公交车行程时间预测模型

1、PAGE PAGE 36公交车行程时间预测模型摘要：随着城市道路交通面临着巨大的压力，交通问题已成为制约着城市经济发展的重要因素。公交车辆的按时乘坐成为了乘客最为关注的信息之一，而公交车行程时间预测这项技术应用对提高公交吸引力、提升乘客的满意度具有重要的意义，因此，本文以公交车运行时间预测为出发点，对其预测算法进行深入分析，以求探讨和研究更加精准的预测手段和方式。从技术的可行性和现实可行性的角度对公交到站时间预测技术进行了分析，总结现有预测算法的不同之处后，提出了将算法根据车辆运行的不同状态进行预测的方法，即为路段运行时间和车站服务时间两部分。本文在以公交车站调研基础之上，将影响预测结果的各种

2、因素进行归类并且分布统计，提出了以支持向量机为基础、通过车辆实时车速而进行修正的路段运行时间预测模型，和以停车延误为基础进行的车站服务时间预测算法。本文的最后，选取了乌鲁木齐市个别公交车作为研究，利用调查数据对其车辆到站进行预测模型的验证，并和实际运行状况进行对比分析，验证了这些方法具有较高的正确性和可靠性。关键词：智能公交；支持向量机；运行时间延误分析；预测结果分析ReseearcchoontthePreedicctinngMModeeloofBBusTraavellTiimeAbsttracct: As thee urrbann rooad traaffiic ffaceed wwithh

3、 trremeendoous preessuure, trrafffic isssuess haave beccomee immporrtannt ffacttorss off reestrricttingg thhe ddeveeloppmennt oof tthe urbban ecoonommy. Buss riide as passsenngerrs wweree ammongg thhe mmostt coonceerneed aabouut tthe infformmatiion in a ttimeely mannnerr, aand buss trraveel ttimee p

4、rrediictiion tecchnoologgy aapplliedd too immproove thee puubliic ttrannspoort atttracctivve, impprovve ppasssengger sattisffacttionn iss off grreatt siigniificcancce, theerefforee, tto fforeecasst bbus runnninng ttimee ass thhe sstarrtinng ppoinnt oof tthiss arrticcle, itts iin-ddeptth aanallysiis

5、oof ppreddicttionn allgorrithhms in ordder to expplorre aand stuudy thee moore acccuraate meaans of preedicctinng aand wayys. Froom tthe perrspeectiive of tecchniicall feeasiibillityy annd ppraccticcal feaasibbiliity of buss arrrivval timme ppreddicttionn teechnniquue ffor thee annalyysiss, aafteer

6、ssummmingg upp thhe aavaiilabble preedicctioon aalgooritthmss diiffeer, proopossed a aalgooritthm bassed metthodd foor ppreddicttionn off veehiccle opeerattionn inn diiffeerennt ccondditiionss, iis tthe linnk rrun timme aand serrvicce tto tthe twoo paartss off thhe sstattionn. Thiis aartiiclee iss b

7、aasedd onn thhe iinveestiigattionn off thhe bbus staatioon, facctorrs iinflluenncinng tthe preedicctioons forr thhe ccolllatiion andd diistrribuutioon oof sstattistticss, ppressentted bassed on suppporrt vvecttor macchinne,Key worrds: Inntellliggentt buss infformmatiion sysstemm； SVMM；Ruunniing timm

8、e ddelaay aanallysiis；PPreddicttionn reesullt aanallysiis1绪论11 研究背背景伴随着社社会经济济的快速速发展和和城镇化化进程加加快，我我市的机机动车拥拥有量和和城市道道路交通通量急剧剧增多；与之相相适应，道路基基础设施施建设水水平也是是突飞猛猛进。但但是，很很明显后后者的增增长速度度远远无无法满足足前者，同时我我市的道道路交通通秩序管管理上也也存在一一些问题题，综合合导致了了道路交交通的供供需紧张，进进而造成成了城市市中普遍遍存在的的交通拥拥挤、事事故频繁繁和环境境污染等等现象，交通问问题已成成为现代代社会尤尤其是城城市面临临着的重重大

9、问题题。为了了促进城城市交通通的可持持续发展展，必须须优先发发展大容容量、高高承载且且低污染染的公共共交通。公共交通通是城市市及其周周边城镇镇内居民民和公众众出行的的主要工工具和手手段，也也是现代代化城市市建设和和发展中中的重要要基础内内容之一一，是缓缓解城市市道路交交通压力力的有效效办法，其原因因是公共共交通具具有运载载量多、运送效效率高、能耗低低、污染染、平均均运输成成本低等等优点。根据相相关资料料显示，公交车车辆占用用道路和和停车用用地是最为经经济，以以每平方方米每小小时通行行人数多多少为标标准来衡量道道路的使使用效率率，公共共汽车是是私家车车的100到155倍不等等，运送送相同数数量的

10、乘乘客，公公交车与与私家车车相比较较，其产产生的废废气量是是私家车车的110，油耗量量是私家家车的113，交通事事故率是是私家车车的11000。因此此，尽管管相比私私家车，公交车车的乘坐坐舒适度度和便捷捷性有所所下降，但其仍仍是大多数数出行者者的首选选交通工工具。公共智能能交通系系统的信信息化作作为目前前的研究究热点，它可以以提高公公交车辆辆的有效效利用，实现公公交管理理从静态态到动态态、从简单化化到智能能化的转转变，进进而能实现公公交系统统的动态态调度和和运行管管理，因因此实现现公共智智能交通通系统信信息化是是完善城城市公共共交通系系统的重重要内容容之一。而而公交系系统信息息化不仅仅仅面向向

