联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型研究

发布时间：2020-11-03 19:53

　　 随着能源紧缺现象的日益严重,节能已成为交通行业的重要议题,而优先发展公共交通一直被认为是转变城市交通发展方式、构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。公交车生态驾驶研究,具有响应节能减排、贯彻优先发展公共交通的双重现实意义。截至目前,大多数生态驾驶的研究对象针对小汽车,对公交车的研究稍显匮乏;在建立生态驾驶车速诱导逻辑时多以不停车通过交叉口为目标,仅将燃油消耗或排放作为模型优化效果的评价指标,易造成牺牲车辆运行效率,增加乘客出行时间的弊端;公交车生态驾驶研究多采用单一的可变速度调节的方式,不能克服一些极端情况下公交车在下游交叉口处依旧需要停车的问题。因此,本论文基于对公交车运行特征的分析,确定公交车生态驾驶研究的关键节点为公交线路途经的公交站台和交叉口,以公交站台至交叉口范围内的运行速度作为优化对象,构建联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型。首先,本论文针对目标公交车到达公交站台时的红灯/绿灯剩余时间和前方车辆的运行状况(已通过/未通过下游交叉口)进行多种情景分析,确定目标公交车通过下游交叉口的时间窗上下限。其次,对公交车在站台驻站、及自站台启动至离开下游交叉口的两阶段速度诱导展开详细研究,提出计算乘客上下车时间及公交车最大停留时间阈值的方法,从速度维度、时间维度、距离维度三个层面详细刻画公交车加速度的变化规律。再次,联合基于机动车比功率(Vehicle Specific Power,VSP)的机动车微观油耗测算模型、基于Logit模型的乘客出行时间价值模型,量化公交车油耗成本及乘客出行时间成本。基于上述理论及方法支撑,考虑公交车运行时间约束、速度约束及加速度约束,以乘客出行时间及公交车油耗总成本最小化作为目标函数,构建联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型,模型的决策变量为公交车驻站时间及加速度集合,并提出基于遗传算法的求解方法。最后选取北京市15路公交线路上的7个近端公交车站及其下游交叉口作为案例,结合实测数据对比模型优化效果。结果表明与现状情况相比,联合驻站策略的生态驾驶优化模型可以显著降低公交车的燃油消耗,在案例场景下油耗降低了 26%以上,生态效益明显。此外,该策略下的公交车平均停车次数、乘客平均出行时间分别降低38%和27%以上,并不会出现因注重环境效益而过度牺牲乘客出行效率的现象。分别对模型中的三个重要参数:乘客单位出行时间价值系数、公交车站距下游交叉口的长度、公交车最大限制速度展开了敏感性分析。结果表明公交站台距交叉口的长度会显著影响模型的优化效果,而乘客出行时间价值系数、公交车最大限制速度影响效果不显著。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U491.17
【部分图文】：

图３－２场景１－１??Ｆｉｇｕｒｅ?３－２?Ｓｃｅｎａｒｉｏ?１－１??如图３－２所示：乘客上下车时间小于绿灯剩余时间，则目标公交车通过时间??窗下限为７；６；为尽量保证交叉口通行效率，目标公交车通过时间窗上限为ｒｐ??即在本次绿灯时间结束时通过交叉口。??１５??

图３－３场景１－２??Ｆｉｇｕｒｅ?３－３?Ｓｃｅｎａｒｉｏ?１－２??如图３－３所示：乘客上下车时间大于等于绿灯剩余时间，则公交车必须在公??交站台停留足够乘客上下车的时间后方可启动离开该公交车站。进一步判断乘客??上下车时间、绿灯剩余时间与红灯时长之和的大小关系，可分为ａ、ｂ两种情形：??若乘客上下车时间小于绿灯剩余时间与红灯时长之和，则目标公交车通过时间窗??下限为７Ｖ＋＾，即下次绿灯开启时通过；若乘客上下车时间大于等于绿灯剩余时??间与红灯时长之和，则目标公交车通过时间窗下限为ｒａ６。ａ、ｂ两种情形下的目??标公交车通过时间窗上限均为７＾＋ｉ？＋Ｇ，即下次绿灯结束时通过。??情形２描述的是目标公交车到达公交车站时，下游车辆尚未离开交叉口（即??ｒ？－／邦），则下游车辆的运行状态会对目标公交车的运行产生一定影响。比较下游??车辆通过交叉口与安全车头时距之和ｒ？－汁７；说、乘客上下车时间绿灯剩余??时间ｒｇｒ三者的数值关系

图３－４场景２－１??Ｆｉｇｕｒｅ?３－４?Ｓｃｅｎａｒｉｏ?２－１??如图３－４所示：下游车辆尚未离开交叉口，而其所需的通过下游交叉口时间??与安全车头时距之和小于等于乘客上下车时间，同时绿灯剩余时间大于乘客上下??车时间（即７＾＋７ＶｅＳ７；Ａ＜ｒｇｒ），则目标公交车通过时间窗下限为为尽量保??证交叉口通行效率，目标公交车通过时间窗上限为ｒｐ即在本次绿灯时间结束??时通过交叉口。??“?Ｔｇｒ?：??距离／ｍ?＾??Ｔｎ．＾Ｔｓａｆｅ?；?：??Ｔ＂?￣?Ａ?ｉ?ｍｍ??Ｚ?／?９??Ｌ?ｉ?？？？?—？下游公交车运行轨迹??Ｌ?ｙｙ?／／?？？？？＊？以下限时间运行的公交车轨迹????！／?－？？？？？以上限时间运行的公交车轨迹??ｖ?／／??＂、ｒ??Ｔａｂ??图３－５场景２－２??Ｆｉｇｕｒｅ?３－５?Ｓｃｅｎａｒｉｏ?２－２??如图３－５所示：下游车辆尚未离开交叉口，而其所需通过下游交叉口的时间??与安全车头时距之和大于乘客上下车时间，同时小于绿灯剩余时间（即??７＾＜７＾＋７Ｖｅ＜７＞），则目标公交车通过时间窗下限为７Ｖ／＋７Ｖｅ；为尽量保证交叉??口通行效率
【参考文献】

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本文编号：2869027