公共交通站点（精选7篇）
公共交通站点 篇1
1 公共交通系统中车辆停靠站点组织概述
最繁忙的公交站点的停靠能力决定着公交路线的通行能力, 公交站点影响着公交车辆在路段上的运行速度和停靠时间, 公交站点是城市公共交通系统的重要组成部分, 所谓公交站点停靠能力是指在单位时间内所能服务的最多车辆数, 它的前提, 是必须在在一定的道路交通条件下, 对某一个公交车停靠站而言的。
2 公共交通系统中车辆停靠站点组织优化方法评述
目前, 针对公共交通系统中车辆停靠站点组织优化的研究, 已取得不少成果, 对这些研究过程及结论的剖析利于我们更加有效的组织优化我们当地公共交通系统中车辆停靠站点。
王学勇, 邵勇, 王玉石等在《定点停靠公交站的服务效率与停靠能力研究》一文中:运用排队论方法分析了定点停靠公交站排队拥堵的理论原因。定点停靠公交站符合c_M/M/1系统模型, 自由停靠公交站符合M/M/c系统模型。通过对比两个系统的各项服务指标得出:这是实施定点停靠措施后, 公交车进站排队拥堵的根本原因, c_M/M/1系统的服务效率低于M/M/c系统。
何宁, 马健霄等在《公交车站停靠能力的研究》一文中:在分析停靠站交通特征和调查高峰时段繁忙公交车站平均停靠长度、路段交通量、进站公交流量和在站平均停滞时间的基础上, 通过多因素回归的方法建立公交车站停靠需求的定量估算模型, 以此作为公交车站的实用停靠能力计算方法。可利用或借鉴上述方法进行车站长度的确定, 在城市轨道交通车站内部或附近的公交中途停靠车站。
杜少娜, 彭宏勤, 李妙君, 陈松等在《城市公交站点自行车对公交车的干扰行为研究》一文中:分析了自行车对公交车干扰的程度及干扰规律。针对公交站点处自行车对公交车造成干扰的现状, 建立了公交站点自行车对公交车干扰行为的微观模型, 以此为基础, 并对其进行验证.研究公交站点自行车对公交车的干扰行为, 一方面可以为城市交通规划提供实践支持, 另一方面可以为城市道路交通流模拟提供理论基础, 具有一定的理论及实践意义。
鲍红梅, 严文利等在《基于DEA的公交车中途停靠站停靠能力评价研究》一文中:基于DEA方法, 利用模型对公交车中途停靠站站长设计方案进行评价, 建立了公交车中途停靠站停靠能力评价模型。
葛宏伟, 王炜, 陈学武, 薛博等在《公交站点车辆停靠对信号交叉口进口道交通延误模型》一文中:以常见的进口道沿机非分割带设置公交停靠站的四路信控交叉口为例, 研究了公交站点车辆停靠引起交叉口车辆延误变化计算方法, 对信号交叉口进口车辆的作用机理, 详细分析非港湾式公交站点车辆停靠。
此外, 学者以系统成本最小为目标函数建立的站距优化模型。可能导致建立的站距模型各自不同, 主要原因, 是由于考虑的角度不同, 优化目标、假定条件不同。
3 潮州市公交站点组织优化存在问题及对策
3.1 以一个目标优化为中心, 兼顾其他因素的方法
一是将其它目标作为约束条件, 优化结果进而检验。如果不能满足条件, 就需要对优化结果进行调控, 如果满足条件, 就给出站点组织方案, 最后得到一个满意解。二是挖掘出一个最为核心的优化目标并使其最优化。这种方法, 一般对应于解决特殊问题。
3.2 将多目标合并为一个目标函数
可以思考挖掘相异目标间的联系, 相异的优化目标之间多多少少的都会有一些相关性, 消除掉相异目标中的相同部分, 整合它们之间的互补部分。最后建立一个综合的目标函数, 其中还需要建立矛盾目标之间的协调规则。
3.3 综合评价的方法
潮州市所采用的公交站点建立评价体系, 将众多优化目标作为评价指标, 确定模式就是以综合评价为技术核心, 通过评价, 与其他方案结合使用, 进行方案比选和调整, 最后得出可行方案。其模式为:
(1) 最后给出一个规范的方案。要根据潮州市公交站点组织优化规划实际运营中效果再评价和方案再次调控。 (2) 评价通过则投入潮州市公交站点组织优化规划实际运营中, 依据问题进行方案调控, 和再次评价。 (3) 针对初步方案评价, 如不满足要求, 要给出原因。可整合相关专家咨询, 和通过评价确定方案是否满足要求。 (4) 根据规范, 利用经验对比等方法得到一个初步的布设方案。
综上, 随着潮州市交通环境的不断变化, 组织的模型方法也要不断发展, 为适应新的要求。可能需要考虑的因素更多。如要成为以后站点布局组织中的一个重要影响因素的, 就是潮州市公交站点的布局与轨道交通的衔接问题。只有这项问题解决好了, 才能保证我们整体工作的顺利完工。
摘要：站点的确定过程中需要考虑的因素众多, 这些因素对站点的稳定性能起着举足轻重的作用, 本文对公共交通系统中车辆停靠站点组织进行简单的概述, 协调各方利益确定合理的站点布局方案, 因此很有必要对该项内容进行研究。我们需要进行潮州市公共交通系统的车辆停靠站点组织优化研究。本文对公共交通系统中车辆停靠站点组织优化方法给予针对性的评述, 最后就潮州市公交站点组织优化存在的问题进行分析及总结出相应对策。
关键词：公共交通系统,车辆停靠站点组织,组织优化
参考文献
[1]Rodrigo Fernandez.An expert system for the preliminarydesign and location of high-capacity bus-stops.Traffic Engineering&Control, November 1988.
[2]Lesley.Optimum bus stop spacing, Traffic Engineering&Control, November 1976.
[3]文国玮.构建现代城市公共交通系统[J].城乡建设, 2006 (11) .
