公共交通大站快车调度模型

常规公交,公交站点,运行效率,出行时间

第40卷 第4期2008年4月

哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报

JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY

Vol 40No 4Apr.2008

公共交通大站快车调度模型

徐大伟,裴玉龙

1,2

1

(1.哈尔滨工业大学交通研究所,哈尔滨150090,E mai:ldavi2004@;

2.福建省发展改革委福建福州350003)

摘 要:为满足公交企业调度管理需求,建立公交管理中实施快车调度的数学模型,应用公交随车调查数据,进行客运量O-D矩阵反推,筛选出公交客流量O-D矩阵中较大的站点,作为大站快车站点,并将原线路客流量分为快车站点和调度后线路客流O-D矩阵,分别用断面客流量和车厢满载率进行发车时间表设计,最后采用速度、等车延误、行驶延误、停车次数等指标对调度前后模型进行评价.编制的计算机程序,实现对客运量O-D反推、断面流量和公交车时间表程序化计算.结果表明:模型可以减少乘客延误和车辆停车次数,满足了不同乘客乘距的出行需求,提高了车辆旅行速度和服务质量.关键词:公共交通;大站快车;动态调度;运营管理

中图分类号:U491 1+7文献标识码:A文章编号:0367-6234(2008)04-0580-05

Expressbusschedulingmodelandapplication

XUDa wei,PEIYu long

1,2

1

(1.InstituteofTransportationResearch,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China,E mai:ldavi2004@;2.FujianDevelopmentandReformCommission,Fuzhou350003,China)

Abstract:Anexpressbusschedulingmodelintransitmanagementisproposed,adaptedtothedemandoftransitschedulingmanagemen.tApplingthesurveyonvehicledata,theexpressbusstopsweredeterminedac cordingtotheinversedeductionofpassengersflowO-Dmatrix,andthebiggerunitoftheO-Dmatrixwas

filtered.TheoriginalroutepassengersflowO-DmatrixandthescheduledroutepassengersflowO-Dmatrixweredeterminedapplyingthemaximumsectionofpassengerflow.Then,thedepartureintervaloftheoriginalrouteandscheduledroutewerescheduledseparately.Finally,theeffectoftheexpressbusschedulingmodelwasevaluatedusingtheindexesincludingtravelingspeed,waittimedelay,ridetimedelay,layovertimes,etc.TheispaperprogramstheprocedurewhichcancomputetheinversedeductionofpassengerflowO-Dma trix,sectionofpassengerflowanddepartureinterva.lTheconclusionindicatestheexpressmodelcandecreasethepassengerdelayandstopstimes,meetthedifferenttraveldemandsofaveragedistancecarriedandtheim provethetravelingspeedandthelevelofservice.Keywords:transi;texpressbus;dynamicscheduling;operationandmanagement 改善公共交通服务质量是提高公交吸引力的重要措施.我国目前公共交通旅行速度较低,一方面,城市交通拥挤,机非混行现象比较突出,同时,车辆调度管理措施单一也是重要原因.采用多样

收稿日期:2006-06-20.

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578144).作者简介:徐大伟(1978 ),男,博士;

裴玉龙(1961 ),男,教授,博士生导师.

的调度方式,合理配置系统资源,为满足不同乘客出行方便程度,本文提出了一种大站快车调度的模型并进行应用.大站快车站点客运量较小,站距较大,通过该调度措施,根据计算需求量确定发车间隔.调度后线路客流量降低,发车间隔调整后增加.我国目前采用大站快车调度方式还不多,因为采用这种调度方式,一定程度上会增加乘客的等车时间,另一方面,缺少对大站快车调度方法的理.,

常规公交,公交站点,运行效率,出行时间

第4期徐大伟,等:公共交通大站快车调度模型

581

提高车速,提高车辆服务质量,满足不同乘客乘车出行需求

[1,2]

见图1.通过研究,总结出实施大站快车调度的几个条件:

1)为保证大站快车能吸引到一定客流量,公交线路长度一般在15km以上,站点数>20个.

2)客流量较大的公交线路,可选择城市客运交通走廊或高峰时段营运的公交线路.

3)为使调整后的发车间隔能让乘客接受,采取大站调度的公交车发车间隔一般<5min.

为方便计算分析,在研究前做出如下假设:1)假设发车时间表为均匀的,调度前后乘客出行总量不变.

2)客运量随时间变化是均匀的,发车时间表设计也采用均匀的发车间隔算法.

3)假定大站间的客流量都分配到大站车辆上

.

.