11、管理者者，相对对乘客而而言，信信息化同同样可以以给乘客客带来极极大的便便利。利利用先进进的信息息、通信信技术、动态采采集、公公交车辆辆的行驶驶信息和和道路交交通信息息等，将将其进行行处理后后通过电电子站牌牌、手机机或者网网络等手手段进行行实时发发布。可可以为乘乘客提供供诸如：公共车车交通拥拥挤程度度、车辆辆到站时时间、换换乘信息息等。信信息的提提供可以以极大地地提高公公共交通通系统的的使用率率，树立立城市公公共交通通的良好好形象，提高其其运营效效率。不过，我我市城市市交通系系统的信信息化较较为落后后，人们们很难获获得其所所需的实实时公交交车辆运运行信息息，因此此普遍对对公交系系统的满满意度不不

12、是很高高，从而而导致公公交系统统使用率率偏低，遏制了了公共交交通的发发展，同同时私家家车拥有有量的提提高也导导致了有有限的道道路空间间更加拥拥挤。因因此，在在大力城城市规划划和发展展城市交交通的同同时，必必须实现现公交系系统信息息化和智智能化，为乘客客提供全全方位、高质量量的公交交服务信信息，提提高公交交调度和和运行效效率水平平。12 国内外外研究现现状121 国内内外公交交到站时时间预测测技术发发展现状状先进的车车辆定位位信息化化采集装装置和技技术的研研发，为为公交车车辆到达达时间的的研究和和应用奠奠定了坚坚实的基基础。近近年来，许多国国家都意意识到精精确的公公交车辆辆到达时时间预测测在公交

13、交车使用用中占有有举足轻轻重的地地位，于于是，纷纷纷利用用先进的的交通信信息采集集手段，结合自自身地理理条件和和多种交交通影响响因素等等，进行行公交车车辆到达达时间预预测的研研究，希希望在通通过到达达时间的的实时发发布，减减少乘客客的等侯侯时间，提高公公共交通通的使用用率，树树立良好好城市的的形象，促进城城市公共共交通的的应用和和发展。在日本，公交车车到达时时间预测测作为一一项交通通需求管管理，其其措施得得到政府府的大力力支持，其控制制中心利利用GPPS掌握握公交车车的位置置，通过过网络向向用户的的电脑或或者手机机发送公公交车的的预测到到达时间间。实验验结果表表明乘客客候车的的时间减减少了6分

14、钟钟(约占占平均候候车时间间的633)，超过六六成居民民认为是是由于该该预测系系统使他他们更加加愿意乘乘坐公交交车，从从而有效效的提高高了公交交车的使使用率。在我国台台湾，公公交车运运行时间间预测技技术已有有一定的的研究成成果：针针对不同同旅行者者的需求求设计不不同模式式的预测测算法，不仅提提供短距距里行程程时间预测，还提供供举例较较长的重重要站或或换乘站站的行程程时间预预测。目目前国内内的公交交车到达达时间预预测研究究也在逐渐受受到重视视。同济济大学已已经研制制出“交交通信息息网络系系统”，系统依依靠交通通信息网网格平台台，采集集大量公公交车辆辆GPSS信息，用高性性能计算算机进行行相应处处

15、理后，并通通过智能能导航系系统为车车载终端端用户、手持电电脑用户户以及手手机用户户等提供供公交到到站时间间的预测测、交通通路况等等交通信信息。目目前，该该系统已已在上海海市公交交系统的的一些路路段中使使用，取取得了良良好效果果。此外外，一些些国内的的公司充充分利用用GPRRSCCDMAA无线通通信技术术、嵌入入式控制制技术以以及LEED安全全按显示示技术等等，设计计出能进进行到站站信息预预报的公公交电子子站牌系系统。在在经济相相对发达达的北京京、沈阳阳和广州州等城市市已经率率先安装装该系统统，其预预测准确确误差约约为12分钟钟，有效效预报率率高达944。但但从总体体上来看看，国内内关于公公交车

16、运运行时间间预测技技术的研研究仍然然相对来来说较少少，多数数已有研研究和应应用的重重点仍局局限于预预测公交交车辆到到达下游游站点的的距离。由于车车辆在行行驶过程程中受到到各种随随机因素素的影响响，因而而对乘客客而言，获得距距离信息息往往没没有时间间信息更更加直观观和可靠靠。2 研究究内容优先发展展城市公公共交通通系统对对缓解城城市道路路压力有有着不可可或缺的的作用，通过对对公交系系统的信信息化和和智能化化可以有有效提高高整个道道路系统统的运行行效率和和服务水水平。公公交车辆辆到站时时间作为为乘客最最为关心心的公交交信息，可以有有效减少少乘客候候车时间间以及提提高乘车车满意度度，对于于加强公公交