贵阳市轻轨交通站点安全管理探究 篇2
关键词：轻轨交通,站点,安全管理,探究
城市轻轨交通以其方便、快捷、实惠、节能、环保等优势已被许多大中城市采用。其对于改善城市交通环境, 推动城市交通转变, 促进城市建设发展都有巨大的作用。然而在落实科学发展观、贯彻以人为本搞建设的今天, 安全问题已经成为各项事业成败的试金石。本文拟通过对贵阳市轻轨交通站点安全管理的影响因素和管理措施的探讨, 以期为贵阳市的轻轨交通安全运营寻找一条切实可行的路径。
一、影响贵阳市轻轨交通站点安全管理的主要因素
轻轨交通运营安全包括行车安全和站点安全, 下面结合贵阳市的特点主要探究站点安全的影响因素。影响轻轨交通站点的安全因素是很复杂的, 学者刘建仁认为有三个方面:一是人为因素;二是道路因素;三是环境因素。这个观点很有启发性, 然而从贵阳市的实际情况来看, 分析影响轻轨交通站点安全管理的客观因素、主观因素和机制因素三方面尤为重要。
1. 站点安全的客观因素及其影响
客观因素是指轻轨交通站点实际存在的、不以人的意志为转移的物质因素。具体来讲包括影响轻轨交通站点安全的自然环境、社会环境和安全硬件设施等。
(1) 站点的自然环境。自然环境因素即有关贵阳市的地理条件、气候、温度、湿度等方面的因素。这是自然形成的环境因素。具体来说, 贵阳市位于贵州省中部偏北, 地处云贵高原的东斜坡, 地形起伏较大, 有山地、台地与丘陵, 河谷、槽谷地地区。其中山地面积4218平方千米, 丘陵面积2842平方千米, 平坝地912平方千米。此外, 还有约1.2%的峡谷地带。主要有贵阳—中曹司向斜盆地—花溪—青岩构成的多级溶丘洼地地貌, 溶洞发育非常完善。属亚热带季风润湿气候, 冬无严寒, 夏无酷暑, 阳光充足, 雨水充沛。空气不干燥, 四季无风沙, 多年平均气温15.3℃, 极端最高气温35.4℃;年平均风速2.5m/s, 最大风速23m/s;多年平均降雨量1107.8mm, 多年一次最大降雨量269.4mm;积雪最大厚度16cm, 积冰最大厚度6cm;晴天日数149天, 阴天日数233.4天, 雾天日数10.5天, 日照时数1285.3小时;多年平均相对湿度77%, 最大相对湿度100%。所以轻轨交通站点安全管理工作重点就应该考虑防灾害性天气带来的危害, 如防水、防火、防潮、防泥石流、防严寒、防浓雾等。
(2) 站点的社会环境。站点社会环境是长期的人为建设而形成的环境, 与自然环境相对。全市共辖六区一市三县, 总面积8034km2, 其中南明、云岩、金阳为中心城区, 小河、花溪、乌当、白云为外围城区, 中心城区及外围城区总面积约495km2。贵阳市作为贵州省会和省内经济最发达的城市, 对人口迁移的吸引力较大, 近年来城市人口的总量和密度都在不断增长。根据贵阳市总体规划纲要进行的专项人口调查统计资料, 2006年规划中心城区范围内总人口规模为200.2万人, 其中老城区人口最多, 117.1万人口, 约占58.5%。这是因为如此, 轻轨交通的运行路线较长, 且每个站点情况又不一致, 所以, 抓好重点站的安全管理工作是关键。以一号线为例:1号线工程线路全长31.495km, 共设车站22座, 其中高架站4座, 地下站18座, 包括下麦西站、将军山站、云潭路站、金阳大道站、行政中心站、会展中心站、朱家湾站、大寨站、大关站、贵阳北站、蛮坡站、扁井站、北京路站、喷水池站、大十字站、人民广场站、火车站、沙冲路站、望城坡站、新村站、长江路站、场坝村站22座车站。平均站间距1.48km。设1座车辆段、1座停车场。中心站点有喷水池、大十字站、火车站、人民广场站、行政中心等。这些地方客流量和车流量相对较大, 人员复杂。这些站点的安全管理就充分考虑加大对乘客的乘车安全知识的宣传力度, 注重“人防”和“技防”的配合;还需加强防恐、防踩踏、紧急疏散、安全进出站、防盗的力度等等。
(3) 站点安全硬件设施。轻轨交通站点安全管理硬件设施主要指为了保障乘客在站点安全乘车的一系列设备。贵阳市的轻轨交通站点安全设施一般包括:车站的路引、出入口、风亭、冷却塔;车站规模、人行楼梯及自动扶梯;通风、照明、卫生、防灾设备;天桥、涵洞、地下通道;管理人员信息沟通配置;应急设施等配套设施。为了实现良好的换乘环境, 车站布置应本着以人为本的理念, 注重乘降安全方便, 疏导迅速, 环境舒适, 布局紧凑, 合理控制规模, 便于管理和控制等特点。
2. 站点安全的主体和受体
轻轨交通站点安全管理的主体和受体因素都是人。包括管理者和被管理者, 也即是站点工作人员和乘客。工作人员就是安全管理的实施主体, 乘客就是安全管理的实施受体。首先站点工作人员的安全工作意识、工作操作方法、熟练程度、工作协调程度等对轻轨交通站点安全管理的效果不言而喻。其次, 乘客对轻轨交通安全意识、安全知识、配合管理程度、安全管理工作的认可程度也不容忽视。这二者共同构成了轻轨交通站点安全管理的主体因素。因此主体因素就要注重工作意识, 强化安全工作管理技能, 而受体则注重宣传的力度和范围。
3. 站点安全管理机制
站点安全管理机制又叫站点安全软件设施。也就是关于轻轨交通站点安全管理的一系列管理制度和机制。任何一项工作没有制度和措施的保障, 就没有秩序, 也就无法保障其顺利进行。在轻轨交通安全管理中, 北京、上海、南京等大城市也都出台了轻轨交通安全运营的安全管理制度, 以确保轻轨交通的安全运营。所以, 对贵阳市轻轨交通安全管理来说, 建立和完善相应制度和机制是解决问题的关键。
二、贵阳市轻轨交通站点安全管理措施
结合贵阳市轻轨交通站点安全管理影响因素的分析, 可以从以下几方面来建立安全管理体制, 加强轻轨交通站点安全管理。
1. 成立站点安全管理机构, 落实责任
要使一项工作能有条不紊地顺利进行, 则必须有专门的管理领导机构、有明确的责任分工和有完善的协调机制。轻轨交通站点安全管理工作亦然。成立站点安全管理机构能明确其具体职责与权限, 便于实施安全管理细则。一般来说, 管理机构要对其工作人员进行职责、作用和权限分配:首先最高管理者应当承担站点安全管理责任, 负责审查与批准站点安全管理方针, 负责站点安全管理工作的审查和监督, 安排站点安全管理职责并为站点安全管理提供充足资源与保障。其次执行安全管理工作的业务部门, 具体负责站点安全管理工作的落实和协调, 管理好安全管理工作的人员, 检查督促指导。再次站点安全管理人员, 运用好各种装备, 具体对自己的安全管理岗位负责, 创造性地进行引导、管理、监督、检查、疏导、信息反馈等工作。最后设备技术维护人员, 主要对各站点的设施进行定期检查、修理和维护等。通过职责的分配最终要达到的目标是:对于轻轨交通站点安全管理事务, 必须面面俱到, 充分考虑细节, 明确职责。而不能存在疏漏.或者职责不清, 互相推诿的现象, 以保证站点安全管理工作的良好运行。
