基于拉格朗日松弛算法的自动驾驶公交调度优化研究

来源：中国血液净化杂志2019年第12期北京时间：

作者：马晓磊, 沈宣良, 张钊, 栾森, 陈汐

单位：1. 交通运输部公路科学研究院 智能交通技术交通运输行业重点实验室, 北京 100088;2. 北京航空航天大学 车路协同与安全控制北京市重点实验室, 北京 102206;3. 北京航空航天大学 大数据科学与脑机智能高精尖创新中心, 北京 100191

摘要：为了解决公交实际运营出现的调度方式单一、车辆配合度较差、串车等问题，降低公交运行中人为因素的影响，提高公交系统的运营效率，提出一种考虑乘客动态需求的调度模型，采用自动驾驶环境下的公交运营方式，结合站点实际乘客需求调配车辆，实现了公交车辆利用程度最大和乘客总体等待时间最小的多目标优化。提出的自动驾驶公交调度方法，获取了乘客个体的实时出行需求，同时实现了对车头时距的调控。在模型求解方面，选取拉格朗日松弛算法，最终获得了多目标优化问题的精确解。以北京公交300路快车作为实际案例进行分析，从公交实际运营数据中提取多项参数作为模型的输入，通过拉格朗日松弛算法的求解，得到自动驾驶条件下公交运行时刻表、乘客等待时间、公交承载量、站点上车乘客人数等多项运营指标。通过与公交实际运营状态的对比，论证了采用自动驾驶公交对于改善公交运营现状的可行性。最后将优化结果与公交实际数据进行了对比分析。结果表明：自动驾驶车辆投入公交运营，能够缓解串车问题，同一线路上公交车的载客量分布更为均衡，在同一断面的客流与车头时距的不均衡程度均有所降低；同时高峰时段发车数量减少了20%，公交车的平均承载量提高了21.7%，车辆平均间隔缩短了29.9%。

关键词：交通工程,调度优化,拉格朗日松弛,自动驾驶,智能卡数据

基金资助：国家自然科学基金项目（61773036）；北京市自然科学基金项目（9172011）