引言................................................................ 2 一、选题背景及意义.................................................. 2
1.1 国内外校车制度介绍 .......................................... 2 1.2 国内校车的管理现状以及校车制度存在的问题 .................... 3
1.2.1 国内校车的管理现状..................................... 3 1.2.2 国内校车制度存在的问题................................. 4 1.3 本文的研究意义 .............................................. 4 二、以常州市某小学为例的校车现状分析................................ 4
2.1 该校校车的现状 .............................................. 4 2.2 影响该校校车乘车点分布的因素分析 ............................ 5
2.2.1 学生家庭住址的影响..................................... 5 2.2.2 学生选择上车位置的偏好................................. 5 2.2.3 单位人数上车时间的描述................................. 5
三、校车路线的优化.................................................. 6
3.1 线路的优化理论 .............................................. 6
3.1.1 双层规划............................................... 6 3.1.2 遗传算法............................................... 6 3.1.3 优化约束条件及假设.................................... 10 3.2 模型的构建 ................................................. 11 3.3 模型的求解 ................................................. 13
3.3.1 已知参数常量初始化.................................... 13 3.3.2 随机信息基本设置...................................... 14
关于校车线路的优化配置与研究 ---以常州市某小学为例
引言
近年来，根据政府政策要求，农村小学的数量在大幅下降，已经有不少乡镇只保留镇中心小学。虽然这样做可以很好的集中师资力量、平衡农村与城镇学生的受教育水平，但是学生家庭与学校的距离却不是人为能够控制的，于是越来越多的学校为了保证生源，施行校车制度。
就目前来看，校车在我国许多地方的已经成为一道亮丽的风景线，校车制度的施行给学生的上学放学带来了方便，也为父母解决了孩子上下学的安全问题。然而，由于受到种种因素的影响，它的安全还是十分令人担忧的。
自2010年3月起，因为甘肃等地校车安全事故频发，引发了社会对校车安全的关注。2011年11月27日，温家宝国总理在第五次全国妇女儿童工作会议时指出，中国将制订《校车安全条例》。要通过中央、地方和社会各界共同努力，使校车成为学生安全的流动校舍，为孩子们建立起安全无忧的绿色通道。
其实，校车安全在国际上早就引起高度重视。例如，美国校车的安全系数是小轿车和公共汽车的40倍，并拥有优先路权；英国、日本等国家也根据各自的情况，通过立法等手段，以避免不达标车辆上路和超载等问题发生。今天，这组从美英日发来的报道，详细论述了校车安全方面可资我们借鉴的经验和做法，希望能对有关部门有所帮助。
一、选题背景及意义
1.1 国内外校车制度介绍
