基本信息
- 项目名称：
- 异常状态下公交信息系统的控制与优化
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品研究了区域常规公共交通系统的控制与优化问题，重点解决了正常情况下，与单事故情况下以及多事故同时发生的情况下居民乘车的最优路径选择问题。本项目的研究不仅能对公共交通系统中的科学、合理规划（主要指局部区域内乘客的乘车便利程度等）提供理论支撑，同时也将进一步丰富最优化理论与方法的内涵。
- 详细介绍：
- 异常状况下公交信息系统的控制与优化问题研究具有十分重要的理论意义与应用价值。本文重点讨论了异常状态下公交系统领域中信息系统的区域覆盖，数据采集的效率等控制与优化问题。 （1）研究了公交网络系统中监控仪最优定位与控制问题，建立了描述系统监控度的非线性优化模型。 （2）利用正常状态下公交信息系统的最优路径选择算法思想提出了公交信息系统优化与控制的非线性优化模型。 （3）提出了解决单事故异常状态下公交信息系统优化与控制问题最优路径选择模型。 （4）利用模糊数学等知识提出了解决多事故异常状态下公交信息系统最优路径选择模型。 （5）利用缓存数据库以及GIS软件，建立了综合实时信息的收集、处理以及更新的以最优路径的选择为目标的信息查询系统。 （6）利用Matlab软件及Lingo软件，结合区域公交信息系统的数据信息对上述模型进行了数值实验。 （7）运用GPS监控系统的思想方法，建立了全面监控实时路况的方法，实现了对事故快速反应的系统能力。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：通过综合调查与分析，对异常状况下区域公交系统进行深入研究，建立单事故和多事故情况下的优化与控制模型。根据求解结果并结合实际情况，提出研究报告，对公交系统的优化提供强有力的理论基础与技术支撑。 作品思路：对异常状况下居民乘车需求进行研究与分析，重点研究多事故情况下居民的最佳乘车路径的选择问题。建立实时信息的收集、处理以及更新的以最优路径的选择为目标的信息查询系统。
科学性、先进性及独特之处
- 对已有文献的研究成果进行深入分析总结的基础上，对交通规划领域中异常状况下居民乘车需求进行深入研究与分析，重点研究发生事故的情况下居民乘车的最优路径的选择问题，研究成果是对现有解决公交线路选择问题的自主查询计算机系统的进一步完善与改进。 同时，从理论上进一步丰富多目标规划的内涵，具有较强的实践意义与应用价值，能对区域交通的相关问题的解决提供新的理论基础与技术支撑。
应用价值和现实意义
- 本作品研究了区域常规公共交通系统的控制与优化问题，重点解决了正常情况下，单事故情况下以及多事故同时发生的情况下居民乘车的最优路径选择问题。本项目的研究不仅能对公共交通系统中的科学、合理规划（主要指局部区域内乘客的乘车便利程度等）提供理论支撑，同时也将进一步丰富最优化理论与方法的内涵。
学术论文摘要
- 异常状况下公交信息系统的控制与优化问题研究具有十分重要的理论意义与应用价值。本文重点讨论了异常状态下公交系统领域中信息系统的区域覆盖，数据采集的效率等控制与优化问题。 （1）研究了公交网络系统中监控仪最优定位与控制问题，建立了描述系统监控度的非线性优化模型。 （2）利用正常状态下公交信息系统的最优路径选择算法思想提出了公交信息系统优化与控制的非线性优化模型。 （3）提出了解决单事故异常状态下公交信息系统优化与控制问题最优路径选择的优化模型。 （4）利用模糊数学等知识提出了解决多事故异常状态下公交信息系统最优路径选择的模型。 （5）利用缓存数据库，建立了综合实时信息的收集、处理以及更新的以最优路径的选择为目标的信息查询系统。 （6）利用Matlab软件及Lingo软件，结合区域公交信息系统的数据信息对上述模型进行了数值实验。
获奖情况
- 重庆师范大学特等奖
鉴定结果
- 作品《异常状态下公交信息系统的控制与优化》具有一定的理论基础，方法合理，结论正确，有较强的创新性，部分思想及结果已在重庆主城公交系统中得到应用。 重庆市南岸区道路运输协会
参考文献
