2016优秀硕士学位论文培育申 - 图文

项目编号：

“管理科学与工程”省高校人文社科重点研究基地

优秀硕士学位论文培育申请书

论文名称：城市电动公交经济性研究分析—以杭州为例 论文作者： 王艳阳 所在学院： 管理学院 申报日期： 2016/10/15

“管理科学与工程”省高校人文社科重点研究基地 制

二〇一六年九月

一、简介

论文名称 概 况 论文性质 论文来源 起止时间 城市电动公交经济性分析研究—以杭州为例 （）基础研究 （√）应用基础研究 （）自主立题 （√）教师研究选题 自 2016 年 10 月 至 2017 年 10 月 作者已获 1、省新苗人才计划 2、校优秀学位论文培育 3、其他： 得的资助 性 申 姓名 王艳阳 别 请 人 所在 管理学院 院系 姓名 主要成员 王艳阳 男 联系 电话 年龄 24 出生 年月 15858127925 性 别 男 1991/10 电子 信箱 专业 管理科学与工程 姓名 指 导 教 师 许雪琦 性 别 女 出生 年月 1974/01 入学 年月 2016/09 651940391@qq.com 具体分工 建模及仿真 主要研究方向 信息系统、复杂系统、智能系统、大数据等 近三年获奖成果：省部级奖 项，厅局级奖 项 近三年科研经费___2___万元，年均 0.7 万元 随着城市交通的不断改进，人们对于交通工具的选择也逐渐区域多样化，城市电动车素以平稳、低噪音、零排放的优点受到市政的青睐，然而 论 文 主 要 内 容 简 介 考虑到前端能源的产生因素影响，纯电动公交车并没有真正的实现零排放，其经济性和低污染也需要进行定量化研究，从而界定城市所需电动公交的数量，以及电动公交的班次和路线，本文以杭州市为例，从研究人们对于交通工具的选择倾向，以及所选交通工具所耗费的能源，产生污染所需的治理费用等出发，设置相应的变量，通过多目标规划的方法实现城市交通状况的整体最优。最后经过系统仿真，验证协调算法模型在解决杭州市城市交通所需电动公交数量及班次的情况。 1

二、论文撰写的意义、内容与创新点 1、论文撰写的背景和意义 1.1选题背景 随着城市化的不断加剧，城市交通规模不断增大，所产生的污染以及运输成本逐渐增大，根据高德地图近两年发布的《中国主要城市交通分析报告》，杭州市稳列中国拥堵城市TOP 10。2015年第三季度城市高峰拥堵延迟指数为1.99，全国排名第三（报告采用“拥堵延时指数”作为城市拥堵程度的评价指标，即城市居民平均一次出行实际旅行时间与自由流状态下旅行时间的比值）。 根据杭州市统计年鉴的统计数据，杭州市2015年年末汽车保有量已高达280万辆，如图1.1所示。城市汽车数量增加导致环境污染增加，不仅影响了居民的身体健康、而且汽车数量增加使得交通过于拥堵造成城市时间成本浪费，这成为制约杭州经济发展和影响居民生活水平和身体健康的主要因素。 图1.1杭州市2006——2015汽车保有量的增长趋势图 电动公交是解决城市交通拥堵和城市环境污染的重要途径之一，国内外很多城市都采用了这个技术。杭州也引入了电动公交，但是仍未达到城市的相应需求。为了促进电动公交系统在城市中起到更为积极的作用，使得公交系统运营成本降低，解决环境污染，提高道路的运行效率，论文特地选定了相应指标并在约束条件下进行了多目标线性规划。并对比燃油公交进行最优性比较得出电动公交的优越性。 2