17、服务务水平、提高公公交吸引引力有着着极为重重要的作作用。本本文以乌乌鲁木齐齐市公交交系统为为背景，提出了了预测公公交到站站时间的的若干手手段和方方法，采采用了基基于支持持向量机机和停车车延误的的预测模模型，以以求获得得较高的的预测精精度。本本论文的的主要内内容如下下：第一章，绪论。这章是是全文的的开始和和基础，论述了了我国城城市交通通所遇到到的问题题以及优优先发展展城市公公共交通通的意义义，并点点明了实实现公交交信息智智能化的的必要性性。同时时介绍了了国内外外智能公公交系统统和车辆辆到站时时间预测测的发展展现状。第二章，研究内内容简介介，大体体介绍了了本文的的研究内内容以及及全文的的基本结结构

18、。第三章，基于支支持向量量机的公公交车辆辆路段运运行时间间预测。考虑到到公交车车辆在路路段上运运行时间间和站内内停车时时间分布布的不一一致性，本文采采用了分分步的方方式对公公交到站站时间进进行预测测。本章章对公交交车辆在在路段上上运行时时间的预预测模型型进行了了探讨。第四章，基于停停车延误误的公交交车站服服务时间间预测。本章主主要对公公交车辆辆在站点点的停车车服务时时间预测测算法进进行了设设计根据据公交停停靠站点点的设置置位置、设然后后将公交交停靠过过程特征征进行分分析，总总结出规规律；最最后设计计了基于于停车次次数(延延误)对对公交车车辆的站站内停车车服务时时间进行了了预测。第五章，公交车车

19、到站时时间预测测模型验验证。本本章主要要对模型型进行了了验证，计算了了其精确确值、与与实际值值之间的的时间差差等。最最后对预预测结果果进行了了分析，找出了了其误差差的原因因与改进进办法。第六章，结论与与展望。本章对对论文的的研究工工作进行行总结与与归纳，指出了了论文的的研究成成果和结结论，探探讨了论论文的工工作与不不足，并并对未来来迸一步步的研究究方向和和研究内内容作了了分析和和展望。3 基于于支持向向量机的的公交车车辆路段段运行时时间预测测目前国内内外对于于公交车车辆到站站时间的的预测方方法中对对于车辆辆进站后后的服务务时间的的重视程程度不够够，仍未未考虑到到公交车车辆在路路段运行行时间和和

20、在公交交站台停停车服务务时间的的不同性性。本文文在算法法的选择择上，尝尝试将两两者进行行区分对对待，分分别进行行预测。本章就就影响公公交车辆辆在路段段运行时时间的各各方面因因素进行行分析，采用支支持向量量机作为为公交车车运行时时间预测测模型，并根据据乌鲁木木齐特有有的情况况进行了了区别对对待，对对于影响响因素适适当的进进行了增增减。31 影响车车辆路段段运行时时间预测测的主要要因素311路段运运行时间间的定义义对于两个个相邻站站点来说说，路段段运行时时间是指指公交车车辆从站站点i离开时时刻至到到达站点点i+ll并准备备进站时时刻的时时间差，即公交交车在两两个相邻邻站点之之间的运运行时间间。这其

21、其中包括括正常行驶驶时间和和停车延延误时间间。停车车时间主主要是指指交叉口口红绿灯灯停车等等待时间间和路途途行驶中中其他因因素导致致的停车车延误时时间，不不包括车车辆在公公交站点点的等待待及乘客客上下车车产生的的停车时时间，本本文将站站台内的的时间消消耗称为为停车服服务时间间t，并将将在第四四章对由由此造成成的时间间消耗进进行详细细论述。对于多多个连续续站点而而言，记记公交车车辆从站站点i离开时时刻至到到达站点点i+nn(，一一般来说说)并准准备进站站时刻的的时间差差为T，公交交车在站站点i+l，ii+2，ii+n-1的停车车时间分分别记为为，则其其路段运运行时间间为。312影响车车辆路段段运

22、行时时间的因因素(1)路路段正常常行驶时时间路段正常常行驶时时间是指指除去受受交叉口口和其他他突发事事件因素素，如交交通事故故等的影影响，公公交车以以正常速度度完成指指定路段段行驶过过程所消消耗的时时间。这这部分时时间主要要与以下下因素有有关：1)道路路基础设设置。指指公交车车所经过过路段的的等级、车道数数和通行行能力等等硬件条条件，这这直接影影响着公公交车辆辆的行驶驶速度，从而影影响着车车辆的运运行时间间。2)时间间因素。城市道道路交通通受时间间变化的的影响较较大，同同一天内内交通流流量平峰峰期和高高峰期的的道路使使用率呈呈现出较较大的变变化，直直接导致致路网上上车辆的的平均行行车速度度出现

23、明明显的差差别，是是影响车车辆路段段运行时时间诸多多因素中中极为重重要的一一个。3)车辆辆因素。指公交交车辆本本身的性性能，如如最高车车速、加加速和减减速性能能等，对对于大多多数市区区运行的的公交线线路，由由于城市市道路交交通压力力负荷较较大，且且道路状状况较为为复杂，车辆在在行驶中中加、减减速频繁繁且车速速不高，因此车车辆的加加、减速速性能尤尤为重要要。4)人的的因素。主要是是指驾驶驶员的驾驾驶技能能和应付付复杂情情况的能能力。在在我市，城市公公交车路路段正常常行驶时时间所占占比例与与其他城城市相比比存在较较大差距距，据资资料统计计，乌鲁鲁木齐市市公交车车辆在路路段上正正常行驶驶的时间间约占

