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基于智能技术的城市公交服务可靠性研究

陈维亚  
【摘要】: 优先发展城市公共交通是解决城市交通拥堵、城市污染等问题和维持城市可持续发展的主要途径。但是,城市公共交通能否担此大任,除了与政策、规划等有关外,还取决于城市公共交通自身的吸引力。作为增强城市公共交通吸引力的重要手段,提高城市公共交通服务可靠性正得到广泛关注。当前,以自动车辆定位和自动乘客计数(AVL/APC)等为核心的智能公交技术的广泛应用为提高城市公交服务可靠性提供了良好的解决途径。因此,研究基于AVL/APC等智能公交技术的公交服务可靠性问题具有十分重要的理论和实践意义。 首先,本文在查阅大量文献和对北美主要公交公司运用AVL/APC等智能公交技术来提高公交服务可靠性实践调研的基础上,总结和提炼出当前公交服务可靠性研究的基本理论框架。在此基础上,建立基于AVL存档数据的公交路线服务可靠性评价和分析体系,并以美国芝加哥公交公司(CTA)20路车的AVL存档数据对20路的公交服务可靠性进行案例分析——运用数据挖掘和统计相结合的方法分析了20路车公交服务“大间隔”的表现范式和产生条件。结果表明,CTA 20路车的“大间隔”传播在一定站段内明显,而“大间隔”表现范式不明显,建议CTA建立服务不可靠预警系统和实时行车诱导机制来实时监控预防不可靠服务的产生。 然后,综合考虑乘客需求的波动性和车辆运行时间的随机性以及二者的交互动态关系,同时考虑车辆的承载能力,详细分析了随机条件下的公交路线服务过程。基于AVL/APC数据的可得性,运用基于面向对象数据库(OODB)和离散事件系统(DEVS)的面向对象仿真建模方法建立和实现了灵活通用的固定路线公交服务微观仿真模型。 考虑公交服务不可靠性的传播特点,提出了基于实时信息的公交路线服务不可靠预防行车诱导策略,将AVL和APC实时动态信息融入公交路线服务微观仿真模型,建立了基于实时行车诱导的公交路线服务不可靠预防模型。在不同的路段运行时间浮动度和车头时间距容许偏差下,利用本文提出的公交路线服务微观仿真模型对实时行车诱导策略进行了测试和评价。模拟结果显示,实时行车诱导策略在路段运行时间可控度较好的情况下具有明显的效果。 考虑公交路线服务的随机环境,运用公交路线服务微观仿真模型,对路线上没有实时调度控制的公交服务进行了超车和不超车的对比分析。模拟结果显示,在给定的线路参数下,随着站次的增长,没有调度干预的超车和不超车都不能阻止服务可靠性的下降,但是超车比不超车更有利于保持车辆到达线路中下游车站的车头时间距的一致性,从而减少乘客在这些车站的平均等待时间。 最后,考虑客流需求波动及车辆运行时间随机变动的情况以及公交服务频率与服务可靠性的关系,建立了以乘客候车期望和公交车辆利用率总体最优为目标的公交路线服务频率优化模型。通过系统仿真的方法,用蒙特卡罗方法随机模拟一条高频线路的公交服务,计算得到了给定线路参数下的最优服务频率。算例表明该模型可用来确定高频服务公交线路在随机情况下的发车频率。


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