基于双层规划的多目标校车路径优化研究

论文摘要

随着我国政府对教育的大力推广,校车运输在交通运输行业里开始扮演越来越重要的角色。校车运输问题一旦解决不合理,不仅会造成学校资源的浪费,而且也会对家长和学生的学习生活带来不便,同时还会增加整个交通运输系统的负担。因此,对校车路径优化问题(School Bus RoutingProblem,SBRP)进行研究具有重要的理论和现实意义。本论文在对相关文献分析的基础上对校车路径优化问题进行了较为系统的研究,不仅从校方角度考虑如何进行停车站点和行驶路径的安排,而且引入了学生对乘车站点的一种自主选择行为,综合考虑了学校和学生两方面的决策影响。主要进行了以下几方面的工作:第一章明确提出了校车的基本定义和校车路径优化的问题描述。在对相关文献进行总结的基础上,回顾了国内外关于选址—路线安排问题(Location—Routing Problem,LRP)和校车路径优化问题的研究成果,总结了目前校车路径优化研究的特点,并对校车路径优化问题的研究意义和本论文的基本框架进行了介绍。第二章对本论文问题研究的理论基础进行了探讨,分别介绍了双层规划和遗传算法的基本理论。第三章研究了单校车路径优化问题。首先对本论文所研究的单校车问题进行了描述,在充分考虑学生乘车站点的选择对学校路径决策的影响下构建了双层规划模型,并进行了遗传算法的设计和对算例的求解。第四章研究了多校车路径优化问题。在第三章研究基础上,将校车数量由一辆增至多辆,提出了多校车路径优化问题的双层规划模型,并设计了算法和算例。最后,在论文结论部分对研究工作进行了总结,给出了论文的主要研究成果,并对研究中存在的局限及未来研究工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题提出及研究意义
• 1.2 校车路径优化问题概述
• 1.2.1 校车路径优化问题基本定义
• 1.2.2 校车路径优化问题分类
• 1.2.3 校车路径优化问题与车辆路径问题特点比较
• 1.3 国内外研究现状述评
• 1.3.1 校车路径问题研究现状
• 1.3.2 选址-路线安排问题研究现状
• 1.3.3 研究现状小结
• 1.4 论文研究框架
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 校车路径优化研究相关理论
• 2.1 校车路径优化研究因素描述
• 2.1.1 对学生乘车站点选择行为的描述
• 2.1.2 对学生乘车站点选择偏好的描述
• 2.1.3 对单位人数上车时间的描述
• 2.2 双层规划基本理论
• 2.2.1 双层规划问题特点
• 2.2.2 双层规划模型数学描述
• 2.2.3 双层规划应用概述
• 2.3 遗传算法简介
• 2.3.1 遗传算法的基本流程
• 2.3.2 遗传算法的特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 单校车优化问题双层规划模型和算法分析
• 3.1 问题描述
• 3.2 单校车优化问题双层规划模型构建
• 3.3 单校车优化问题双层规划算法设计
• 3.4 实验比较
• 3.4.1 校车优化混合整数规划一般模型描述
• 3.4.2 参数初始化和随机信息基本设置
• 3.4.3 测试比较结果与分析
• 3.5 实例验证
• 3.5.1 实例表述
• 3.5.2 数据分析与计算
• 3.5.3 学生偏好灵敏度分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 多校车优化问题双层规划模型和算法分析
• 4.1 问题描述
• 4.2 多校车优化问题双层规划模型构建
• 4.3 多校车优化问题双层规划算法设计
• 4.4 实例验证
• 4.5 本章小结
• 结论
• 1.研究工作和创新性总结
• 2.研究局限与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文