基于多目標優化的公共輪船調度策略研究

陳城鈺

摘要：在公共交通系統中，如何合理調度以實現運營收入與乘客滿意度的雙重效益一直是重點研究方向。本文以某輪船公司開設的輪船擺渡服務為研究對象，設定公司運營收入最大化與利潤最大化為最優目標，考慮一天內游輪數量、等待損失機制等不同情況，通過非線性動態組合優化算法分析并求解輪船航程安排與實際載客量等實際調度規劃。

Abstract： In the public transportation system， how to rationally dispatch to achieve the dual benefits of operating income and passenger satisfaction has always been the focus of research. This paper takes the ship ferry service opened by a certain shipping company as the research object， sets the company's operating income maximization and profit maximization as the optimal goal， considers the number of cruise ships in one day， the waiting loss mechanism and other different situations， through the nonlinear dynamic combination optimization algorithm to analyze and solve the actual scheduling plan such as the ship's voyage schedule and actual passenger capacity.

關鍵詞：多目標優化;運營成本;組合優化;調度

Key words： multi-objective optimization;operating cost;portfolio optimization;scheduling

中圖分類號：F252 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0027-02

1 ?問題背景

隨著公共交通的發展與人口的急劇增長，對于以營利與社會效益為目的交通公司來說，實施合理的調度算法顯得尤為重要。本文通過市場調研，以西安當地一家商用公共輪船公司的經營情況為例，通過合理的模型建立，使之實現利益最大化，并為游客提供最為優質的服務。

從游輪公司的角度出發，為了實現利益最大化，首先，是實現每天運營收入的最大化;其次，考慮運營時油費、設備折舊等成本，實現利潤最大化;最后，為提高服務質量和游客滿意度在總運載人數不變情況下，使游輪每次運載的人數盡可能均衡。

為使得模型具有說服力與可靠性，對使用數據與實際約束條件進行如下設定。游輪滿載是150人，起航時的載客量至少達到滿載的60%。游輪載客游覽時間（即啟航至返航的時間）為1.5小時。每人次的游覽票價為25元。游客主要參觀游覽時間為上午8點到下午6點，在該時間段內，游客將以平均每分鐘3人的速度到達碼頭。

2 ?模型假設

①到達碼頭的游客，在符合登船規則的情況下，都會登船游覽。②游輪在運行過程中不會發生故障，影響后續航程安排。③前兩問不接待8：00前和18：00點后到達碼頭的游客，第三問中，考慮7：50～18：00到達碼頭的游客。④忽略游客上下船的時間。

3 ?模型的建立

為獲得單艘游船的航程安排并計算總載客量，首先根據游船的運營成本并結合相關經濟學原理建立出航利潤模型;再以收入最大化、利潤最大化為目標進行多目標優化，最終篩選所得數據，選出每次運載游客最為均衡的航程規劃方案，確定總載客量。[1]

5 ?模型的評價與推廣

本模型的主要優點在于，將游客的滿意度這一抽象標準轉換成可以衡量的金錢成本與收入，利潤等量的單位進行統一，方便進行多目標優化。然而，在運營成本的制定過程中，隨機因素較多，導致模型無法準確地反映出來。我們采用抓住最主要的影響因素的辦法進行處理。

本文提出的模型具有較好的應用前景。其中，成本計算模型將抽象的顧客滿意度的概念進行量化處理，可以應用于衡量其他服務業務的客戶滿意度。以收入和利潤最大化為目標的多目標組合優化模型，可以通過設定不同的權重，以達到不同決策者對不同目標的重視程度不同。可以應于其他組合優化問題，比如規劃校車發車時間。

參考文獻：

[1]任建洵，王浩華.基于組合優化算法下的校車發車時間問題研究[J].井岡山大學學報，2018（7）：11-16.

[2]劉文.校車優化調度算法及模型研究[J].清華大學學報：自然科學版，2013（2）：247-251.

[3]劉偉，陳科全，謝忠金.大型公交站的動態排隊論分析與優化[J].重慶交通大學學報，2018（8）：7.

[4]越民義.組合優化介紹[J].運籌學雜志，1988（01）.