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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:歐信宏
研究生(外文):Hsin-Hung Ou
論文名稱:國道客運轉運系統車輛排班模式之研究
論文名稱(外文):Optimization Model of Vehicle Scheduling for the Transfer Systems in Intercity Bus Services
指導教授:魏健宏魏健宏引用關係
指導教授(外文):Jian-Huag Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:交通管理學系碩博士班
學門:運輸服務學門
學類:運輸管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:車輛排班國道客運轉運多時段
外文關鍵詞:intercity bus servicesvehicle schedulingmulti-periodtransfer systems
相關次數:
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摘要
過去國道客運業者之路線營運,多採傳統點對點直達方式營運,各路線獨立運作。對於旅客需求較大之起迄點,直達路線較能符合乘客不必轉車之期望與業者之利益;若直達路線之起迄點分別為大城市與小鄉鎮,或兩者皆為小鄉鎮,可能因旅客需求較小,使得路線之平均乘載率偏低,造成運輸資源浪費的現象。若能採用適當的轉運系統,進行轉車操作,在適當地點設置轉運站,並將多條低乘載率路線之重覆路段合併,可望在業者營運成本與乘客等車時間兩者之間,取得一有效控制,以提昇整體之運輸效率。目前國道客運業者對於車輛的排班大多憑經驗運作,缺少系統性的分析程序,面對複雜度較高的轉運系統,實難獲得最佳的營運效率與收益。

本研究針對統聯客運公司的轉運系統,研擬最佳的多時段車輛排班模式,將營運週期定為一週,並區分為『一般日時段』與『週休日時段』,每個營業日再劃分為三個營運時段,分別求解轉運系統各路線各時段之最適發車頻率。根據車輛排班的影響因素(旅客需求、車廂容量、業者成本、乘客等車時間等…),在滿足乘客平均等車時間不增加與供需均衡等限制條件下,設定目標函數為業者利潤最大化,並利用作業研究上尋優的觀念,發展前述模式的求解方法。研究結果得知轉運操作具有以較少的行車里程數載送相同的延客里程,大幅降低業者營運成本的效益,且在模式求解的發車頻率作業下,能較業者現行的排班作業增加5.58%的利潤。證明此排班模式可降低業者營運成本,提升獲利能力,可供相關業者日後實施轉運操作之車輛排班規劃工作。
ABSTRACT
In recent years, some transit operators set up transfer systems in intercity bus services to improve the situation of operation deficits. However, vehicle scheduling in intercity bus services is still operated traditionally by experience. Without analytic and systematic procedure, transit operators are hard to obtain the best operation efficiency and benefit for transfer systems.
This research attempts to develop an optimization model of multi-period vehicle scheduling for the Union Bus Corporation’s transfer systems. To solve the optimal multiple-period frequency of vehicle dispatching, one week is divided into weekdays and weekends in the market of intercity bus services. Three periods in a day are identified for different demand levels based on histoty data. According to the influence factors of vehicle scheduling, such as travel demand, bus size, transit operator’s operating costs, passengers’ waiting time etc, a series of formulation that sets an objective of maximizing transit operator’s operating profit have been developed in this research. The result indicates that the proposed model of vehicle scheduling may accomodate similar passenger demand with fewer services while no harm to existing level of service. The efficient transfer systems can lower transit operator’s operating costs and increase 5.5 percentages of operating profits.
