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GPS环境下公车车辆排班调度专家系统之研究

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GPS环境下公车车辆排班调度专家系统之研究
研究生:吴孟0
指导教授:张堂贤
第一章绪论近年来公车业者在营运车辆上装配全球定位系统(Global positioning system, GPS)与通讯设备已蔚为风潮,但庞大的系统建置,运作及维护等费用的支出使公车动态资讯的维运陷入窘境、本研究之背景在於资讯服务商(Information Service Provider, ISP)之架构下发展市区客运业排班调度系统以降低客运业者自行开发与维运系统的成本,充分地发挥『交通平台』与『交通资讯』的商业价值.
本研究所建立排班模式主要考量「营运者利润最大化」原则及「旅客拥挤程度」为限制决定各时段发车次数,提供时刻表资讯.并构建以专家知识作为班表调整依据的专家系统,系分为「班距模拟」与「班表调整」两部分,其中「班距模拟」可提供符合站务人员排班经验之班表微调、「班表调整」则可针对人员事先请假,中途退出以及车辆保养,故障等状况进行决策支援,并利用GPS即时资料辅助调度监控车辆行驶中误点、脱班、漏班、连班及无法回站发车之情况,最後以台北市公车285路线为例,开发Web-Base应用平台进行相关实例分析与系统评估.
第二章文献回顾与现况分析本章主要了解目前车队管理系统於国内外应用,0集车辆排班问题,车辆调度问题等相关文献,并进行文献评析,最後说明现行排班调度作业的流程与方法以及市区客运业者对排班调度专家系统之功能需求.
在文献评析後发现数学规划法结合专家系统可提供系统较佳应用,由於数学规划法可考虑使用者的观点订定目标与限制式,将要考虑的因素予以量化,变数之间的关系则以数学式表示、并采用适当的方式求得最佳解,对於本研究而言、若采用解析性数学模式,由业者的角度制订排班策略,可反映旅运需求的尖离峰特性,充分利用车队,因此本研究将采用营运时间切割成多时段的作法,针对各个时段求解最佳排班策略,以营业净利最大为求解目标与最适时段班距.另一方面,配合专家系统的优点可同时考虑许多变数的影响、容易将GPS所提供的即时资料的适时地在系统中表现出来,亦可针对人员,车辆与路况等突发状况或例外事件进行决策支援,以切合现实状况.
第三章排班模式-决定车次首先探讨影响排班因素,在本章中排班模式之用途在於决定各时段发车频率即各时段发车次数,本研究构建车辆排班模式系参照林容圣研究成果以业者追求获利最大的角度,在考量乘客流失之情形下,构建目标函数,并说明排班模式应用流程.
第四章专家系统-班表调整本章所构建之专家系统主要目的为进行班表调整,以实际行车状况日报表为蓝本,建立具专家知识经验累积的各时段班距模拟函数,并可针对人员事先请假,中途退出以及车辆保养,故障等状况进行决策支援,另外更利用GPS之定位资料预测车辆回站时间,判断车辆是否有误点、脱班、漏班、连班与无法回站发车之情事,以协助站务员调度作业参考.
第五章系统规划与实作构建系统功能架构,系统实作则说明各子系统运作流程,并呈现各子系统介面.
第六章实例研究与系统评估实例研究以台北市公车处285路线市区客运排班调度实际数据进行模式效益评估,本章中以非假日与假日承载量资料分别进行实例分析,并说明现行排班方式的实际获利,预期获利,与本模式排班的模拟获利三种情境下所输出的单日与单月获利,在此,单日即表示一个工作天,单月则指九十二年三月.
在动态资料库进阶测试方面,本模组测试项目系针对各项功能与动态资料库连结之系统效率进行每次执行之运算时间量测,评估项目包括车辆即时资讯管理的预估回总站时间功能,排班模组的线上排班功能,目标车次排班功能,统计资料模组的行车凭单功能,出车次数与出车率统计,调度模组的预估轮次时间等、调查结果显示系统效率较原人工作业减少50%的时间.
对於专家系统的测试与评估则利用满意度调查之方式进行系统评估,其目的主要为了解本研究所构建排班调度专家系统中所归类的十项功能是否符合站务人员需求,以及对於实际排班作业的适用性.
调查对象须考量实际系统设计路线与对象,因此抽样对象系以本研究路线中台北市公车处与三重客运公司的十位专业人员,包括站务人员(八位)及相关专家(二位)进行深入访谈,在此所指专家即为市区客运业者之高阶管理人员其相关业务与排班调度有关者.
调查结果发现十项功能中以调度模组之线上调度功能可有效监控营运中车次状况之满意度最高,其次为线上调度之各站状况功能,可见其对於车辆间班车误点、脱班、漏班、连班、车辆无法回站发车情况相当重视,但也有站务人员表示无须知道车辆到各公车站时间,因此可知对站务人员而言最重要的事为维持车队管理之正常运作,乘客等待时间则为第二考量要素.
就网路排班之专家决策支援功能而言、由於输出介面与排班表单形式与业者目前所使用的报表格式不同、造成在系统推广上站务人员较无法适应之情事,应可藉由介面修正达到改善,而站务人员表示手动排班功能较具机动性,不排斥未来排班作业电脑化,网路模式排班结果则可提供新进站务人员参考、另外站务人员对於人工调整班表部分则持保留态度,较不倾向该功能设计方式.
站务人员对於统计与相关报表资料可获得营运里程资讯等感到满意,但亦认为公司原MIS资讯系统已可符合其需求,在人力机物管理功能方面则感到满意.
就整体功能面而言应可满足站务人员需求,但在介面显示与开发环境上,业者认为应考虑区域网路式经营型态、在此本研究为加强资料安全性已提出安全认证之机制,透过使用者帐号与密码之方式,建立完善的防火墙以维护资料安全性与永续性,在网页介面呈现方面应可整合为网际网路软体,提高软件效率.
第七章结论与建议结果显示若采用本研究之排班模式,以285路线为例单日非假日应可提升4.36%获利,单日假日可提升63%获利,整体而言单月效益应可提升9%获利;在专家系统的使用者满意度调查方面,90%的使用者对於调度模组感到「满意」、系统效率较原人工作业减少50%的时间,站务人员认为本研究所构建排班调度专家系统可有效掌握车队营运,提升大众运输服务品质.
国立台湾大学土木工程学研究所民国92年(硕士)学位论文摘要

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