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原文传递改进城市公交服务可靠性的关键技术研究

论文题名：	改进城市公交服务可靠性的关键技术研究
关键词：	公共交通;服务可靠性;延时出站;换乘规划;公交信号优先
摘要：	优先发展公共交通是解决城市拥堵,城市污染和能源消耗问题,保证城市可持续发展的主要途径。但是我国公交的现状是:服务水平不高,吸引力低,分担率低。乘客的满意度调查以及文献研究说明,服务可靠性是公交服务质量的重要方面,改善服务可靠性是提高公交服务水平,提升竞争力的重要途径,并且越来越受到关注。以自动车辆定位和自动乘客计数(AVL和APC)为核心的智能公交技术可以为城市公交服务可靠性的改善提供技术手段支持。因此,本文提出几种基于公交智能技术的改进服务可靠性的关键技术,有较强理论和实践意义。本文的主要主要工作如下: 　　本文从建立服务可靠性理论框架入手,分析了公交服务供给和需求两个方面的特性以及二者的互动机理,揭示了不可靠产生的原因以及其对乘客出行选择的影响。在这些分析的基础上,发现传统的评价方法(以美国《公交通行能力和服务质量手册》为代表,缩写为TCQSM)是面向“运营”的,不能够直接反映服务可靠性对乘客对公交服务水平感知的影响,也不能考虑乘客需求变化对服务可靠性的影响,无法量化服务可靠性改进措施的实际效益。于是,本文建立了服务可靠性的研究框架,包括服务可靠性的定义和评价指标体系。新的服务可靠性定义更加“面向乘客”,新的服务指标体系更能够反映服务可靠性对乘客的影响,并且可以都可以货币化。新的评价体系包括4个方面:乘客平均等待时间,潜在等待时间,车内时间,乘客的拥挤体验。这四个指标都直接与乘客对服务水平的感知挂钩,并且都直接和间接的影响乘客对于出行方式的选择。本文还类比自动控制论提出了服务可靠性改进措施的摔制框架,将现有的改进服务可靠性措施进行分类,并在此基础上提出了模型预测控制的改进可靠性理念,指导后续各个关键技术的开发。　　数据是技术实现的基础,因此本文讨论了如何利用公交自动数据采集技术(主要指自动AVL和APC技术)来改进服务可靠性和支持其他关键技术。　　首先,简要介绍了AVL/APC系统的技术特点以及其能提供的数据类型。其次,提出与传统的手工采集的数据相比较,AVL/APC数据所具备的新特性。由于这些新特性,AVL/APC数据将更能够更好地支持服务可靠性的改善。然后,阐述了如何对利用AVL/APC对数据进行分析来改善服务可靠性,主要包括运行时间分析,准点率分析,车头时距分析,客流分析等待。这些分析都充分利用了自动数据采集技术能提供海量数据的优势。以往的传统分析方法是在缺少大样本量数据的条件下开发出来的,是基于均值的。但对于乘客而言,更多关注的不是平均值,而是一些分布极值,例如85分位的运行时间,95百分位等待时间等等。AVL/APC系统能够提供大样本量每日多个趟次的公交站点的到站离站时间,上下车人数等数据。所以本文所提出的是基于概率分布而非半均值的公交运营数据分析方法。最后,本文通过软件程序实现了这些分析的基本功能,软件通过直观的图表手段展示分析的结果。　　本文在规划和运营层面提出的改进服务可靠性的关键技术有: 　　 1.基于随机概率的延时出站优化控制基于新提出的服务可靠性评价指标体系,将公交乘客的隐形出行成本一一潜在等待时间也量化成为运营调度规划的目标函数的一部分,充分考虑服务可靠性对乘客的影响,以两种延时出站策略——基于时刻表的延时出站和基于车头时距的延时出站为研究对象,建立了高频和低频服务两种随机概率模型并开发了相应的求解算法。这些模型包含了站问旅行时间和站点停车时间概率分布,以乘客的出行成本为目标,优化计划出站时间和车头时距限值这两个重要的摔制参数。同时,对于这些参数变化对乘客成本的各个组成部分的影响进行了解析论证,例如计划出站时间的变化对于95百分位等待时间,95百分位到站时间的影响。最后,用实例分析证明了求解算法的可行,最优控制参数的存在性和解析分析的正确性。　　 2.针对高频线路到低频线路换乘的时刻表优化设计以高频线路换乘到低频线路的乘客的等待时间最小为目标,为低频线路的发车频率和发车时刻制定提供设计原则:低频线路的车头时距最好能为高频线路的整数倍,并且有一趟车的发车时刻与高频线路一致。然后,考虑车辆到达的随机性和高频线路趟次之间换乘需求的波动性,本论文又提出了动态发车调度优化模型。　　 3.针对低频线路间换乘的时刻表衔接时间优化和换乘衔接控制。　　首先建立概率模型分析了乘客换乘等待时间,提出以换乘等待时间最小为目标优化了换乘衔接时间的方法。通过假设前车的到站和后车离站为正态分布,分析出以下结论:1.在车头时距较长的情况下,衔接时间对乘客换乘总时间的影响比较大,所以应当重视换乘衔接时间的优化,2.当衔接时间小于最优值时,衔接时间减少,换乘总时间增加较多。当衔接时间大于最优值时,衔接时间增加,换乘时间增加较少。所以应当设置略长的衔接时间。3.如果车辆的到达和离开时间的稳定性变差(用方差表示),换乘等待时间有显著增加。所以,提高相互衔接的线路的运行时间的稳定性可以节省换乘时间。　　然后用乘客换乘等待时间的概率模型分析了几种换乘控制(准时控制,通讯控制,后车延迟的通讯控制)对乘客等待时间的影响。这几种控制的目的,结论是后车延迟的通讯控制在是减少乘客换乘等待时间方面是最有效的。　　 4.预测式公交信号优先的控制方法提出预测式公交信号优先的摔制方法,指出了其相对与传统的公交信号优先的优势。利用VISSIM仿真的方法检验了实施的效果。仿真将无预测的优先控制,有预测的优先控制相比较,发现有预测的信号优先控制对社会车辆机动车的负面影响比无预测的信号优先控制要小的多,并且能向公交车提供的更多的优先权,更多的公交车的延误减少了。另外,在人行横道的行人过街信号灯上实施预测控制,也能够取得较好效果,减少延误,提高行程时间预测准确性。　　最后,总结全文工作和创新点,以及存在的不足,并提出了基于本文所提出的关键技术的一路一线实公交实施效果的量化方法框架。
作者：	李杰
专业：	交通运输工程
导师：	王炜
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文