先进的公共交通系统

先进的公共交通系统概述先进的公共交通系统的定义1234目录先进的公共交通系统的体系结构先进的公共交通系统的典型技术课堂小结学习目标知识目标先进的公共交通系统的概述；先进的公共交通系统的体系结构；先进的公共交通系统的典型技术。能力目标能够理解先进的公共交通系统的概述；能够掌握先进的公共交通系统的体系结构的主要研究内容；能够知道先进的公共交通系统的典型技术。先进的公共交通系统的概述14.1.1先进的公共交通系统的定义先进的公共交通系统（AdvancedPublicTransportationSystem，简称APTS），是利用系统工程的理论和方法，将现代通信、信息、电子、控制、计算机、网络、GPS、GIS等高新科技集成应用于公共交通系统，并通过建立公共交通智能化调度系统、信息服务系统、公交电子收费系统等，来吸引公交出行，缓解城市交通拥挤。先进的公共交通系统的概述14.1.1先进的公共交通系统的定义APTS通过采集与处理动态交通信息和静态交通信息，以及通过多种媒体为出行者提供动态和静态公共交通信息，从而达到规划出行、最优路线选择、避免交通拥挤、节约出行时间的目的。先进的公共交通系统的概述14.1.1先进的公共交通系统的现状自20世纪80年代以来，许多国家公共交通部门开始应用先进的信息与通信技术进行公交车辆定位、车辆监控、自动驾驶、计算机辅助调度及提供各种公共交通信息以提高公交服务水平。先进的公共交通系统的概述14.1.2先进的公共交通系统的现状美国城市公共交通管理局（UMTA）已经启动了“AdvancedPublicTransportationSystem，即APTS”项目。主要研究基于动态公共交通信息的实时调度理论和实时信息发布理论，以及使用先进的电子、通信技术。日本APTS发展经历了3个阶段：20世纪70年代末开始应用公共汽车定位系统。80年代初开始应用公共交通运行管理系统，以及使用先进的电子、通信技术。进入90年代，东京都交通局开发了城市公共交通综合运输控制系统（CTCS)。先进的公共交通系统的概述14.1.2先进的公共交通系统的现状欧洲通过实施公交优先政策，设立公交专用道，为公交车提供优先通行信号，布设智能公交监控与调度系统等措施。提高公交车辆运行速度和公交服务质量效地缓解了城市交通压力。与欧美等国家相比，我国的公共交通事业还比较落后。目前，我国已经在杭州、上海、北京等地安装了电子站牌，车载GPS定位设备，实现了车辆的实时跟踪、定位、公交车与调度室的双向通信，以及电子站牌上实时显示下班车位置信息等功能。这些系统使中国城市交通迈入了公交智能化时代。先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成先进的公共交通系统的体系结构本章主要参考吉林大学杨兆升教授的著作《城市智能公共交通系统理论与方法》并结合国内外研究现状，将APTS的研究内容划分为以下几个方面：公交系统优化与设计；公交智能化调度系统；公交信息服务系统；公交信号优先系统；快速公交系统（BRT0)；公交服务水平评价；先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成公交系统优化与设计对公交线路、对公交线网布局、线路公交方式配置、站点布置、发布间隔、确定票价的制定等进行优化和设计，从规划方面提高公交服务水平。公交智能化调度系统公交智能化调度系统，包括公交车辆定位系统，电子站牌和主控中心的监视与通信系统及主要功能是实现公交车辆的自动调度和指挥，保证车辆的准点运行，并使出行者能够通过电子站牌了解车辆的到达时刻，从而节约出行者的等车时间。先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成公交信息服务系统通过媒体（如可变信息牌、信息台、互联网等）将公交系统（如出行线路、换乘点、票价、车型等发布出去，使公交出行者，可以很方便的获得这些信息，从而吸引公共交通出行先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成公交信号优先系统公交优先在具体发展策略上，包括两方面内容：对公交车辆在通行空间、通行时间上给予优先，在具体的技术层面上，通过设置公交专用道、专用路或各类专用进口道，建设高架公交专用道等给公交车辆提供“空间优先”。