隨機需求下長途客運排程暨班次表設計規劃模式之研究

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：40

、訪客IP：3.16.69.243

姓名

齊志仁(Chin-Jen Chi) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

隨機需求下長途客運排程暨班次表設計規劃模式之研究

相關論文

★ 橋梁檢測人力機具排班最佳化之研究	★ 勤業務專責分工下消防人員每日勤務排班最佳模式之研究
★ 司機員排班作業最佳化模式之研究	★ 科學園區廢水場實驗室檢驗員任務指派最佳化模式之研究
★ 倉儲地坪粉光工程之最佳化模式研究	★ 生下水道工程工作井佈設作業機組指派最佳化之研究
★ 急診室臨時性短期護理人力指派最佳化之探討	★ 專案監造人力調派最佳化模式研究
★ 地質鑽探工程人機作業管理最佳化研究	★ 職業棒球球隊球員組合最佳化之研究
★ 鑽堡於卵礫石層施作機具調派最佳化模式之研究	★ 職業安全衛生查核人員人力指派最佳化研究
★ 救災機具預置最佳化之探討	★ 水電工程出工數最佳化之研究
★ 石門水庫服務台及票站人員排班最佳化之研究	★ 空調附屬設備機組維護保養排程最佳化之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

車隊排程與班次表的建立對城際客運業者的營運成本、利潤、服務品質及市
場競爭力有相當大的影響。隨著經營規模的成長與營運效率的要求，近來有學者
基於城際客運業者立場，發展最佳化的排程規畫模式，以改善傳統的人工經驗排
班方式。然過去學者在此方面之研究，大多基於預測之平均需求值，進行車隊排
程與班次表建立，忽略了實務營運上，每日的旅客需求的隨機變動特性。此等隨
機性需求對規劃的最佳化排程與班次表可能產生相當的影響，若隨機性過大，對
真正的營運需求而言，甚至可能造成原規劃的最佳化排程與班次表，失去其最佳
性。因此，本研究從城際客運業者的立場，考量日常營運之隨機需求變動及實務
的營運限制，並以業者最大營運利潤為目標，構建一確定性及一隨機性需求之車
隊排程暨班次表規劃模式。本研究模式期能於未來實務的應用上，提供為有效的
工具，以期幫助長途客運業者規劃最佳的車隊排程與班次表。
本研究利用網路流動技巧構建確定性需求排程模式，此模式將含有多個人流
時空網路與車流時空網路，以定式旅客與車輛在時空中的流動情況。此確定性需
求排程模式可定式為一多重貨物網路流動問題，屬NP-hard 問題。本研究進一步
修正確定性需求模式中之固定需求值為隨機需求值，建立以模擬為基礎之隨機性
需求車隊排程模式，並利用路段及路徑兩觀點發展路段基礎與路徑基礎兩種策略
之啟發解法。本研究利用數學規劃軟體配合電腦程式求解兩種需求排程模式。為
比較確定性與隨機性需求模式及解法，在隨機營運環境中的績效優劣，本研究發
展一模擬評估方法。最後，為測試本研究模式、解法與評估方法的實務營運績效，
本研究以國內一城際客運公司的營運資料為例，並以C 語言程式結合數學規劃
軟體進行實例分析，進而提出研究結論與建議。

摘要(英)

Vehicle fleet routing and timetable setting are essential to inter-city bus carriers’
operating cost, profit, level of service and competitive capability in the market. With
the growing scales of carriers and the increasing requests of operation efficiency, an
optimal scheduling model was recently developed to improve the traditionally manual
way in fleeting routing and timetable setting. However, the model was established
based on an average passenger demand as input to produce the final timetable and
fleet routes, neglecting the stochastic characteristics of daily passenger demands in
actual operations, which could affect the optimal fleet routes and timetables. If the
demand is wildly changed in daily operations, then the original schedule could be
disturbed to lose its optimality. In the past, the effect of the stochastic disturbance
on the optimally planned schedule was rarely researched in either practices or
academics. Considering the stochastic characteristics of daily passenger demands in
actual operations, in this research, on the basis of the carrier’s perspective, we
developed a deterministic-demand and a stochastic-demand scheduling models, with
the objective of maximizing the carrier profit, subject to the real operating constraints.
The models are expected to be useful planning tools for inter-city bus carriers to solve
their optimal vehicle fleet routes and timetables in their short-term operations.
We employed network flow techniques to construct the deterministic-demand
scheduling model, which included multiple passenger-flow and fleet-flow time-space
networks in order to formulate the flows of passengers and vehicle fleet in the
dimensions of time and space. The deterministic-demand scheduling model was
formulated as a multiple commodity network flow problem that is characterized as an
NP-hard problem. We further established the stochastic-demand scheduling model
by modifying the fixed demand parameters in the deterministic-demand scheduling
model. Furthermore, we developed a simulation-based heuristic with link-based and
path-based algorithms to solve the stochastic-demand scheduling model. We
employed a mathematical programming solver, coupled with computer programs, to
solve the deterministic-demand scheduling model. To compare the performance of
the two models and the solution methods under stochastic demands in actual
operations, we developed a simulation-based evaluation method. Finally, to evaluate
the models, the solution methods and the evaluation method in practice, we performed
a case study using real operating data from a major Taiwan inter-city bus carrier, with
the assistance of C computer programs and a mathematical programming solver.
Then show the conclusions and suggestions.

