英语原文共 13 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
公交信号优先级对公交服务可靠性的影响
摘要：每个用户都知道，公交车容易拥挤。为了缓解这个问题，运输公司将松弛的时间引入了他们的日程安排，然后在沿其路线预先建立的控制点将公交车拖回时间表。不幸的是，这种做法会延迟总线，并且仅适用于低频系统。也就是说，当车头很长时。对于无需调度即可有效运行的更高频率的系统，基于行进的控制策略显示出了希望，但不幸的是，它们也使公交车停滞。为了减轻各种形式的总线延迟，通常使用过渡信号优先级（TSP）。然而，令人奇怪的是，尚未详细探讨TSP增强总线控制实践的潜力。
本文评估了为此目的设计的TSP形式。在此版本的TSP（我们称为条件信号优先级（CSP））中，总线仅在请求提高可靠性时才发送优先级请求。评估包括计划的（低频）系统和由车道运行的非计划的（高频）系统。提出了基于布朗运动的数学模型。该模型使我们可以优化CSP策略，并开发出针对计划的稳态偏差的期望值和方差的公式-使用CSP，使用常规TSP以及不使用TSP。仿真证实了这些发现的准确性。发现CSP大大提高了可靠性，并且与TSP相比，它对通信量更好，因为它减少了优先级请求的数量。对于使用固定数量的总线运行的高频系统，CSP不仅可以提高可靠性并减少TSP的优先级请求数量（减少约50％），而且可以通过加速总线来减少平均行驶距离。
关键词：公共交通，公交车运营，信号优先，可靠性
1.简介
众所周知，公交车是不稳定的系统。 交通和车站的停留时间即使有很小的变化，也足以使公交车偏离时间表或破坏车头。 一旦受到干扰，他们就很难在没有甚至有时没有积极干预的情况下康复。 对于公交运营商而言，不稳定的后果是，他们必须为较长的公交运营时间进行规划，这会增加运营给定服务的成本。 对于乘客来说，乘车时间变得难以预测，并且车外等待时间的期望和差异也增加了。 等候的效果是特别不希望有的，因为这是乘客感到最痛苦的旅程的一部分。
在当前的实践中，公交机构通过发布包括大量松弛时间在内的时间表来对抗不稳定，并通过将早期公交车停放在指定的公交车站（车站）（称为控制点）来强制遵守（Newell，1977年）。足够的余量可以使大多数公交车稍早到达，因此它们可以按时离开控制点。不幸的是，从某种意义上讲，公交车被迫行驶得比实际速度要慢得多。这降低了公共汽车的生产率并增加了乘客的乘车时间，因此只能少量提供松弛。结果，该策略通常会失败–如果像暴风雪这样的重大破坏严重延迟了所有公交车的时间，则该策略也会失败，从而使时间表变得毫无用处。鉴于时间表无法在所有条件下工作，因此提出了解决该时间表的方法。例子包括Daganzo（2009），该公式提出了仅基于前进距离（当前公交车与前方公交车之间的行驶距离）确定保持时间的公式，Bartholdi III和Eisenstein（2012），其仅考虑了向后行驶的距离。 （目前的巴士和后面的巴士之间的行驶距离），以及Daganzo和Pilachowski（2011），Xuan等。 （2011）和Daganzo（2017），他们都考虑了前进和后退的趋势。这些策略的某些版本已显示出对大规模干扰的鲁棒性，并在现场试验中取得了成功（Argote-Cabanero等人，2015），但尚未进行大规模实施。不幸的是，仅靠公交车行动就无法加快后期公交车的速度。因此，即使最成功的策略也基于固定公交车，这会降低其生产率。
考虑到所有这些，将传输信号优先级（TSP）用作附加控制代理来加快后期总线的速度并以此方式提高可靠性是有意义的。当然，TSP已经存在了很长时间，并且已经对该主题进行了大量研究，但是大多数作品只关注TSP对交通和公交车速度的影响。很少有人检查其对公交服务可靠性的影响，而且似乎都没有系统地研究该问题。因此，本文将尝试填补这一空白。