先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成公交信号优先公交信号优先在公交优先技术上，属于时间“时间优先”，它是指在交叉口为公交车辆（优先车辆）提供优先通行信号，公交信号优先实施的理念是，在保证不对整个交叉口或干线车辆运行产生严重影响的前提下，减少公交车辆的延误(使公交车辆顺利通过交叉口)，降低公交车辆的路线行程时间，提高公交准点率，提高公交车辆的运行效率。先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成快速公交系统（BRT）快速公交系统（BRT）是利用现代化公交技术配合智能运输和运营管理，开辟交通专用道和建造新式公交车站，执行轨道交通试运营服务，达到轻轨服务水准的一种独特的城市客运系统。其投资及运营成本比轨道交通低，而运营效果接近于轨道交通是一种服务，介于轨道交通和常规公交之间的交通方式。先进的公共交通系统的体系结构24.2先进的公共交通系统的构成公交服务水平评价建立一套科学评价公交系统服务水平的指标。这套指标体系既是公交系统的评价标准，又是公交系统建设的依据。利用他对公交系统的经济效益，社会效益，服务质量等方面进行评价。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术先进的公共交通系统的典型技术：车辆定位技术；地理信息系统；交通通信技术；自动乘客计数器；公交运营软件；交通信号优先策略；先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术车辆定位技术先进的公共交通系统应用的典型技术有，车辆定位技术，地理信息系统和交通通信技术，还应用了以下关键技术，自动乘客计数器，公交运营软件，交通信号优先策略。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术车辆定位技术车辆定位技术是无人驾驶汽车行驶的基础，目前常用的技术包括次导航和视觉导航等，其中磁导航是目前最成熟最可靠的方案，现大多数均采用这种导航技术，导航的最大优点是不受天气等自然条件的影响，而且便于维护，另外通过变换磁极朝进行编码。车辆传输道路特性信息，诸如位置，方向，曲率半径，下一个道路出口位置等信息，但是此导航方法往往需要在道路上埋设一定的导航设备，如磁钉或电线，系统实施过程比较繁琐，且不容易维护。变更运营线路需重新埋设导航设备先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术车辆定位技术视觉导航的优点是，车载计算机可以在实验样车偏离目标车道前事先知道并预防其发生，同时当在高速公路使用时不需要对现有的道路结构做变化，并且在混合交通中也可以使用，被公认为是最有前景的定位方法。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术地理信息系统，GIS，又称为地学信息系统它是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机硬软件系统支持下，对整个或部分地球表层，包括大气层空间中的有关地理分布数据进行采集，储存，管理，运算，分析显示和无数的技术系统。交通通信技术，包括语音通信、控制信号、通信、数据通讯、图像通信、运输、调度通信、通信和信号系统紧密结合，形成一个高级自动化的通信指挥有限。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术信息系统通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现代化的运营管理服务系统，能够完成多种信息的传输和提供各种通信服务，除了电话语音信息的传输外，还有数据图像监控信号的运输与处理，综合业务数字通信网ISDN，多种通信方式，结合形成统一的轨道交通通信网、应用无线通信技术、卫星通信和移动通信、室内无线通信与光纤通信程控交换等相结合，形成一个多种方式和手段的通信网，它将大大提高通信的可靠性，充分发挥通信，保证行车安全和提高运输效率的作用。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术自动乘客计数器用来采集上下车的时间和位置数据，有三部分构成技术方法，定位技术，数据管理，常见的是踏板电和红外线，其功能及时调整调度人员的决策，为实时乘客信息系统提供数据，生成未来时刻表，有助于生成更好的服务计划1973年之前已经开始使用,20世纪90年代通常将其融入自动车辆定位系统。