關鍵字(中)

★ 城際客運
★ 車隊排程
★ 班次表
★ 隨機需求
★ 多重貨物網路流動問題
★ 模擬

關鍵字(英)

★ Fleet routing
★ Timetable
★ Multiple
★ Stochastic demand
★ Inter-city bus

論文目次

第一章緒論.............................................................................................1
1.1 研究背景與動機.................................................................................................1
1.2 研究目的與範圍.................................................................................................2
1.3 研究方法與流程.................................................................................................3
第二章文獻回顧....................................................................................4
2.1 排程排班的設計規劃.........................................................................................4
2.1.1 都市公車排程排班設計.............................................................................4
2.1.2 城際客運排程排班設計.............................................................................7
2.2 營運擾動之相關研究.........................................................................................8
2.2.1 即時性擾動處理相關研究.........................................................................9
2.2.2 規劃性擾動處理相關研究.......................................................................10
2.3 結語…...............................................................................................................11
第三章模式構建與求解演算法設計..................................................12
3.1 確定性需求排程模式與求解方法...................................................................12
3.1.1 確定性需求排程模式假設.......................................................................12
3.1.2 時空網路...................................................................................................14
3.1.3 數學定式...................................................................................................19
3.2 隨機性需求排程模式與求解方法...................................................................20
3.2.1 隨機性需求排程模式...............................................................................21
3.2.2 隨機性需求排程模式求解.......................................................................22
3.3 模擬評估方法...................................................................................................30
3.4 結語…...............................................................................................................32
第四章實例測試..................................................................................33
4.1 客運業者營運資料分析...................................................................................33
4.1.1 場站及路線資料.......................................................................................34
4.1.2 車種及數量資料.......................................................................................35
4.1.3 起迄旅客需求量資料...............................................................................36
4.1.4 成本資料...................................................................................................40
4.1.5 票價資料...................................................................................................40
4.1.6 場站間行駛時間資料...............................................................................41
4.1.7 各營運路線之車輛規劃容量...................................................................41
4.2 模式發展...........................................................................................................42
4.2.1 模式規模...................................................................................................42
4.2.2 模式輸入資料...........................................................................................42
4.3 電腦演算環境及設定.......................................................................................43
4.3.1 電腦演算環境...........................................................................................43
4.3.2 相關程式設定...........................................................................................44
4.3.3 模式輸出資料...........................................................................................45
4.4 測試結果與分析...............................................................................................45
4.4.1 確定性需求模式測試結果.......................................................................46
4.4.2 隨機性需求模式測試結果.......................................................................47
4.4.3 結果比較分析...........................................................................................52
4.5 模式與演算法參數分析...................................................................................53
4.5.1 路段基礎啟發解法參數分析...................................................................54
4.5.2 路徑基礎啟發解法參數分析...................................................................59
4.6 模式延伸...........................................................................................................60
4.6.1 隨機分配模式...........................................................................................61
4.6.2 多目標模式應用.......................................................................................61
第五章結論與建議..............................................................................65
5.1 結論……………...............................................................................................65
5.2 建議…...............................................................................................................67
5.3 貢獻…...............................................................................................................69
參考文獻...................................................................................................70
附錄...........................................................................................................75
附錄一CPLEX Callable Library Code.............................................................75
附錄二模式參數設計與各需求規模之求解結果..........................................76
附錄三模式參數設計與各需求規模之結果比較..........................................91
附錄四模式延伸之測試及比較結果..............................................................99

