数据驱动的城市公交-地铁系统协同优化与管理

The benefits resulting from coordination efforts by urban public traffic are starting to be an explicit request during the China's 13th Five-Year Plan. What’s more, the coordination of public traffic is the demand of a new concept control, bus mode leading urban development. Especially, implementation of Data-Driven strategies system has provided a guarantee for rational urban traffic plan. This project aims at addressing travel behavior patterns of the bus-subway modals by mining the smart card data deeply. The data-driven analysis could identify characteristics of travelers, the spatial and temporal distribution characteristics of big data in the bus-subway system. Then, a multilevel model would be proposed to summarize the feature of network and parameters in the time-space network in terms of the bus-subway system. Further, the transfer connection optimization model and passenger-demand-limiting control model would be established to enhance operational efficiency and service level simultaneously. The study will provide an active traffic management and control approaches to perfect the diversification of the network. Finally, a real-world case study based on the Beijing bus-subway system would be conducted to validate the proposed model.

城市公共交通相互衔接、协同服务是我国城市公共交通“十三五”发展纲要明确提出的目标，也是公交引领城市发展新理念的要求，特别是国家大数据战略的实施，更为合理规划城市公共交通提供了保障。本项目拟通过对公交-地铁智能卡数据的深度挖掘，揭示乘客在公交-地铁间不同方式的出行规律，分析客流数据在公交-地铁系统中的时空分布特征。通过构建公交-地铁系统的多层时空网络模型，识别网络特征和相关参数。在此基础上，分别建立公交-地铁系统换乘衔接与运行优化模型以及公交-地铁系统协同限流管理与控制优化模型，提高系统的运行效率和服务水平，为完善多元化公交服务网络提供更加可靠、可行的交通管理和控制措施。并应用提出的理论和方法对北京市公交-地铁系统进行实证研究。

优先发展城市公共交通、推动城市公共交通有效衔接和协同服务是我国《城市公共交通“十三五”发展纲要》和《交通强国建设纲要》明确提出的目标，也是积极响应公交引领城市交通管理新理念及“互联网+公交”城市发展新格局的要求，特别是大数据技术的发展，更为合理规划城市公共交通、提升公交出行服务水平提供了决策依据与保障。本项目以公交-地铁智能卡数据深度挖掘为基础，围绕公交-地铁系统换乘衔接、运行优化和客流协同管控等难点问题，紧密结合乘客出行行为和城市交通基本特征分析，深入揭示了乘客在公交-地铁系统中的出行规律及时空分布特征。通过分析城市公共交通多层耦合时空网络的关联性和复杂特性，提出了可靠性、可达性、客流匹配度等反映多模式交通系统性能的指标体系，构建了公交-地铁系统的多层时空网络模型。充分考虑乘客出行需求、列车晚点/延误、列车节能降耗、公交-地铁接驳方案等内容，建立了数据驱动的城市公交-地铁系统换乘衔接与运行优化模型，提升了单线运行的可靠性与多线换乘的便捷性。综合采用数据融合挖掘-建模仿真优化的方法，针对常态运营和典型特殊场景，从系统运营和客流管理两个层面构建了公交-地铁系统协同限流管理与控制优化模型，为完善多元化公交服务网络提供了更加可靠的交通管理和控制措施。项目理论成果已在交通实践中得到应用，直接服务于北京公交-地铁系统、济南地铁、苏州地铁等运营管理中，方法可靠、效果良好。.四年来，项目组严格按照研究计划执行相关研究工作，并按照预期计划完成了各项指标。依托本项目，共计完成相关论文27篇，在交通领域顶级期刊TR-B、TR-A、TR-C等上发表高水平论文20篇，论文他引330余次；获得教育部高校科研成果自然科学奖一等奖、中国科技产业化促进会科学技术奖一等奖、优秀论文等科研奖励7项；申请及授权国家发明专利15项；共培养毕业博士生3名，硕士生6名，有3名研究生曾获得国家奖学金，1名博士毕业生入选博士后创新人才支持计划。