常规公交停靠站运行效率分析与公交组合调度模型研究

摘要

随着公交规模扩大和乘客需求的增加，公交系统内部出现了公交列车化现象和公交站点拥堵等问题，造成周边道路交通秩序紊乱，形成了新的交通瓶颈点。城市公共交通系统的功能是满足乘客的出行需求，由于乘客出行需求在时间、空间上表现出较大差异性，使得公交车辆在不同位置、时间和不同线路上运行特征的差异较大。本文以车辆在停靠站的主动阻滞因素和被动阻滞因素为切入点，研究动态延误因素对停靠站运行效率间的关系。以公交站点运行效率提高对策为目的，构建以乘客时间、舒适度成本与运营商运营成本为目标的车辆组合调度模型，并提出动态控制策略，这对于完善城市公交系统规划与设计理论、推动公交智能化运行理论研究具有重要意义。
　　以影响停靠站服务效率的动态延误因素为切入点，基于停靠站动态延误因素的相关理论，利用定性和定量相结合的方法，建立不同停靠原则下的多泊位主动阻滞概率模型，基于首车停靠位置，建立不同停靠原则下的两泊位主动阻滞概率模型。在已有泊位有效性研究的基础上，提出泊位的有效利用率与公交车总到达率和服务时间相关性标定方法，以便对泊位有效利用率进行更科学更准确地量化。基于被动阻滞因素，研究由分流延误、合流延误和排队延误造成的溢流现象和互锁现象。基于安全首要模型，建立由停靠站被动阻滞因素造成拥堵的最大阈值模型，提出了对停靠站最大拥堵概率的量化方法。
　　基于动态延误因素的概率模型，以不同车辆停靠原则对停靠站的影响研究为目的，建立不同停靠原则下的通行能力模型。基于排队论，以实现无拥堵状况的各泊位最小到达时间间隔和最大服务时间为研究目的，对比分析不同泊位，到达时间与服务时间与的通行能力间的关系。在主动阻滞延误因素基础上，建立不同停靠原则下，停靠站对外侧机动车道通行能力折减模型，构建停靠站和外侧车道之间相互作用的内在关联。基于不许超车和有限超车原则的理论，建立基于平均排队长度的车辆排队延误模型和由上游第一泊位阻滞影响下的车辆排队延误模型。以上模型揭示动态延误因素与停靠站运行效率间的内在关系。
　　根据高峰时段，站点客流量较大且运力不足的情况，建立满足乘客异构需求与公交公司盈利需求的全程组合调度模型，就是适当采取对车组发车的策略，来缓解高峰时期乘客乘车困难的状况。构建组合调度模型，以最小化乘客与公交公司运行成本为目标函数。优化发车间隔，调整行车计划，实现客流的均匀分配。在全程车组合调度的基础上，建立动态调度控制系统，运用线性二次型最优控制方法，建立大客流区域站点实时动态调度模型。通过最优控制的结果，对原有发车计划、运力结构和区域大客流组合调度的发车方案进行调整，为缓解部分站点运力不足和运力分配不均提供优化方案和理论依据。
　　通过以上研究，公交车与站点运行效率的内在作用机理较为复杂，本文建立的模型旨在提高系统的性能和运行效率，辨识影响公交停靠站的要素，以期提高公交站点设计及运行方案的科学性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状及评述

1.3 研究意义

1.4 研究方法

1.5 研究内容及技术路线

第二章 动态延误因素对停靠站有效泊位数的影响分析

2.1 动态延误因素

2.2 基于不同停靠原则的主动阻滞概率模型

2.3 基于不同停靠原则的有效泊位数标定

2.4 基于被动阻滞因素概率模型

2.5 本章小结

第三章 动态延误因素对通行能力和延误的影响分析

3.1 停靠站通行能力模型

3.2 基于首车位置因素的停靠站通行能力

3.3 直线式停靠站对最外侧车道通行能力影响

3.4 基于公交车平均排队长度的延误模型

3.5基于首车位置的多泊位主动阻滞车辆延误模型

3.6 本章小结

第四章 公交组合调度模型

4.1 全程对车组调度模型

4.2 大客流站点动态调度方法

4.3 线性二次型最优控制的动态控制方法

4.4 本章小结

第五章 实例验证

5.1西安市公交概况

5.2 研究区域

5.2 数据分析

5.3 重要站点运行效率分析

5.4 大客流站点组合调度和动态控制

5.5 本章小结

结论与展望

主要研究结论

主要创新点

研究展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

附录A 截尾正态分布

附录B 变量定义

致谢