城市公交車輛到站時(shí)間預(yù)測方法研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城市人口不斷增加，人均汽車擁有量不斷提高，與之帶來的是城市機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長。然而現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度和規(guī)模不能滿足日益增長的城市交通的需要，供需矛盾突出，使得城市的交通日益擁堵。要解決城市交通問題，需要發(fā)展城市公共交通。現(xiàn)階段，在很多中小城市，常規(guī)公共汽車是公共交通的主要組成部分。常規(guī)公共汽車是覆蓋面最廣、運(yùn)行線路最多、乘車費(fèi)用最低的一種解決城市居民出行的最好方式。然而現(xiàn)階段在很多中小城市，常規(guī)公

2、交的出行比例不高，公交對居民出行的吸引力較低。究其原因主要是由于常規(guī)公交車到站時(shí)間不確定，準(zhǔn)時(shí)性較差，乘客需要等待未知的時(shí)間，需要時(shí)刻關(guān)注到站的車輛信息，公交信息發(fā)布較落后，出現(xiàn)“伸脖子”等公交的情況。乘客容易出現(xiàn)焦急的等待情緒，或者直接改換其他交通方式出行。因此，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的公交車到站時(shí)間預(yù)測可以提高中小城市居民公交出行的比例，提高乘客乘車的滿意度，提高城市公交的服務(wù)水平，對解決交通問題具有重要意義。
　　本文首先分析公交車到站時(shí)

3、間的運(yùn)行特性及影響因素，把城市公交車輛到站時(shí)間分為三部分，分別為路段行駛時(shí)間、站點(diǎn)停靠時(shí)間、交叉口延誤時(shí)間。針對這三部分的運(yùn)行特性和影響因素進(jìn)行分析，選取公交車到站時(shí)間預(yù)測的因素。針對公交車運(yùn)行產(chǎn)生的GPS數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理的算法和公交車線性匹配的算法研究，得到公交車運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過對國內(nèi)外常用的幾種公交車到站時(shí)間預(yù)測理論進(jìn)行分析研究，為本文建立的模型奠定了理論基礎(chǔ)。
　　本文模型的提出，首先是在獲得一定量的公交車到站時(shí)間分析和數(shù)據(jù)

4、的基礎(chǔ)上，利用公交車輛車載GPS歷史信息和實(shí)時(shí)的信息，對其進(jìn)行處理，進(jìn)而獲取公交車運(yùn)行的歷史到站時(shí)間和實(shí)時(shí)的運(yùn)行速度及車輛位置等信息；第二步在分析公交車運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上，建立公交車在路段上的運(yùn)行時(shí)間、站點(diǎn)?？繒r(shí)間、交叉口延誤時(shí)間的時(shí)間模型；第三步利用卡爾曼濾波在短期預(yù)測中高精確性的優(yōu)點(diǎn)，將其用于公交車下一站到站時(shí)間的預(yù)測，基于前期的工作建立基于公交車GPS信息的到站時(shí)間實(shí)時(shí)預(yù)測模型；最后把公交車到達(dá)上一站的實(shí)時(shí)時(shí)間和預(yù)測時(shí)間等信息作為卡

5、爾曼濾波的輸入，利用卡爾曼濾波遞推方程預(yù)測公交車到站時(shí)間，從而建立基于卡爾曼濾波的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的公交車到站時(shí)間預(yù)測模型。
　　為驗(yàn)證所提模型，本文選用了南昌市三條各具代表性的公交線路進(jìn)行模型的實(shí)例驗(yàn)證。通過采集南昌51路、220路、521路的公交車運(yùn)行十一天產(chǎn)生的GPS數(shù)據(jù)，以及對這三條線路的公交車實(shí)際運(yùn)行時(shí)各站點(diǎn)到發(fā)時(shí)間，進(jìn)行的跟車采集數(shù)據(jù)。對獲取的GPS數(shù)據(jù)按照本文介紹的方法進(jìn)行處理，得到公交車運(yùn)行的時(shí)間信息、速度信息、位置信息等

6、。采集實(shí)例對本文所建的公交車到站時(shí)間預(yù)測模型進(jìn)行驗(yàn)證，采用平均絕對誤差和平均絕對誤差百分比作為誤差分析的指標(biāo)。通過對模型預(yù)測結(jié)果和實(shí)際數(shù)值的對比分析，利用誤差評價(jià)指標(biāo)來評價(jià)得到的結(jié)果，得出結(jié)論：在這三條不同特征的線路上，公交車到站時(shí)間預(yù)測，不論高峰期還是非高峰期都有比較準(zhǔn)確的預(yù)測效果，預(yù)測的精確性都達(dá)到90%以上。因此本文所建的預(yù)測模型具有較高的預(yù)測精確性和適用性，模型運(yùn)行更簡單，實(shí)時(shí)性效果更好，可以用于城市公交車的到站時(shí)間預(yù)測。對本文