车路协同环境下公交车队车速优化调控方法

城市公共交通系统具有服务频率高、客流需求大、运行环境复杂等主要特点,公交车辆之间串车、交叉口延误、站点延误等问题较大,严重影响了公交系统的运输效率以及服务可靠性。公交优先控制是降低公交车辆在信号控制交叉口延误的有效方法,然而当前研究主要考虑公交车辆的通行效率需求,欠缺考虑公交车辆之间的串车以及交叉口下游站点由于泊位数不足而导致的排队延误问题。本研究基于车路协同环境提出了一种公交车队运行速度调控方法,让公交车辆以协同车队的方式主动适应信号配时相位;同时,对协同车队引入准入规则,使得协同车队同时满足串车预防与下游站点停靠泊位数约束的双重要求。实例研究结果表明:该方法在显著降低信号控制交叉口公交车辆停车延误的同时,可以有效避免同一线路公交车辆的串车现象以及站点排队进站情况,实现了公交运行效率与可靠性的双重提升。     

公交站点排队溢出控制方法

为解决公交站点因需求集中而出现的排队问题,以排队原因为切入点,通过分析,揭示了站点供给与公交需求之间的矛盾关系是造成公交排队的根本原因。建立了一种防止公交排队溢出的交叉口控制方法。首先,建立公交延误模型和站点停靠时间模型。然后,基于这两种模型和信号方案,建立了公交溢出判断模型和公交准点判断模型。最后,将这些模型应用到控制方案中,提出了一种新的公交防溢出方法,实现交叉口公交防溢出功能和公交优先控制。利用VISSIM软件对该控制方法进行了仿真分析,结果表明该控制方法能够有效防止公交排队溢出进入交叉口。     

考虑远端停靠站的交叉口公交优先控制方法

建立了考虑交叉口端停靠站排队的公交到站时间计算模型.在此基础上,提出以交叉口和停靠站构成的系统为对象的信号优先控制总体逻辑和优化模型.模型以公交车辆在出口道停靠站时刻表偏差最小和社会车流延误最小为优化目标,能够响应公交车辆"早到"和"晚点"两种情形,同时考虑了相位长度约束、优先策略适用条件约束、公交停靠站排队长度约束和相位饱和度约束.算例针对不同停靠车辆数下信号优先进行了分析,结果表明,不考虑远端停靠站排队和公交运行状态无条件提供优先,可能导致更大的公交运行时刻表偏移值;缺乏对远端停靠站排队的考虑,可能导致交叉口的信号优先策略失效.而本模型能够较好地解决上述问题,取得信号优先的满意解.     

公交站点车辆停靠对信号交叉口进口道交通延误模型

为评价进口道具有公交停靠站信号交叉口的公交停靠影响和车辆运行效益,建立公交站点车辆停靠对信号交叉口进口道的交通延误模型.根据公交车停靠对不同类型信号交叉口交通延误影响情况的不同,将影响延误模型分为3类.针对最常见的影响延误模型,首先通过详细分析不同情况下公交车停靠对信号交叉口进口车辆的作用机理,研究分情况的交叉口进口车辆延误计算方法和计算公式;然后根据这些延误计算公式,利用积分方法,得到一套公交车辆停靠对交叉口进口车辆平均延误的计算公式.该公式能较好地计算进口道具有公交停靠站的信号交叉口进口车辆延误,为有效改造和合理布设公交站点提供理论基础与定量分析工具.     

公交站点对路段通行能力的影响研究

研究直线式和港湾式公交站点对路段通行能力的影响,分析了公交站点影响区域内的车辆运行特性,使用排队论和间隙理论分别推导了直线式和港湾式站点路段的通行能力计算模型,并通过仿真验证了模型的有效性,平均相对误差分别为2.73%和3.10%,说明本文模型能够较准确地测算出公交站点影响路段的通行能力. 使用上述模型得到了公交站点对路段通行能力的影响系数,并重点分析了公交停靠时间对该系数的影响.      

常规公交站台容纳线路能力计算模型

从公交站台停靠线路数和线路特征入手,运用排队理论建立公交站台容纳线路能力的计算模型.该模型充分反映了公交车到达特性对公交站台通行效率的影响,从理论上计算公交站台车位数与站台容纳线路及线路特征的定量关系,为公交站台的车位数以及线路数的设计提供理论设计依据.运用该模型对南京市某公交站台进行了实例分析,对公交站台的线路数进行了优化分析.从实例计算结果可以看出,公交站台的实际流量小于其通行能力,但仍常出现公交车排长队现象,导致站台内拥堵,其原因主要是公交车到达的不均匀性.合理设置站台的线路数和线路发车频率可以有效地控制站台内公交车的排队长度,减少公交车在站的运行延误.     

