【摘要】 當今交通堵塞已經(jīng)成為世界各大城市的普遍現(xiàn)象,優(yōu)先發(fā)展公共交通是當今世界城市解決交通堵塞、節(jié)約能源的主流。然而,目前我國公共交通的發(fā)展不盡如人意,公交服務水平偏低,從而影響乘客對公交出行方式的選擇,致使公交出行的吸引力偏低。而公交系統(tǒng)服務可靠性差是導致公交服務水平偏低的最主要的原因,評價公交服務可靠性將有助于提高公交系統(tǒng)服務水平。本文選取公交運行準點性作為可靠性評價指標,首先從靜態(tài)角度出發(fā),基于歷史數(shù)據(jù)對公交站點的靜態(tài)可靠性進行評價；其次從實時角度出發(fā),分析站點間的相互影響,基于公交運營的實時數(shù)據(jù)對公交站點的實時可靠性進行評價,該數(shù)據(jù)具有動態(tài)更新性；最后從預測角度出發(fā),對未來時刻的公交運營數(shù)據(jù)進行預測,評價公交站點的預測可靠性。此外,在公交站點的基礎上研究線路和線網(wǎng)的公交服務可靠性評價方法。并以貴陽市的12條公交線路為例,建立貴陽市公交信息數(shù)據(jù)庫,從靜態(tài)、實時和預測三個角度出發(fā)對貴陽市公交線路進行了評價,并結合不同時段的交通特征,分析了貴陽市不同交通時段的公交服務可靠性。研究表明,貴陽市公共交通服務靜態(tài)可靠性結果偏低,實時可靠性與靜態(tài)可靠性數(shù)值差異較大,根據(jù)預測數(shù)據(jù)得到的可靠性值與實時可靠性數(shù)據(jù)相比較為準確,可以考慮根據(jù)實時可靠性和預測可靠性的計算作為基礎采取公交調度的方式改善晚高峰期間的公交服務可靠性,從而提高公共交通系統(tǒng)的服務水平。 

第1章緒論

1.1研究背景與意義

交通堵塞已經(jīng)成為世界各大城市的普遍現(xiàn)象，加之當今交通、環(huán)境與能源的巨大壓力，城市公共交通的建設與發(fā)展已經(jīng)被推到一個非常重要的位置。我國政府也從90年代開始就大力提倡優(yōu)先發(fā)展公共交通，公共交通優(yōu)先發(fā)展，是當今世界城市解決交通堵塞、節(jié)約能源的主流。然而，當前在具有一定人口規(guī)模的大、中型城市中，公共交通的發(fā)展不盡如人意，公交服務水平偏低，主要表現(xiàn)在：公交車輛的準點率差、行車間隔不均勾，時常出現(xiàn)“串車”、“大間隔”等現(xiàn)象（如圖1.1所示），究其原因主要是公交車輛的運行環(huán)境非常復雜，高峰期間交通擁堵等很多隨機因素使車輛正常運營受到干擾。

公共交通服務水平的高低將直接影響公交的優(yōu)先發(fā)展，如果公交車輛運營差，那么乘客將逐漸不再選擇公交方式出行，從而降低公共交通方式在城市交通系統(tǒng)中的分擔率。因此，從根本上提高公共交通服務水平，改善公交運營狀況，對城公共交通的建設與發(fā)展具有重要的作用。

公共交通服務可靠性是公交服務水平的一種表現(xiàn)形式，它最直接的反映了公交系統(tǒng)的運哲狀況，隨著生活節(jié)奏的加快，交通擁堵狀況的逐漸加劇，乘客在出行時為了實現(xiàn)盡快到達的地，對公交服務系統(tǒng)的靠性具存越來越高的要求。評價城市公共交通系統(tǒng)的可靠性將存助于我們根掘可靠性情況采取有效的措施來改善公交系統(tǒng)的運營狀況，提高公共交通系統(tǒng)的服務水平。然而，如何評價以及從哪種角度評價公交服務可靠性是采取有效措施改善公交運狀況的關鍵，也是本文研究的重點。

1.2國內外研究綜述

可靠性現(xiàn)論在交通領域最早應用于城市道路交通網(wǎng)絡，用以評價城市道路交通網(wǎng)絡到達一定服務水平的可靠程度。從20世紀80年代開始，可靠性理論在首路交通網(wǎng)絡方面的研究迅速發(fā)展，主要內容包括連通可靠性、行程時間可靠性、運行準點可靠性以及侯車時間可靠性、換乘可靠性等等，理論成果逐步走向成熟，下面分別綜述國內、國外兩方面關于公交運行服務可靠性的研究。

