改進(jìn)城市公交服務(wù)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)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(wèn)題,保證城市可持續(xù)發(fā)展的主要途徑。但是我國(guó)公交的現(xiàn)狀是:服務(wù)水平不高,吸引力低,分擔(dān)率低。乘客的滿(mǎn)意度調(diào)查以及文獻(xiàn)研究說(shuō)明,服務(wù)可靠性是公交服務(wù)質(zhì)量的重要方面,改善服務(wù)可靠性是提高公交服務(wù)水平,提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑,并且越來(lái)越受到關(guān)注。以自動(dòng)車(chē)輛定位和自動(dòng)乘客計(jì)數(shù)(AVL和APC)為核心的智能公交技術(shù)可以為城市公交服務(wù)可靠性的改善提供技術(shù)手段支持。因此,本文提出幾種基于公交智能技術(shù)的改

2、進(jìn)服務(wù)可靠性的關(guān)鍵技術(shù),有較強(qiáng)理論和實(shí)踐意義。本文的主要主要工作如下:
　　 本文從建立服務(wù)可靠性理論框架入手,分析了公交服務(wù)供給和需求兩個(gè)方面的特性以及二者的互動(dòng)機(jī)理,揭示了不可靠產(chǎn)生的原因以及其對(duì)乘客出行選擇的影響。在這些分析的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法(以美國(guó)《公交通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)》為代表,縮寫(xiě)為T(mén)CQSM)是面向“運(yùn)營(yíng)”的,不能夠直接反映服務(wù)可靠性對(duì)乘客對(duì)公交服務(wù)水平感知的影響,也不能考慮乘客需求變化對(duì)服務(wù)可靠性的

3、影響,無(wú)法量化服務(wù)可靠性改進(jìn)措施的實(shí)際效益。于是,本文建立了服務(wù)可靠性的研究框架,包括服務(wù)可靠性的定義和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。新的服務(wù)可靠性定義更加“面向乘客”,新的服務(wù)指標(biāo)體系更能夠反映服務(wù)可靠性對(duì)乘客的影響,并且可以都可以貨幣化。新的評(píng)價(jià)體系包括4個(gè)方面:乘客平均等待時(shí)間,潛在等待時(shí)間,車(chē)內(nèi)時(shí)間,乘客的擁擠體驗(yàn)。這四個(gè)指標(biāo)都直接與乘客對(duì)服務(wù)水平的感知掛鉤,并且都直接和間接的影響乘客對(duì)于出行方式的選擇。本文還類(lèi)比自動(dòng)控制論提出了服務(wù)可靠性改進(jìn)

4、措施的摔制框架,將現(xiàn)有的改進(jìn)服務(wù)可靠性措施進(jìn)行分類(lèi),并在此基礎(chǔ)上提出了模型預(yù)測(cè)控制的改進(jìn)可靠性理念,指導(dǎo)后續(xù)各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)。
　　 數(shù)據(jù)是技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),因此本文討論了如何利用公交自動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)(主要指自動(dòng)AVL和APC技術(shù))來(lái)改進(jìn)服務(wù)可靠性和支持其他關(guān)鍵技術(shù)。
　　 首先,簡(jiǎn)要介紹了AVL/APC系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)以及其能提供的數(shù)據(jù)類(lèi)型。其次,提出與傳統(tǒng)的手工采集的數(shù)據(jù)相比較,AVL/APC數(shù)據(jù)所具備的新特性。由于這

5、些新特性,AVL/APC數(shù)據(jù)將更能夠更好地支持服務(wù)可靠性的改善。然后,闡述了如何對(duì)利用AVL/APC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)改善服務(wù)可靠性,主要包括運(yùn)行時(shí)間分析,準(zhǔn)點(diǎn)率分析,車(chē)頭時(shí)距分析,客流分析等待。這些分析都充分利用了自動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)能提供海量數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。以往的傳統(tǒng)分析方法是在缺少大樣本量數(shù)據(jù)的條件下開(kāi)發(fā)出來(lái)的,是基于均值的。但對(duì)于乘客而言,更多關(guān)注的不是平均值,而是一些分布極值,例如85分位的運(yùn)行時(shí)間,95百分位等待時(shí)間等等。AVL/AP

6、C系統(tǒng)能夠提供大樣本量每日多個(gè)趟次的公交站點(diǎn)的到站離站時(shí)間,上下車(chē)人數(shù)等數(shù)據(jù)。所以本文所提出的是基于概率分布而非半均值的公交運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析方法。最后,本文通過(guò)軟件程序?qū)崿F(xiàn)了這些分析的基本功能,軟件通過(guò)直觀的圖表手段展示分析的結(jié)果。
　　 本文在規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)層面提出的改進(jìn)服務(wù)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)有:
　　 1.基于隨機(jī)概率的延時(shí)出站優(yōu)化控制基于新提出的服務(wù)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,將公交乘客的隱形出行成本一一潛在等待時(shí)間也量化成為運(yùn)營(yíng)調(diào)