目錄
第一章、緒論
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的與方法 3
1.3研究內容 5
1.4研究流程 7
1.5研究範圍與限制 7
第二章、文獻回顧
2.1高速公路轉運系統運作型態之相關文獻 9
2.2都市公車排班最佳化之相關文獻 10
2.2.1國外相關文獻 10
2.2.2國內相關文獻 13
2.3國道客運排班最佳化之相關文獻 16
2.4文獻綜合評析 20
第三章、轉運系統車輛排班問題特性分析
3.1國道客運轉運系統之探討 30
3.1.1轉運系統之定義 30
3.1.2轉運操作對國道客運系統之影響 31
3.1.3國道客運業車輛排班運作之現況分析 33
3.2影響轉運系統車輛排班之相關因素 35
3.3旅客需求函數 38
3.4多時段特性分析 40
第四章、多時段車輛排班模式之構建
4.1模式的相關假設、目標函數與限制條件之關係 41
4.1.1模式假設 41
4.1.2目標函數的建立 42
4.1.3限制條件 43
4.2數學模式的構建 44
4.3修正模式 46
第五章、實例驗證與分析
5.1統聯客運轉運系統之現況分析 49
5.1.1轉運系統之路網型態 49
5.1.2路線營運資料分析 50
5.2建立旅客需求函數 53
5.2.1旅客需求與發車頻率之互動關係 54
5.2.2參數校估 57
5.2.3小結 61
5.3車輛排班模式驗證 62
5.3.1轉運排班模式驗證 62
5.3.1.1時段劃分與參數設定 63
5.3.1.2模式求解 65
5.3.1.3模式驗證結果 69
5.3.1.4小結 73
5.3.2模式併入新闢路線之驗證 74
5.3.2.1時段劃分與參數設定 74
5.3.2.2模式求解 76
5.3.2.3模式驗證結果 77
5.4驗證結果分析 80
5.4.1業者效益 81
5.4.2乘客效益 85
5.4.3敏感度分析 86
第六章、結論與建議
6.1結論 88
6.2建議 89
參考文獻 91
附錄1參(變)數一覽表 Ⅰ
附錄2第一部份模式驗證參(變)數值 Ⅲ
附錄3第二部份模式驗證參(變)數值 Ⅳ
表目錄
表1-1 國道客運行駛路線一覽表 3
表2-1-1 國外公車排班相關文獻之整理 23
表2-1-2 國外公車排班相關文獻之整理 24
表2-2-1 國內公車排班相關文獻之整理 25
表2-2-2 國內公車排班相關文獻之整理 26
表2-3-1 國道客運排班相關文獻之整理 27
表2-3-2 國道客運排班相關文獻之整理 28
表2-3-3 國道客運排班相關文獻之整理 29
表5-1 民國89年與90年之9、10、11月行車里程數比較 51
表5-2 民國89年與90年之9、10、11月載客數比較 52
表5-3 民國89年與90年之9、10、11月實際營收比較 52
表5-4 實施轉運操作前後台北-竹山線之獲利比較 53
表5-5 三種迴歸模式型態之參數校估情形 59
表5-6 業者實施轉運操作前平均每日之營運利潤 65
表5-7 線性型態需求函數之任意實數解求解結果 69
表5-8 對數型態需求函數之任意實數解求解結果 70
表5-9 線性型態需求函數之混合整數解求解結果 70
表5-10 對數型態需求函數之混合整數解求解結果 71
表5-11 線性型態需求函數之績效值與轉運前業者的營運利潤 72
表5-12 對數型態需求函數之績效值與轉運前業者的營運利潤 72
表5-13 現行排班作業下,業者平均每日之營運利潤 75
表5-14 任意實數解之轉運系統最適發車頻率(班次/小時) 78
表5-15 混合整數解之轉運系統最適發車頻率(班次/小時) 78
表5-16 轉運系統各路線平均每日發車班次數 81
表5-17 轉運系統平均每週營運情形比較 82
表5-18 一般日時段各路線實駛車輛數 83
表5-19 週休日時段各路線實駛車輛數 83
表5-20 台北-竹山線旅客轉運前、後平均總等車時間 85
圖目錄
圖1-1 研究流程圖 7
圖1-2 傳統直達路線與轉運路線之簡單示意圖 8
圖2-1 公車路線沿線承載旅客數量示意圖 12
圖3-1 國道客運旅運過程示意圖 31
圖3-2 國道客運實施轉運操作之良性循環圖 32
圖3-3 旅客需求函數與發車頻率的關係圖 39
圖3-4 發車頻率與營運時間關係之示意圖 40
圖4-1 線性軸幅路網型態之轉運系統 46
圖5-1 實施轉運操作前後之路網型態示意圖 50
圖5-2-1 台北→台中日週期之散佈圖 55
圖5-2-2 台中→台北日週期之散佈圖 55
圖5-3-1 台北→台中月週期之散佈圖 55
圖5-3-2 台中→台北月週期之散佈圖 56
圖5-4-1 台北→台中一般日時段之散佈圖 56
圖5-4-2 台中→台北一般日時段之散佈圖 57
圖5-4-3 台北→台中週休假日時段之散佈圖 57
圖5-4-4 台中→台北週休假日時段之散佈圖 57
圖5-5 需求模式參數校估之步驟順序 58
圖5-6 模式求解流程 68
圖5-7 不同迴歸型態之兩組可行解績效值 73
圖5-8 旅客需求量與發車班次數之散佈情形 73
圖5-9 兩組可行解所求得之業者利潤 79
圖5-10 三種排班作業下之業者平均每週獲利情形 80
圖5-11 本研究與業者所需之實駛車輛數比較 84
圖5-12 候車時間比對轉運系統整體獲利能力的影響 86
圖5-13 車廂容量對轉運系統整體獲利能力的影響 87
參考文獻
【國內部分】
1.周義華,游政霖,『城際客運轉車系統路線設計之研究』,運輸計劃季刊,29卷1期,民國89年3月,頁143∼180。