（1）國外關于公交服務可靠性的研究

國外關于公交可靠性的研究始于20世紀70年代，最初的研究主要以定性研究為主。隨著研究的深入，相關研究開始逐步向定量化發(fā)展。最初對公交可靠性的定義是從運營者的角度出發(fā)，Tumquist M.A將公交可靠性定義為運營的公交車輛能夠按照行車計劃運行的能力。后續(xù)的研究逐漸將公交可靠性的定義細化，普遍將公交車輛到達站點的準點率作為衡量公交可靠性的指標。Bates對公交系統(tǒng)的可靠性；在可靠性的評價方面，美國公共交通通行能力與服務質量手冊TCQSM2004給出了評價公共交通可靠性的方法，并且提出了公交運行準點率的六個評價等級，該評價方法和評價等級被美國各個公交企業(yè)廣泛用于公交可靠性的評價。另外一些學者指出，系統(tǒng)運營的可靠性并不能反映系統(tǒng)整體的服務水平。因此，這些學者從乘客的等車時間入手，分析了公交系統(tǒng)的可靠性。

Ehsan以及Deniel均從不同角度分析指出，以營運企業(yè)而非接受服務的乘客為評價主體的可靠性評價，有悼于公交可靠性評價的初衷。隨著可靠性研究的逐步發(fā)展，對公交可靠性的研究逐漸從運營者的角度轉向乘客國外的公交公司的企業(yè)性質是商業(yè)機構，公司的主要目標是盈利，從乘客的角度出發(fā)所研究的公交可靠性偏重于服務而非運營，因此，用服務來描述公交可靠性更能夠從量化的角度體現(xiàn)公交運行的準點性和穩(wěn)定性。Abkowitz定義的公交服務可靠性是指在設備可用的情況下對公交需求者和公交提供者的決策產(chǎn)生影響的公交服務屬性的變動性。Levinsion將公交服務可靠性定義為公交服務能夠保持公交運行時間與時刻表的匹配性保持統(tǒng)一的車頭時間距和最小化最大車輛斷面載客量的變動性。

美國《公交運力和服務質量手冊》第二版嚴完全從乘客的免度出發(fā)，將公交服務可靠性定義為影響乘客常到站時叫、等車時間、全部行時間以及車舒適度水平的公交線路服務準點率或車頭時間距的規(guī)則性。

第2章公交服務可靠性理論概述

2.1可靠性理論概述

2.1.1可靠性理論的提出

可靠性是指產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定的時間內、規(guī)定的條件下以一定的置信水平無故障執(zhí)行某項規(guī)定功能的概率或能力�？煽啃詫儆谙到y(tǒng)工程學科的范疇，在工程系統(tǒng)里可以用來衡量系統(tǒng)服務水平，以促進系統(tǒng)保持高質量服務的穩(wěn)定性，一般通過在特定的時間和給定的環(huán)境、運行條件下，實現(xiàn)某種預期的功能并達到可接受的服務水平的概率來計算�？煽啃怨こ淌且婚T新興的工程學科，它的研究內容以實現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的保證為中心，其理論與技術已經(jīng)遍及電子、機械、化工、自動化、航空航天以及網(wǎng)絡等領域。在工程應用中，可以通過規(guī)定、設計、演示或預測產(chǎn)品和系統(tǒng)可靠性的方式為相關組織或系統(tǒng)提供監(jiān)測的手段，并通過反饋等措施來提高可靠性。同樣，可靠性工程也為企業(yè)提供理論和實用工具使企業(yè)獲得產(chǎn)品系統(tǒng)丨實用性、安全性和質量保障，從而提高企業(yè)的市場競爭力。

可靠性誕生于德國，20世紀40年代，為了滿足戰(zhàn)爭的需要德國科技人員通過對（機、火箭及電子設備等組成元件與產(chǎn)品的應用研究提出了可靠性理論。隨后前蘇聯(lián)也分別開始對人造地球衛(wèi)里以及電子元件等設備進行可靠性技術研究。1957年美國發(fā)布的《軍用電子設備可靠性報告》標志著可靠性學科初步框架的形成為可靠性工程理論的發(fā)展奠定了維礎。隨著計算機技術的進步，對軟件可件的研究逐步展開，隨后前蘇聯(lián)等各國也逐漸開始了對可靠性工程的研究。20世紀70年代，有關電子設備的可靠性研究廣泛應用到科技領域、工業(yè)領域以及人們的常生活當中對可靠性研究趨重要。此時，可靠性理論也逐步被引入到道路交通網(wǎng)絡領域并取得了定的研究成果，而作為交通系統(tǒng)的：要組成部分。20世紀80年代，隨著可靠性研究范圍的擴大以及研究內容的進一深入可靠性研究的中心內容己轉變?yōu)槿绾螌崿F(xiàn)可靠性的保障。20世紀90年代后可靠性工程在軟件工程領域的地位己逐步得到提升，并發(fā)展為一個新的分支。而此時，公交網(wǎng)絡方的可靠性題已在國外成為研究熱點，公交網(wǎng)絡運營中公交車輛的可靠性評價在線路規(guī)劃、制定運時刻表、配置公交卞運轉班次等工作屮發(fā)揮著越來越要的作用。

