基于生物节律的地铁乘务计划编制研究

论文摘要

地铁交通的高速发展,对地铁驾驶的时长和安全保障都提出了更高的要求。为保证地铁运营任务的顺利进行,目前大多数线路采用轮班制进行值乘排班。在轮班制下进行地铁值乘任务,乘务员自身的生理节律易被打断,进而引发其作业疲劳,影响地铁交通的高效、安全运营。本文从生物节律对排班的影响出发,进行地铁乘务员的排班计划编制研究,围绕轮班疲劳的形成机理、影响因素与评价方式以及地铁排班的建模求解方法等问题展开了全面深入的理论研究与实践检验,设计了基于生物节律的地铁乘务员排班计划编制模型和算法,具体的研究内容如下:(1)针对地铁乘务运转的实际情况,分析了乘务计划编制的相关概念与基本步骤,并基于此从生物节律与驾驶疲劳的角度出发,探讨了生物节律在轮班制中的影响因素,进一步明晰了本文中排班计划编制的方法与理论需求,为模型的建立提供了理论基础。(2)对现有的几种疲劳检测方法进行了分析,详细剖析了适用于地铁乘务员轮班疲劳的评价方法,在此基础上进行了修正和改进。以轮班疲劳评价方法为基础,基于乘务员主观疲劳调查和生物节律理论模型,提出了可用于地铁乘务员轮班疲劳的评价模型,并将该模型分为单班次疲劳评价和周期轮班疲劳评价分别进行了研究。(3)借鉴乘务计划问题的相关理论,分别以总人数最小和轮班疲劳峰值最小作为目标函数,将排班问题分为单班次排班与周期轮班排班两部分。单班次排班使用集合覆盖模型进行求解,并加入了单班次疲劳的约束;周期轮班的排班加入轮班疲劳评价模型,设计遗传算法对其进行求解,该模型和算法可用于优化排班结果可能带来的疲劳风险。(4)以北京地铁燕房线现有运行图与班组数据进行算例分析,验证了模型及算法的有效性,利用轮班疲劳评价方法对求解结果与该线路目前手工编制的排班结果进行对比,以此证明该编制方法的实用性和有效性,可为地铁交通的排班计划编制提供理论和技术支撑。

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致谢

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 生物节律对人的影响

1.2.2 铁路及地铁乘务员轮班疲劳现状

1.2.3 乘务计划排班建模及算法

1.2.4 国内外研究现状总结

1.3 研究内容及技术路线

2 地铁乘务员排班问题分析

2.1 地铁乘务员排班概述

2.1.1 乘务运转制度的相关概念

2.1.2 乘务员基本出乘方式

2.1.3 地铁乘务员排班的特点

2.2 地铁乘务员排班计划问题

2.2.1 单班次排班问题

2.2.2 周期轮班排班问题

2.2.3 常见求解方法

2.3 生物节律与地铁乘务员排班

2.3.1 生物节律对排班的影响

2.3.2 基于生物节律的地铁乘务员排班方法

2.4 本章小结

3 基于生物节律的地铁乘务员轮班疲劳评价模型构建

3.1 地铁乘务员轮班疲劳的评价方法

3.1.1 2种适用于地铁乘务员轮班疲劳的评价方法

3.1.2 对2种评价方法的实例验证

3.2 单班次疲劳评价方法的研究

3.2.1 单班次疲劳评价公式

3.2.2 公式系数修正

3.2.3 实例分析

3.3 周期轮班疲劳评价方法研究

3.3.1 现有周期轮班疲劳评价方法存在的问题

3.3.2 改进的周期轮班疲劳评价公式

3.3.3 实例分析

3.4 本章小结

4 地铁乘务员的排班计划编制

4.1 单班次排班计划编制

4.1.1 符号定义

4.1.2 目标函数与约束条件

4.2 周期轮班的排班计划模型

4.2.1 符号定义

4.2.2 目标函数与约束条件

4.3 周期轮班的排班计划优化算法

4.3.1 遗传算法理论概述

4.3.2 对周期轮班的排班遗传算法设计

4.4 本章小结

5 排班模型的应用与验证

5.1 线路信息采集

5.2 算法参数取值

5.3 结果分析与讨论

5.4 本章小结

6 结论

6.1 主要研究结论

6.2 研究展望

参考文献

附录A

附录B

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李思

导师: 方卫宁

关键词: 地铁乘务员,轮班制,生物节律,驾驶疲劳,乘务排班计划,遗传算法

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,社会科学Ⅱ辑

专业: 生物学,社会学及统计学

单位: 北京交通大学

基金: 交控科技股份有限公司

分类号: Q418;C913.2

总页数: 113

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