24、总总运行时时间(包包含站内内停车服服务时间间)的44861，而在公公交系统统比较发发达的其其他城市市，该比比例为66575，这一方方面与我我市的城城市道路路交通秩秩序较为为混乱有有关，另另一方面面也因为为目前对对公交优优先的实实施力度度并不是是很明显显。以乌乌鲁木齐齐市BRRT快速速公交为为例，为为公交车车辆设置置专用的的、与其其他社会会车辆有有物理设设施分割割的公交交专用车车道仅在在为数不不多的几几条BRRT线路路上存在在，公交交优先还还未被真真正的落落到实处处。32 支持向向量机在在公交车车辆路段段运行时时间预测测中的应应用公交车辆辆在路段段上运行行时间的的预测必必须具有有实时性性、可靠靠

25、性和高高精度。通常公公交车在在路段上上行驶的的速度受受到很多多随机因因素的干干扰，如如：天气气和交通通拥挤程程度的变变化等，准确的的预测车车辆在路路段上行行驶所用用的时间间是非常常困难的的。近年年来，出出现了一一种新的的机器学学习方法法支支持向量量机(SSVM)，它主主要研究究如何从从有限观观测数据据和样本本中挖掘掘出目前前尚不能能通过原原理分析析得到的的规律，并利用用这些规规律去分分析客观观对象，对未知知数据或或无法观观测的新新现象进进行预测测和判断断。SVVM的理理论基础础是统计计学理论论，但是是，不同同于传统统统计学学的渐进进理论，SVMM研究的的是在小小样本下下的统计计学规律律。它具具

26、有很强强的学习习能力，泛化能能力明显显优于神神经网络络，很容容易在拟拟合程度度与泛化化水平上上进行平平矧。因因此，本本文选取取了SVVM来进进行公交交车辆在在路段上上运行时时间的预测测。33 支持向向量机基基本原理理8支持向量量机(SSVM，SuppporrtVeectoorMaachiiness)，是是Vappnikk等根据据统计学学习理论论中的结结构风险险最小化化原则提提出的。SVMM能够提提高学习习机的推推广能力力，即使使由有限限训练样样本得到到的决策策规则对对独立的的测试集集仍能够够得到较较小的误误差。此此外，支支持向量量机算法法是一个个凸二次次优化问问题，能能够保证证找到的的极值解解

27、是全局局最优解解。这些些特点使使支持向向量机成成为一种种优秀的的学习算算法。SSVM是是统计学学习理论论中最年年轻的内内容，也也是最实实用的部部分。下面就支支持向量量机的一一些基本本原理进进行简要要的叙述述：（1） 广义最最优分类类超平面面假定训练练数据可可以被一一个超平平面分开开，如果果这个向向量被超超平面没没有错误误的分开开，并且且离超平平面最近近的向量量与超平平面之间间的距离离是最大大的，则则这个超超平面为为最优超超平面。为了描述述分类超超平面，使用一一下的形形式： 也可以使使用这些些不等式式的另外外一种紧紧凑形式式可以验证证，最优优超平面面就是满满足条件件并且使使得成为为一个最最小化的

28、的超平面面。对一个超超平面如如果它以以如下的的形式将将向量XX分类：则称之为为间隔分分类超平平面，并并有以下下关于间间隔分类类超平面面集合的的VC维维的定理理。（2）非非线性情情况为了解决决非线性性的问题题，支持持向量机机采用了了通过非非线性变变化，将将非线性性问题转转化为另另一个高高维特征征空间的的线性问问题，在在这个高高维空间间求最优优的线性性分类超超平面。在线性性不可分分的问题题上，VVapnnik等等人成功功的引入入了核空空间理论论，将低低维输入入空间的的数据通通过非线线性映射射函数映映射到高高维属性性空间，从而把把分类问问题转化化到高维维属性空空间进行行。大多多数输入入空间线线性不可

29、可分问题题在属性性空间可可以转化化为线性性可分问问题。由由于最优优函数和和分类函函数都只只涉及训训练样本本之间的的内积运运算，所所以，高高维特征征空间只只需进行行内积运运算，而而这种内内积运算算又可以以通过原原输入空空间的核核函数的的计算实实现，即即核函数数。通常来说说，对于于非线性性问题，通过非非线性映映射变换换为一个个高维空空间线性性问题的的困难在在于这个个变换可可能非常常复杂。对于支支持向量量机而言言，这里里没有必必要解出出变化的的具体形形式，只只要核函函数满足足一定的的条件，就一定定对应某某一空间间中的内内积。仔仔细观察察线性情情况下的的分类函函数可以以知道，其函数数只包括括待分类类样

30、本与与训练样样本中的的支持向向量机的的内积，它的求求解过程程也只涉涉及训练练样本之之间的内内积运算算，因此此可以通通过核函函数来代代替最优优分类超超平面的的点积，从而避避免在高高维特征征空间进进行的复复杂运算算。样本本空间中中分类函函数变为为核函数的的选择需需要满足足一定的的条件，选择不不同形式式的核函函数可以以产生不不同的支支持向量量机。SVM的的关键在在于核函函数，这这也是最最值得本本文应用用的地方方。低维维空间向向量通常常难以划划分，解解决的方方法是将将它们映映射到高高维空间间。但这这个办法法带来的的困难就就是计算算复杂度度的增加加，而核核函数正正好巧妙妙地解决决了这个个问题。也就是是说