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术公交运营软件能使许多公交功能和模式实现自动化并有序整合在一起，如计算机辅助调度、服务监视监控数据获取的技术、固定线路的车轨道交通等。先进的公共交通系统的体系结构34.3先进的公共交通系统的典型技术交通信号优先策略指交通信号绿灯延长，或比预定方案启动提前，以便某些特殊车辆迅速通过交叉口，20世纪70年代尝试优先策略，90年代，交通信号优先策略常作为自动车辆定位的一部分，从而有选择的优先信号优先，这个晚点的公交车辆有限。课堂小结4小结先进的公共交通系统的概述；先进的公共交通系统的体系结构；先进的公共交通系统的典型技术。智能化调度系统智能化调度方法系统构成1234目录智能化调度方法公交优先策略课堂小结学习目标知识目标智能化调度系统的定义；智能化调度方法系统构成；智能化调度方法；公交优先策略。能力目标能够理解智能化调度系统的定义；能够掌握智能化调度方法系统构成；能够掌握智能化调度方法；能够熟练掌握公交优先策略。智能化调度方法系统构成11.1智能化调度系统的定义公共交通智能化调度系统是在对公交车辆实时调度理论和方法研究的基础上，综合运用通信、信息、控制、计算机网络、GPS/GIS等现代高新技术，根据实时的客流信息、车辆位置信息、交通状态信息等，通过对公交车辆的实时监控、调度指挥，实现对公交车辆的智能化管理，从而使公交车辆运行有序、平稳、高效、协调，实现资源的合理配置，提高公交企业的经济效益和社会效益。智能化调度方法系统构成11.2公交智能化调度系统主要组成公交调度中心公交调度中心主要由信息服务系统、地理信息系统、大屏幕显示系统、协调调度系统和紧急情况处理系统组成。信息服务系统负责向用户提供公交信息。地理信息系统接收定位数据，完成车辆信息的地图映射。大屏幕显示系统主要是实时显示车辆运行状况。当出现紧急情况时，协调调度系统向分调度中心发出指令，合理调配车辆。系统组成如图1-1所示。智能化调度方法系统构成11.2公交智能化调度系统主要组成图1公交调度中心框图智能化调度方法系统构成11.2公交智能化调度系统主要组成图1-2分调度中心系统框图智能化调度方法系统构成11.2公交智能化调度系统主要组成分调度中心分调度中心由车辆定位与调度系统、地理信息系统两部分组成。车辆定位系统负责完成本调度中心所辖车辆的定位与监控，与车辆间的双向通信，向车辆发送调度指令，向电子站牌发送数据等功能。地理信息系统与调度中心中地理信息系统功能相同，只是范围要小些。智能化调度方法系统构成11.2公交智能化调度系统主要组成车载移动站采用差分GPS定位技术，车载专用终端机安装于移动的公交车辆上，可以在无人干预的情况下自动完成运动车辆的定位和定位信息的回传。必要时，可以向分调度中心提供短信息。如果需要可以口留出接口用于外接车载显示设备。如图1-3所示。图1-3移动站框图智能化调度方法22.1公交智能化调度系统主要组成电子站牌电子站牌负责接收和显示下班车到站信息和服务信息，由一套MODEM/电台、单片机、电子显示站牌组成，如图1-4所示。单片机的作用是接收信息，将其处理后送到电子站牌上显示。电子站牌除了显示车辆运行信息外，还可以显示其他信息，如日期、时间、气象预报等。图1-4电子站牌系统框图智能化调度方法22.1智能化调度方法智能化调度方法是相对于传统调度方法而言的，二者的区别在于智能化调度方法是根据实时客流信息和交通状态，在无人参与的情况下自动给出发车间隔和调度形式的一种全新的调度方法。而传统调度方法是调度人员根据公交线路客流到达规律，凭借经验确定发车间隔和发车形式的一种调度方法。智能化调度分为车辆调度形式、实时放车调度、紧急情况实时调度3个方面。智能化调度方法22.1智能化调度方法车辆调度形式车辆调度形式是指营运调度措施计划中所采取的运输组织形式，基本上可有两种分类方法：（1）按车辆工作时间的长短与类型，分为正班车、加班车与夜班车；（2）按车辆运行与停站方式，可分为全程车、区间车、快车、定班车、跨线车等。UTMS子系统智能化调度方法22.1智能化调度方法实时放车调度实时放车调度问题（Real-timeDeadheadingProblem，简称RTDP）是目前国际上调度理论方面研究的热点。