7、度規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)的一部分,充分考慮服務(wù)可靠性對(duì)乘客的影響,以?xún)煞N延時(shí)出站策略——基于時(shí)刻表的延時(shí)出站和基于車(chē)頭時(shí)距的延時(shí)出站為研究對(duì)象,建立了高頻和低頻服務(wù)兩種隨機(jī)概率模型并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的求解算法。這些模型包含了站問(wèn)旅行時(shí)間和站點(diǎn)停車(chē)時(shí)間概率分布,以乘客的出行成本為目標(biāo),優(yōu)化計(jì)劃出站時(shí)間和車(chē)頭時(shí)距限值這兩個(gè)重要的摔制參數(shù)。同時(shí),對(duì)于這些參數(shù)變化對(duì)乘客成本的各個(gè)組成部分的影響進(jìn)行了解析論證,例如計(jì)劃出站時(shí)間的變化對(duì)于95百分位等待時(shí)間,95

8、百分位到站時(shí)間的影響。最后,用實(shí)例分析證明了求解算法的可行,最優(yōu)控制參數(shù)的存在性和解析分析的正確性。
　　 2.針對(duì)高頻線路到低頻線路換乘的時(shí)刻表優(yōu)化設(shè)計(jì)以高頻線路換乘到低頻線路的乘客的等待時(shí)間最小為目標(biāo),為低頻線路的發(fā)車(chē)頻率和發(fā)車(chē)時(shí)刻制定提供設(shè)計(jì)原則:低頻線路的車(chē)頭時(shí)距最好能為高頻線路的整數(shù)倍,并且有一趟車(chē)的發(fā)車(chē)時(shí)刻與高頻線路一致。然后,考慮車(chē)輛到達(dá)的隨機(jī)性和高頻線路趟次之間換乘需求的波動(dòng)性,本論文又提出了動(dòng)態(tài)發(fā)車(chē)調(diào)度優(yōu)化模型

9、。
　　 3.針對(duì)低頻線路間換乘的時(shí)刻表銜接時(shí)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(shí)間,提出以換乘等待時(shí)間最小為目標(biāo)優(yōu)化了換乘銜接時(shí)間的方法。通過(guò)假設(shè)前車(chē)的到站和后車(chē)離站為正態(tài)分布,分析出以下結(jié)論:1.在車(chē)頭時(shí)距較長(zhǎng)的情況下,銜接時(shí)間對(duì)乘客換乘總時(shí)間的影響比較大,所以應(yīng)當(dāng)重視換乘銜接時(shí)間的優(yōu)化,2.當(dāng)銜接時(shí)間小于最優(yōu)值時(shí),銜接時(shí)間減少,換乘總時(shí)間增加較多。當(dāng)銜接時(shí)間大于最優(yōu)值時(shí),銜接時(shí)間增加,

10、換乘時(shí)間增加較少。所以應(yīng)當(dāng)設(shè)置略長(zhǎng)的銜接時(shí)間。3.如果車(chē)輛的到達(dá)和離開(kāi)時(shí)間的穩(wěn)定性變差(用方差表示),換乘等待時(shí)間有顯著增加。所以,提高相互銜接的線路的運(yùn)行時(shí)間的穩(wěn)定性可以節(jié)省換乘時(shí)間。
　　 然后用乘客換乘等待時(shí)間的概率模型分析了幾種換乘控制(準(zhǔn)時(shí)控制,通訊控制,后車(chē)延遲的通訊控制)對(duì)乘客等待時(shí)間的影響。這幾種控制的目的,結(jié)論是后車(chē)延遲的通訊控制在是減少乘客換乘等待時(shí)間方面是最有效的。
　　 4.預(yù)測(cè)式公交信號(hào)優(yōu)先的控

11、制方法提出預(yù)測(cè)式公交信號(hào)優(yōu)先的摔制方法,指出了其相對(duì)與傳統(tǒng)的公交信號(hào)優(yōu)先的優(yōu)勢(shì)。利用VISSIM仿真的方法檢驗(yàn)了實(shí)施的效果。仿真將無(wú)預(yù)測(cè)的優(yōu)先控制,有預(yù)測(cè)的優(yōu)先控制相比較,發(fā)現(xiàn)有預(yù)測(cè)的信號(hào)優(yōu)先控制對(duì)社會(huì)車(chē)輛機(jī)動(dòng)車(chē)的負(fù)面影響比無(wú)預(yù)測(cè)的信號(hào)優(yōu)先控制要小的多,并且能向公交車(chē)提供的更多的優(yōu)先權(quán),更多的公交車(chē)的延誤減少了。另外,在人行橫道的行人過(guò)街信號(hào)燈上實(shí)施預(yù)測(cè)控制,也能夠取得較好效果,減少延誤,提高行程時(shí)間預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。
　　 最后,總