31、，只只要选用用适当的的核函数数，我们们就可以以得到高高维空间间的分类类函数。这正可可以满足足本文对对公交车车辆路段段运行时时间的预预测，由由于路网网上各种种因素的的影响，导致输输入量（路网上上影响车车辆运行行时间的的各种因因素）和和输出量量（运行行时间）很难在在低维空空间上找找到对应应函数关关系，利利用SVVM可以以在不求求解函数数的情况况下，利利用核函函数进行行高维映映射，找找寻输入入量和输输出量之之间的对对应关系系，使得得预测可可以有保保障地进进行。34 回归支支持向量量积由于SVVM不要要求具体体的函数数形式，一个训训练好的的SVMM可以捕捕获非线线性或时时变系统统的输出出变量和和输入变

32、变量之间间的复杂杂关系。因此，SVMM在一些些很难用用的数学学公式表表达的复复杂系统统中进行行预测时时是非常常有用的的。因此此，SVVM算法法是一个个凸二次次优化问问题，能能够保证证找到的的极值就就是全局局最优解解，而不不像其他他一些非非线性优优化方法法易限于于局部最最小点。下面就就“通过过核函数数所有运运算都不不必映射射到高维维空间，可以直直接在输输入空间间上计算算”这样样的定理理给予证证明。令x表示示输入向向量，yy表示输输出向量量。如果果给定ll组关系系未知的的样本： （3-1）SVM可可以利用用一个非非线性映映射，将将数据xx映射到到高维特特征空间间H，并并在这个个空间进进行线性性逼近

33、，找到映映射函数数使其能能够很好好的逼近近给定数数据样本本。由统统计学习习理论可可知，该该函数具具有以下下形式： （3-22） 可以把回回归估计计的问题题定义为为对一个个损失函函数进行行风险最最小化的的问题，最优的的回归函函数是通通过在一一定的约约束条件件下最小小化规则则化风险险泛函： （33-3） 式3-33中第一一项使函函数更为为平坦，从而提提高泛化化能力，称为规规划化项项；第二二项则为为经验风风险泛函函，可由由不同的的损失函函数确定定，常数数控制对对超出误误差的样样本惩罚罚程度。当采用用不敏感感损失函函数后，有式： （3-4）对于，如如果估计计输出与与期望输输出的偏偏差的绝绝对值小小于，

34、则则它等于于0；否否则，它它等于偏偏差的绝绝对值减减去，通通过引入入非负的的松驶变变量，最小化化式3-3可重重新描述述为： （33-5） （3-6） （3-7）大多数情情况下，式3-5可以以通过它它的对偶偶模型来来求，求求解方式式如下式式3-88所示： （3-8）这里，LL是拉格格朗日函函数，为拉格格朗日乘乘子，满满足一下下条件： （3-9）拉格朗日日函数LL在鞍点点处是关关于极小小点，故故可得到到： （3-10） （3-11） （33-122）将式3-10、3-111、33-122代人33-8，可得拉拉格朗日日对偶函函数 （3-113） （3-14） （3-15）函数式33-111的最小小化

35、是一一个凸二二次优化化问题，通过拉拉格朗日日理论，这里可可以最终终得到： （3-16）式中的为为拉格朗朗日乘子子。如此得出出： （3-17）将核函数数带入到到式3-17中中可以得得出下式式： （3-18）是向量和和在特征征空间和和上的内内积，即即： （33-199）因此通过过核函数数所有的的运算都都不必映映射到高高维空间间，可以以直接在在输入空空间上计计算，所所以将SSVM运运用到公公交车辆辆路段时时间运行行预测是是较为合合适的。4 停停车延误误的公交交车站服服务时间间预测公交站点点是最为为基础的的城市公公交设施施，它是是乘客和和公共交交通运输输系统最最为直接接的联系系纽带，是公交交系统实实现

36、其服服务而不不可缺少少的一个个重要环环节，公公交车辆辆必须在在此停靠靠实现其其对乘客客进行服服务的目目的，乘乘客也必必须在此此上下车车实现其其出行的的目的。公交车辆辆在站点点停靠是是影响预预测公交交运行时时间的关关键因素素，在公公交客流流较大的的集散站站点，常常有多条条公交线线路经过过，造成成这些站站点上下下车和换换车的乘乘客多，为了方方便乘客客换乘，各条线线路的停停靠站点点一般会会集中设设置，这这样的站站点可以以称为多多线路公公交停靠靠站点。此类公公交站点点的特点点是公交交车和乘乘客流量量都较大大，尤其其是在早早晚高峰峰期，当当多辆公公交车同同时到站站时，极极易造成成停靠区区域内秩秩序混乱乱