參考文獻

1、吳宗憲，「結合模擬技術與專家系統應用於公車之排班作業」，台灣大學
交通運輸研究所碩士論文，1994。
2、呂英志，「即時資訊下車輛路線問題之研究」，逢甲大學交通工程與管理
研究所碩士論文，2002。
3、巫叔芬，「長途客運車輛排班問題之研究」，國立交通大學交通運輸研究
所碩士論文，1996。
4、周義華、張國揚，「公車路網班次分派與車輛配置之研究」，運輸計劃季
刊，第十八卷，第二期，頁223-254，1989。
5、林益生，「隨機環境下多商品、多車種派車問題之研究」，中原大學工業
工程研究所碩士論文，1998。
6、苑鳳萍，「客運車輛擾動下調度系統之研究」，國立交通大學運輸工程與
管理研究所碩士論文，2001。
7、唐存寬，「在顧客需求為隨機之假設下多種貨品儲運分配系統設計」，國
防管理學院資源管理研究所碩士論文，1999。
8、張學孔、許哲瑋，「管制情況下多時段公車費率與服務水準之設計」，運
輸計劃季刊，第二十五卷，第三期，頁395-438，1996。
9、張學孔、賴金和，「多時段公車系統費率與服務水準之最佳化」，運輸計
劃季刊，第二十三卷，第四期，頁375-406，1994。
10、許書耕、陳茂南、邱裕鈞，「高速公路客運接駁轉運系統運轉規劃」，運
輸計劃季刊，第二十七卷，第二期，頁315-338，1998。
11、陳武正、黃書強、廖樁煜，「公路客運車輛排班調度制度之研究」，運輸
計劃季刊，第十五卷，第一期，頁33-45，1986。
12、游俊雄、丁國樑，「需求反應旅次運載模擬模式應用於捷運營運班表之評
估」，運輸計劃季刊，第二十七卷，第三期，頁489-508，1998。
13、游政霖，「城際客運轉車系統路線設計之研究」，國立台灣大學交通運輸
研究所碩士論文，1995。
14、劉方旗，「市區公車排班與即時機動調度之研究-以新竹客運為例」，國立
交通大學交通運輸研究所碩士論文，1998。
15、歐信宏，「國道客運轉運係統車輛排班模式之研究」，國立成功大學交通
管理科學研究所碩士論文，2002。
16、龍天立，「客運普通及特殊班車班次安排原則與方法」，運輸計劃季刊，
第九卷，第一期，頁23-30，1980。
17、謝長宏、王浩聰，「長途客運巴士時表研擬策略之推廣」，運輸計劃季刊，
第七卷，第三期，頁99-115，1978。
18、韓復華，「客運系統班次排定問題之理論與應用」，運輸計劃季刊，第七
卷，第一期，頁17-37，1978。
19、藍武王、王丘明，「城際客運之排班與乘客等待時間分析」，交通運輸，
第十二期，第81-91 頁，1990。
20、藍武王、林祥生，「均質環境下城際客運服務策略之最佳化分析」，運輸
學刊，第十卷，第三期，頁39-77，1997a。
21、藍武王、林祥生，「異質環境下城際客運服務策略之最佳化分析」，運輸
學刊，第十卷，第四期，頁21-58，1997b。
22、藍武王、邱裕鈞，「線性軸幅路網轉運區位、路線與排班最適整合模式之
研究」，中華民國運輸學會第七屆校際運輸學術研討會，1998。
23、顏上堯、杜宇平、陳怡妃，「因應臨時事件機場共用櫃檯即時指派之研究」，
「民航學會/ 航太學會/ 燃燒學會」學術聯合會議研討會論文集，2002。
24、顏上堯、謝宗男，「航空公司意外事件排程與營運擾動之研究」，中華民
國運輸學會第十五屆論文研討會論文集，2000。
25、羅敏綺，「隨機需求下捷運系統營運模擬模式之構建-以台北市木柵線為
例」，國立成功大學交通管理科學研究所碩士論文，1998。
26、羅智騰，「預期航空運具維修時系統飛航排程」，國立中央大學土木工程
學研究所碩士論文，1993。
27、Berkhout, J., “Structure method for vehicle scheduling,” Computer Scheduling
of Public Transport, Vol.2, pp.199-208, 1985.
28、Byrne, B.F., “Cost Minimizing Positions, Lengths and Headways for Parallel
Public Transit Lines Having Different Speeds,” Transportation Research,
Vol.10, pp.209-214, 1976.
29、Ceder, A. and Wilson, N.H.M., “Bus Network Design,” Transportation
Research, Vol.20B, pp.331-344, 1986.
30、Ceder, A., “Transit Scheduling,” Journal of Advanced Transportation, Vol.25,
pp.137-160, 1991.
31、Chang, S.K. and Schonfeld, P.M., “Multiple Period Optimization of Bus
Transit System,” Transportation Research, Vol.25B, pp.453-478, 1991.
32、Chang, S.K., “Analytic Optimization of Bus Systems in Heterogeneous
Environments,” Ph.D. dissertation, UMCP-TSC-DS-90-2, Department of Civil
Engineering, University of Maryland, College Park, Maryland, 1990.
33、Chua, T.A., “The Planning of Urban Bus Routes and Frequencies: A
Survey,”Transportation, Vol.12, pp.147-172, 1984.
34、Friedman, M., “A Mathematical Programming Model for Optimal Scheduling
for Buses Departure under Deterministic Condition,” Transportation Research,
Vol. 10, No. 2, pp. 83-90, 1976.
35、Han, A.F. and Wilson, N.H.M., “The Allocation of Buses in Heavily Utilized