它是指车辆空车从始发站出发，经过数个公交站点后，开始按站点次序依次停车的调度形式。放车调度形式的根本出发点就是减少停靠站点上候车乘客的等车时间，但放车调度形式延长了车辆所越过的站点上乘客的等车时间。因此，确定是否采取放车调度形式需要权衡利弊，这就需要建立实时放车调度模型的目标函数。智能化调度方法22.1智能化调度方法紧急情况实时调度当公交车在运营过程中遇到交通事故、重大事件等紧急情况时，会出现客流突然增加的情况，致使某班公交车出现拥挤而产生延误。如图1-5所示，第i辆公交车由于客流突然增加造成初始延误。面对这种情况，可以采取以下几种调度方案：智能化调度方法22.1智能化调度方法方案1：前车加大站点停靠时间法。这样不但可以解决后面站点乘客等车时间延长的问题，而且可以使整个车队运行趋于平稳。智能化调度方法22.1智能化调度方法方案1：前车加大站点停靠时间法。这样不但可以解决后面站点乘客等车时间延长的问题，而且可以使整个车队运行趋于平稳。方案2：前车减速方法。调度人员同样可以通知前几班车减速，这样也可以使后面站点乘客等车时间缩短，而且到达终点站时，间隔趋于平稳智能化调度方法22.1智能化调度方法方案3：后车加速方法。与方案2效果相同。方案5：放车调度方法。如果紧急事件发生地点与始发站距离很近，可以临时调度一班空车，直接行驶到事件发生地点，缓解客流拥挤的情况。方案4：后车缩短站点停车时间方法。与方案1效果相同。智能化调度方法22.1智能化调度方法公交优先策略33.1公交信号优先系统公交信号优先系统贯穿于公交车辆、公交车辆调度与管理系统、交通管理与控制系统，并与之有紧密的联系，通过在这几个模块之间进行信息交互，实现对公交车辆的优先信号控制。这几个子系统在以下组成元素之间实现信息通信和交互：公交优先策略33.1公交信号优先系统公交车辆检测系统（busdetectorsystem）：优先请求发生器（priorityrequestgenerator，简称PRG）：优先请求服务器（priorityrequestserver，简称PRS）：通信系统（communicationsystem）：交通信号控制器（trafficcontroller）：交通信号控制软件（trafficsoftware）：公交优先管理系统：公交优先策略33.2公交信号优先控制策略信号优先策略是指交通信号绿灯延长或比预定方案启动提前，以便某些特定车辆迅速通过交叉口。公共交通信号优先策略有其自己特定的内容。主要包括两个方面。1）被动优先控制策略；2）主动优先控制策略；公交优先策略33.2公交信号优先控制策略1被动优先控制策略被动优先控制策略的实施是根据公交线路公交车辆的发车频率、行车速度等历史数据设计和协调路网内交叉口的信号配时，同时降低交叉口信号周期长度以减少公交车辆的停车和延误。主要包括以下几个方面：（1）网络化配时规划（2）信号周期调整（3）增加相位时间（4）相位分割（5）限制转弯公交优先策略33.2公交信号优先控制策略2主动优先控制策略相对于被动优先，主动优先控制策略具有更强的适应性。主动优先控制策略一般有以下几种控制形式：（1）绿灯延长（2）绿灯提前/红灯早断（3）相位插入（4）跳跃相位（5）相位倒转（6）专用相位课堂小结4小结智能调度系统相关知识总结。智能化调度方法相关知识总结。公交优先策略总结。快速公交系统BRT优势123目录BRT系统结构课堂小结学习目标知识目标BRT优势BRT系统结构能力目标能够理解BRT优势能够掌握BRT系统结构BRT优势11.1BRT现状快速公交系统(BusRapidTransit,简称BRT)是一种介于快速轨道交通(RapidRailTransit,简称RRT)与常规公交(NormalBusTransit,简称NBT)之间的新型公交客运系统,其投资及运营成本比轨道交通低,而运营效果接近于轨道交通。它是利用现代化公交技术配合智能运输和运营管理,开辟公交专用道和建造新式公交车站,实现轨道交通式运营服务,达到轻轨服务水准的一种独特的城市客运系统。BRT优势11.1BRT现状BRT这种崭新的公共交通运营方式,既有轨道交通固有的快速、大容量的特点,同时又保持传统公共汽车便利性和经济性的特点,很多国家称BRT为”轨道式的公共汽车交通”(Thinkrail,usebus)。BRT优势11.1BRT现状全世界许多城市多有BRT。