基于VI的快速公交系统分级配置客流预测方法及配置优化研究

In different urban development stage, the traffic characteristics and supply conditions have big differences as well as the ridership scale. The differentiate system deployment shall be coordinated with the urban development stages when considering those differences in the construction of BRT. Different level and quantity of the deployment elements should be chosen in different stages in order to optimize the deployment and achieve the objective of demand. In this work, the deployment elements and effects are analyzed and each deployment phase is defined. The contents of each deployment phase are quantified according to the operation speed and capacity. To forecast the BRT ridership, the additional ridership attracted by the deployment is analyzed. After describing the public transit network, the additional ridership is calculated using variational inequality method which is based on the network equilibrium theory. VI model can be transfered to UE model easily which overcome the difficulty to obtain the KKT condidtion of UE model. Lastly, an integrated model of ridership forecasting and deployment optimization model are proposed to the BRT deployment decision.

城市在不同的发展阶段，交通特征和供给条件有较大差异，客流规模也存在较大不同，快速公交建设时应采用个性化的系统配置与发展阶段相协调，确定不同发展阶段纳入系统元素的等级和数量，进行优化配置满足不同需求。课题首先拟研究快速公交系统的配置范围、影响因素，明确快速公交系统分级配置的定义和配置的对象，根据运送速度和单向客运能力将不同级别的配置内容进行量化；研究不同级别配置额外吸引客流的大小，进行公交网络构建的描述，借助网络交通平衡分配原理，采用变分不等式模型对不同配置额外增加的客流进行预测。变分不等式模型的优势在于对网络表达清晰，并可与UE模型进行转换，克服了由于客流计算时SUE模型Karush-Kuhn-Tucker 条件难以获得的缺陷。最后构建分级BRT系统客流预测及优化配置一体化模型，试图提供快速公交系统优化配置的策略方法。

项目背景基于公交引导城市发展，结合不同的发展阶段，根据土地开发程度的不同，交通特征和供给条件的差异，分析预测不同阶段的客流规模，从而节约投资和满足阶段性的交通需求，在不同的发展阶段纳入不同数量和等级的系统元素，进行循序渐进的配置，达到公交引导城市发展的目的。. 课题在分析BRT差别化配置与TOD发展的耦合关系基础上，研究了快速公交系统差别化配置的依据和范围。采用系统动力学方法和变分不等式原理，建立了BRT系统的客流预测模型和分级配置决策模型，并给出BRT系统优化配置流程与应用实例。. BRT系统依据运送速度和单向客运能力进行分级。考虑其主要的配置元素为车道、车站、车辆、服务形式、ITS技术、品牌效应等方面。BRT系统优化配置决策问题采用系统动力学分析方法，根据各级别BRT的基础客流预测和分级配置诱增客流预测结果，以及各级配置条件下运行组织优化结果进行BRT系统配置的决策选择。系统动力学方法中模型建立的关键是确定系统的边界以及各模块的设计。模型主要实现三大功能：一是BRT客流的预测功能，二是反映BRT不同配置级别对客流影响的功能，三是优化BRT运营组织指标的功能。运用该模型可以基于BRT客流预测结果和运营组织优化结果进行合理的运行目标和配置方案选择。. 研究选择了城市新区为研究对象，以便更好的阐述BRT系统随客流的逐步增长进行初级配置到高级配置的过程，分析BRT建设如何与TOD发展互动协调的关系。值得注意的是，BRT的分级配置不仅可以应用在新区，根据城市客流规模的分析，亦可用在城市的主城区。. 在TOD不同的发展阶段，由初、中、高级配置所吸引额外增加的客流分别占总客流的11.9%，18.8%，22.8%。研究以常州BRT-1号线为实例，分析了现状BRT系统所处级别。通过系统动力学模型的模拟和微观仿真，得到未来不同配置条件下的车头时距、配车数的运行组织方案，结合客流预测结果，提出了BRT系统优化配置策略。