2. 加强站点管理人员培训, 提高技能
站点安全管理工作的具体实施者是每个管理人员。他们的安全管理素养直接关系到站点安全管理工作的效果。对于站点安全管理人员主要从意识和技能两方面着手。采取多种方式对管理人员进行训练是十分必要的。首先是定期和不定期站点安全管理知识培训。尤其是新手, 一定要抓好上岗前的培训工作, 使之有良好的安全管理工作意识, 并能熟练地掌握安全设施的操作技巧。其次是开展演练, 在站点安全管理过程中的各种特殊情况的发生, 要能够熟练应对, 演练是必不可少的。演练对于工作人员技巧的掌握具有不可代替的作用。长期演练还能使参与者养成良好的习惯。再次, 对站点安全管理人员实行相应的奖惩措施, 以激励他们在安全管理意识和技术方面的进步, 违反规则所受到的处罚等, 对安全管理人员的管理工作都具有重要意义。最后, 还可以开展多种活动来使管理人员在参与过程中提高认识和技能, 如举办轻轨交通站点安全管理知识抢答赛、经验交流大会、紧急疏散模式创新活动等等。
3. 完善站点安全设施建设, 保障有力
使站点安全管理良好运行的关键即人员管理和设备措施。前面已经讨论了人员的管理实施问题。那么, 下面讨论站点安全管理中的设备措施应当如何完善。
(1) 完善硬件设备配置。首先站点安全设施:车站内所有人行楼梯、自动扶梯。紧急情况下上行扶梯继续运行, 下行扶梯停止运行, 按1米宽步行楼梯使用, 出入口宽度总和应分别能满足远期高峰小时设计客流量在紧急情况下6分钟内将一列车乘客和站台上候车乘客及工作人员疏散到安全地区, 其中1分钟为反应时间而不计入有效疏散时间内。对较特殊车站, 还应分别按不同时期的设计客流量进行验算。同时, 与其它建筑合建的出入口, 不得设置有碍疏散的设施或堆放物品。车站无障碍设计尽可能的采用垂直升降电梯解决残疾人的乘降问题, 在确实无条件设置垂直升降电梯的车站, 可采用轮椅牵引机, 解决残疾人的乘降问题。车站防火分区采用防火墙或防火门分隔, 其耐火等级满足相关防火规范的要求。除公共区外, 设备管理用房区最大防火分区面积≤1400m2, 车站防烟分区和楼扶梯口、车站通道口部均采用防烟板分隔, 防烟分区面积≤760m2。其次风亭设计应满足环控专业的要求, 同时, 考虑了与周围环境相协调, 并布置在场地开阔、空气流通的地方。车站结构柱网布置应结合安全门开口的模数统筹考虑, 使结构柱避开安全门有效开门范围。再次站点安全应急设施应该具有:应急期间的责任人与全体人员的职责, 特别是担负重要作用的关键岗位职责, 内部报警与通报、紧急联络通信系统, 关键设备的保护及危险物处理系统, 装置布置图、危险物质数据、程序、作业指导书、联络电话号码等。最后主要必备应急设备有:人员移动设备 (站点通信设备) 、消防设备、防灾报警系统 (FAS) 、监控系统 (BAS) 、重要的隔离阀、应急照明和动力、开关和切断阀、逃生工具、安全避难场所、急救设备和通讯设备等。
(2) 健全软件管理机制。首先是完善站点安全管理的各项规章制度, 将各个管理主体的职责具体化。其次是建立各种机制。如应急机制、疏散机制、演练机制等。站点安全管理中对于突发事件以预防为主。站点安全管理者要第一时间时通知运营管理部门和参加突发事件应急处理。接受公安、消防、医疗急救等部门的指导, 并结合轻轨交通系统的特点制定各类站点突发事件应急处理预案。此外, 要建立一支专职的突发事件应急处理抢险救援队伍, 由运营管理部门领导任组长, 车辆部门、线路维修部门、站点设备维修部门等各专业人员共同参与组成, 站点安全管理人员要紧密配合突发事件应急处理抢险救援队做好抢险工作, 并不断总结经验。
4. 加强站点安全知识宣传, 扩大影响
贵阳市对流动人口的吸纳程度很高, 加上人们对轻轨交通知识的了解甚少。所以在站点运用多种宣传方式对乘客进行站点安全知识宣传, 使乘客在无意识中提高认识和掌握乘车安全知识是很有必要的。站点安全宣传可以采用广告栏、宣传画、广播、电视动漫、网络宣传、报纸等多种媒介和手段进行宣传。还可应定期举办各种安全宣传活动 (如疏散演练、防恐防暴、紧急救援等) , 吸引公众参与, 逐步树立乘客们的站点安全意识。
当前, 为了贯彻落实科学发展观, 建设生态文明城市, 实现城市的可持续发展和贵州省环境立省的总目标, 贵阳市轻轨交通建设项目应运而生。胡锦涛总书记指出, 我们的发展不能以牺牲精神文明为代价, 不能以牺牲生态环境为代价, 更不能以牺牲人的生命为代价。加强轻轨交通站点安全管理, 改善轻轨交通安全运营状况对城市建设发展具有重要意义。
参考文献
[1]刘建仁:城市轻轨交通运输安全管理模式讨论[J], 交通世界, 2012.08.
[2]贵阳市轻轨交通1号线工程可行性研究报告.
[3]林丽凡:接运轻轨交通的常规公交规划方法研究, 合肥工业大学硕士学位论文, 2009.04.
公共交通站点 篇3
伴随着城市化进程的不断推进和社会经济的迅猛发展，当前我国已经进入又一个轨道交通的高速发展期。据统计，2000年年底，全国仅有4个城市(北京、上海、天津、广州)拥有7条运营线路，总里程146 km。但截至2012年10月，全国已有15座城市，拥有62条建成已通车并正式运营的城市轨道交通线路，总运营里程达1 777 km，投资以每年100多亿元的速度在持续推进。轨道交通不仅仅作为一种大运量的城市公共交通方式，更多的则是起到越来越重要的TOD(Transit Oriented Development，公共交通导向的城市土地开发)功能。
1 高架车站对城市的“割裂”作用及其对策
高架的线路敷设方式(包括地面的敷设方式)以其造价低、工期短、风险小等突出特点成为许多城市线路的重要组成形式，更是郊区线路、新城线路的首选形式。已运营的62条城市轨道交通线中，高架形式的轨道交通里程达到约241 km，占14%。尽管连接着城市，但高架车站对城市街道景观产生了重要的影响，如果再仅仅考虑交通功能，而忽视与周边建设的一体化综合考量，将可能导致城市空间会在某种程度上割裂开来，“令人不快地撕裂了城市的肌理”“造成了城市的空白，使地段缺乏个性，也缺乏由地段优势和现状用途带来的地点和潜在活力”[3]，无法发挥轨道交通的TOD功能。这种割裂作用，首先是视觉层面的，渐次发展成为心理层面的，成为一道现代化大都市特有的疤痕。