1 研究方法与假设

快车调度是为适应长乘距乘客出行需要,采取的一种越站停车、快速运行的公共交通调度形式.其中包括大站(快)车与直达(快)车,本文研究的是大站快车调度形式.本文的研究思路是:将公交线路随车调度数据(上下客人数)经过OD矩阵反推,计算出线路站点间的客流OD矩阵分布,将客流矩阵通过本文提出的算法,筛选出大站快车站点和调度后线路的站点,同时将客运量也分解为大站快车和调度后线路客运量OD矩阵两部分,再将两OD矩阵分别计算出线路断面流量,通过最大断面流量和车厢满载率,计算调度后线路和大站快车发车时间表,本文研究的技术路线

[3]

图1 本文研究技术路线框图

2 大站快车调度模型的建立

2 1 快车公交站点计算

线路各站点上下乘客示意图见图2,s为公交站点始发站,该站无下车乘客,t为公交站点终点站,该站无上车乘客,i表示线路中第i个停车站.根据公交站点客流量调查进行OD矩阵反推方法

[4]

在某一站点j,由该站点驶离,由该站点下车人数为A(j),站点j前各站点上车乘客B(1),B(2),B(3)均有可能在站点4下车,因此,A(j)为上游各进口流量的函数,根据流量平衡条件:A(j)=

X(i,

i

j),i=1,2,3,!,j-1.

假设j站点出口前断面的乘客以相同的概率在j站点下车,则有:

X(i,j)=A(j)Y(i,j)/ Y(k,j)=

k

.

A(j)Y(i,j)/N(j).

图2 各站点上下乘客示意图

(3)

若线路中有n个站点,则X(i,j)为n-1阶方阵,根据客运量O-D资料,选择公交车站,进行大站快车的站点计算.根据规范,市区公交站距

为1500~2000m,郊区线路为1500~2500m.对于特定的线路,平均站距与站点个数直接相关,站距越大,快车经过的站点越少,所吸引的客流也越低.所以,线路长度较短时,平均站距可以大些.L为公交线路长度,估算出线路的大站站点数为L/

X(i,j)为i在站点上车j站点下车的乘客数(OD量),Y(i,j)为在i站点上车j站点前车厢内的乘客数,N(j)为j站点前的线路断面客流量,则有:

Y(i,j)=Y(i,j-1)-X(i,j-1).

N(j)=

(1)(2)

Y(i,j).

i

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(1500~2500)比较合理,为保证站间距均匀分布,保留的站点一般不应连续,本文提出大站站点搜索算法如下:

步骤1:计算客运量中起讫点最大客运量,q=max(Xk-1(i,j)),令i,j#Sk,Sk为大站快车站点集合,q为OD矩阵中最大值;

步骤2:Xk-1中最大量去掉,继续搜索起讫点最大量,Xk=Xk-1-Xq,Xq是与Xk-1相同维数矩阵,并且X(i,j)=q,矩阵中其他为元素为0.步骤3:为保证站距在1000m以上,搜索过程满足约束条件,Sk k%1

步骤4:如果Sk中元素>L/1 5,则停止计算,否则i=i+1,返回步骤1.

2 2 客运量计算

大站快车站点OD量表示为各快车站点间的出行量Xk=(X(i,j))(k-1)&(k-1),(k-1)阶上三角阵,总量

Qk=

,j#Si

X1(i,j)=X(i,j)-XK(p,q),p,q#调度后线路客运量计算采用下式

s.(5)

Q1=Q-Qk.(6)

由上述计算的大站快车客运量OD和调度后线路客运量OD,根据式(1)~(3)重新计算快车和调度后线路各站点上车人数、下车人数、断面流量等指标.

2 3 发车时间表设计

假设某时段发车时间表是均匀的,根据线路断面流量进行发车时间表的设计,已知大站快车和调度后线路客流量,车厢车容量值为Cv(取72),满足运营的条件下,确定发车间隔.调度前后的公交车发车频率变化情况如图3所示.其中图(a)中斜线OA表示调度前客运量Q随时间变化情况,斜线填充部分为客运量值,对应t为发车时刻.图(b)表示调度后大站快车客运量Qk和调度后线路客运量Q1随时间变化,tk,t 分别为大站快车和调度后的发车时间表,显然,Q1=Q-Qk

.

i,j#S,Xk为

(4)

X(i,j).

调度后线路各站点OD量为

图3 调度前后发车频率变化示意图

调度后线路和大站快车线路发车时间表计算采用方法如下:

车厢满载率Cv=72,计算断面最大客流量n=max(N(j)).

[5]

发车间隔取值按下式计算

t=n/Cv.

(7)(8)

数据见表2.加(减)速度取1 2,开关门时间:2~5s,上下车时间,乘客上车时间2 6s/人(一票制),下车时间1 7s/人.加减速时间16 67s,不停车以运行速度行驶时间8 3s,每站不停车可节省8 3s,车辆进出站台时间和相邻车道干扰等因素,平均每站时间节省3s.车辆开关门时间节省2s,原线路乘客上下车时间与大站调度进站时间和出站时间不计,上乘客人数减少调度前车辆载客数-快车载客数=20人/车,时间节省46s.则中途不停车站为17个,节省时间4 53min,旅行速度为26 26km/h.

