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基于趋向引导的细菌觅食优化算法的公交调度研究

作　者: 方智绪
导　师: 刘辉林
学　校: 东北大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 公交调度 发车间隔 数学模型 细菌觅食算法 趋向引导
分类号: TP301.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要


公共交通是和人们的生活息息相关的重要建设项目,随着交通技术的快速发展,智能公交调度技术被越来越多的人所关注。公交调度的科学化、智能化、无纸化将会提高公交调度的效率,降低成本,让乘客能够得到更好的服务。公交调度的排班计划是研究的重中之重,因为排班计划关系到公司和乘客双方的利益,是公交调度当中的一个重要的组成部分。本文根据实际情况建立一个公交调度问题的数学模型,并通过改进的趋向引导细菌觅食算法解决了这个问题,得到了满意解,并且优于标准的细菌觅食算法。本文综合考虑了发车计划中所涉及的因素,以公交公司的发车次数和乘客的等待时间为优化目标,建立了一个基于最小发车次数的无量纲量和乘客最小等待时间的无量纲量的目标函数。其中以发车间隔作为决策变量,以每个时段的最大和最小发车间隔,公交公司盈利条件和公交车内满载程度为约束条件。用以解决该问题的优化算法比较多,但是由于其复杂性和特殊性,一直没有得到比较好的解决方法。由于细菌觅食算法具有易跳出局部最优的特点,所以本文采用该算法来解决公交调度问题,并分析得出该算法的三个缺点。一是趋化步骤中步长的固定性会使得算法的求解精度降低,二是趋化步骤中方向的随机性会使得算法的收敛速度降低,三是驱散步骤中驱散概率的随机性会使得算法的手链速度降低。在分析基础之上,就该算法的三个不足之处做出了改进,包括引入粒子群算法作为变异算子,在趋化步骤中提供引导性；改变了固定步长的方式,引入了灵敏度值,使得可以根据自身适应度线性递减调整步长；改变了驱散概率,让适应度小的驱散概率大,以此保留精英个体。最后,以改进后的算法解决了公交调度问题,并通过仿真结果验证了该模型和算法的有效性,同时和改进前的算法做出了比较分析。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
    1.3.1 国外研究现状  12-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 本文的研究内容  14-15
  1.5 本文的组织结构  15-16
第2章 相关技术  16-28
  2.1 公交调度相关技术  16-22
    2.1.1 GPS定位技术  16-17
    2.1.2 3G通讯技术  17-18
    2.1.3 RFID射频识别技术  18-19
    2.1.4 GIS系统  19-20
    2.1.5 智能公交软件系统  20-22
  2.2 智能优化算法  22-27
    2.2.1 遗传算法  22-23
    2.2.2 蚁群算法  23-24
    2.2.3 模拟退火算法  24-25
    2.2.4 禁忌搜索算法  25
    2.2.5 粒子群算法  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 公交调度问题分析及建模  28-40
  3.1 公交调度问题研究  28-33
    3.1.1 公交调度分类  28-30
    3.1.2 公交调度问题  30-31
    3.1.3 乘客流特点  31-33
  3.2 公交调度数学建模  33-38
    3.2.1 模型假设  33-34
    3.2.2 变量与符号说明  34-35
    3.2.3 目标函数  35-37
    3.2.4 约束条件  37-38
  3.3 本章小结  38-40
第4章 趋向引导细菌觅食优化算法设计  40-56
  4.1 标准细菌觅食算法  40-48
    4.1.1 算法基本原理  41-44
    4.1.2 算法运行步骤  44-47
    4.1.3 算法存在的优点和缺点  47-48
  4.2 改进的趋化操作  48-49
    4.2.1 引入变异算子  48-49
    4.2.2 改进后的趋化步骤  49
  4.3 改进的步长  49-51
  4.4 改进的驱散操作  51-52
  4.5 趋向引导细菌觅食优化算法  52-54
  4.6 本章小结  54-56
第5章 仿真与测试  56-66
  5.1 开发工具和运行环境  56
  5.2 实验数据  56-58
  5.3 算法参数设置  58-60
  5.4 仿真结果与分析  60-64
  5.5 本章小结  64-66
第6章 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66
  6.2 展望  66-68
参考文献  68-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 理论、方法 > 算法理论
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