多尺度常规公交线网可靠性评估研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jocelynsusan
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随着我国“公交优先”战略的落实,各大城市的常规公交服务体系逐渐实现规模化,极大的提升了居民的出行体验。然而由于近些年城市交通拥堵常发、公交线网运行受影响明显,导致常规公交系统运行可靠性下降(如不准点、候车时间长等问题),导致了城市的公交分担率呈下降趋势。公交可靠性评估作为公交线网调整与运营调度策略优化的基础,对于提升常规公交吸引力具有重要现实意义。然而传统的公交网络拓扑结构可靠性分析方法单纯从宏观层面考虑公交网络拓扑特征,较少联系实际公交运行特征,适用场景有限,先进的数据采集技术的发展带来了海量可供分析的公交数据资源。因此,如何充分利用数据,围绕公交运行使命即保障客流运输通达性,结合公交网络运行与服务乘客的特征,从不同尺度探索适用于我国常规公交网络的可靠性评估理论,对提升公交服务品质、降低运营成本以及提高公交吸引力具有重要的理论和实际应用价值。基于以上背景,本文依托国家重点研发计划项目子课题《海量个体出行数据驱动的城市综合客运协同服务评估技术与应用》,充分结合常规公交网络运行特点。从公交线网、公交走廊、公交线路、站间路径、站点等常规公交网络系统中的相关元素为着力点,重点对常规公交线网可靠性评估理论深入研究,提出了一套涵盖宏观、中观、微观多尺度的可靠性评估方法理论框架,并通过仿真与实证分析,验证了评估模型与方法的有效性与适用性。论文的主要研究内容包括:(1)提出常规公交网络宏观可靠性评估方法。首先,论述了常规公交网络基本概念,分析了传统网络拓扑的指标及不足。其次,基于图论,提出了有向常规公交网络拓扑结构的构建方法。第三,基于系统可靠性理论,定义了常规公交网络拓扑静态可靠性定义,并选取了基于图论的网络拓扑静态指标。最后,以北京、天津、重庆等公交网络基础数据建立了常规公交有向网络,对所提出的评估方法进行验证分析,并提出结合本文研究的拓扑指标与未来各地公交都市评价和各地公交网络跟踪评价用法建议,为公交线网规划评价提供理论支撑。(2)提出了考虑客流因素的常规公交网络可靠性评估方法。首先,基于图论方法,引入点客流和边断面客流分别作为权值,建立公交线网容量网络。第二,提出了公交线网“受攻击”情况下多个维度的测度指标定义,分析了线路中客流因素与可靠性的相互影响关系。第三,针对公交线网提出四种“攻击策略”场景,基于失效可靠性理论,提出了考虑客流因素的公交线网可靠性评估方法及评估测度。最后,通过实际公交线路数据进行验证,得到公交线网被“全线攻击”情况下的可靠性分析结果,并针对情况提出建议,为公交线网诊断与优化调整提供决策支撑。(3)提出了基于“三态”的常规公交走廊网络中观可靠性评估方法。首先,将公交网络抽象成由公交线路、站间路径等基本单元构成的网络系统,建立公交走廊网络“串—并联系统”和“并—串联系统”模型。第二,提出考虑“正常运行”、“开路失效”、“短路失效”三种状态,对公交走廊网络系统进行可靠性评估。最后,以一定条件下的公交走廊通道为场景进行仿真验证,得出三种状态下的公交走廊可靠性评估、线路及站点优化配置结论。研究将可靠性与线网设计因素相结合,为公交走廊网络优化、公交走廊的设计及公交线路组织调度提供参考。(4)提出了基于Copula理论的常规公交线路微观可靠性评估方法。首先,论述了对Copula函数的相关理论以及为刻画线路与各站间路径相互关系而选用该函数的原因。第二,以单条公交线路为研究对象,构建了可靠性评价指标,包括针对整条线路的平均运行时间、准点率、站间平均运行时间,以及针对公交站间路径的平均运行速度、平均时间标准差、变异系数等指标。第三,建立基于Copula理论的公交线路运行可靠性评价模型,并讨论了Copula函数的选择与模型中参数估计方法。最后,利用实际数据对评估方法进行了验证,分析了线路整体可靠性与站间路径可靠性的关系,为公交线路运行的诊断评估以及运营服务优化提供参考。本文的研究成果具有普适性和实际可操作性,可为常规公交线网可靠性评估提供理论支撑,多个尺度的研究成果将为公交线网优化、公交走廊线路组织调度、公交线路运行管理服务与保障等方面提供技术支持,对于促进常规公交系统的可持续发展具有理论和实际意义。
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