[6]

3 模型应用

3 1 基础数据

以我国大庆市某公交线路为例进行应用研究,线路基本参数如表1所示,高峰时段随车调查

表1 公交线路基本参数

站点/个平均站距/m

30

546

线路长度/km发车间隔/min运行时间/min旅行速度/(km h-1)

16 4

3 5

42

23 4

运行速度/(km h-1)

36

平均停车时间/s

3 5

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第4期徐大伟,等:公共交通大站快车调度模型表2 高峰时段公交线路客流量统计

583

站 点上车人数下车人数站点上车人数下车人数

155701692115

2258017011

31031718611

45717195234

55763202334

610392215740

717852224657

8292323640

9155316241780

1017263251734

11126218261192

125210927080

13526928698

1446692917253

15109115300201

3 2 大站快车站点计算

根据本文算法,计算站点数在10~15个比较

合理,计算结果见表3.

表3 大站快车站点

原线路站点快车线路站点原线路站点快车线路站点

11167

2-17-

3-18-

42198

5-20-

6321-

7-229

8-23-

942410

10-25-

1152611

12-27-

1362812

14-29-

15-3013

注:(-)表示快车线路车辆在本站不停车.

3 3 客运量计算

通过上述基础数据资料,利用计算机程序实现上述算法,计算公交线路断面流量如表4.原线路断面客流量最大的站点是第9站为1232人次,

调度后线路断面流量最大站点地11站,为790人次,大站快车线路断面流量最大站点第3站,为419人次.

表4 调度前后各站点断面流量统计

站点原线路断面流量调度后线路断面流量大站快车断面流量

站 点原线路断面流量调度后线路断面流量大站快车断面流量

155722422416922651271

281548548217807536271

391850952218802586216

495856356219843627216

599852557920832616216

6103760061821855622233

7112373370422861628233

8110071971923810601209

9123274285224787578209

10108876176225724543181

11115179082526701520181

1298570374327609472137

1392871868628535398137

1490569166329454346108

159456266743012321124108

3 4 发车间隔计算

调查时段内发车间隔为均匀的,发车间隔选

指标发车间隔/min车辆数/辆客运量/人次平均车厢满载率/%每辆车运送乘客数/人

平均乘距/km站点停车次数/次速度/(km h

-1

择线路断面最大的站点进行发车间隔计算.最后得到指标汇总见表5.

调度后总计

-16 82405---388-调度后线路

5 511 016920 75421545 7831923 4

大站快车10 35 87030 65831216 716926 3

表5 调度前后相关指标汇总

调度前3 517 124050 70761415 7951023 4

)

3 5 模型应用效果分析

1)行驶速度、延误分析.调度后车速均有提

高,因为大站快车减少了停车次数,速度提高了12 4%.原线路每辆车乘客数量有所增加,速度降低不明显.调度后乘客出行速度提高了,乘车延误

减少,乘客在公交站点等车延误有所增加.2)发车间隔.原线路发车频率为3 5min,调

度后线路发车间隔为5 5min,大站快车发车间隔为10 1min,能够被乘客所接受.增加车辆发车间隔,站点的等车时间比调度前有所延长,如果调度

常规公交,公交站点,运行效率,出行时间

584 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第40卷

前发车间隔较小,调度后的时间表可以满足乘客乘车需要.

4)停车次数.大站快车减少了站点的停车次数,由调度前的510车次减少到388车次,停车次数降低了23 9%.

5)平均乘距.调度前乘客平均乘距为5 79km,调度后分别为5 78km和6 71km,说明调度后的车辆满足了不同出行距离的乘客需求.

6)车厢满载率的变化.调度前车厢满载率为0 7076,调度后线路为0 7542,快车线路为0 6583,说明,调度后线路乘客出行距离变小,故车厢满载率比较高,相反,快车线路比较低,调度前后各站点车厢满载率变化规律如图4所示

.

发车间隔较小,满足了原有运力不足的缺点,同时,原线路客流量较小,站点的发车间隔较大,满足不同乘客出行距离的需要,合理配置了公共交

通系统资源.

2)根据本文方法,该调度方式可以在我国大城市满足条件的公交线路上实施.

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图4 调度前后车厢满载率的变化

qualityofservicemanual[R].Washington,America,TransitCooperativeResearchProgram,2004.

4 结 论

1)平衡公交站点客流量,提高车辆旅行速度,增加公交吸引力,大站快车线路客流量较大,站点

(编辑 姚向红)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jhdq.html