- [1] Hai Yang, Hai-Jun Huang.:Carpooling and congestion pricing in a multilane highway with high-occupancy-vehicle lanes[J]. Transportation Research Part A. 33, 139-155(1999). [2] Tong, C. O., Wong, S. C.: A predictive dynamic traffic assignment model in congested capacity-constrained road networks[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 34(8),625-644(2000). [3]赵黎明等.交通网络规划中的出行费用研究. 河北工业大学学报，2003. [4]黄海军等.高峰期内公交车均衡乘车行为与制度安排.管理科学学报，2005. [5]何迪等.基于矩阵分析的公共交通网络最优路径算法.西安交通大学学报，2007. [6]刘浩宇.区域公路交通系统网络规划评价方法.大连海事大学学报，2008. [7]Pitu, B; Mirchandani; Yang, H.: Sensor Locations on a Network to Predict Travel Times: Paper revised from original submittal[J]. In : Annual Meeting CD-ROM(2008). [8]刘锐.城市公共交通网络的复杂性分析.交通运输系统工程与信息，2009. [9]Changzheng Liu, Yueyue Fan, Fernando Ordonez.: A two-stage stochastic programming model for transportation network protection[J]. Computers & Operations Research. 36, 1582-1590(2009). [10]周博.模糊层次分析法在公路运输枢纽规划中的应用研究.中国科技信息，2009.
同类课题研究水平概述
- 公交线路的选择问题是城市公交系统发展的核心问题，公交信息查询系统可以满足查询者的不同需求，使得公众的出行更加通畅、便利，因此研制开发解决公交线路选择问题的自主查询计算机系统对城市的公交系统至关重要。 近年来，许多工程技术研究人员对这些问题进行了广泛而深入地研究，取得了一系列重要的研究成果。 Hai Yang和Hai-Jun Huang在文献[1]中研究有高占用车道(HOV lanes)和无高占用车道的情况下，在多车道的道路上的carpooling behavior and optimal congestion pricing. Tong, C. O.和Wong, S. C.在文献[2]中在拥挤的能力上限的交通网络中，建立了一个预测性的动态交通分配模型，并产生了一个交通的模拟程序，使之能够快速的装载网络中的交通需求，同时动态的更新网络信息。 赵黎明等人在文献[3]中通过引入价值工程的思想，分析出行者广义出行费用函数的构成，研究出行者心理选择的基础，给出了出行者的时间价值模型；并通过天津市地铁1号线的建设实例，指出对于出行费用的研究对交通规划的重要作用。 黄海军等人在文献[4]中主要研究了早晨高峰期内出行者由郊区住处乘公交车到达市中心工作地的交通行为,所建立的均衡乘车行为模型考虑了时间延误成本和车内拥挤成本,得到了固定需求下的最优发车间隔.在弹性需求下,比较了系统最优、垄断和寡头竞争三种不同制度安排下所导致的公交票价、公交车班次数、公司利润和社会净收益等指标。 何迪等人在文献[5]中从实际出发，充分考虑换乘次数是乘客选择公共交通网络的决定因素,运行时间是其重要因素,分析了乘客心理特征,用GIS技术建立了公共交通网络模型,构建了适合公共交通分析的直达矩阵和最小换乘矩阵.在此基础上,结合路段、节点运行时间,提出了公共交通网络最优路径算法。 刘浩宇在文献[6]中分析城市公路交通网络规划的评价意义,研究区域交通网络规划的评价方法及其指标体系的选择与建立,可以正确有效地对城市交通系统网络规划进行评价.该文重点介绍数据包络分析法,并且针对数据包络分析法的有效性问题进一步改进完善。