可靠性工程隨著社會的求而誕隨科學技術的發(fā)展而不斷深入，對靠性工程應用的不斷推廣為企業(yè)和社會帶來了人的經(jīng)濟效益，也讓人們逐步認識到提高產(chǎn)品或服務的可靠性的主要意義。公共交通可靠性方面的理論研究也隨著可靠性工程的研究深入而逐步展開。

2.2公共交通服務可靠性

2.2.1公交服務可靠性定義

可靠性理論交通領域最早應用于城市道路交通網(wǎng)絡，用來評價道路網(wǎng)達到某種服務水平的可靠程度。20世紀80年代以來，可靠性理論研究迅速發(fā)展，在路網(wǎng)連通可靠性行程時間可靠性、運行準點可靠性等方面均取得了比較成熟的理論成果。

城市公共交通服務可靠性從最初政府、公交企業(yè)以及出行者等各個機構關心的一個話題，到應用多種技術和方法來提高公交服務可靠性再逐漸發(fā)展成為一門系統(tǒng)的理論大概只經(jīng)歷了幾十年的歷史。21世紀是服務經(jīng)濟的時代，提升公交服務質量是實現(xiàn)公交優(yōu)先發(fā)展、增強公交競爭力和提高公交出行比例的必然要求。美國《公交運力和服務質量手冊》給出公共交通服務可靠性的定義，公共交通服務可靠性是指影響乘客円常到站時間、等車時間和行程時間以及車上舒適度水的公交線路服務準點率或車頭時間距的規(guī)則性。

公共交通服務的可靠性既是公交企業(yè)提高公交運營狀況、提高公交服務質量、提高企業(yè)服務競爭力的保障，也是增強乘客公交出行便利性的有力保障。因此從實際意義來說，公交服務可靠性可以被定義為：公共交通系統(tǒng)在円常工作中在一定的交通條件和動態(tài)因素的影響下能夠按計劃完成規(guī)定任務的同時為乘客提供…定服務的能力。

對于公交管理者來說，公交車輛能否按照時刻表計劃運行具有重要的意義。由人氣、交通條件、突發(fā)事件等因素的影響，會造成定程度的公交延誤，容易造成前車輛到達某一站點的時問間隔過長或過短即長時間沒有公交車輛到達或串個現(xiàn)象，這將會使得前車嚴重超載而后車空蕩，造成客流不均衡，兩輛車行車間距無法保證甚至發(fā)生連鎖反應影響到后續(xù)車輛不能按正常時刻表運行。為了保證公交車輛的準點率，提高公交服務水平，公交管理者會采取調度的方式來減緩因交通的因素造成的公交延誤或串車現(xiàn)象。

第電3章公交服務靜態(tài)可靠性評價方法研究.......17

3.1問題描述.......17

3.2基于公交站點的靜態(tài)可靠性評價方法.....18

第4章公交服務實時可靠性評價方法研究.....25

4.1問題描述......26

4.2基于公交站點的實時可靠性評價方法.....26

第5章公交服務預測可靠性評價方法研究.....33

5.1問題描述.......33

第6章貴陽市公交服務可靠性評價

6.1貴陽市公交服務可靠性數(shù)據(jù)采集

6.1.1公交服務可靠性評價數(shù)據(jù)需求分析

根據(jù)前面三章給出的可靠性評價方法要進行城市公共交通服務可靠性的評價，所需數(shù)據(jù)主要包括如下三類：

（1）公交運營基礎數(shù)據(jù)

常規(guī)公交運營基礎數(shù)據(jù)是公交服務可靠性評價的基礎和重要參照由線路基礎數(shù)據(jù)和運營基礎數(shù)據(jù)兩部分組成。其中，線路基礎數(shù)據(jù)包括線路名稱、線路長度、站點名稱、站點位置、站間距等；運營基礎數(shù)據(jù)主要包括車輛發(fā)車間隔、單程運行時間等。