1.2研究意义 研究和实际案例表明，电动公交是未来发展的趋势。降低运营成本，改善生态环境是现阶段我们需要慎重考虑的关键。虽然电动公交在一定程度上改善上城市交通污染的现状，但城市交通污染问题依然没能得到很好的解决，能源前端依然产生一定的污染。在理论和技术上，现有电动公交系统依然可以进行更好的优化。在大规模的密集型城市中对电动公交进行成本分析、前端污染分析仍然需要重点考虑。从整体目标来看，电动公交系统将伴随城市地铁系统，以及公共自行车系统成为城市的主要运行方式，并实现整个城市区域内交通运行效果最优化，与此同时有助于解决城市交通容量不足、交通拥堵等问题，为城市的发展提供经济高效节能的电动公交系统。 本文提出的城市电动公交运行系统方案具有成本相对较低，污染小，运营效率高的优点，对于其他城市电功公交运行系统的建立及优化具有借鉴意义，也为解决城市交通问题提供前瞻性指导。 3

2、论文撰写的目标与主要内容 2.1研究目标 随着城市化进程的加快，部分大城市开始使用电动公交这一经济环保交通工具。但在电动公交步入城市中的同时，城市自行车、城市地铁、私家车、滴滴打车等经济环保型交通工具也不断涌现，因此如何合理的安排电动公交车的数量成为了当下亟需解决的问题。本文针对杭州市公交车、地铁以及城市自行车、出租车乃至人们对于步行的选择做了相应的研究，通过对各种交通工具的选择以及各种交通工具的运行所需消耗的资源以及处理所产生污染所需消耗的资金数目进行了分析，通过寻找定量的评价指标建立数学模型得到满意度较高的优化方案，并对电动公交数量进行量化，为交通局以环保局提供相关的指导和借鉴，为城市电动公交的设置提供理论研究和决策依据。 2.2研究内容 本文以杭州市为例研究城市电动公交的数量设置与优化，采用时间序列法分析未来采取电动公交出行的人员数量，提出电动公交于其他交通搭配的方案，实现多种交通工具共同运行达到交通运行成本整体最优的目标，运用Excel进行最优性求解并进行最优性检验，验证交通运行搭配的最有性。从文章的逻辑顺序出发，本文的主要研究内容为： （1）数据分析。采用时间序列法对从实际调研中得出的人们对于各种交通方式选择的倾向以及数量进行分析，得出未来人们对各种交通工具选择的数量，即乘地铁出行、乘电动公交出行、自行车、出租车以及步行人数。 （2）城市交通工具协同模型研究。论文分析了杭州市地铁、公交出租车以及步行的协同方式，各种交通工具相互配合解决杭州的交通拥堵问题。随着交通流不断增大，碳排放量不断增多，采用地铁、公交、公共自行车以及出租车等交通工具协同解决交通污染问题，实现碳排放量的最小化、交通成本的最小化。根据整体最优化原理，需要各变量之间的关系以及约束方程，从而是目标函数达到最优化。论文着重分析各种交通工具之间的差别，以及乘坐各种交通工具所消耗的成本和产生的碳排放量，最后得到整体最优状况下所使用电动公交的数量。 4

（3）仿真技术。从理论和技术上分析采用计算机仿真技术对于交通污染和交通成本状况的模拟的合理性，验证采用VISSIM对实际交通仿真的有效性，并为评价指标输出数据。根据得出的仿真数据，论文从产生污染的指标（包括碳的排放、二氧化硫的排放、公交运行的时间和距离等指标）和路段运行经济性指标（包括耗油量、耗电量、以及人们行驶过程中平均消耗的能量）两个方面对电动公交的优越性进行评价，并与之前的燃油公交运行指标做对比，验证论文模型的有效性。 5