从国内外先进地区的建设经验可知，发展城市轨道交通的最终目的是合理引导城市的空间布局，引导不同交通资源实现空间的合理配置，因此轨道交通和地区开发应同步统筹介入。受这一思路的启发，为了减弱高架车站造成的这种城市割裂作用，除了在总体选线、区间景观等方面进行积极控制外，特别应当重视高架车站站点区域的规划研究工作。车站站点是轨道交通与外界联系的纽带，对周边地区会产生巨大的“集聚效应”，如果能够在考虑站点交通功能的同时，根据周边区域规划状况进行适度的商业开发，使车站本身就成为一个目的，就会使高架站点区域形成线路上的若干“缝合节点”，减弱其对城市的割裂作用。通过这种站点与上盖或周边物业一体化建设、整体规划、统筹发展，可将不同类别城市空间有机融合在一起，实现功能互利和土地的集约利用，并达到“物业经营吸引客流、轨道运营提升物业价值”的资金良性循环，真正实现“轨道交通站点综合开发”(Station-Integrated Development，简称SID)。
2 高架车站站点与开发区域的关系研究
从城市轨道交通线网的规划来看，站点与城市开发区域之间形成多种关系，概括起来主要有3种(见图1)。
1)模式1:车站位于道路一侧,车站从周边开发地块中穿过;2)模式2:车站位于道路一侧,车站与周边开发地块毗邻;3)模式3:车站位于道路当中,车站与周边开发地块临近。
模式1～模式3，车站与商业开发区域的关系密切程度渐次减弱。通常，模式1穿越地块，尽管能和地块开发结合紧密，甚至可以进行站点的“上盖”开发，但是车站对地块的噪声、震动影响较大，因此相关实例很少。模式2为地块的开发提供了较好的条件，容易形成紧密的结合形式，目前国内外成功案例也较多。而模式3中站点所在的道路一般为路幅较宽的城市干道，车站出入口需要通过天桥沟通，因此与道路两侧地块联系不够紧密。此外，由于站点和区间桥梁位于城市干道当中，一定程度上改变了城市街道的原有比例，对城市街道景观的影响较“路侧”车站更大，更易产生“割裂作用”。但是，这种方式与周边开发地块保持一定距离，对于车站运营、保护土地权属划分等方面均比较有利，目前应用较多。以下根据以上模式，从目前典型的“公共平台”和“出入口结合”两种开发形式及其实例进行分别论述。
3“公共平台”开发形式
将高架车站“站厅层”或“站台层”扩展为架在街道两端的大型“平台”，从而使车站与两侧的开发建筑群联系在一起。这种形态整体性强，商业开发地块与高架车站结合非常紧密，多用在商业价值较高的城市区域中心商业节点，或城市一体化开发区域的特殊站点。对于有多线换乘、有“越线”“配线”功能的路中高架车站，由于功能需要，车站规模本身就很大，因而更适合进行“公共平台开发”的站点开发形式。
上海市轨道交通11号线安亭站是一个“公共平台”开发的良好实例，车站与地块间属于上述的“模式2”的结合方式。车站毗邻的商业空间，沿车站站厅层扩展为一个覆盖整个道路的“公共平台”(见图2)，将商业办公、地面公交枢纽、停车等功能利用“平台”有机的组织起来，结构清晰，交通顺畅，形成了区域商业、商务节点的意向。这种“公共平台”的开发形式，强调的是界面的“模糊”，平台上是轨道交通、卖场、餐饮以及办公入口等等，平台下是公交枢纽、主力店、社会停车场。为了减少“大平台”体量对城市景观、道路通行、防噪防灾等造成的不利影响，地块与车站之间开若干开口。目前，与该站点毗邻的地块与轨道交通车站之间的“化学反应”初见端倪，已经形成沪苏交接处最重要的区域聚集中心之一。
对于新城和大面积城市更新区域，如果能以轨道交通车站为核心，将车站两侧的“公共平台”延展到其他城市地块(如公园、住宅等)，从而将一个区域整体建立在2层“类地面”之上，直接对接地铁站点以引导人流，并使公共设施清晰的串联起来，则会发挥更积极的区域促进作用。日本的多摩新城(TAMA NEW TOWN)就是这样一个良好的实例，被誉为“一座地铁站点成就的新城”(见图3)。
4“出入口结合”开发形式
对于“模式3”的路中高架车站来说，乘客需要通过过街天桥进出车站，如果出入站时可以便捷地进入毗邻的商业建筑，将会给其带来巨大的商业机会;同时，也能为车站带来稳定、充足的客流，保证车站的运行效率。“出入口结合开发”的方式通常是通过多种形式的空中廊道将车站的出入功能、过街功能、两端地块的商业沟通功能及以沿街开发地块的景观要求等要素适当的整合起来，强调空间的多样性和交通的便利性(见图4)。由于开发系统中以较为纯粹的天桥为主，周边建筑与轨道交通车站本体相对独立，在建设实施中比较灵活和简单，便于分期实施。上海市轨道交通11号线北段一期工程南翔站就是这种形式的实例。高架车站与地块尽管各自独立建设，但是在轨道交通建设初期，就与周边地块在接口标高、接口位置等方面进行了比较有效的对接，既保证了轨道交通按时通车，两侧地块也有足够的建设和经营周期，最终实施后效果也非常好，车站与地块可实现无缝衔接。
需要指出的是，一个路中高架车站的出入口一般是2个～4个，毕竟与地块的连接宽度有限，也仅仅与毗邻地块有直接的联系。为了发挥轨道交通站点对区域的辐射作用，应当在区域内建立一个以轨道交通车站站厅层标高为基础的，勾连各个相关区域之间的公共天桥连廊系统。江苏苏州花桥国际商务城核心区就是以高架车站———“光明路站”为核心，将站点周边11个地块通过高架步行系统有机组织起来的(见图5)。
5 结语
轨道交通建设是国家基础设施建设，并非商业建设，社会效益应重于经济效益，也并非所有的高架车站均需要进行开发结合。但是，在不影响运营的前提下，地块开发与交通枢纽建设相结合，高架车站建设与站点周边地块的开发企业合作，制定一定的互惠互利机制，充分发挥地产商的投资热情，既不失为一种分享土地增值利润的手段，也可引导土地适度开发，缓解出行交通压力，改善城市空间质量，从而达到“缝合”城市的效果。
摘要：通过对高架车站站点综合开发方法和实践的分析研究,总结出了典型的开发类型,阐述了“公共平台”与“出入口结合”两种开发形式的特点,为城市重要节点中的高架车站开发提供了思路。
关键词：高架车站,综合开发,站点
参考文献
[1]梁正,陈水英.轨道交通站点综合开发初探[J].建筑学报,2008(5):78.
[2]惠英.城市轨道交通站点地区规划与建设研究[J].城市规划汇刊,2003(2):30.