37、，导致致站内停停车时间间大幅延延长，并并增加了了其不确确定性。而目前前在对公公交车辆辆到达时时间进行行预测的的研究中中，对于于车辆的的站点停停靠并给给予足够够的重视视，造成成了在交交通高峰峰时段预预测结果果的精确确度不理理想，因因此本章章将对公公交车站站服务时时间预测测进行详详细探讨讨。41 公交车车辆站内内服务时时间特征征分析影响乘客客上下车车速度的的因素有有很多，主要有有两方面面因素。一是客观观因素(受硬件件条件制制约)，包括：车门宽宽度和数数量；上下车车踏板的的级数和和高度；刷机卡卡机等售售检票方方式；车内构构造，如如过道宽宽度及座座位构造造等；上、下下车乘客客车流组组织方式式和状态态；

38、车站路路面、路路缘石高高度以及及停车地地点的条条件与构构造。二是乘客客主观因因素(受受乘客的的心理影影响)，主要包包括：天气情情况；站台及及公交车车上的拥拥挤程度度；车内是是否有空空位；乘客携携带行李李的多少少，尤其其对长途途公交车车影响较较为明显显。通过国内内外已有有的研究究成果和和后期对对乌鲁木木齐市内内随机抽抽取的55个典型型公交车车站的调调查进行行分析，可知乘乘客上下下车时间间具有以以下特征征；乘客的的上车时时间明显显大于下下车时间间，尤其其是乌鲁鲁木齐市市目前乘乘客压力力较大的的公交车车乘客上上车时间间明显大大于下车车时间；车门较较宽，允允许两名名乘客同同时下车车的车辆辆比只允允许一

39、名名乘客下下车的要要省时22746；客流高高峰时期期，车内内通道较较宽的车车辆比通通道较窄窄的车辆辆可以减减少乘客客上下车车时间；当车内内有站立立乘客时时，乘客客上下车车时间将将明显增增加。(3)加加速离站站过程加速离站站是指公公交车辆辆在公交交站点范范围之内内，完成成乘客上上下车服服务并关关闭车门门后开始始加速出出站，直直至达到到正常行行驶速度度的运行行过程。不同型型式的公公交停靠靠站点其其车辆出出站运行行特征不不同。直线式式公交停停靠站公公交车出出站特征征描述对于直线线式停靠靠站来说说，公交交车出站站的过程程较为简简单，其其表现为为一个公公交车在在乘客上上下车结结束后从从零速启启动加速速直

40、至达达到正常常的跟车车行驶状状态的过过程。根据实际际的调查查情况和和资料统统计，在在理想交交通状态态下，在在公交车车加速出出站的过过程中，公交驾驾驶员一一般要进进行三次次换档才才能完成成加速出出站过程程。第一一个档位位的车速速一般取取1015kkrnh，时时长为22s：第第二个档档位的车车速一般般取200255kmh，时时长为33s；第第三个档档位的车车速一般般取300355kmh；当当公交车车到达第第三档位位车速时时即认为为加速出出站过程程结束，车辆进进入跟车车行驶状状态。当当交通较较为拥堵堵的情况况下，道道路通行行速度较较低，当当公交车车行驶速速度达到到道路行行车平均均速度后后即可视视为已

41、经经离站，实际离离站时间间与平峰峰时期没没有较大大差异。港湾式式公交停停靠站公公交车出出站特征征描述对于港湾湾式公交交停靠站站来说，由于公公交车辆辆出站时时要重新新汇入相相邻车道道的直行行交通流流，使得得公交出出站过程程较为复复杂。除除了要考考虑公交交车的加加速出站站过程，还要考考虑与停停靠站相相邻车道道的交通通状态的的影响。一般情情况下认认为与停停靠站相相邻的路路段车道道的直行行交通流流为优先先交通流流，停靠靠站的公公交车出出站时要要让行，但从目目前乌鲁鲁木齐市市实际的的公交车车辆运行行状况来来看，情情况并非非如此，由于出出站的公公交车争争道抢行行，迫使使路段的的交通流流减速甚甚至产生生拥塞

42、的的情况比比比皆是是，而公公交车辆辆的出站站受影响响却不是是很大，因此，本文将将车港湾湾式站点点车辆出出站等同同为直线线式站点点。42 公交站站点车辆辆站内服服务时间间特征调调查分析析421 站站点的车车辆到达达分布特特征由于在一一定时间间间隔内内，例如如平峰和和高峰小小时，公公交线路路的发车车间隔是是一定的的。因此此，理论论上一个个站点在在一定的的时间间间隔内，公交车车辆的到到达数量量应该是是恒定不不变的，等于各各个线路路公交发发车频率率之和与与统计时时间的乘乘积。但是，实实际上在在没有完完全实行行公交专专用道和和交叉口口公交信信号优先先的情况况下，由由于公交交车辆的的运行受受到道路路交通条

43、条件、交交叉口信信号控制制和站点点停靠延延误等不不确定因因素的影影响，每每辆公交交车到达达站点的的时间是不确确定的，同一条条线路相相邻的两两辆公交交车辆到到达站点点的时间间间隔与与发车间间隔也不不一致。因此，在较短短的时间间间隔内内，公交交站点车车辆的到到达是不不确定的的。422进出出站过程程中加减减速时间间特征分分析影响公交交车辆进进出站时时加减速速时间的因素素有很多多，其中中主要有有道路交交通流量量、车站站乘客数数量、车车辆性能能和站台台设置形形式等。根据对对乌鲁木木齐市的的4个不不同公交交站点的的调查数数据，对对结果进进行统计计（见附附录3）。结果显示示：直线线式与港港湾式停停靠站公公交

