改進城市公交服務可靠性的關鍵技術研究.pdf

1、優(yōu)先發(fā)展公共交通是解決城市擁堵,城市污染和能源消耗問題,保證城市可持續(xù)發(fā)展的主要途徑。但是我國公交的現狀是:服務水平不高,吸引力低,分擔率低。乘客的滿意度調查以及文獻研究說明,服務可靠性是公交服務質量的重要方面,改善服務可靠性是提高公交服務水平,提升競爭力的重要途徑,并且越來越受到關注。以自動車輛定位和自動乘客計數(AVL和APC)為核心的智能公交技術可以為城市公交服務可靠性的改善提供技術手段支持。因此,本文提出幾種基于公交智能技術的改

2、進服務可靠性的關鍵技術,有較強理論和實踐意義。本文的主要主要工作如下:
　　 本文從建立服務可靠性理論框架入手,分析了公交服務供給和需求兩個方面的特性以及二者的互動機理,揭示了不可靠產生的原因以及其對乘客出行選擇的影響。在這些分析的基礎上,發(fā)現傳統(tǒng)的評價方法(以美國《公交通行能力和服務質量手冊》為代表,縮寫為TCQSM)是面向“運營”的,不能夠直接反映服務可靠性對乘客對公交服務水平感知的影響,也不能考慮乘客需求變化對服務可靠性的

3、影響,無法量化服務可靠性改進措施的實際效益。于是,本文建立了服務可靠性的研究框架,包括服務可靠性的定義和評價指標體系。新的服務可靠性定義更加“面向乘客”,新的服務指標體系更能夠反映服務可靠性對乘客的影響,并且可以都可以貨幣化。新的評價體系包括4個方面:乘客平均等待時間,潛在等待時間,車內時間,乘客的擁擠體驗。這四個指標都直接與乘客對服務水平的感知掛鉤,并且都直接和間接的影響乘客對于出行方式的選擇。本文還類比自動控制論提出了服務可靠性改進

4、措施的摔制框架,將現有的改進服務可靠性措施進行分類,并在此基礎上提出了模型預測控制的改進可靠性理念,指導后續(xù)各個關鍵技術的開發(fā)。
　　 數據是技術實現的基礎,因此本文討論了如何利用公交自動數據采集技術(主要指自動AVL和APC技術)來改進服務可靠性和支持其他關鍵技術。
　　 首先,簡要介紹了AVL/APC系統(tǒng)的技術特點以及其能提供的數據類型。其次,提出與傳統(tǒng)的手工采集的數據相比較,AVL/APC數據所具備的新特性。由于這

5、些新特性,AVL/APC數據將更能夠更好地支持服務可靠性的改善。然后,闡述了如何對利用AVL/APC對數據進行分析來改善服務可靠性,主要包括運行時間分析,準點率分析,車頭時距分析,客流分析等待。這些分析都充分利用了自動數據采集技術能提供海量數據的優(yōu)勢。以往的傳統(tǒng)分析方法是在缺少大樣本量數據的條件下開發(fā)出來的,是基于均值的。但對于乘客而言,更多關注的不是平均值,而是一些分布極值,例如85分位的運行時間,95百分位等待時間等等。AVL/AP

6、C系統(tǒng)能夠提供大樣本量每日多個趟次的公交站點的到站離站時間,上下車人數等數據。所以本文所提出的是基于概率分布而非半均值的公交運營數據分析方法。最后,本文通過軟件程序實現了這些分析的基本功能,軟件通過直觀的圖表手段展示分析的結果。
　　 本文在規(guī)劃和運營層面提出的改進服務可靠性的關鍵技術有:
　　 1.基于隨機概率的延時出站優(yōu)化控制基于新提出的服務可靠性評價指標體系,將公交乘客的隱形出行成本一一潛在等待時間也量化成為運營調

7、度規(guī)劃的目標函數的一部分,充分考慮服務可靠性對乘客的影響,以兩種延時出站策略——基于時刻表的延時出站和基于車頭時距的延時出站為研究對象,建立了高頻和低頻服務兩種隨機概率模型并開發(fā)了相應的求解算法。這些模型包含了站問旅行時間和站點停車時間概率分布,以乘客的出行成本為目標,優(yōu)化計劃出站時間和車頭時距限值這兩個重要的摔制參數。同時,對于這些參數變化對乘客成本的各個組成部分的影響進行了解析論證,例如計劃出站時間的變化對于95百分位等待時間,95

8、百分位到站時間的影響。最后,用實例分析證明了求解算法的可行,最優(yōu)控制參數的存在性和解析分析的正確性。
　　 2.針對高頻線路到低頻線路換乘的時刻表優(yōu)化設計以高頻線路換乘到低頻線路的乘客的等待時間最小為目標,為低頻線路的發(fā)車頻率和發(fā)車時刻制定提供設計原則:低頻線路的車頭時距最好能為高頻線路的整數倍,并且有一趟車的發(fā)車時刻與高頻線路一致。然后,考慮車輛到達的隨機性和高頻線路趟次之間換乘需求的波動性,本論文又提出了動態(tài)發(fā)車調度優(yōu)化模型

9、。
　　 3.針對低頻線路間換乘的時刻表銜接時間優(yōu)化和換乘銜接控制。
　　 首先建立概率模型分析了乘客換乘等待時間,提出以換乘等待時間最小為目標優(yōu)化了換乘銜接時間的方法。通過假設前車的到站和后車離站為正態(tài)分布,分析出以下結論:1.在車頭時距較長的情況下,銜接時間對乘客換乘總時間的影響比較大,所以應當重視換乘銜接時間的優(yōu)化,2.當銜接時間小于最優(yōu)值時,銜接時間減少,換乘總時間增加較多。當銜接時間大于最優(yōu)值時,銜接時間增加,

10、換乘時間增加較少。所以應當設置略長的銜接時間。3.如果車輛的到達和離開時間的穩(wěn)定性變差(用方差表示),換乘等待時間有顯著增加。所以,提高相互銜接的線路的運行時間的穩(wěn)定性可以節(jié)省換乘時間。
　　 然后用乘客換乘等待時間的概率模型分析了幾種換乘控制(準時控制,通訊控制,后車延遲的通訊控制)對乘客等待時間的影響。這幾種控制的目的,結論是后車延遲的通訊控制在是減少乘客換乘等待時間方面是最有效的。
　　 4.預測式公交信號優(yōu)先的控

11、制方法提出預測式公交信號優(yōu)先的摔制方法,指出了其相對與傳統(tǒng)的公交信號優(yōu)先的優(yōu)勢。利用VISSIM仿真的方法檢驗了實施的效果。仿真將無預測的優(yōu)先控制,有預測的優(yōu)先控制相比較,發(fā)現有預測的信號優(yōu)先控制對社會車輛機動車的負面影響比無預測的信號優(yōu)先控制要小的多,并且能向公交車提供的更多的優(yōu)先權,更多的公交車的延誤減少了。另外,在人行橫道的行人過街信號燈上實施預測控制,也能夠取得較好效果,減少延誤,提高行程時間預測準確性。
　　 最后,總