（2）車輛實際運行數(shù)據(jù)

車輛實際運行數(shù)據(jù)足城市公交服務可靠性評價的核心數(shù)掘其實質是公交車輛運行過程中到達各個公交站點的吋刻，根掘車輛到站時間可以計算得到可靠性評價中所需耍的前后年輛到達架一站點的吋間叫隔，公交車輛在路段的實際運行時叫以及在路段運行速度等數(shù)據(jù)。

（3）客流數(shù)據(jù)

上文的分析可知在計算線路以及線網(wǎng)的公交服務可靠性時需要以客流數(shù)據(jù)作為權重。因此，實際客流發(fā)數(shù)據(jù)在城市公交服務可靠性評價中起著重要作用。主要括在不同時段下各個線路在每個站點上、下車的人數(shù)。

第7章結論

7.1論文的主要工作

公共交通運輸?shù)淖屧O發(fā)展將會隨廣城市的發(fā)展和時代的進步逐漸走向史加重要的位置。公共交通優(yōu)先發(fā)展將作為當今界城解決交通堵塞、節(jié)約能源、發(fā)展環(huán)保的主流。城市公共交通服務可靠性的提高，公交出行方式分擔率的保障，有助于提高城市公共交通服務水平。本文基于當前對城市公共交通服務可靠性的研究現(xiàn)狀進一步運用可靠性理論，對城市公共交通服務可靠性的評價方法進行研究，所做的主要工作和取得的成果如下：

（1）在全面分析公交服務可靠性理論研究歷程和可靠性評價指標的基礎上，結合本文研究背景提出公交服務靜態(tài)、實時以及預測可靠性的概念，分析其含義以及三者之間的內在聯(lián)系，從公交運營的角度出發(fā)，選取公交運行準點性作為評價指標，歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)掘以及預測數(shù)裾給出基于站點公交服務可靠性評價方法。分析公交站點、公交線路以及整個公交網(wǎng)絡的相互系，公交站點的基礎上，給出公交線路的靜態(tài)、實時和預測性評價方法以基于公交網(wǎng)絡的可靠性評價方法。

（2）結合算例，在分析公交服務可靠性評價數(shù)據(jù)需求的基礎上，設計了12條公交線路作為調研方案，建立貴陽市公交服務可靠性信息數(shù)據(jù)庫，運用本文提出的靜態(tài)、實時以及預測公交服務可靠性評價方法，從公交線路、公交站點和公交網(wǎng)絡三個層次對貴陽市公交服務可靠性進行分析，結果表明貴陽市公共交通服務靜態(tài)評價結果偏低，實時可靠性與靜態(tài)可靠性差異較大，根據(jù)預測數(shù)據(jù)得到的可靠性值與實時可靠性數(shù)據(jù)相比較為準確，可以作為公交實時調度的依據(jù)。
 

參考文獻:

• [1] 安健,楊曉光,劉好德,滕靖,張棟.  基于乘客感知的公交服務可靠性測度模型[J]. 系統(tǒng)仿真學報. 2012(05)
• [2] 張凡,上官晨博,鄒吉聰,沈佳麟.  公共汽車交通服務水平評價系統(tǒng)[J]. 山西大學學報(自然科學版). 2010(02)
• [3] 宋曉梅,于雷.  基于到達間隔可靠性的公交運輸系統(tǒng)可靠性研究[J]. 物流技術. 2009(06)
• [4] 慈立坤,胡蒙達.  上海城市軌道交通網(wǎng)絡運營可靠性研究[J]. 城市軌道交通研究. 2009(05)
• [5] 于濱,蔣永雷,于博,楊忠振.  支持向量機在公交車輛運行時間預測中的應用[J]. 大連海事大學學報. 2008(04)
• [6] 劉銳,嚴寶杰,黃志鵬,劉蕓欣.  可靠性理論在公交網(wǎng)絡分析中的應用[J]. 公路交通科技. 2008(04)
• [7] 戴帥,姜華平,陳海泳,陳艷艷.  公共交通換乘時間可靠度研究[J]. 公路交通科技. 2007(09)
• [8] 戴帥,陳艷艷,魏中華.  復雜公交網(wǎng)絡的系統(tǒng)可靠性分析[J]. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2007(03)
• [9] 高潔,施其洲.  城市軌道網(wǎng)絡抗毀可靠性定義及評價指標模型研究[J]. 鐵道學報. 2007(03)
• [10] 于濱,楊忠振,林劍藝.  應用支持向量機預測公交車運行時間[J]. 系統(tǒng)工程理論與實踐. 2007(04)