基于自适应动态规划的公交串车防治方法研究

公交串车优化主动性差会造成公交线路准点率低、乘客需求响应度差的问题.本文首先对公交串车的状态过程演化描述和公交串车防治手段进行了分析,提出1种基于自适应动态规划提出面向单路段的公交串车优化策略,实现了公交滞站、速度引导、信号调整3种手段的组合调度,最后经过仿真验证发现,能本文方法能使线路累计偏移降低76.83%,实现串车防治控制.

双线单换乘区条件下公交串车的驻站防治方法

换乘会增加公交车在换乘站点停靠时间的不确定性,从而可能诱发串车和加剧线路的不稳定性。针对上述问题,以常见的存在单换乘区的两条公交线路为对象,提出了利用车辆驻站为控制手段的双线控制增强学习模型和算法。首先,对换乘区进行了归类分析,明确系统运行的供需特征,定义了系统的稳定性度量指标;其次,以线路运行的仿真系统为基础,建立线路控制的增强学习模型,并给出对应的Q学习算法;最后,通过算例验证模型与算法的有效性。研究表明新的控制方法可以在双线单换乘区条件下有效防止串车现象的发生,线路运行稳定性系统的运能可得到有效提高,乘客的平均等车和换乘时间均有所减少。

防治公交串车的近似动态规划法

公交串车是公交系统运行失效的集中体现。为防治公交串车,建立了公交线路运行的近似动态规划模型,从而实现公交线路的动态自适应式控制。利用Q学习算法和基于人工神经网络近似的价值函数求解上述模型可以得到公交线路控制的最优策略,即基于系统状态确定站点滞留时间的状态价值函数。新的防治方法不仅可以利用仿真模型细致刻画公交线路的实际运行过程,而且可以动态整合在线和离线数据实现控制策略的动态优化调整。数值分析验证了新方法的有效性,与无控制情景相比,新方法不仅能防止公交串车发生,而且可有效降低公交车头时距的波动。

基于多级前瞻式仿真的公交串车防治方法

公交串车是高频公交线路上常见的系统运行失效现象。由站间行程时间和站点停留时间不确定性引起的串车现象集中体现了公交系统的不稳定性。为了防治公交串车,提出了一类将公交车在站点滞留适当时间的控制方法。新方法基于公交线路仿真系统中多级前瞻式控制行为的演化来确定最佳控制行为。为了合理度量线路运行稳定性,并建立有效的控制行为代价函数,分别定义期望系统车头时距和动态环线车头时距。给出了利用滚动时域法将实地数据用于估计路段行程时间和站点乘客登车时间期望与方差的具体方法。数值算例验证了上述串车防治方法和控制行为代价函数的有效性。研究表明新方法不仅可以有效防止高频线路上串车现象的发生,也可有效减少乘客的平均候车时间。

缓解公交串车现象的有限信号优先控制方法

公交串车会造成公交系统运行效率降低和公交服务水平下降等消极影响。针对公交串车现象,本文综合考虑信号优先和信号牵制,构建了综合信号优化控制模型,并提出了实现优化控制的算法。实例验证部分,本文以上海市浦东新区的736路公交线路为例对控制方法进行验证。分析结果表明:有限信号优先控制效果普遍优于信号优先控制,且前者改善效果约为后者的3倍。当调控时长阈值取10s,模型参数a1取值0.7时,能进一步优化模型的控制效果。

消除公交串车——一种基于GPS与GIS的实时控制方法

城市公共交通系统是一个包含人、车、路、环境、能量和信息的高度非线性的大规模复杂系统。公交串车问题严重降低了公交服务的可靠性,本文综合运用系统工程理论与方法 ,给出了公交串车与大间隔的定义,提出了公交串车与大间隔问题的成因分析模型、基于BP人工神经网络的行车间隔预测模型和基于GPS与GIS的实时动态反馈控制模型。最后,对北京公交300路车所采集的680组数据进行了实证分析。分析结果表明所使用的方法能有效地消除公交串车问题,同时也能为公交企业自身的运营管理和乘客的出行规划提供有价值的决策参考。