公共交通站点 篇4
城市公共自行车站点规划就是在尽可能节省运营成本的前提下,研究对各个站点的公共自行车进行有效调配,使之在时间和空间上达到均衡的最佳状态(即可借还状态)。规划前期对站点信息采集可分为站点位置信息采集和站点实时数据采集,其中位置信息采集通过获取站点的遍布位置并转换为坐标图;实时数据采集包括站点当前车辆数、停车位数量等。通过对历史数据的计算,得到每个时间段每个站点所需调配的自行车数量,统计出每次调配所需的总数量和各个站点所需数量。
1 相关理论
1.1 TSP问题
旅行商问题(Traveling Salesman Problem,即TSP):对于城市V ={v1,v2,...,vn} 的一个访 问顺序为T ={t1,t2,...,tn} ,其中,则问题其中 Ω 为这n个城市不重复排列的所有可能回路。求解TSP问题的常用算法为蚁群算法,该算法是一种自适应、正向反馈的方法,可促使整个系统向最优解进化。
1.2 普里姆算法
普里姆算法就是从一个最小的连通子网开始,逐步扩大到最小生成树。即:设G=(V,E)是连通网络,V ={v0,v1,⋯,vn} 。不失一般性,设v0为起始点,U是入选子网的顶点集,T是入选子网的边集。
2 公共自行车站点规划模型构建
构建公共自行车站点规划模型主要分为两部分:一是每个站点的规划方案,二是整块区域的规划路线模型。
2.1 站点规划方案
Step1 :找到i从1遍历到24得到每个处于不理想状态的点的位置,储存在数组place中即:如果Xi< 1 or Xi> X ,那么Pj= i 。其中Xi表示第i个整点该站点的车辆剩余量;X表示该站点总容量;Pj,Pz表示不理想状态点的位置。
Step2 :从第一个不理想位置遍历到最后一个不理想位置,若第Pz个位置不理想状况是满车状态,那么就将该位置以后的数据全部减去1(表示拿掉一辆车),即
若第pz个位置不理想状况是空车状态,那么就将该位置以后的数据全部加上1(表示加上一辆车),即
在遍历后,再次遍历,
如果n1xzf> X , 那么n1xz F= X -[n1xz F-(n1xzf- X)] ,F ∈( f,24) ;
Step3 :循环Step2 ,令其减去或加上i(i ∈(2,X)),且保存在数组nixzf中。
Step4 :得到J个J × 24的矩阵,每一行表示某时刻增加或减少i(i ∈(1,X))辆车后的情况。对这J × J组数据进行分析,将每组不在理想状态下的情况进行记录,即
对于nixzf> X or nixzf< 1的个数保 存到count[i][z] 中i,z ∈(0,J) 在count中找到一个最小的数,该最小值的位置就是i和z就是指i时刻调整z辆车。其中count[i][z] 表示第i个矩阵中每行处于不满足状态个数的最小值。
2.2 整块区域规划路线模型
因在不同区域自行车租借情况不同,在规划工作路线前先对各个站点进行分区,分为:工作区(7:00~10:00和16:00~19:00);生活区(6:00~9:00和17:00~20:00);平淡区(11:00~15:00),分别对应上班工作区、市民生活区和城市郊区,即将所选区域的站点分成三条路线。
站点分类后,得到整块区域所有站点的坐标图,将规划路线拟化为TSP问题,通过构建最小生成树TSP方案模型来确定整个区域的规划线路。
因为需要节省人力成本,所以将为每个区域制定一套合理的路线方案,用最小生成树解决来解决不重复的环形TSP问题。用普里姆算法构造最小生成树。在含有n(n>1)个顶点的完全连通无向图中,任意选择一个顶点Vi作为起始点,在与顶点Vi相关联的n-1条边中,选择一条权值最小的边ei,此边可连接Vi及图中另一个顶点Vj,然后在与Vi或Vj相关联除ei以外的所有边中,选择权值最小的边ej,ej又可连接另外一个顶点(边的选则还要保证树中没有环的产生)。依次求出所有的可连接n个顶点的n-1条边,因为在此生成树中的每一条边均为不会生成环的,且权值最小的连接顶点的边,因此这棵生成树为含有n(n>1)个顶点的完全连通无向图的最小生成树。由于不同类站点之间可能相距很近,所以得到规划路线后,需再对其二次优化,即人工优化。
通过上述方法得到每条规划路线后,计算每条路线所需时间,要求每条规划路线所花的时间能在规定时间内完成,即:其中N表示每条路线上的公共自行车站点个数。
2.3价值模型
为了进一步研究各个路线是否具有较大的价值,建立一个表示该站点不健康度的模型。因为各个站点无论是不能归还状态还是不能借出状态都是不理想状态,所以将站点剩余车辆等于该站点总车辆数的一半的情况视作最健康状态,而距离这个状态越远,表示该站点越不健康。得到站点不健康度Hi的关系式:,其中Hi表示第i点的不健康度;Zi' 表示第i点的实际可租自行车辆数;Zi:表示第i点的最佳可租自行车辆数。
然而这个不健康度就是表示需要管理的量,所以价值Vi可表示为:其中Vi表示去第i服务点的价值;L i表示去i站点的距离。整个方案线路的总价值可以表示为:
3 实证分析
根据上述公共自行车规划模型,现以某市某小区某站点为例进行规划模型的验证,其中每个站点都编有数字代号。
1)建立公共自行车站点的位置坐标图,用不同颜色区分,如图1所示。绿色点表示平淡区,代表基本能保持借还平衡,所以每天只需去规划一次。紫色点表示生活区,红色点表示工作区,代表每天需要规划两次,且时间都在早上和傍晚。
2 )利用MATLAB求解,得到各区域的一个较优的回路方案,黄色回路表示管理工作区的站点路线,红色回路表示管理生活区的站点路线,蓝色回路表示管理平淡区的站点路线。同时,可以发现每个方案的路线都会出现几个其他方案的点,可对其进行优化,结果如图2所示。 3
3)将各路程上的站点带入公式
S【平淡区= 18435.93m
S工作区= 11010.94 m S生活区= 16790.62 m (注:地图标量125像素代表实际路程500米)
4)考虑到管理每个站点需要时间,经调查得出管理时间为2分钟,管理者在各个服务点来回的速度记作50km/h ,计算得出:
从结果可以看出,每一个方案路线都可以在90分钟内完成所有工作,故仅需要两组共4名人员便可合理管理所规划的区域。
5)利用价值模型计算价值,对方案优化前后进行比较。为了得到每个站点各个时刻的可租借量,特别抽取某日该区域公共自行车站点的实时数据(因为数据实时变化,将每条路线所经过的时间里不健康度的最大值带入计算),计算得出:
通过计算,优化前的价值
可以明显的看出优化后的线路比优化前的线路总价值更高,所以优化后的路线更佳。
4 结束语
本文旨在研究公共自行车站点选址规划和调度优化方法,并将优化结果再进行人工优化,通过比较得到最好的规划模型,从而降低了规划时间和运行成本,使公共自行车站点能最大程度满足市民的需求。通过研究,创新公共自行车系统运营管理的体制和保障措施,就能更好地促进公共自行车系统及城市公共交通的进一步发展。
摘要：针对城市公共自行车系统的现状,通过逐步遍历找到每个站点的最优规划方案,然后对站点分类并根据区域内公共自行车站点的分布图,将规划路线问题拟化为TSP问题,并用普里姆算法生成最小生成树解决该问题,对路线进行多次优化,得出最终结果。并用价值模型对优化前后路线进行比较。最后通过实例,验证了所设计的模型和算法取得了预期的效果,证明了所用算法符合该模型的求解,且通过该模型所求得的规划方案是合理的。
关键词：逐步遍历,TSP问题,最小生成树,普里姆算法,多次优化
参考文献
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公共交通站点 篇5
1 城市轨道交通站点接驳模式划分
