不确定环境因素对运营管理的影响。