1．目的及意义

1.1背景及意义

在经济高速发展的当今社会，城市交通压力陡增，进入二十一世纪，城市交通问题一直是困扰工业发达国家的重要问题。近年来，由于我国的城市经济贸易以及社会活动的日益频繁，城市交通得到了前所未有的迅速增长，传统的城市交通系统已经不能适应现代化社会的需要，所以要大力发展更加智能的公共交通，其中智能公交系统已经逐步进入人们的日常生活。公交系统对于满足人们的出行需求、缓解城市交通压力发挥着无可替代的作用。

国内外多年实践经验表明，解决城市交通问题的重要途径是大力发展公共交通，建立先进有效的公交智能排班系统，是解决这个问题不可缺少的重要部分，但目前我国的公交公司各车队的公交排班大都使用手动排班，排班方式不能应对高峰期、节假日等并自动调整，不够智能化，很难保证排班的结果在实际使用的过程中在运营效率等方面接近最优。公交智能排班系统的设计与开发的目的是提高公交公司的运营效率，可以提高公交车辆的载客率，大大降低车辆空驶率和燃油消耗，降低车辆的空驶率，有效避免交通阻塞，减少车辆对道路的无效占有和汽车废气的排放，优化公交的载客效率，进而可以改善整个城市道路的交通状况和空气质量，增加客运收入，为乘客出行提供方便，因此具有一定的社会效益。

该智能排班系统拟基于智能化算法对公交排班系统进行设计与开发，通过客流预测模块得到的未来上下车客流数据，结合约束条件以及优化目标，通过对节假日，天气等外部因素对公交车上下车客流数据的分析，来确定公交的发车时刻表以及合适的发车间隔，提高公交车辆的运营效率，尽量使公交系统的排班结果在实际使用过程中效率达到或接近最优。对公交排班进行智能化开发能够减少乘客的出行等待时间，降低高峰时期拥挤度，缓解城市交通问题，提高乘客满意度，具有很大的实际应用意义。通过对该课题的研究，进行一次综合运用所学理论和技能的训练，进一步提高分析问题和解决问题的能力。

1.2国内外研究现状分析

国内外学者对公交排班问题进行了研究，目前已有一些公交排班问题的研究成果。日本、 美国等发达国家现在大都拥有了比较完善的智能交通系统， 大大地提升了公共交通运营效率。其中，日本的道路交通情报通信系统ＶｌＣＳ是智能交通系统的杰出代表。 日本的道路交通情报通信系统对公众是免费的， 提供了包括实时路况、 天气预报、 交通时间、 道路信息等多种服务， 集成了外出交通所需的几乎全部信息与服务， 对日本的交通运营做出了巨大贡献。 １９９４年我国学者参加了在法国巴黎召开的第一届ＩＴＳ世界大会， 标志着我国也开始研究智能交通系统。

解决车辆排班问题的方法可分为两种，即最优化方法和启发式算法。最优化方法采用传统的最优化模型，比如线性规划模型，并采用列生成技术，分支定界法等算法，优点是得到的方案是最优的，缺点是算法运行时间过长，难以应用于规模比较大的实际问题。启发式算法是根据经验或者直观构造的算法，计算复杂性小，能获得问题的次优解。常见的启发式算法有禁忌搜索算法，遗传算法，拉格朗日松弛算法等。

排班问题是公交调度的核心内容，合理的排班调度对于提高车辆运行效率，减少公司运营成本有着重要的意义。目前发达国家的公共交通系统已经很完善，实现了自动化的调度系统。而我国很多城市的公交排班还比较落后，很多地方还在沿用落后的手工排班方式。 这种方式很难保证结果最优，并且需要消耗较多的人力。 发达国家已经有了很多公交排班调度的研究成果， 值得我们研究和借鉴。但是由于国情的不同，国外的一些己有的研究成果无法完全满足国内城市的实际运营需求。比如国外公交公司的司机的工作方式是采用小时制， 车辆和司机分离，而在中国司机和车一般是固定搭配的， 而且司机的工作时间相对集中。这导致国外的研究成果很难直接在中国的实际场景中应用。因此，公交排班问题值得我们进行深入地研究。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容，目标