44、车辆辆的进站站减速时时间差别别不大，直线式式公交停停靠站一一般集中中在48秒之之间，其其中以446秒秒为最多多，占调调查总数数的455，其其次为668秒秒，占调调查总数数的366；港港湾式公公交停靠靠站一般般集中在在4110秒，依然以以466秒为最最多，占占调查总总数的44l。直线式与与港湾式式公交车车辆的离离站加速速时间有有着较明明显的差差别，直直线式停停靠站公公交车辆辆的离站站加速时时间一般集集中在66144秒之间间，以88100秒为最最多，占占调查总总数的338，其次为为1012秒秒，占调调查总数数的311；而而港湾式式停靠站站的车辆辆离站加加速时间间比较离离散，大大概集中中在618秒秒

45、之间，以122144s为最最多，占占调查总总数的227，其次为为1012秒秒，占调调查总数数的244。43 停车服服务时间间预测本节预测测的公交交停车服服务时间间指的是是公交车车驶入站站台的起起点至离离开站台台这段正正常停靠靠过程中中所花费费的时间间，也可可称为停停车延误误，在数数值上表表现为车车辆在实实际运行行过程中中和在理理想状态态下不停停车通过过站台的的时间差差值111。本章的前前部已经经简要的的论述了了整个停停靠过程程以及各各过程的的时间分分布特征征，这里里将其简简要叙述述为以下下几个步步骤：1、减速速进站；2、等待待前面车车辆；3、停车车同时时开门；4、乘客客上下车车；5、关门门；6

46、、等待待前面车车辆并准准备离站站，可能能产生二二次及多多次停车车；7、加速速离站。当在交通通平峰时时段，步步骤2和和6发生生的情况况比较少少，车辆辆直接就就可进站站提供服服务，同同时乘客客上下车车并关门门后车辆辆可以直直接离开开站点，但是当当高峰时时期，由由于路网网上车流流密度较较大，各各个班次次的公交交车辆同同时进出出站而造造成了站站点内部部的拥堵堵，这会会导致车车辆的二二次停车车以及出出站困难难，本小小节主要要就基本本的一次次停车服服务进行行分析。由于预测测算法中中涉及变变量较多多，下面面首先就就各个变变量进行行定义：站台长度度为L；公交车辆辆长度为为l；公交车辆辆驶入站站点时耗耗为；公交

47、车辆辆在驶入入站点前前的平均均速度为为；公交车辆辆的进站站时减速速度为；公交车辆辆驶出站站点时耗耗为；公交车辆辆在驶出出站点后后的平均均速度为为；公交车辆辆的出站站时加速速度为；乘客上下下车时间间；上车乘客客数为；下车乘客客数为；上车乘客客的平均均时耗为为；下车乘客客的平均均时耗为为；由于各种种原因造造成的对对乘客上上下车速速度的影影响因子子；理想状态态下公交交车辆不不停车通通过站台台的时耗耗为公交车辆辆的总停停车服务务时间为为在一次停停车的状状态下，公交车车辆的停停车服务务时间表表示方法法较为简简单，只只需要考考虑车辆辆的停车车、启动动以及乘乘客上下下车的因因素，比比较易于于分析。在基本本延

48、误过过程中不不考虑其其它车辆辆的干扰扰，特别别是前面面车辆的的干扰，在分析析过程中中假设站站台长度度L足够够长，车车辆在站站台内才才开始制制动。即即L应满足足：而公交车车辆的停停车服务务时间可可以描述述为：其中：式中车辆辆加速离离站时，当速度度达到而而并未完完全驶出出站台时时，以此此速度匀匀速离开开站台所所消耗的的时间。式中影响响因子厅厅的取值值则根据据天气概概况、站站内及车车内人数数和车辆辆的具体体特征进进行取值值，其取取值范围围一般为为0.881.5不等等。5 公交交车到站站时间预预测模型型验证随着新疆疆经济的的快速发发展，乌乌鲁木齐齐作为一一个国际际化大城城市，机机动车的的持续快快速增长

49、长给城市市交通带带来巨大大压力，路、桥桥等交通通设施的的建设难难以适应应汽车高高速增长长的需要要，因此此大力发发展公共共交通成成为目前前的首要要任务。在这里里本文的的预测实实例验证证将选取取乌鲁木木齐市的的一个公公交线路路为背景景进行，根据第第二章乘乘客需求求调查中中得知，绝大多多数乘客客对预测测信息需需求时间间是100分钟，即只关关心十分分钟内公公交车辆辆的到达达信息，因此本本文实例例选取大大体上基基于此要要求。为验证上上述模型型的精度度，进行行了与实实际时间间的比较较，本文文选取的的乌鲁木木齐市552路公公交车路路线的111个车车站100个路段段进行预预测，然然后与实实际运行行时间进进行相

50、比比较。552路公公交车从从哈密路路到铁路路局，全全长6.7kmm，共111个车车站。图5-11 522路公交交路线站站点地理理位置图图选取正常常工作日日的早高高峰（88:300100：300）、平平峰（113:000115：000）和和晚高峰峰（188:300300:300），共共获得66组有效效数据。每组数数据包括括，每辆辆公交车车到达各各站点时时间和从从该站点点出发的的时间，SVMM的输入入变量为为路段的的运行时时间，为为此，将将调查的的数据转转换成每每辆公交交车在两两个车站站之间的的运行时时间，并并对数据据进行归归一化处处理。表3-11公交车车辆路段段运行时时间分配配表影响因素素交叉口