3、论文撰写所具备的基础（包括优势、资料收集情况等） 3.1在文献查阅方面 在导师的指导下，笔者阅读了大量相关文献。简略的文献综述如下：电动公交车指纯电动公交车，全部使用电能行驶，该类产品噪音小，行驶稳定性高，并且实现运行过程中的零排放。电动公交车是主要以以车载电源为动力，选配合适的车载蓄电池或电缆供电设备提供电能驱动行驶的公交车。其具备良好动力性能、持续行驶里程达500公里、电池使用寿命长（两年以上）而且成本较低、与整车的配备良好。符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。将电动公交的经济性研究主要集中在以下几个方面： （1）电动公交的运行成本研究方面；纪铮翔、陈小鸿依托现代信息采集的数据根据交通流的特点深入研究各个评价指标之后，建立起一套多种类多层次的指标体系，通过运行速度、车流量能力以及相应的符合系数，车辆延误时间、车辆运行时间、路网里程、密度、机动车保有量等进行了一系列的指标体系，本文根据不同状态下能源的消耗量进行比对，考虑购车成本，电池的消耗、电力消耗、充电站的建设消耗以及燃油汽车的购车成本、耗油量等进行数学建模，查找最优解继而运用对比分析比较电动公交的经济性。 （2）能源污染的研究方面。张婷、胡建等以淄博市为例对根据国家发改委发布的“国家温室气体自愿减排方法学”探讨了纯电动公交车碳减排放量的方法并提出一种考虑碳收益的公交综合成本计算方法在分析单线调度的基础上重点研究了纯电动公交的区域电动模式，建立了一类考虑碳收益的多目标分析方法在成本函数中引入碳收益之后能够运用该种方法同理性分析燃油汽车以及地铁、出租车的能源污染方面的研究。 （3）电动公交与其他交通联合优化方面。刘治彦、岳晓燕、赵瑞研究分析认为应当建立步行、自行车、公交车的依次增高的定价进行公交治理优化，政府加大对公共交通的补贴，从城市高度控制城市交通的规模，因此本文参考该思想设计了电动公交与其他交通工具的优化，不仅体现电动公交的优化，而且使得城市运营成本整体降低，污染减少建立多目标规划模型，并用Excel软件对该模型求解，并进行最优性检验。

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3.2在实际交通数据搜集方面 项目开始之前，本文的实际数据来自三方面：实地调研与杭州公交集团统计数据平台以及对官方电动公交的参数及耗电量调查。 （1）实地调研 时间： 2015年4月6日—4月10日（周一至周五），本文研究通勤时段早高峰，故选取周一至周五交通数据，周六、周日交通不在研究范围内。 调研路段：“龙翔桥” 调研目的：了解人们对交通工具的选择比例以及各种以龙翔桥为出发点或中转点的交通工具运行里程以及运行班次、频率等 调研内容： 1）对“龙翔桥”的各种交通工具进行统计，记录公交线路、长度、班次、停车间断时间、等基础信息； 2）记录各个时间点人们选择不同交通工具的决策； 3）访谈公交司机、出租车司机有关路段情况； 4）统计车辆构成：根据获取的“龙翔桥”实际交通状况，分析各种交通工具所占的比例。 （2）杭州公交集团统计数据平台 根据杭州市公交集团统计数据显示，截止到今年6月份为止该集团主城区5006辆运营车辆中，各类清洁能源、节能与新能源车辆已达4383辆，占运营车辆总数的87.55%。在清洁能源、节能与新能源车辆中，油电混合动力公交车901辆，液化天然气公交车1604辆，“比亚迪”纯电动公交车1500辆，“万向”纯电动公交车220辆，即充式无轨电车150辆，观光电瓶车8辆。其表示图如下

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图3.2.1杭州公交集团公交数量饼状图 （3）电动公交的参数及耗电量 本文以杭州市投入的比亚迪K9电动公交为例进行了调查，截图得到得到了其车型型号表，其性能参数如下： 图3.3.1比亚迪K9车型号 此外，经数据搜集得到耗电量调查图标，如下 图3.3.2电池耗电量统计折线图 杭州市电动公交运行所需的耗电量，前端电力生产而衍生的碳化物，以及地铁、出租所消耗的资源依然需要进一步调查研究，下文基于所采过后的所有数据进行分析。 8