2.林祥生,『管制環境下城際國道客運服務策略之最佳化分析』,國立交通大學交通運輸研究所博士論文,民國86年。
3.朱正祺,『高速公路城際客運轉運操作最佳化模式之構建與求解』,國立交通大學交通運輸研究所碩士論文,民國85年。
4.邱裕鈞,『線性軸幅路網接駁轉運最適整合模式之研究』,國立交通大學交通運輸研究所博士論文,民國89年。
5.張有恆,楊博文,『大眾捷運系統與接運公車營運計畫最佳整合模式之研究』,運輸計畫季刊,21卷4期,民國81年12月,頁457∼492。
6.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,18卷2期,民國78年6月,頁223∼254。
7.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,23卷4期,民國83年12月,頁375∼406。
8.藍武王,林祥生,『均質環境下城際國道客運服務策略之最佳化分析』,運輸學刊,10卷3期,民國86年9月,頁39∼78。
9.藍武王,林祥生,『異質環境下城際國道客運服務策略之最佳化分析』,運輸學刊,10卷4期,民國86年12月,頁21∼58。
10.許書耕,陳茂南,邱裕鈞,『高速公路客運轉運系統之研究』,運輸計劃季刊,27卷2期,民國87年6月,頁315∼338。
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12.林容聖,『旅運需求與迴車時間變異對國道客運排班與車隊影響之研究』,國立交通大學運輸工程與管理研究所碩士論文,民國89年。
13.周義華,吳宗憲,『公車路線間相互支援之排班專家研究』,運輸計劃季刊,26卷1期,民國86年3月,頁159∼202。
14.周義華,謝金玫,『專家系統應用於公車排班作業之研究』,運輸計劃季刊,23卷2期,民國84年6月,頁199∼234。
15.曾鵬廷,『以旅運者行為探討中長程國道客運市場之行銷契機』,國立交通大學交通運輸研究所碩士論文,民國90年。
16.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,25卷3期,民國85年9月,頁395∼438。
17.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,民國86年。
18.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,民國85年。
19.劉昭榮,『航空公司飛航營運排班多目標規劃模式之研究』,國立成功大學交通管理科學研究所碩士論文,民國84年。
【國外部分】
1.Chang, S. K. and P. M. Schonfeld, “Multiple Period Optimization of Bus Transit System,” Transportation Research, Vol. 25B, No.6, pp. 453-478, 1991a.
2.Chang, S. K. and .P. M. Schonfeld, “Optimization Models for Comparing Conventional and Subscription Bus Feeder Services,” Transportation Science, Vol. 25, No. 4, pp. 281-298, 1991b.
3.Friedman, M., “A Mathematical Programming Model for Optimal Scheduling for Buses Depature under Deterministic Condition,” Transportation Research, Vol. 10, No. 2, pp. 83-90, 1976.
4.Hurdle, V. H., “Minimum Cost Schedules for a Public Transportation Route-- I. Theory,” Transportation Science, Vol. 7, No. 2, pp. 109-137, 1973a.
5.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.
6.Newell, G. F., “Dispatching Policies for a Transportation Route,” Transportation Science, Vol. 5, No. 1, pp. 91-105, 1971.
7.Salzborn, F. J. M., “Optimum Bus Scheduling,” Transportation Science, Vol. 6, No. 2, pp. 137-148, 1972.
8.Simpson, R.W, “Schrduling and Routing Models for Airline System,” Flight Transportation Laboratory Report R-68-3, Massachuselts Institute of Technology, 1969.
9.Vuchic, V. R., Transit Operating Manual, Pennsylvania Department of Transportation, 1976.
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