由于其运行灵活,并且建设起来即迅速,又经济,使其广受欢迎。不同城市的BRT在设计、运行、用途及效率方面都各不相同，但是，归结起来，BRT的特殊作用主要集中在填补轨道交通与常规公交之间的服务薄弱范围。轨道交通是一种适合长距离、大范围的运输工具，服务直径一般在30km以上，而常规公交的服务一般在15km左右。BRT所能为广大市民提供的服务，恰恰弥补了这两者之间的空白，其服务范围适宜在20~30km之间。BRT优势11.1BRT现状从运行速度来看，BRT接近于轨道交通的服务水平，运送能力有大于常规公交。因此，在轨道交通尚未形成网络、常规公交有不能完全满足局面出行需求的情况下，BRT是一种良好的交通方式。在轨道交通形成网络之后，它也能成为一种有效填补轨道交通和常规公交服务空白的交通工具，具有很大的发展空间。BRT优势11.1BRT现状从技术发展角度来看，BRT的技术进步（如空气净化的车辆、低地板式车辆和电动与机械制导系统）使得这种交通方式越来越受公交乘客和交通规划人员的欢迎。在满足各通道交通容量的同事，BRT可以提供优质的服务，保持相对较低的运营成本和维修成本，与其形成的快速交通一样，通过促进经济发展以及机动交通和行人双双有利的设计方式来与城市及郊区环境融为一体。BRT优势11.1BRT现状从技术发展角度来看，BRT的技术进步（如空气净化的车辆、低地板式车辆和电动与机械制导系统）使得这种交通方式越来越受公交乘客和交通规划人员的欢迎。在满足各通道交通容量的同事，BRT可以提供优质的服务，保持相对较低的运营成本和维修成本，与其形成的快速交通一样，通过促进经济发展以及机动交通和行人双双有利的设计方式来与城市及郊区环境融为一体。BRT优势11.1BRT现状国外很多城市发展BRT已有五六十年的经验，其中最具影响力的成功例子是巴西库里蒂巴和加拿大渥太华两个独立型的高等级BRT，以及近年发展起来的哥伦比亚波哥大的BRT。综观这些成功的范例，都是结合了城市自身特点，应用BRT理念，以建设不同形式的BRT。BRT优势11.1BRT优势快速公交城主要有以下几个方面的优势：（1）快速——接近于轨道交通（2）高容——与轨道交通相近（3）舒适——与轨道交通相似（4）节省——远胜于轨道交通BRT优势11.1BRT优势1)快速——接近于轨道交通由于在公交专用道上行驶，交叉路口又有公交车的优先通行权，使公交车的行驶车速比一般车辆高；BRT公交车站的水平登车和车外售票方式，使BRT车辆在车站内的滞留时间减少，从而提高了运营速度。BRT的运营速度应比常规公交车高30%~100%，与轻轨接近。BRT优势11.1BRT优势1)快速——接近于轨道交通BRT的运营速度也取决于车道类型和服务模式。BRT车辆在一站不停式或专用高速公路车道上行驶的话，每小时的速度一般会达到60~80km。如果服务模式包括专用车道上的停靠站点，一般情况下，每小时的平均速度为30~50km，这取决于车站间隔和车辆停留的时间。在同样的运营环境下，这样的速度与轻轨不相上下。BRT优势11.1BRT优势2)高容——与轨道交通相近BRT的乘客运送能力大于常规公交。由于特别的BRT车辆多为铰接式，座位多，站立面积达到每车100~300人，因此，每小时单方向乘客人数可达1万~2万；与轻轨接近，比常规公交车高出2~4倍。成功的BRT的运送能力可以高达2万~6万人次/h，而普通常规公交的运送能力为0.3万~1万人次/h。BRT优势11.1BRT优势3)舒适——与轨道交通相似环境优雅、乘坐舒适的新型公交车辆，给乘客以面目一新的感觉；水平登车方式的采用，使乘客能够方便自如地上下车；BRT车站封闭的设计，方便驾驶员进出车站，保持乘客上下车的良好秩序；可靠的运营服务信息发布，能及时与乘客沟通，减少乘客的焦虑和不安情绪。新型BRT车辆的设计，使得低耗能、低排放成为可能。同时，公交专用道和路口优先权的引入，提高了车速，避免了拥堵时反复加减速和停车，也能有效地减少车辆的废气排放。BRT优势11.1BRT优势4)节省——远胜于轨道交通BRT的建设投资远低于轨道交通。根据一般经验，轨道交通的建设成本高达3亿~6亿元/km，无论是对国内的大城市而言，还是对一些已经有了完善的轨道网络系统的国际大城市(如伦敦、巴黎、纽约、东京)而言，在建设期间的资金投入巨大。而且大部分城市轨道交通网络的形成通常需20年左右的时间。与之相比，BRT的建设成本低廉，建设时间