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《吉林大学》 2014年
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快速公交运行控制系统关键理论与方法研究

田春林  
【摘要】:伴随着我国城镇化进程的加快,城市规模不断扩大和城市数量的迅速增加,城市人口迅猛增长,交通拥堵逐渐被人们所重视。经济发展也促使近年来私人小汽车的保有量不断提升,交通需求的增长已经给城市交通带来了极大的压力,各种各样的交通问题已经成为制约城市发展的一个“瓶颈”。尽管许多城市已经采取了各种不同的措施予以应对,如增修城市道路,增加立交桥和人行天桥等,在一定程度上缓解了城市交通拥挤问题,但这种供需矛盾的平衡是短期的。随着国家对支柱性产业汽车工业的支持及城市交通设施的完善,人们购买小汽车的数量必然不断增加。显然,道路的增长速度是远不能与车辆增长同步的,因此交通需求与供给的矛盾将长期存在,甚至加剧。 国内外的无数研究成果表明,大力发展公共交通是缓解城市交通拥堵、改善城市交通环境的有效措施。由于快速公交系统具有常规公交的经济、便利、灵活等特点,同时具有轨道交通大容量、高速度的特征,成为提高城市公共交通服务水平和运行效率的最佳选择。因此,研究城市BRT运行系统的关键理论与方法,对于缓解城市交通拥挤、提高居民出行效率、改善交通环境,具有重要的意义。 依托交通运输部西部建设科技项目《城市快速公共交通(BRT)规划、控制与运营关键技术研究》,本文突破传统的BRT运行控制系统理论与方法,提出BRT运行控制系统,并对相关的关键理论与方法进行了研究,具体研究内容如下: (1)充分分析了BRT运行控制系统的功能需求,给出了BRT运行控制系统的构成,包括其逻辑框架设计、物理框架设计、系统功能划分,等等。研究了BRT运行控制系统的关键理论,为BRT运行控制系统的构建奠定了理论基础。 (2)分析快速公交控制系统的运行状态感知技术,从信息采集、运行状态判别两个方面获取系统实时运行状态,为下文控制策略实施提供数据支持。 (3)充分研究了BRT信号优先控制策略与方法,对突发事件对BRT系统的影响进行了分析,提出了突发事件下BRT运行控制方法。在突发事件下,首先要满足应急车辆和EBRT车辆需求,其次要满足交叉口所有交通参与者的交通需求。在控制模型中,根据车辆检测系统判断优先控制对象的类型来采用不同的控制策略,对应急车辆和EBRT采取绝对放行的原则,对BRT车辆,根据每一辆车的当前运行状态来确定不同的控制策略。以北京市BRT1号线为仿真对象,验证了所提出方法的有效性。 (4)提出了基于客流变化的BRT发车频率控制方法。BRT线路上的客流量在时空上具有不均衡性,因为客流量是不断变化的,在高峰期客流量比较大,而在平峰期客流量比较小,然而,每一天同一站点、同一时刻的客流量具有相似性特点,因此,可以通过历史客流量和当前的客流量,基于RBF神经网络模型对未来时段的客流量进行短期预测,以预测的客流量为基础,构建发车频率模型,并运用自适应遗传算法对模型进行求解。以北京市BRT1号线实时数据验证了所提出的方法的有效性和可行性。 (5)提出了BRT运行控制系统的评价方法。首先建立了BRT运行控制系统的评价指标体系,包括建成前的评价指标体系和建成后的评价指标体系。然后,充分分析了以往的各种BRT系统评价方法的优缺点,对于建成前的评价采用了二级模糊综合评价方法,建成后评价选择基于灰色熵权聚类的方法,并以济南市BRT1号线和2号线为研究对象,对所选择的方法进行了验证。 (6)总结与展望。该部分对本文的研究工作及取得的成果进行了全面的总结,并指出了本文现有研究的不足,对下一步研究工作进行了展望。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U491.17

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