美国：校车坚固安全系数高且有优先权 据美国校车委员会介绍早在1910年起，美国大约有30个州开始运作校车制度。在过去的一百年中，全美的校车运载了至少5亿名学生，同时，乘车上下学的12年制学校学生也占到了整个在校生总数的54%。
在美国，校车的安全系数是家庭轿车和公共汽车的40倍。校车事故发生率是所有交通工具中最低的，百万公里事故发生率仅为0.01，火车是0.04，飞机是0.06，其他公路车辆是0.96。
如今全美每天有47500辆黄色校车奔驰在公路上；有2600万学生乘校车上学和回家；每天乘坐校车的学生为5000万人次；每天因参加课外活动乘校车的学生为500万人次。每年，校车行驶43亿英里，有110亿次学生旅行，并有220亿次学生上下车。每年每个学生花在校车上的费用为520美元。
校车行业是美国少数几个为政府严格管制的行业。政府在这个行业中涉入极深，远远胜过其他行业，对该行业的立法也多过其他行业。美国的校车上有一个写着“STOP”的标志牌。对于整个美国社会来说，这是一个必须令行禁止的标志。
当校车一到达目的地，司机就会将它显示出来，这时校车前后各25米的车辆要全部停下，甚至对面车道的车也要停下。如果在校车停下来之后，后面的车超越它行驶就是严重违章。美国的各个州早已经有了相应的交通法规，会对肇事者给予非常严厉的惩罚。校车在美国有优选通行权，所有车辆必须自觉避让，甚至总统的“座驾”也不能例外。
中国：历经时间短，管理不完善
在我国，校车制度只是在进入本世纪后才得到了较快的发展。然而在本世纪初的几年里，由于校车的状况较差、经济水平跟不上（许多农村的中小学、幼儿园普遍买不起车，农民也出不起这个钱，所以只能租车，如小面包车和三轮车）、驾驶员的素质不高、运营单位管理不善、国家政策不完善等原因，校车安全违法行为屡禁不止，校车事故又经常发生，其中还包括了一些重特大事故。
政府面对这些事故所做的却只是简单地对相关部门的负责人进行问责，这远远不够，政府需要做的还有很多，我们需要从根本上改变这种状态，加强管理，保证每一个环节的安全才是真正的安全，学生也才有了真正的保障。
1.2 国内校车的管理现状以及校车制度存在的问题
1.2.1 国内校车的管理现状
我国政府为了保障校车安全，防止和减少校车对孩子们造成伤害，提高了对校车安全问题的重视程度，纷纷通过各种方式、采取各种措施加强校车安全管理工作。根据《校车安全条例》，各级政府制定了具体的方案，例如：辽宁省针对校车运力不足的情况，将18所寄宿制的学校分别安排在周一至周日的不同时间休息；浙江省德清县的人大常委会在2011年9月通过了“校车享有优先便利通行的权利”的决议；山东各市更是出台了各色各样的方案，威海市微笑车减负，校车无需缴纳费用，税费可以缓缴，无棣为每名学生发放乘车卡、学生上车刷卡后系统就自动免费给家长手机发去提示信息。由此可见，地方政府为了响应中央政府号召、保障学生安全也是各出奇招。
在管理思想方面，中央和地方政府颁布的一些相关规范性文件对此作了规定；在管理体制方面，国家对校车安全的管理基本上属于中小学幼儿园安全管理的范围，应遵循《中小学幼儿园安全管理办法》中有关中小学幼儿园安全管理体制的规定：各级教育、公安、司法行政、建设、交通、文化、卫生、工商、质检、新闻出版等部门在本级人民政府的领导下，依法履行学校周边治理和学校安全的监督与管理职责；在管理内容方面，根据相关立法和实践中的情况，国家对校车安全的管理当前主要包括对校车的安全技术管理、对校车的准入管理、对校车驾驶员的准入管理、对专业校车运营企业的准入管理、对校车运营活动的管理、对校车的路面交通管理、校车交通安全教育等；在管理措施方面，就中央政府而言，对校车安全的管理措施主要包括发布实施部门规章、发布实施技术性规范、相关职能部门的行政执法、对地方政府及其职能部门行政执法的监督等。其中，相关职能部门的行政执法主要表现为组织领导全国范围的校车集中整治或专项整治等活动。
通过对中国校车制度现状的描述以及对思想、体制、内容、措施四方面问题的分析，不难看出我国目前的校车制度并不完善，在管理方面还存在着相当多的
问题，接下来就对这些问题进行阐述。 1.2.2 国内校车制度存在的问题
⑴ 校车制度尚未得到足够重视：各级地方政府出台了许多关于加强校车管理的方案与文件，可是，这些文件的内容却并不是很具体，真正重视的才只是凤毛麟角而已。许多地方政府依旧把校车与普通车辆划等号，觉得只要是车就一样，有些地方甚至觉得校车是没有必要的。