根据各种接驳方式承担的作用, 将城市轨道交通站点接驳模式划分为以下4种主要模式:
(1) 以常规公交为主体, 自行车为辅助, 出租车、小汽车为补充的接驳模式, 如公交枢纽站的接驳模式。
(2) 以小汽车为主体, 常规公交、自行车为辅助, 出租车为补充的接驳模式, 如“P+R”站点的接驳模式。
(3) 以步行、自行车等慢行交通方式为主体, 常规公交为辅助, 出租车为补充的接驳模式。
(4) 接驳方式结构中各种接驳方式都占据一定比例且相对均衡, 体现不出明显的主次关系。
2 城市轨道交通站点接驳模式判别方法
2.1云模型基本概念
2.2基于云模型的城市轨道交通站点接驳模式判别
以慢行交通方式为主的接驳模式与以机动化接驳方式为主的接驳模式影响因素存在差异, 本文主要研究以常规公交为主的接驳模式、以小汽车为主的接驳模式以及常规公交和小汽车相对均衡的接驳模式的判别方法。
选取城市轨道交通站点周边路网饱和度、途径公交线路条数、途径轨道线路条数、商业用地面积、容积率5个指标作为影响站点接驳模式的因素, 如表1所示。由于上述5个方面分别依靠若干主要技术指标来表达, 很难一一比较。对5个因素采用1~9的标度方法进行标度, 将标度的值在坐标轴上标出, 得到5个顶点1、2、3、4、5, 将5个定点进行连线, 即可得到如图1所示的五边形。其中标度为9的正五边形是理想状态, 通过站点实际的五边形面积S与理想的五边形面积S0的比值S/S0来选取站点接驳模式。当比值较大时, 偏向于选择以常规公交为主的接驳模式;当比值较小时, 偏向于选择以小汽车为主的接驳模式。
利用云模型进行轨道交通站点接驳模式判别的流程见图2。
3 城市轨道交通站点接驳模式判别标准云
首先根据通过专家法对3种主要接驳模式的上述5项因素给出区间, 计算出3种主要接驳模式的S/S0值的最大值和最小值及Cmax和Cmin, 利用式 (1) ~式 (3) 计算出接驳模式标准云的各项参数, 利用Matlab绘制接驳模式标准云。然后对轨道交通站点5项因素进行打分, 画出五边形, 计算出实际的S/S0, 在标准云的坐标轴上标出该值, 该值所对应的模式及为该轨道交通站点的接驳模式[7]。
其中k值根据指标的随机性确定。利用专家法, 得出轨道交通站点接驳模式选择标准云的各项指标见表2。计算出标准云的各项参数见表3, 利用正向云模型得到轨道交通站点接驳模式选择标准云见图3。
4 实例分析
下马坊站是南京地铁2号线的一个站点 (图4) , 邻近站点为苜蓿园站和孝陵卫站。下马坊站位于宁杭公路北侧, 该地铁站为地下2层岛式车站, 建筑面积9 586 m2。下马坊站以西是南京农业大学, 以东是南京理工大学, 北面有君临紫金商业街、中山陵风景区, 站点周边具有多个住宅小区。
研究范围西至苜蓿园大街、东至胜利村路、南至后标营路、北至中山门大街。研究范围内主要道路饱和度见表4。
下马坊地铁站周边有2个公交站点, 一个为小卫街站, 该站途径公交线路有17条线路, 另一个为博爱站, 该站途径线路有2条市区公交线路以及钟山景区游览公交线路。对下马坊站周边交通设施及运行状态指标利用专家法打分, 结果见表5。
构建下马坊站5项指标形成的五边形 (图5) , 计算得到实际的五边形与理想的五边形的面积比值为0.53。将其代入标准云图坐标中, 可知下马坊地铁站处于公交车与小汽车均衡发展的云中, 且趋于公交为主的云, 即下马坊地铁站应以公交接驳方式为主, 同时还需兼顾小汽车接驳。
5 结语
本文利用云模型对轨道交通站点接驳模式选取进行研究, 实现了定性概念与其定量数值之间的不确定性转换。提出了城市轨道交通站点的4种接驳模式, 筛选出影响城市轨道交通站点接驳模式选取的5个关键性指标, 构造了城市轨道交通站点接驳模式选取的标准云。其中, 城市轨道交通站点接驳模式、影响接驳模式选取的指标可根据站点的实际情况进行进一步更为细致的划分, 各种接驳模式标准云对应的各项指标由专家法产生, 也需根据具体情况考察验证。
参考文献
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轨道交通车内电子动态站点显示器 篇6
关键词：模拟信号,RS232串口通信,单片机,A/D转换,列车信息,LED显示屏,列车信息的有效控制
近年来城市轨道交通行业发展迅猛, 乘客对列车舒适性有了更高的要求。目前城市轨道交通运营车辆提供给旅客的站点信息主要采用广播、简单的LED显示灯和静态站点线路图三种形式。这三种形式不能清楚明了地为乘客提供站点信息, 而且出错率高, 效率低下, 存在资源浪费, 提供信息单一等缺点。而基于单片机的车内动态站点信息显示器是一种低功耗、信息容量大、低成本的新型装置。这种新型装置提高了列车信息实时发布的能力, 减少了车内其他装置使用率, 避免乘客对列车运营信息的误判, 使整个运营更加灵活有效, 增添乘客的舒适度, 而且还能节省运营成本, 提高经济效益, 减少工作人员的劳动强度等。
一、概述
城市轨道交通车内电子动态站点显示器是对现有指示装置进行一种改进与创新。轨道交通车内电子动态站点显示器的创新点: (1) 实现一种图形丰富、色彩分明、直观易懂的地铁列车运行站点信息的电子显示屏。 (2) 本项目中将模拟预留与列车通信的接口和功能, 基于单片机平台实现一种较为通用的电子显示屏控制方案。
本装置控制采用以单片机为控制中心, 计算机为辅助单元, 计算机发送模拟的列车运营信息到信号接收器, 由单片机进行信号处理, 从而实现LED显示屏的顺利显示。
(一) 轨道交通车内电子动态站点显示器概述
(二) 轨道交通车内电子动态站点显示器的实现意义
由于地铁站与站之间的距离长短不一, 运行的时间自然也有一定程度的差别, 可能会让乘客无法精确计划自己的日程计划以及生活安排, 这也给很多每天按时上班的乘客带来一定困扰。外来人员乘坐地铁, 需要及时了解情况, 因此, 需要研究一种能让旅客一目了然的指示乘车信息的显示器, 可方便乘客出行, 更加有利于乘车秩序的优化。该项目不仅可以为乘客提供简单而有效的乘车信息, 也增添了车内空间的利用率, 同时美化了车厢, 给乘客以舒适感。同时也减少了地铁的维修成本, 使运营更加高效。
二、系统设计
(一) 硬件设计结构与原理
硬件部分由电源、USB转232、LED显示和MCU控制4部分组成。
硬件部分通过不断接收PC发来的数据, 来控制LED灯的显示。
结构方面:
通常完成串口通信, 有两种方法, 其一是用MAX232芯片, 以9针串口输出;另外一种是用PL2303芯片, 用USB口输出
这里笔者使用pl2303作为串口转232的主要芯片。这部分是硬件部分的主要部分, 其中笔者未使用较为常用的MAX232作为电平转换芯片, 其主要原因是9针串口接口现在只有在少部分台式机上才有, 而几乎所有的笔记本电脑都没有配置9针串口接口, 如果使用MAX232, 虽然电路简单了, 成本降低了, 但是使得设备的兼容性不强。反观PL2303芯片, 虽然只是在MAX232上多加了不到5元的成本, 却可以不仅完成串口通信, 而且可以兼容各种具有USB接口的台式机和笔记本, 使设备兼容性变强。故笔者在设计这部分时, 经过再三决策, 最后选择了如上做法。
为了显示系统的正常工作, 笔者在设备中设置了上电Led提示。
本项目使用的是红绿双色LED, LED选用高亮共阳, 其中绿色接P0口, 红色接P2口, MCU通过对P0、P2的控制来控制LED的亮色。
本部分使用共阳极LED主要是考虑到MCU的P0口对于高电平输出功率较小, 可能无法满足8个LED同时点亮的功率, 所以设计成MCU低电平有效。为使得动态效果更为明显, 笔者使用双色LED等, 使得未通过的车站为绿灯, 已通过的车站显示红灯, 让乘客理解更为方便。