4、论文的创新之处与预期成果 4.1创新之处 本文基于多目标规划的基本理论，对比论述了杭州电动公交和燃油公交的优劣以及电动公交设置数量的问题；采用时间序列分析法对未来乘坐公交出行的人数进行预测，对搜集的数据进行分析，得出电动公交能够节约的资源以及能够减少的环境污染。以杭州市的电动公交系统作为研究对象，首先采用时间序列法对其实际交通数据进行分析，对杭州市所需电动公交数量进行优化，针对其产生的前端污染数量以及所消耗的资源数目结合地铁、公共自行车等交通工具的特性对电动公交的数量进行优化，采用对比分析的方法得出电动公交相对于燃油公交的优势之处，并运用VISSIM对优化的模型进行系统仿真。 本文的创新点主要体现在： （1）采用定量方法对 燃油公交和电动公交产生的污染和消耗的资源进行分析，基于数据分析结果，找出燃油公交和电动公交的平衡点，从而采取针对性的解决措施。采用时间序列法对由实地调研和杭州统计平台获得的公交车、地铁的人流量数据进行深入分析，得出了未来的人流量趋势，并以此计算将来所需要的交通工具数量及各种交通工具的数量搭配。 （2）采用抽样统计分析的方法对人流量进行估计，并根据实际交通流对电动公交的班次进行计算以此来确定电动公交总的里程数。并结合其他交通工具日载乘客流量确定其他交通方式的里程数量以及往返车次，从而确定各种交通工具所消耗的资源以及所产生的污染，从而分析出现有电动公交体系的经济性是否契合了整体的最优性，其目的是使得现有评价更为科学和宏观，而绝非但一方面考虑电动公交的造价和消耗问题，从所抽取的样本中估计人流量的整体数量。当人流量达到一定时，对电动公交数量以及电动公交班次加以调整。电动公交数量及班次的调整不仅考虑了调整过后所耗费资源的多少而且也考虑到能源前端对环境的影响如碳的排放、二氧化硫的排放等，通过抽样统计的方法，也去验证交通监管部门所给出的数据有效性，从而真正意义上实现对电动公交经济性的优化分析。 9

4.2预期成果 （1） 项目规定时间内在核心期刊发表论文一篇 （2） 研究报告一份，提交政府或交通相关部门 三、论文撰写的可行性与方案（包括研究计划、实施进度等）

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可行性分析： （1）经济可行性：在项目经费的支持下，论文前期获取的公交数据以及人流量的调查可以进一步完善。项目后期的建模与仿真主要利用学校的现代物流实验室机房电脑完成。项目完成后，合理的配置电动公交数量可以极大的降低整体经济成本，对杭州的生态环境与交通状况带来极大的社会与经济效益。 （2）技术可行性：项目组成员熟练掌握R软件，用于处理获取的“龙翔桥”交通流数据，分析该路段与时间波动情况。用VISSIM软件对“龙翔桥”路段交通状况进行仿真，得出在信号灯协同模型下的路段各种输出指标，与之前的车道情况做横向对比，验证模型的有效性。 （3）应用可行性：论文数据来自于实地调研与交通部门的官方数据，实用性高。运用对比分析与多目标优化相结合，具有一定的新颖性。论文完成后项目组还会整理一篇研究报告，提交政府或交通相关部门。 论文撰写方案 2016年10月——2017年1月 文献阅读与数据搜集（正在进行） 2016年2月——2016年3月 对前期已获得数据整理与分析 2016年4月——2016年6月 构建电动公交优化及整体优化模型并对其进行仿真 2017年6月——2017年10月 论文撰写与投稿

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四、专家评审意见 签章： 年 月 日

五、人文基地办公室审核意见 签章： 年 月 日

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附件二：

2016年“管理科学与工程”省高校人文社科重点研究基地

优秀硕士学位论文培育申请汇总表

项目组成员

作者已获得的资助情况 序号 学院 项目名称 作者 作者电话 作者邮箱 指导教师 指导老师电话 城市电动公交经济性 管理学院 分析研究—以杭州为例 王艳阳 15858127925 651940391@qq.com 许雪琦 13588010979 13

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7ke8.html