灵活公共交通系统作为一种新型的公共交通服务方式,因其灵活可变、定制高效的营运调度模式,已经成为未来公共交通体系的重要组成部分。本研究紧密结合我国公共交通发展的现实需要,结合新技术对原有传统公交产生的冲击,在思考实践遇到的问题和启示的基础上,将问题整理归纳,提出灵活公共交通系统营运调度模型与方法研究。该研究涵盖如何灵活公交营运问题中的灵活线路规划与站点选择性服务、灵活线路长度与减少不必要停车、合理调节发车频次与发车容量之间的关系、站点动态分级与差异化票价等问题,以及电动灵活公交辅助系统优化中的电能补给效率优化等关键问题。本文针对灵活公共交通系统营运调度模型与方法的研究与探讨,通过提炼灵活公交营运调度过程中的理论问题提出营运策略与方法,并针对不同营运策略提出相应的优化模型和求解方法,力求实现适合不同服务情境下的灵活公交营运模式,为解决公共交通供需单一且不平衡提供系统性的公交优化理论支撑。本文的主要工作和研究成果包括以下几个方面:1)本文对灵活公共交通系统营运调度的产生及发展历程进行回顾,深入剖析国内外已有的相关理论与方法,总结该系统营运调度模型分类及研究现状、系统营运调度模型的建模及求解方法、系统营运调度辅助系统模型和未来发展趋势等,提出灵活公共交通系统营运调度模型与方法研究目标、内容和方法,本研究对于促进城市公共交通多元化发展具体较强的理论和现实意义。2)针对传统公共交通系统成本效益和质量服务的矛盾,本文对乘客出行公交站点按热门程度进行两级划分,在充分考虑不同的用户群体的出行诉求和支付意愿的基础上,分别提出了基于预约数据和基于实时数据的灵活公共交通系统路径选择营运调度模型。灵活公交系统允许乘客通过指定他们的出发地和目的地、出发时间范围和支付意愿来定制个人的出行需求并享受定制的点到点的服务。此外,公交公司可以根据历史数据中通勤乘客比例,出行分布与数量,灵活公交乘客的比例,以及乘客支付意愿的强度等为公交灵活化改造的必要性和预期收益提供一个总体研判。3)针对传统公交缺少站点动态分级和差异定价的现状,本文提出利用站点历时站点数据、实时客流数据作为动态定价基础,并考虑乘客的支付意愿,提出一种根据站点特性和不同时段客流情况进行站点动态分级、动态定价的灵活公共交通系统营运调度方法。该方法通过收集不同时段的乘客出行信息和公交站点的基础数据,如土地利用情况、道路连通性、路网设施、路网拥挤度、乘客需求等,对不同时刻的公交站点进行动态分级,将区域灵活公交车辆调度方案和站点动态差异定价之间的有机联系。在定价过程中,既考虑了站点响应覆盖率,又满足了不同时段的绕行成本,优化后的灵活公共交通系统营运模型可以较好地实现公交公司和乘客双方共赢。4)针对传统公共交通系统在城市低密度区乘客等车时间过长,停靠站点过多的问题,本文提出长度可变灵活公共交通系统营运调度实时模型。该模型计算系统中所有不间断往复运行的灵活公交车的服务列表,确定系统中所有乘客的服务总时间和总次序,有效降低乘客出行等待的时间,减少灵活公共交通系统营运过程中的不必要的停车次数。该模型在客流量低的地区和客流潮汐现象明显的情况下的优化效果突出。5)针对传统公共交通系统依靠固定容量的车辆,无法适应交通出行需求的时空变化的问题,本文提出利用胶囊车技术和概念,建立车辆容量灵活可变的灵活公共交通系统营运调度模型,有效解决了车辆容量与出行需求之间不匹配导致的乘客等待时间过长或车辆利用率低的问题。在这个模型中,通过调节调整胶囊车车节数量、发车频率和乘客策略,以达到系统出行总成本最优的优化结果。在求解过程中,本文通过数学变化将非线性问题线性化,并推导证明出原非线性问题的上下界,有效控制最优解和近似最优解之间的误差范围。6)本文对电动灵活公交的电能补给系统有针对性的进行了优化,分别提出了考虑电池充电效率的灵活公共交通共享换电站系统和动态无线充电系统模型。灵活公共交通共享换电站系统模型可以有效解决了长途运输中的电能补给效率问题,通过同时优化电动汽车换电站点选择和电池电量选择策略,并考虑了电池充电速率的变化曲线,提高了换电电池利用效率。灵活公共交通动态无线充电系统模型在考虑了电池充电速率变化的基础上,优化无线充电路段的位置、长度和车道数量。这两个电能补给模型的提出,为电动灵活公交辅助系统建模的发展提供了理论支撑。本研究紧密结合我国公共交通发展的现实需要,坚持立足公共交通发展的前进方向,强调关注智能化、自动化和电气化给公共交通领域带来新机遇,具体分析和研究了灵活公共交通系统营运调度模型与方法,分别从灵活公交系统路径选择、车辆调度、站点分级、动态票价、电能补给等角度,切实解决灵活公交营运组织优化调度中的优化问题。相关研究结果对于改善传统公共交通营运结构,提升灵活公共交通系统营运调度公交服务效率和品质提供了理论支撑,对于促进我国公共交通的发展具有重要意义。