(二) 软件部分工作原理介绍
软件部分是本项目第二个主要部分, 这部分主要用来显示视频, 通过接受列车控制系统传来的列车运行时间和到达时间来发送相应数据, 并控制硬件部分的工作。软件主要分为两个部分:
第一部分:视频部分
此部分播放一段在电脑上模拟的视频, 在实际应用中可能以电视信号代替。
第二部分:此部分为软件部分中的重点部分, 主要是实现列车模拟运营 (具体实现如下图) 。
从“松江大学城”至“七宝”站, 列车到达时间为计时01:00 (分钟) (设计者模拟, 后同) , 数字以秒滚动显示 (后同) , 计时开始时, 计算机向串口 (com3) 发送字符'0', 即ASCⅡ码值'48' (十进制) ;20秒后发送字符'1';再20秒后发送字符'2', 计时结束时发送字符'3', 并在屏幕中显示, 下一站:徐家汇;依次循环直到列车到达终点站:杨高中路, 结束演示。
列车状态动态显示, 其中小红点会随着列车的行进不断行进。使得动态效果更为明显。
其中为了演示方便, 加入了下面5个控制按钮 (图4) :
(三) 软件方面相关技术体现
软件部分笔者使用VB来完成程序设计, 选用VB的主要原因是在工业控制中, VB对于串口通信兼容性较好, 同时, 使用控制控件较为方便。VB也大量地在工业控制的上位机中使用作为主要的编程语言, 所以, 最后笔者使用Vb语言来进行编程。
主要程序包括:
1. 打开视频文件;2.打开图片;3.时钟初始化静止 (程序略) ;4.串口初始化;5.判断串口是否连接;6.定义计时器1初始化程序。
控件部分:
1.继续播放控件
Private Sub Command1_Click () ;
Timer1.Enabled=False;
Media Player1.Rate=1'播放视频;
Media Player1.play;
End Sub
2. 暂停播放控件
Private Sub Command2_Click () ;
Media Player1.Stop'停止播放;
End Sub
3. 运行控件 (程序略) ;
4. 停止控件 (程序略) ;
5. 退出控件;
Private Sub Command5_Click () ;
End
本项目软件部分, 主要利用了7个定时器, 来控制各阶段的计时及数据的输出, 完成了上位机控制的功能。
三、通信部分结构与工作原理介绍
串口通信尽管比按字节 (byte) 的并行通信慢, 但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。典型地, 串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成: (1) 地线; (2) 发送; (3) 接收。由于串口通信是异步的, 端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口, 这些参数必须匹配。
四、结语
本文设计的显示器可实现多种信息方式的显示, 在单片机控制的方式下, 显示内容的多少根据需要进行增减, 秩序进行编程即可实现。系统字符显示稳定、清晰, 具有一定的通用性, 系统稍做扩展可广泛应用户内户外广告牌显示。
参考文献
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公共交通站点 篇7
面对不断加剧的各种城市交通问题和日益恶化的城市环境, 大力发展绿色低碳的公共交通逐渐成为社会的共识。公共自行车作为1种轻便灵活、健康低碳的公共交通方式得到了越来越多城市的青睐, 截止到目前, 包括北京、上海、天津等在内的87个地级市及以上城市均引入了智能公共自行车系统。
影响城市公共自行车系统实际运行效果的因素有很多, 包括系统需求预测不当、租赁点规划布局不合理、调度不及时等。其中公共自行车调度是在系统建立后对系统运行效果影响最大的1个因素, 直接关系到自行车的使用率、运营公司的效益以及居民对公共自行车系统的满意度评价。
目前, 针对城市公共自行车调度的研究主要集中于对调度车辆的路径优化, 即综合考虑调度车辆的运行成本和使用者的满意度, 建立相应的调度模型和求解算法, 进而给出调度车辆的行驶路径[1,2,3,4,5]。然而其普遍存在的问题是缺乏对租赁站点的调度需求量分析, 车辆路径优化均是在预设的调度需求量前提下展开的。各站点的预设调度需求量缺乏相应的理论依据和计算支撑, 必然造成车辆调度优化模型应用受限。
笔者在相关研究的基础上, 研究在夜间进行公共自行车站间调度时各租赁站点的自行车调度需求量, 以期通过合理的公共自行车站间分布, 达到高峰时段系统稳定时间最长、调度启动时间最晚的目标。
1 租赁站点调度需求量模型
1.1 问题提出
早高峰时段开始时刻公共自行车在各租赁站点的分布情况, 会极大地影响后续的调度任务量与调度启动时间。因此, 通过监控历史数据获取各站点早高峰时段的自行车借车率与还车率, 结合调度启动阈值, 可得到某种分布情况下的调度启动时间。目前, 如何将公共自行车在各租赁站点间进行合理分布缺乏相关的理论依据, 一般都是按照调度员经验执行, 具有很大的盲目性, 对系统自身的稳定性也会造成较大不利影响, 同时增加调度频率和延长调度时间, 进而提高调度成本。
一般城市中居民在22:00时以后租借公共自行车出行的需求相对很少, 基本可以忽略不计。因此, 在夜间对各站点停放的公共自行车进行重分布, 能够直接服务于居民的早高峰出行。为避免早高峰时段各站点过早发出调度请求, 最大化系统维持平衡的时间, 就需要通过对各站点的自行车存放数量进行合理的分析和计算, 通过建立相应的调度需求量模型进行综合确定。
1.2 模型假设
为建立城市公共自行车站间调度需求量模型, 需做出如下假设。
1) 借鉴客流到达高速铁路枢纽站的过程服从泊松分布的经验[6], 认为高峰时段到达租赁点进行借还车的使用者服从泊松分布, 且在该时段内的借车率和还车率保持稳定。
2) 公共自行车站间调度前后所有站点存放的自行车总数保持不变, 即调度过程只是将自行车在各站点间进行重分布。
3) 各站点的夜间借还车需求很小, 可以忽略不计, 即夜间调度完成后各租赁点的自行车存放数能够维持到早高峰来临。
1.3 参数和变量说明
为建立模型, 定义如下参数和变量。
n:调度涉及的租赁站点总数;
Ci:租赁站点i的停车桩数, 代表站点i的最大自行车存放能力;
Li:调度前站点i处的自行车存放数量;
Li (0) :模型的求解变量, 表示高峰开始时刻 (t=0) 站点i处的自行车存放数, 等于夜间调度完成后站点i处的自行车存放数量;
λi:高峰时段使用者到达站点i借车的借车率;
μi:高峰时段使用者前往站点i还车的还车率;
α, β:站点发出调度请求时的自行车存放率阈值, 其中α为站点自行车存放率下限, 表示调入自行车启动阈值;β为站点自行车存放率上限, 表示调出自行车启动阈值;
Upboundi:站点i的自行车存放上限, 若站点i停放的自行车数量超过Upboundi, 则需要适当地将自行车挪移到其它自行车存放不足的站点;
Dboundi:站点i的自行车存放下限, 若站点i停放的自行车数量低于Dboundi, 则需要从别处挪移一定数量的自行车到该站点;
ti:站点i的自行车存放数超出存放上界或低于存放下界而发出调度请求的时刻;
Di:站点i的调度需求量, 若Di>0, 表示站点i需要调入车辆, 若Di<0表示站点i需要调出车辆。
1.4 模型建立
以系统早高峰时段稳定性最强, 调度启动时间最晚为目标的公共自行车站点夜间调度需求量确定模型为[7,8,9]
