关于公交排班方案的模型建立及研究(3)

2019-03-16 11:21

班率大于90%。

2)工作日

正常工作日中存在着高峰期问题(即存在着从高峰到正常,由正常再到高峰的时间间隔问题)。故将一天分成五个工作段,具体分段情况如图所示(图1.5):

图1.5 正常工作日五个工作段分配情况

分别提取各个时间段的可带参量,代入程序求解。

(每个工作段得分析方法均与节假日的分析方法相同,故不再进行重复叙述,根据这五个时间段的班次的稳定性,做出的班次分布函数见附录二(问题一))

结果为:

Z1?18?23?17?23?16?97

故五月份的最少班次:

Z?Z0?11?Z1?20?2897班

5、模型一、二结果分析

对比模型一二的结果可以得出: 若假设运行时间符合正态分布,则在达到一定准班率的条件下的公交排班的班次会有所增加,约平均每天增加10班。发班的间隔时间也会相对降低。

结果同时也表明司机在实际开车过程中控制运行时间的重要性。有效的控制运行时间,可以起到降低班次,提高准点率,降低成本,提高顾客满意度等作用。

问题二:

为了对公交司机进行五月份得排班,问题2必基于问题1,以当月最小班次数为基础,在公交公司所给的司机排班的规定的规定下,对公交司机给出排班方案。由问题一的求解得到的求解条件(表2.1):

控制公交车运行的时间为常数 平时线路运行发车间隔时间高峰期线路运行发车间隔时 时间(LCT) (JGT) 时间(LCT) 间(JGT) 节80 10 --- ---

假日 工作日 节假日 工作日 节假日 工作日 节假日 工作日 80 平时线路运行时间(LCT) 82.5 82.5 10 100 8 发车间隔时间(JGT) --- 7 时间段1 --- 18 时间段1 --- 23 时间段1 --- 13 时间段1 --- 16 公交车运行的时间服从正态分布 发车间隔时间高峰期线路运行(JGT) 时间(LCT) 8 9 --- 110 总班次数 72 81 控制公交车运行的时间为常数 时间段时间段时间段1 1 1 --- 17 --- 18 --- 15 总班次数 87 97 公交车运行的时间服从正态分布 时间段时间段时间段1 1 1 --- 18 --- 23 --- 17 表2.1 问题一的求解得到的问题二所需条件

1、0-1规划确定每次排班司机的选择 (1)0-1规划介绍

0-1规划是一种特殊形式的整数规划。这种规划的决策变量仅取值0或1,故称为0-1变量或二进制变量,因为一个非负整数都可以用二进制记数法用若干个0-1变量表示。0-1变量可以数量化地描述诸如开与关、取与弃、有与无等现象所反映的离散变量间的逻辑关系、顺序关系以及互斥的约束条件,实际上,凡是有界变量的整数规划都可以转化为0-1规划来处理。

(2)对每个司机给出所需的属性

依据题目的条件:(1)司机每天上班时间不超过8小时;(2)司机连续开车不得超过4小时;(3)每名司机至少每月完成120班次。综合文献的查阅对每个司机定义出如下属性:司机编号、可选条件、疲劳度、工作量、班次量、运行时间(表2.2)。

属性 司机编号 可选条件 疲劳度 工作量 班次量 运行时间 可选值 1、2、3??NSJ(司机的总数量) 0或1 F=连续工作时间-12*工作后休息时间 一天内的工作时间 当前已经完成的班次 正在开车的时间 作用 作为司机选择的名称进行编排输出 作为该司机是否可选的标准 司机连续开车不得超过4小时的选择条件 司机每天上班时间不超过8小时的选择条件 每名司机至少每月完成120班次的优化条件 判断该司机是否跑完一趟的标准 表2.2 司机属性的定义及其可选值、作用的说明

对疲劳度的定义是依据国家规定的标准连续开车4个小时必须休息20分钟,故简单的定义疲劳度与时间成线性关系(且定义F>=0):

F?t1?4*60/20*t2即:F?t1?12*t2

2、建立合理的动态规划模型,最优的选择出每班的司机 (1)动态规划介绍

动态规划最优化原理即贝尔曼最优化原理:对于最优策略过程中的任一状态而言,无论其过去的状态和决策如何,其余下的诸决策必构成一个最优子策略。动态规划模型可按以下步骤进行:

1、根据时间和空间的自然特征,把实际问题恰当地划分为若干个阶段以使其成为多阶段决策过程。

2、正确的选择状态变量以确定集合状态,使状态变量既能描述过程的演变特征,又能满足无后效性及具备可知性。

3、确定决策量及每个阶段的允许决策集合。

4、写出状态转移方程,即给出从第k阶段到第k+1阶段的状态转移规律。 5、正确地写出指标函数。

(2)动态规划模型的建立

挑选司机的算法为:

1、依据可选条件、疲劳度、工作量挑选出可以参加排班的司机:

可选条件=1;完成一段后的疲劳度F<=4h;工作量t3<=8h。 2、选取步骤为

(1)对可以参加排班的司机以班次为条件升序排列; (2)选取前几个班次相同且均为最小的司机;

(3)对已选取司机进行以工作量为条件的升序排列; (4)选取前几个工作量相同且均为最小的司机;

(5)对已选取司机进行以司机编号为条件的升序排列; (6)选取第一个司机。

3、以每一分钟为循环更新每个时间的每个属性。 3、0-1规划与动态优化模型matlab求解的结果。

以1、2两步的算法编写matlab程序(详细程序见附件一(问题2)),定义题设给出的司机数(NSJ)=15。结合问题一得到的条件运行程序,对15个司机进行五月份的排班,程序结果显示15个司机会造成工作量超过8小时。增大司机的人数一直到程序不报错得到:

司机可以有效的控制公交车运行的时间为常数的情况下,司机最少16人。 公交车运行的时间服从正态分布的情况下,司机最少为23人。 其排班结果如图所示:

图2.1 (时间可控)工作日司机安排示意图20司机代号151050147101316192225283134374043464952555861646770737679班次

图2.2 (时间可控)节假日司机安排示意图20司机代号151050147101316192225283134374043464952555861646770737679班次

图2.3 (时间不可控)工作日司机安排示意图2520司机代号1510501591317212529333741454953576165697377818589班次

图2.4 (时间不可控)节假日司机安排示意图2520司机代号1510501591317212529333741454953576165697377818589班次

5月份31天的排班详细情况见附件二(问题2)


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