基於可拓Petri網的複雜動態城市公交調度建模及仿真

《基於可拓Petri網的複雜動態城市公交調度建模及仿真》是依託華南理工大學，由靳文舟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於可拓Petri網的複雜動態城市公交調度建模及仿真
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：靳文舟
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

城市公交調度涉及乘客、道路、車輛、司乘人員、公交站及環境等交通要素，是一個典型多階段、多層次和多主體間的動態與靜態相互協調關聯的複雜離散事件大系統。目前已有的公交調度方法的理論基礎大部分是以運籌學為核心的最最佳化理論，但還不能很好地解決動態調度問題。本課題從系統運行模擬角度出發，探討可拓學和Petri網的有機融合，在公交企業規範化管理的框架下建立公交系統運行的可拓Petri網，從計畫層和實時調度層對公交日常營運問題進行理論探索，對公交時刻表編制、車輛和駕駛員調度的各個環節進行建模分析，驗證模型可達性、有界性、可逆性和有無死鎖，把嚴格證明的各子可拓Petri網集成一個完整的大可拓Petri網，構建各級可拓Petri網的評價指標體系以及設計相應控制策略，通過Petri網的運行仿真驗證模型和算法的正確性和有效性，最終給出最佳化的調度方案。開發套用軟體系統，以廣州市第二公共汽車公司為試點進行套用測試。

結題摘要

在調度建模方面，本課題從單線調度到區域調度的角度切入，從靜態到動態，探討了一系列適合我國國情的調度策略,在時刻表編制、車輛排班和駕駛員調度方面做了較深入的工作。在動態調度方面，主要研究了不確定環境下的公交調度模型，探究了一系列能夠適應不斷變化交通環境的調度策略，其中的代表性的成果有局內區域公交調度問題研究。該成果借鑑局內車輛路徑問題的思路，探討了一類基於隨機旅行時間的局內區域公交調度問題。與靜態調度不同，這種問題假設確定事件只有通過實時信息處理遇到時才知道，當它們致使該車輛可能無法依原計畫繼續接下來班次任務時，原調度方案失效，亟待尋求實時調整一個可行公車輛調度方案以適應不斷變化環境，這類動態區域公交調度屬於局內問題。在上述系列模型的求解過程中，根據不同的情況給出不同的算法，並同時自編軟體實際測算，運行企業的實際數據進行驗證，得到的結果再和企業的實際運行情況相互對比，證明了模型的可靠性。在仿真理論方法方面，本課題在可拓Petri網思想的啟發下，著重研究了離散事件仿真方法。離散事件仿真方法是用計算機對離散事件系統進行仿真實驗的方法，其系統方法之一就是Petri網，雖然Petri網使用更具體的數學圖形表示數學對象，但Petri網模型描述的系統均可以通過離散事件仿真方法得以實現。由於公交最佳化調度系統中涉及乘客、道路、車輛、司乘人員、公交站及環境等交通要素，是一個典型多階段、多層次和多主體間的動態與靜態相互協調關聯的複雜離散事件大系統，因此，在本課題研究中，對公交調度的各個環節進行抽象，並將它們對應為離散事件仿真的不同元素和模組，是實現公交調度仿真的研究思路，這與可拓Petri網所能實現的基本功能不謀而合。最後我們給出了離散事件仿真的代表性成果。