51、延延误路段正常常运行其他交通通延误所占比重重(%)25%70%5%本示例预预测是552路车车从哈密密路发车车，行驶驶至铁路路局需要要的全部部时间。在平峰峰时段和和高峰时时段，其其预测结结果与实实际情况况分别进进行对比比，其结结果如表表中所示示。表5-22、5-4中所所列出的的预测值值是SVVM预测测值与站站内预测测值，时时间差值值是预测测的公交交车从哈哈密路驶驶出至到到达铁路路局站总总消耗时时间与真真实值之之间的差差值。表5-22 平峰峰时段预预测值与与真实值值对照表表（单位位：秒）班次预测值真实值时间差值值路段时间间站内时间间路段时间间站内时间间13512301072881510329-29

52、350114716-24622166343661126910-6740935122833163822-1191201015113-341032143716-7569135629175-1000总时间704804-1000图5-33 平峰峰时段预预测值与与真实值值之间的的比较表5-44 高峰峰时段预预测值与与真实值值对照表表（单位位：秒）班次预测值真实值时间差值值路段时间间站内时间间路段时间间站内时间间138194620-9270159316-24351147435-44425172919-6544137115-29632164115-8741115112-118291

53、73826141031214823-19438161583198-1822总时间599781-1822表5-55 高峰峰时段预预测值与与真实值值之间的的比较从预测结结果与真真实值的的对比分分析，可可以总结结出以下下几点：（1）本本文所采采用的预预测方法法的预测测精度可可以满足足使用要要求，平平峰时段段预测值值与真实实值的时时间差控控制在440秒以以内，而而高峰时时段的时时间差在在60秒秒内，虽虽然差值值较大，但也可可以满足足要求，根据调调查，高高峰时段段精准度在在2分钟钟以内的的预测结结果还是是可以让让绝大多多数乘客客满足。 （2）对于路路段运行行时间预预测，无无论是

54、平平峰还是是高峰时时段，其其预测结结果都不不是很理理想，这这是由于于好多因因素未考考虑到；同时，由由于公交交车运行行时间采采集不够够精确使使运行时时间有一一定的误误差；就就是乌鲁鲁木齐近近期在施施工，对对公交车车运行有有这一定定的影响响。 （3）对于平平峰时段段的站内内停车服服务时间间的预测测，预测测值普遍遍略小于于真实值值，这主主要是由由于平峰峰时段乘乘客上下下速度不不一，尤尤其是乘乘客分批批到达时时，司机机会停车车进行等等候，导导致了实实际的站站内服务务时间值值比预测测值偏大大，这一一现象可可通过长长期的数数据调研研，找出出预测值值和实际际值之间间的差值值规律，进一步步缩小预预测误差差。

55、（4）部分高高峰时段段的站内内停车服服务时间间预测值值明显低低于真实实值，有有些站高高出真实实值好多多，这是是由于预预测还有有部分因因素没有有考虑到到，而且且由于道道路施工工情况影影响了公公交车的的运行，或者某某些路段段造成大大量的车车辆拥挤挤状况，这都是是为考虑虑到的。还有就就是没有有考虑到到公交车车在站内内二次及及多次停停车延误误这一步步骤，而而这一过过程在算算法中无无法得以以体现，所以导导致预测测值高于于真实值值。6 结论论与展望望公交到站站时间预预测是智智能公交交系统的的重要组组成部分分及关键键技术之之一，对对促进城城市公交交系统的的进步与与发展及及提高公公交乘客客的乘车车满意度度有着

56、极极为重要要的意义义。本文文分析了了公交预预测技术术的研究究和应用用现状，并根据据乌鲁木木齐市目目前已有有公交系系统资源源，在对对其架构构进行分分析，确确定了研研究的技技术可行行性及现现实可行行性，并并在公交交车站调调查和走走行调查查的基础础之上，设计了了基于支支持向量量机的公公交路段段运行时时间预测测模型和和基于停停车延误误的公交交车站服服务时间间预测算算法，通通过实例例可以验验证，这这里所设设计的模模型和算算法具有有较高的的准确性性。由于公交交到达时时间的预预测过于于复杂，加之本本人的能能力和时时间限制制，本文文在以下下几处仍仍存在不不足和尚尚未解决决的问题题：(1)由由于调查查经费和和时

57、问限限制，对对于公交交数据采采集得不不够全面面，因此此在平峰峰时段公公交车站站服务时时间的预预测算法法中，预预测值和和真实值值之间本本可以通通过长期期调研进进行修正正的误差差值无法法得知，未能进进一步提提高其预预测精度度。(2)对对于公交交车站服服务时间间的预测测，由于于在高峰峰期公交交车辆站站内停车车次数的的不确定定性在算算法中难难以体现现，导致致对个别别车辆的的预测结结果出现现了较大大的偏差差，这也也是尚待待解决的的一个问问题。参考文献献：1 谭满春春,毛宗宗元.城城市公共共汽车停停靠站选选址模型型J.公共共交通科科技,119999,166(2):599-611.2 杨涛.我国城城市道路路

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