基于站点群体聚集性客流的公交串车调度优化

为提升城市公交准点率、减少延误,解决车辆串车问题,研究基于站点群体聚集性客流的公交调度优化方法。以乘客出行意愿、乘车属性、到站规律等标识公交客流变化特征,以车辆载客限制、站点延误、到达率、下车率等描述串车形成场景。考虑准时性、客流需求、调控策略等约束,采用实时混合控制策略,实现车头时距偏差与乘客总行程时间最小的多目标优化。提出的公交串车调度方法,考虑到乘客到达率的不确定性,并通过调控公交车辆站点驻站时间以及路段平均行驶速度,可满足站点时段性群体聚集公交客流出行需求,防范潜在的公交串车。在模型求解上,考虑到双目标优化视角的差异性,运用超车规则对串车场景下的出站车辆重新排序,设计基于NSGA-II的求解算法,以拥挤距离标定序度关系,以精英策略获取新种群,改进交叉算子,并基于TOPSIS法对获取的Pareto解集择优。最后,以实际公交线路为例进行案例分析,结果表明:基于站点群体聚集性客流的公交串车优化调度模型,系统考虑了乘客乘车属性与车辆载客限制,能够输出最优的车辆滞站与车速调整方案,并且能运算得出车辆离站时间、车头时距偏差、准点率、乘客等待时间以及乘客行程时间等多项运营指标。优化前后对比表明:总的车头时距偏差缩短了56%,乘客总出行时间下降了11.7%,乘客平均等待时间减少了12.5%,公交线路站点准点率提高了24.1%,串车次数减少36次。同时随机性验证试验中,两目标函数平均下降比例分别为50.4%与13.7%,下降幅度较大,优化效果较好。模型计算结果可较大程度提升公交运行效率,有效解决公交串车,解的鲁棒性与可靠性较强,方法的实用性与可行性较好。

基于车头时距偏差阈值的公交防串车控制方法

为防止公交串车现象的发生,提高乘客对公交出行方式的满意度,文章提出了一种驻站和限流组合的控制方法。该方法通过分析公交车头的时距偏差获取各站点控制阈值,以车头时距偏差最小和乘客等待时间最短为目标,运用粒子群算法求解站点的驻站时间和限流人数,并基于元胞自动机仿真模型验证此控制方法的有效性,对比分析无控制、驻站控制、限流控制和组合控制的效果。仿真结果表明,基于车头时距偏差阈值的驻站和限流组合的控制策略对于稳定公交车头时距和减少乘客的等待时间具有很强的效果。

考虑乘客异质性的公交运行模型仿真研究

随着中国人口结构的改变,老年人出行占比越来越大,深入研究老年人乘坐公交对于公交系统所产生的影响还比较少。考虑乘客的异质性,将乘客分为两类:老年乘客与普通乘客,通过引入三个控制参数p、q、r分别调整乘客到站总需求、老年人上下车所需时间、老年人在系统中占比,并采用仿真方法对公交系统运行过程进行仿真研究。设计仿真算法时考虑了串车和超车现象的识别以及公交车跨越时间段运行的判别。通过改变三个参数数值使得系统处于不同的仿真条件,并从车头时距偏离程度、公交载客量、系统串车超车情况三个方面对比了系统运行情况。研究发现,乘客到达率是影响系统运行可靠性的关键参数,老年乘客上下车时间和老年人占比的影响作用次之。研究结果可以为公交系统运行管理和相关政策的制定提供参考依据。

基于合作博弈的公交滞站点优化模型

公交滞站控制是防治公交串车的常用方法.现有研究主要集中于公交滞站时间的优化,很少关注滞站点优化问题.本文提出一种基于合作博弈的公交滞站点优化模型.根据系统当前状态,模型首先预测当控制不同滞站点组合时该滞站点组合对公交串车率的改进;其次,以滞站点为博弈人,以滞站点组合及其对公交串车率的改进量为效用函数,构建合作博弈,分析滞站点的单独和联合控制效果,并用Shapley值刻画滞站点的相对重要性.通过在最有效的滞站点实施滞站控制,能够有效防治公交串车.最后,通过仿真实验对滞站点的数量和位置的确定进行说明,模型能有效降低公交车头时距波动,减少公交串车率,最终减少乘客平均候车时间.

车路协同环境下重叠线路公交车速诱导策略

为了防止公交车辆在线路重叠运行区间产生公交串车,在站点附近形成交通瓶颈,提出一种采用车速诱导策略来调整公交运行状态的动态调度模型。采用车路协同环境下的公交运营调度方式,结合各线路独自运行时的乘客需求和车辆车头时距规律,在避免重叠区站点公交串车的前提下,实现了各线路车辆最大程度地维持各自独立运行时车头时距的优化目标。提出的车路协同环境下的车速诱导调度策略,在引导各线路公交车辆间隔均匀地进入重叠区间后,根据乘客实时交通需求和道路交通状况,实现对车辆的实时调控。开发了一种启发式算法对车辆进入重叠区间的时刻进行求解,采用基于遗传算法的仿真过程求解了重叠区站点之间车辆的最佳运行速度,实现了重叠区间车辆动态调度过程。以哈尔滨市运行区间重叠的3条公交线路为实际案例进行仿真分析,对3条线路共计47辆公交车在重叠区12个站点之间的运行状况进行了优化调度。结果表明:采用提出的启发式算法进行调度后,车辆可以完全均匀地进入重叠区。通过对比采用动态调度优化前后的车辆运行状态发现,车辆串车现象由优化前的单站最多发生6次下降为0次,最大程度地实现了避免公交串车的目标。此外,车速诱导策略不仅避免了不同线路车辆在重叠区站点的串车现象,而且可以调整各线路上相邻两车之间的车头时距偏差,线路1的车头时距最大偏差从55%下降到了30%,线路2的车头时距最大偏差从25%下降到了13%,线路3的车头时距最大偏差从23%下降到了18%。