为了最小化TSP对交通的影响，Janos和Furth（2002）建议仅在公交车迟到时才触发TSP优先级请求。由于这种有条件的TSP形式（简称CSP）可以用当今的技术来实现，并且没有实际的缺点，因此它将是Janos和Furth（2002）在本文中考虑的TSP形式，但是，它并不关注可靠性和可靠性。这只是一个概念证明：它检查了如何更改时间表以适应CSP所达到的更快速度，并且仅针对波多黎各圣胡安的特定走廊进行了更改。最近，另外两个案例研究（Ma等，2010； Chow等，2017）也考虑了可靠性。两者都假定CSP不仅用于请求优先级，而且还人为地延迟了早期的总线，例如通过延长红色阶段；并且还假定这是减速公交车的唯一方法，车站没有停车位。这两部作品中的方法似乎雄心勃勃；尤其是由于这两种方法都需要相当大的信号智能：Ma等人（2010）使用了需要未来知识的预测性多信号策略；Chow等人（2017）的非预测性策略试图模仿Daganzo和Pilachowski（2011）中提出的前进控制策略。该方法似乎也不切实际，因为信号在减速公共汽车时可能会损害汽车交通。1由于可以通过在车站停放公共汽车的惯常做法避免这种附带损害，因此本文中使用的CSP形式将仅使用优先权请求，如Janos和Furth（2002），结合车站控股。关键问题将是：通过将CSP添加到当前受车站候车控制的公交路线中，可以获得多少可靠性？
将介绍一系列可与任何类型的持有控制一起使用的CSP策略。性能公式将与分析和仿真一起开发。这些公式将用于优化CSP政策并评估其在各种形式的持股下的边际收益。
2. CSP配方
为了最大限度地扩大使用范围，我们提出了一种可扩展的CSP形式，可以使用任何保存方法在任何规模的公交和街道网络上实施。技术要求不高，可以通过现有的TSP硬件和自动车辆定位（AVL）平台来满足。合理地说，我们假设总线可以通过此AVL平台将其位置实时传达给中央控制器，而延迟却可以忽略不计，并且可以将单向二进制信息传输到信号。大多数CSP智能应驻留在总线中，因此信号只需要响应优先级请求即可。为了避免扩展问题，建议的CSP策略在逻辑上将是简单的，使用本地信息，在计算上分布并传输最少的数据。
协调驱动程序和信号的动作的最佳方法是共享一条信息，这两个代理都可以使用这些信息来做出控制决策。这应该是一个函数的输出Dn，x，该函数的输出Dn，x可以在沿其路线到达任何位置x之前由任何总线n进行一点评估。该信息段应表示一定的延迟量，该延迟量将在x处传递给总线n，这将极大地有益于系统。该期望的延迟仅是目标，因此被允许为正或负。当然，仅在出于控制目的需要时才应评估Dn，x；即，当总线n接近信号i（so x = i）或车站s时，可以保持总线（so x = s）。
期望的延迟是根据动态可用信息实时计算的。 对于公共汽车n，这将是先前到达x，{...，an-1，x}的历史以及一系列预计到达{alpha;n，x，...}的历史。 我们还允许该函数依赖于空间，以便：
Dn,x =Fx(...,anminus;1,x,alpha;n,x,alpha;n 1,x,...). (1)
此功能将用于确定控制点处的总线保持时间和信号处的CSP请求。
由于保持时间不能为负，因此可以通过截断所需的延迟来计算它们。 因此，在控制点x = s上的保持时间Hn，s为：
Hn,s = [Dn,s] . (2)
（1）和（2）定义的方法非常笼统，涵盖了迄今提出的大多数（如果不是全部）控股策略。 例如，通过选择Fs使得Dn，s = 0可获得无控制的特殊情况。 并且如果时间表{tn，s}是保留的基础，则可以选择：
Dn,s = Fs(alpha;n,s) = tn,s minus; alpha;n,s equiv; minus;εn,s. (3)
符号ε表示相对于时间表的公交车晚点。 它将在本文中重复使用。
现在考虑信号和CSP请求。 本着最小化信号智能和通信要求的精神，目标Dn，i将仅用于决定是否触发优先级请求。 具体的二进制规则如下：{仅当且仅当：Dn，i lt;-delta;}的请求优先级，（4a）
或者，如果使用时间表：
