随着经济的发展和城市化进程的加快,城市交通拥堵问题越来越严重,已经成为制约城市可持续发展的瓶颈,优先发展公共交通成为解决这一问题的重要手段。城市公交乘务调度方案设计是公交系统规划的关键步骤,设计一套科学、合理和实用的公交乘务调度方案可以合理分配资源,从而减少公交营运成本投入,提高交通资源利用率,有效缓解交通拥堵问题。目前,大多数公交企业主要依靠具有经验的管理人员花费较长的时间进行人工调度,在公交车次数量很大的情况下,难以对调度计划作出快速准确的安排和调整,更难保证调度方案的经济性、正确性和合理性。此外,在调度过程中仅凭静态行车计划和自身经验进行调度,不能有效结合车辆运营实际、客流变化情况以及不同线路的闲置资源来合理调整调度方案,导致了各分公司和车队线路之间缺少协调,公交资源不能实现多线路间的优化配置。为此,本文针对现有公交乘务调度方法的局限性和滞后性,分别研究了人-车固定模式和人-车不固定模式下的城市公交乘务调度优化问题,具体内容包括:(1)系统分析和总结了国内外乘务调度相关问题的研究现状,从数学建模和求解算法两方面的研究成果给出了文献综述,指出了论文的创新点,确定了本文研究的主要方向和内容。(2)针对人-车固定模式下单车场的公交乘务调度问题,考虑了公交时刻表、公交车场和乘务规则等基本因素,分别建立了单班型和多班型的单车场公交乘务调度模型。前者考虑乘务组劳动时间和公平性约束,以最小化乘务时间成本为目标函数,建立了0-1整数规划模型,设计了相应的禁忌搜索算法;后者在单班型模型的基础上,考虑了早班、白班和晚班三种班型,增加了班型时间窗约束条件,建立了相应的模型和算法。(3)针对人-车固定模式下多车场的公交乘务调度问题,分别建立了单班型和多班型的多车场公交乘务调度模型。前者以最小化乘务总时间成本为目标函数,建立了整数线性规划模型,设计相应的禁忌搜索算法,并对多车场条件下多条线路一天所有车次的乘务调度优化问题进行实例分析;后者在单班型模型的基础上,增加了班型时间窗约束条件,建立相关的数学模型和求解算法,并运用算例对模型和算法进行了数据分析。(4)针对公交车次到达会发生延误从而影响到公交乘务调度结果的情况,提出了车次到达延误的概念,设计了基于车次到达延误的公交乘务调度优化方法,提出可采用维持原有方案、乘务组数量增加和乘务组任务调整等三种策略优化车次存在到达延误时的乘务调度方案,并进行了相应的算法设计和算例分析。(5)针对人-车不固定模式的公交乘务调度特点,考虑了车辆调度任务、换班点、驾驶段和乘务规则等主要影响因素,以选择具有最小成本的乘务组集合为目标,假定其中每一乘务组任务都被严格地包含在一个连续驾驶段任务中的约束条件,建立了集合覆盖模型。设计了相应的列生成法算法,通过算例分析验证了该模型与算法的正确性和有效性。