本研究以系統總成本最小化為目標，發展一大眾運輸最適路線服務模式。大眾運輸具有固定路線之營運特性，但多數乘客之旅程多為其營運路線之部分區段，僅有少數乘客從路線起點全程搭乘至路線終點。因而，大眾運輸之營運路線上，各區段旅客需求量往往並不均勻。傳統班車均採取由路線起點營運至路線終點之服務方式，在需求量少之區域，常造成無效率之運作，甚至是空車運轉。
　　在多對多的起迄需求型態下，本研究將一大眾運輸營運路線分割為數個區間，各區間彼此組合成班車提供服務範圍之服務形式；藉數學規劃法，建立各服務形式派車頻率與系統總成本之關聯模式。其中，總成本係考量業者之營運成本與旅客之旅行成本(包含等車、轉車及車內旅行時間成本)。以總成本最小化為目標式，求解各服務形式之最適服務頻率，進而整合各分區班車服務做為該路線之最適服務模式。
　　本研究之數學模式本質上為一非線性整數規劃問題，實務操作上常先釋放整數限制，再將實數解小數部分無條件進到整數位以滿足限制規範，但往往造成目標函數總成本之增加。本研究另研擬以一組可行整數解為基礎，搜尋適合業者營運操作之較佳整數解之演算法，不但改善目標值，也未造成求解之額外負擔。
　　本研究以台南地區公路客運業者實際營運資料為輸入值，探討模式應用之結果，顯示搜尋較佳整數解演算法確有其績效，且數學模式產出結果之總成本值，亦優於傳統班車僅採用行駛全線運行之服務方式。此外，本研究亦參酌業者之實務經驗，討論基本模式之延伸應用，提升本研究模式之應用價值。

The study intends to develop an optimal transit service patterns model for minimizing system total costs. Demand of a transit service route tends to be heterogeneously distributed. On segments with less ridership, the traditional types of full-route operations may not be cost efficient. Operators should adjust service frequencies for different demand. The shorter headways may attract more passengers for reducing the average waiting time. However, operators prefer bigger buses with more capacities for longer headways to reduce operation costs.
By considering a general transit route with many-to-many zone-based demand, a transit service patterns model is developed. A studied route is divided into several segments, and an optimal transit operation is solved by integrating various service patterns with appropriate frequencies that minimizes user and operator costs. The optimal service frequencies between each pair of segments are explored. Several numerical examples are presented to demonstrate the mathematical model’s application and performance.

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