{仅当且仅当：εn，igt;delta;时才请求优先级}。 （4b）
在这些表达式中，delta;是可以自由选择的控制参数。 从（4）中注意到，如果我们设置delta;=infin;，则永远不会请求优先级。 此设置可用于对无传输优先级（NTP）的基本情况进行建模，这将用作基准。 在另一个极端，如果我们设置delta;=-infin;，则总是要求优先级。 第二个基准将称为“ TSP”。 以下各节确定了CSP下delta;的最佳值。
3.分析
本文将分析三种公交持有策略下的CSP：（i）无持有； （ii）如期举行； （iii）不按时间表进行地举行。目标是分析公交服务的低频和高频两种形式，假定每种服务都使用了最佳形式的服务（分别基于计划和行程）。情况（i）在操作上表现最差，因此，CSP提供最大希望的是这种情况；下一节将说明在这种情况下CSP的确可以极大地提高性能。情况（ii）是最常见的情况，但对大中断影响不大。因此，本文将在较小的干扰下评估CSP。情况（iii）颇具吸引力，特别是对于行驶距离较短的系统而言，因为即使在较大的干扰下，它也能提供强大的抗起泡性能。对于这种情况，论文将展示CSP如何在考虑到大的中断的情况下提高公交车的商业速度和前进的距离。
该论文的结果将包括基于布朗运动理论的分析公式，以及包含量纲分析的仿真结果。 CSP策略也将得到优化，然后与NTP和TSP基准进行比较。下面我们对情况（i）进行了说明，说明了无需保持站位或不延迟带有信号的总线就可以实现稳定性。
4.情况（一）：禁止在车站等候
我们在这里假设有一个时间表，并且驾驶员仅在从始发地调度时才遵循它。如果控制点相距较远且公交车没有任何巡航指导，则这种情况可以描述公交车在连续的控制点之间行驶时的行为。我们还假设需求不大和/或车距较长，因此可以忽略集束趋势。这使我们能够对总线进行隔离建模。因此，下标n将在此部分中删除。
为了评估的目的，我们还将假设每个站点只有一个信号，并且沿路线所遇到的交通信号具有随机偏移。这是合理的，因为我们的公交车由于在车站的停靠，通常无法从升级计划中受益。该假设也是有用的，因为它使我们能够将公交旅行建模为具有独立增量的过程。即，从一个信号到另一个信号（包括停止）的时间是相互独立的随机变量。最后，我们将假定总线路线是同质的，信号间隔均匀且具有其他特征（例如公共周期），因此随机变量的分布也相同。我们选择信号之间的间隔作为距离的单位。
接下来的4.1节介绍了一个基于Brownian Motion的数学模型，并根据控制参数得出了总线性能的公式。 4.2节在模拟中测试了4.1节的分析结果。第4.3节讨论了选择控制参数时固有的权衡取舍。
图1.速度和漂移的描述
4.1. 布朗运动
直观地说，在规定的条件下，客车的时空轨迹可以理想化为以时间为状态、以距离为参数的布朗运动过程的实现；见Newell（1977）。既然有时间表，迟到的人ε( ) 它们可以被理想化为布朗运动过程。方差ε(1） 是布朗运动的方差率，假设给定。它捕捉旅行时间的所有随机成分，如交通和乘客登机，并将被表示sigma;. 期望ε(1） （或“漂移”）表示，将取决于时间表的速度-时间表越快，漂移越大。
为了了解如何使用，让我们将NTP和TSP下的平均总线速度分别介绍为和，并用∆equiv;Tu minus; Tc
gt; 0（给定我们选择的单位，速度只是连续信号之间的行程时间，是TSP提供的平均行程时间节省量。）请注意，在拥挤条件下运行的系统将显示较大的和值，以及较大的sigma;. 我们还将进度定义为。在NTP下，漂移是m equiv; Ts minus; Tu. 因此，除非我们选择匹配，否则期望偏差必须无约束地增长。这是一项艰
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[260521]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