扬州市公共交通网络复杂性分析

城市公共交通系统可以抽象为由公交线路和停靠站点构成的网络,公交网络构成了一个典型的复杂网络。本文以扬州市的公共汽车交通系统中的停靠站点为研究对象,对其进行了复杂性分析,计算了网络的度分布、平均路径长度、聚集系数等指标。结果表明,扬州市公共交通网络的度分布符合幂律分布,并且具有较小的平均路径长度和较大的聚集系数。从而证实扬州市公交网络符合小世界特性和无标度特性。     

基于多通道排队论的公交站台停车位优化研究

公交车是城市公共交通系统中的重要组成部分,而公交停靠站则是公交运行的枢纽．本文分析了当前公交停靠站在规划设计中的问题,提出运用排队论对公交停靠站的停车位进行优化设计．运用公交停靠站的车辆到达率和服务率计算出初始设计停车位,通过连续试算满足一定约束条件的停车位即为合理的设计停车位数,并运用实例分析来验证模型的合理性．     

随机需求下定制公交站点及路径动态优化模型

针对定制公交的站点及路径动态优化问题,分析定制公交特性,结合复杂网络理论与动态需求特征,对站点进行重要度评估,并按照重要度高低进行排序,筛选出前50%与前70%的站点作为路径寻优时考虑的停靠站点.以最大服务率和最小动态行程时间为综合目标,以最大载客量、运营成本、行程时间为约束,建立随机需求下的定制公交动态路径优化模型.对A~*算法进行改进,综合动态行程时间与乘客需求作为当前节点到达终点的估计代价求解目标函数.以福州市为例,检验模型和算法的有效性.结果表明,模型与算法能够在随机需求下对定制公交停靠站点按重要度进行动态筛选并优化动态路径,且按照站点重要度前50%进行筛选得到的路径结果优于前70%.     

基于不完全数据的公交排队系统分析

公共交通系统是一个典型的提供成批服务的随机服务系统。国内对于公交排队系统的研究大多以公交IC卡的统计数据为基础,把公交站台当作服务台、乘客当作服务对象。面对中小型城市缺乏完备有效数据的困境则应该转换思路。本文以绵阳市公交系统为研究对象,得到若干公交站点进出站时间的数据集,计算公交车到达指定站点的时间间隔。在确定公交车到达的平均速率符合泊松分布的前提下,建立单服务台,以公交车辆为服务对象的随机服务系统模型,研究分析该站点周期性的客流变化以及拥堵情况。     

面向铁路夜间乘客疏散的定制公交线路优化

针对铁路车站夜间乘客疏散问题提出基于定制公交的解决方案,并对其核心的多线路动态规划问题展开研究.首先,针对乘客目的地较为分散的特性,基于DBSCAN算法对乘客目的地聚类,并结合道路停靠条件及乘客门到门服务的特殊需求动态确定定制公交停靠站点;其次,兼顾公交企业和乘客双方利益,构建以定制公交车辆保有成本、运行成本和乘客时间成本之和最小为目标,以乘客出发与到达时间窗、载客量等为约束的多线路动态规划模型;最后,以北京南站为例进行分析.结果表明:相比于出租车疏散,改进定制公交疏散方案能提高10％～35％的乘客疏散效率;与传统定制公交疏散相比,可在节约28.6％的运营成本的同时提高10％的疏散效率.     

考虑停靠能力约束的主干道公交车站长度计算

分析了影响公交车站停靠能力的因素,在此基础上构建了主干道公交车站停靠能力计算模型.在公交车站停靠能力满足需求的前提下,得到主干道最小站台长度计算公式.最后对魏公村车站进行了实例分析,计算该车站长度以检验模型的准确性,并利用VISSIM进行仿真比较分析.结果表明:计算得到的长度在对社会车辆造成的车均延误以及公交车辆平均在站时间方面都具有较大优势,车均延误减少0.2s左右,而平均在站时间减少约2.9s.     

面向协同调度的公交时刻表鲁棒优化模型

为实现公共交通网络协同调度,以网络内总换乘负效用最小为目标,构建了考虑公交车辆运行随机性的时刻表鲁棒优化模型.线路间换乘衔接关系、公交车辆首站计划发车时刻、站点间运行时间和站点处停靠时间为模型主要输入参数,用于求解各线路首站计划发车时刻最优偏移量.由于所建优化模型为非凸规划模型,设计了包含蒙特卡洛仿真方法的遗传算法以获取模型近似最优解.最后,基于算例验证了公交时刻表鲁棒优化模型与遗传算法的可行性.结果表明,与现有时刻表相比,优化后时刻表可减少约22%的总换乘负效用,能有效改善公交网络内换乘服务.此外,与枚举算法求解结果的对比分析验证了遗传算法可行且高效.     