⑵ 缺少专门针对校车安全管理的思想：校车制度是从国外引进的，但是我们需要引进的不仅仅是学生需要校车这个想法，在我们学习别人的一些行为的同时，我们更加需要学的是人家如何将这些行为做到最好，安全管理的思想要落实在每一个环节。
⑶ 尚未建立起合理、高效的校车安全管理体制：目前的国人心中依旧存在着“除了我份内的事，别人的事我不会做，也不能做，那样会被人说闲话”心态，这也是我国政府各机关的处事方式，虽然主张要独立行权，但是在某些方面是应该联合起来管理的，例如110、120以及119三线就合一了，这样对于市民来说利绝对大于弊，所以政府部门在校车管理方面应该建立合理、高效的安全体制。
⑷ 校车安全管理内容存在一些缺失和问题：规定个学校应该严格按照法律执行校车制度，不得出现超载的情况，特别是对驾驶员的审核制度要严格。按照国家相关规定，校车应该是免费的，这对于财力雄厚的地区来说这是可以负担的，但是许多地方是不给予财力支持的，用运营资格进行招标，实行“社会运营”，这就相对带来了许多问题。
⑸ 缺少系统的校车安全管理措施：由于校车增长速度之快，加之上述安全管理体制的限制，校车的安全管理措施是很难从全方位实施的。
1.3 本文的研究意义
现在很多学校为了招揽更多的生源，加上国家合并学校的政策，很多乡镇只设置了镇中心小学，并且在各村口配置了校车。学生乘坐校车本来是很安全的事情，家长也图的方便，但是近期频繁发生校车事故使得所有人对校车的安全产生疑虑，因此校车安全显得尤为重要。本文以常州市某小学为例，研究了该校的校车配置状况，并且运用数学方法对该校的校车配置路线进行优化，做到以最短总路径为目标的校车优化路线配置。
二、以常州市某小学为例的校车现状分析
2.1 该校校车的现状
该校位于常州市的北部的一所乡镇中心小学，该校是新政策下的新型小学，即它是由该镇的所有乡村小学合并而成，于是问题就随之产生了。生源是来自镇上以及农村的，学生家住的有远近之分，学校为了确保生源就在几个定点的村口
安排了校车，这样就形成了一个双赢的局面：家长不必为需要接送儿女上下学而愁苦，学校也因为家长满意学校的贴心的安排而保证了生源。
该校目前有三个乘车点，三个乘车点之间还是有一定距离的，但是该校只有一辆校车，每天早上6:30之前必须已经到达事先安排好的其中某一个乘车点，而这个乘车点周围的学生的家长就必须在6:40之前将学生送到乘车点，否则就会错过校车。校车在接完这一站点的学生之后，就必须立即赶往下一个站点去接下一个站点的学生，这辆校车的核定载客量是52个人，目前所存在的问题是：⑴ 这辆校车的载客量是一定，三个乘车点的学生数量也是有差距的，因此先去哪个站点等候的时间短时规划时需要考虑的问题；⑵三个乘车点只有一辆校车，这对于学校来说纵然是可以节约成本，但是对于学生来说却不是最方便的，先前的两个站点的学生需要起早赶时间，而如果遇上天气不好或者车辆中途出现故障，下一站点学生就无法按时到校，这会很大程度上影响教学质量的。
2.2 影响该校校车乘车点分布的因素分析
2.2.1 学生家庭住址的影响
由于是在农村，村民居住的地点并不是那么集中，所以学校在安排校车乘车站点时不能只从学校考虑，更需要从学生方面考虑。需要考虑的分为两点：学生步行或者家长送达所需要的时间的长短；还有就是对于住在相邻站点之间的学生来讲，他们所要考虑的就是路况以及这两个站点校车分别抵达的时间。 2.2.2 学生选择上车位置的偏好
学生在进行乘车站点选择的时候，会对影响其作出决策的一些因素(如步行时间，对站点本身的喜恶以及车辆到达站点的时间等)有所衡量。而不同的学生可能会对这些因素有不同的偏好，在不同的偏好选择下乘车站点的最终结果可能也会不同。
通过引入学生站点偏好概率从步行时间和校车到达站点的时间两方面对学生群的站点选择偏好进行研究。值越大，说明学生群在进行站点选择时越重视步行时间，而对车辆到达时间的关注程度较小。反之，说明学生群比较关注车辆的到达时间而对步行时间的关注次之。不同学生群在站点选择时对于步行时间和校车到达站点的时间偏好往往是不同的。因此，一般会随着学生群的不同而有所差异。
2.2.3 单位人数上车时间的描述
以往路径优化问题都是在假设单位乘客上车时间相同的情况下进行车辆总运行时间的计算。但是，在实际的运行过程中，乘客的上车时间与站点乘坐该车的总候车人数是相关的。而对于该小学而言，单位时间上车的人数也是需要关注的，因为校车数量是有限的，因此只有确保在固定的时间内达到最多的上车人数，这样才能保证现有的校车资源被充分使用。