Networks with Overlapping Routes,” Transportation Research, Vol.16,
pp.221-232, 1982.
36、Hurdle, V. H., “Minimum Cost Schedules for a Public Transportation Route – I.
Theory,” Transportation Science, Vol. 7, No. 2, pp. 109-137, 1973.
37、Jansson, J. O., “A Simple Bus Line Model for Optimization of Service
Frequency and Bus Size,” Journal of Transport Economics and Policy, Vol. 14,
No. 1, pp. 53-80, 1980.
38、Kocur, G. and Hendrickson, C., “Design of Local Bus Service with Demand
Equilibrium,” Transportation Science, Vol.16, pp.149-170, 1982.
39、Koutsopoulos, H.N., Odoni, A.R. and Wilson, N.H.M., “Determination of
Headways as a Function of Time Varying Characteristics on a Transit
Network,” in: Computer Scheduling of Public Transport 2, pp.391-413, 1985.
40、Lampkin, M. and Saalmans, P.D., “The Design of Routes, Service Frequencies
and Schedules for a Municipal Bus Undertaking: A Case Study,” Operations
Research Quaterly, Vol.18, pp.375-397, 1967.
41、List, G.F., Wood, B., Nozick, L.K., Turnquist, M.A., Jones, D.A., Kjeldgaard,
E.A. and Lawton, C.R., “Robust Optimization for Fleet Planning under
Uncertainty,” Transportation Research, part E, Vol. 39, pp. 209-227, 2003.
42、Newell, G.F., “Dispatching Policies for a Transportation Route,”
Transportation Science, Vol.5, pp.91-105, 1971.
43、Pattnaik, S.B, Mohan, S., Tom, V.M. “Urban bus transit route network design
using genetic algorithm,” Journal of Transportation Engineering 124, 368-375,
1998.
44、Salzborn, F.J.M., “Optimum Bus Scheduling,” Transportation Science, Vol. 6,
No. 2, pp. 137-148, 1972.
45、Salzborn, F.J.M., “Scheduling Bus Systems with Interchanges,” Transportation
Science, Vol.14, pp.211-231, 1980.
46、van Nes, R., Hamerslag, R. and Immers, “Design of Public Transport
Networks,” Transportation Research Record 1202, Transportation Research
Board, Washington, D.C., pp.74-83, 1988.
47、Vuchic, V.R., “Transit Operation Manual,” Department of Civil and Urban
Engineering, University Pennsylvania, 1976.
48、Yan, S. and Chen, H., "A Scheduling Model and a Solution Algorithm for
Inter-city Bus Carriers," Transportation Research, part A, Vol. 36. pp. 805-825,
2002.
49、Yan, S. and Lin,C., “Airline Scheduling for the Temporary Closure of
Airports,” Transportation Science, Vol.31, 72-82, 1997.
50、Yan, S. and Tu, Y., “Multi-Fleet Routing and Multi-Stop Flight Scheduling for
Schedule Perturbation,” European Journal of Operational Research, Vol.103,
155-169, 1997.
51、Yan, S. and Yang, D. H., “A Decision Support Framework for Handling
Schedule Perturbation”, Transportation Research, Vol. 30B, pp. 405-419, 1996.
52、Yan, S. Shieh, C. and Chen, M., "A Simulation Framework for Evaluating
Airport Gate Assignments," Transportation Research, part A,2002.

指導教授

顏上堯(Shang-Yao Yan)

審核日期

2003-7-16

推文