基于物联网的智能公交系统研究

利用物联网技术,可以将城市公交车辆、乘客、站点等节点相连,实现信息交互和共享,为公交调度提供快速、准确的信息。研究了基于射频识别（RFID）技术的公交系统的原理、结构和设计方案。该方案将射频识别设备嵌入到公交车辆、站点、乘客公交卡中,实现车辆、人员信息的识别与监测,结合公交调度信息管理系统和智能分析软件,对公交调度进行自动化、智能化管理,提高效率,改善公交服务质量。     

基于绿灯需求度的单点公交信号优先控制策略

传统的公交优先控制策略无法有效地解决公交车辆的多向请求问题.提出了绿灯需求度的概念,设计了绿灯相位、红灯相位下绿灯需求度的计算方法,提出了一种基于绿灯需求度的相位切换决策流程.充分考虑公交车辆和社会车辆的到达、排队和等候情况,计算得到考虑公交优先的绿灯需求度,在此基础上进行相位切换决策可以实现基于绿灯需求度的公交信号优先控制.仿真测试和结果分析表明,该控制策略比常规公交优先控制策略更有效;相比跳相序方法,定相序的控制策略优先效果略差,但是对社会车辆的负面影响更小;当背景流量增加时,公交车辆延误增加很小,但社会车辆延误增加较多.     

基于车辆自动定位系统的公交站间准点率计算

基于公交AVL(automatic vehicle location)系统的实时车辆定位数据,通过分析公交车实时位置和速率等数据,建立了公交车停靠时间计算模型.在此基础上提出了公交站间准点率定义,应用极值理论建立了公交站间准点率计算模型,对相邻站及重点站间的公交运行准时性进行了评价.最后采用上海市公交49路的AVL数据对模型进行验证,并通过Logistic模型对结果进行分析,结果显示站间距、道路断面、交叉口、公交专用道以及饱和度等都能对公交准点率产生影响,而公交专用道的影响作用尤为明显.     

多线路公交站台线路容纳能力的优化

在我国大部分城市,经常会出现在公交站台处有多条公交线路在此停靠,导致站台容纳能力不足,降低了道路交通通行能力以及公交运营效率.因此,当站台线路数大于站台线路容纳能力时,对多线路公交站台线路容纳能力进行研究是有必要的.本研究以公交站台通行能力为基础,引入公交平均到达率和站台平均服务率,建立排队论系统模型,对长沙市韶山南路上多线路公交站台进行现状公交站台线路容纳能力计算.当线路容纳能力不足时,以提高站台线路容量为目的,通过改变站台类型、增加站台的泊位数等方式对多线路公交站台线路容纳能力进行系统的优化研究,并找出了合理的优化方案.     

当汽车拥抱大数据

正我们都曾经频繁地遇到过这样的困境:在寒风中焦急地等待着公交车;在上下班高峰期打车站成了"雕塑";开车出门后发现前方堵成了"停车场"……那么,什么能改变这样的窘况——大数据。不用等的公交公交指挥系统能及时采集站点上下客人数、车辆运行车速及站点停靠时间、车辆驾驶状态等数据,在这些数据的支持下,我们就可以通过智能终端了解公共交通的进站情况,从而确定出门时间或选择是否需要换乘。     

考虑公交车内拥挤的区间公交优化设计

为满足公交客流走廊集聚的需求,研究了全程车和区间车形成的多服务模式公交优化设计问题.针对公交走廊需求特征,利用公交客流起止点(OD)数据,建立了双层优化模型,上层模型以发车频率和公交座位数为主要输出参数的公交设计研究模型,下层模型为经典的随机选择(SUE)模型,应用序列二次规划(SQP)算法求解模型.最后结合相关案例给出了优化算例,案例结果表明,模型具有较强的实用性,能够较好地反映公交车内拥挤对乘客出行成本的影响,能有效地提高公交走廊的运营效率.同时,模型通过输出不同站点上车在各站点能找到座位的概率,优化乘客选择不同公交出行的行为,均衡了公交客流,提高了车辆服务质量.     

基于多层次综合评价的公交运行瓶颈诊断

运行瓶颈诊断对公交发车时刻表调整和车辆调度优化具有重要意义。从公交乘客和公交运营企业的不同关切点出发,结合公交GPS和IC卡等实时运营数据,提出一种公交运行瓶颈诊断方法。在公交企业运营效益、公交乘客出行效率等因素分析的基础上,分别从站点层面提出公交车头时距、车辆延误度等运行评价方法,在线路层面构建公交行程时间与运输效益评价方法,以及基于站点、线路评价结果的线网层面综合分析方法。最后,利用案例获取的公交车位置、行驶速度、公交乘客数量等实时数据,以及公交站点、线路、线网和调度方案等静态数据,对所提方法进行检验。结果表明,公交运行瓶颈诊断结果与公交实际运行状况具有较高符合度,能够实时、有效反应公交运行状态,具有较好的工程实用价值。