上述模型中, 式 (1) 为模型的目标函数, 以系统的稳定性最强、调度启动时刻最晚为调度目标, 其中:min (ti) 为n个租赁站点中最早发出调度请求的时刻, max (min (ti) ) 表示从不同的调度方案中选择系统稳定性最强、调度启动时刻最晚的公共自行车站间分布方案;式 (2) 为公共自行车总量约束, 即调度完成前后所有站点存放的自行车总量保持不变;式 (3) 为系统的借车率和还车率之间的关系;式 (4) 给出站点调度启动阈值与站点车辆存放能力之间的关系;式 (5) 给出调度完成后站点停放的自行车数应满足的条件;式 (6) 用于计算μi>λi或μi<λi2种情况下的在某种调度方案下站点发出调度请求的时刻;式 (7) 为站点调度需求量与调度前后公共自行车存放数之间的关系;式 (8) 为产生调度请求时的站点自行车存放率上下阈值的取值范围。
2 遗传算法求解模型
租赁点调度需求量模型可以看成最优化整数规划问题, 当租赁站点数较小时, 可以通过枚举法得出精确解, 但是其计算量随着站点规模的增大按指数方式增长, 因此这类问题常采用启发式算法编程求解。遗传算法是模仿自然界生物进化机制发展起来的随机全局搜索和优化方法, 是1种高效、并行、全局搜索的方法, 能自动获取和积累有关搜索空间的知识, 并自适应的控制搜索过程以求得最优解[10]。笔者拟根据模型特点, 设计相应的遗传算法进行求解。
2.1 遗传算法设计
1) 编码。对于整数规划, 宜采用十进制编码, 这样既可以省去许多编码解码工作, 又可以提高计算的精度[11]。
2) 产生初始种群。初始种群是遗传算法搜索寻优的起点, 其每个个体是随机产生的, 个体中每个租赁站点的自行车存放数采用下式产生和计算:
式中, []为取整函数, rand为[0, 1]内的随机数。求取Ln (0) 后, 需判断其值是否属于[Dboundn, Upboundn]区间内, 若不属于, 则需重新生成种群中的该个个体的, 直到满足为止。
3) 适应度计算。适应度是衡量个体优劣、执行遗传算法“优胜劣汰”的依据[11]。在本模型求解中, Fit (Li (0) ) 按下式求取。
4) 选择。采用二人竞赛选择方法, 即每次随机选取2个个体, 分别计算其适应度, 选出适应度较大的那1个作为新个体, 直到达到种群规模为止。
个体1。round (rand× (psize-1) +1) 适应度:Fit (1) 。
个体2。round (rand× (psize-1) +1) 适应度:Fit (2) 。
其中:round为取整函数, rand为[0, 1]内的随机数, psize为种群大小。若Fit (1) >Fit (2) , 则选择个体1作为新个体, 反之则选择个体2作为新个体。
5) 交叉。在遗传算法中, 交换是产生新个体的主要手段。在本模型求解中, 采用算术交叉方法, 设父代两个个体分别为
父代个体1: (L11 (0) , L12 (0) , L13 (0) , …, L1n (0) )
父代个体2: (L21 (0) , L22 (0) , L23 (0) , …, L2n (0) )
按下式计算交叉后的子代个体的基因[12]:
子代个体中L′1n (0) 和L′2n (0) 的计算参考式 (10) , 且需要检验和判断该值是否属于其合理取值范围内, 若不满足, 需要重新执行交叉操作, 直到符合为止。从而得到2个新的子代个体:
子代个体1。 (L′11 (0) , L′12 (0) , L′13 (0) , …, L′1n (0) )
子代个体2。 (L′21 (0) , L′22 (0) , L′23 (0) , …, L′2n (0) )
6) 变异。变异是遗传算法中产生新个体的另1种方法。在整数规划问题中, 为了满足约束条件, 突变点的位置限制在第1位到第n-1位之间, 并且基因的突变是在该数允许的范围内变动。本模型应用非均匀变异进行求解, 求解计算方法为:
同样, 变异操作完成后用 (10) 式计算L′n (0) , 并对L′n (0) 进行检验, 判断其值是否属于其合理取值范围内, 不满足则重新进行该步骤, 直到满足为止。
7) 终止。遗传算法是1个反复迭代的过程, 每次迭代要执行适应度计算、选择、交叉、变异等操作, 直至满足终止条件。本模型求解方法采用指定最大迭代次数Maxgen, 当遗传算法的迭代次数达到该值时, 停止迭代, 输出相应结果。
2.2 算法步骤
步骤1。输入遗传算法的基因序列长度 (调度站点数目) 、种群大小 (每1代的调度方案数) 、最大迭代代数、交叉算子、变异算子等相关变量大小。
步骤2。设置初始化进化代数Gen=1, 参照式 (9) , (10) 生成1个初始种群作为第1代解。
步骤3。参照2.1中的公式 (11) 计算种群中每个个体的适应度, 完成后从种群中随机选择2个个体, 比较2个个体适应度大小, 选出适应度较大的那个个体, 重复操作, 直到选出的个体等于种群大小为止。
步骤4。从新种群中选择两个个体, 按照式 (12) 进行算术交叉运算, 并判断交叉操作后得到的个体是否满足约束条件, 若不满足, 则需重新进行交叉操作。完成个体交叉后, 按照式 (13) 进行变异操作, 得到新1代种群。
步骤5。判定种群进化代数是否达到最大迭代代数。若Gen=Maxgen, 转到步骤6;否则Gen=Gen+1, 并转到步骤3。
步骤6。结束遗传算法操作, 输出相应结果。
3 算例分析
3.1 参数标定
算例以江宁区公共自行车系统为例, 选取23个租赁站点为研究目标, 研究在夜间对该23个站点的公共自行车进行重分布的方案, 确定各站点的调度需求量, 以满足早高峰时段各站点的借还车需求, 使得系统稳定性最强、调度启动时间最晚。
调度前夜间各站点的公共自行车存放数量 (Li) 与各站点的停车桩总数 (Ci) 见表1;各站点的早高峰时段的借车到达率 (λi) 、还车到达率 (μi) 取值见表2;设定各站点的自行车存放率低于20%时向系统发出自行车调入请求、自行车存放率高于80%时发出自行车调出请求, 即模型中α=0.2, β=0.8。
3.2 遗传算法求解
算例利用遗传算法进行求解, 通过Matlab编程得出最佳分布方案和各站点的调度需求量。设置种群大小psize=100, 最大进化代数maxgen=300, 交叉算子pc=0.6, 变异算子pm=0.1。运行求解算法3次, 得出各站点的公共自行车最佳分布方案 (Li (0) ) 和调度需求量 (Di) 均如表3所列, 进化迭代过程分别见图1。由图1可见, 初始解进化至第69代、第74代、第85代得到最优解, 并均一直收敛至第300代, 公共自行车最优站间分布方案情况下的早高峰时段的调度启动时间t=1.33h。
3.3 结果对比分析
在夜间将公共自行车分布到各租赁站点的方法有以下4种:1不对公共自行车在各站点的分布进行人工干预, 完全以现状的公共自行车分布来迎接早高峰时段的到来;2不考虑早高峰时段各站点的借车到达率和还车到达率, 各租赁站点使用均一化的自行车存放比率;3没有相关方面的安排, 仅凭调度员经验临时确定调度需求量;4利用本文研究成果, 考虑借车到达率和还车到达率, 完成公共自行车在各租赁站点间的分布。
仍以上例来说明, 如表4所列, 使用1法时系统在早高峰开始时站点 (9) 就会向调度中心发出调度请求;使用2法时系统在早高峰开始后的第0.667h时向站点发出调度请求;使用3法具有很大的盲目性, 仅凭调度员主观判断临时决定, 调度启动时间随调度员主观方案变化而变化;而使用本文提出的4方法后, 调度触发时间推迟到早高峰开始后的1.33h。因此, 使用本文提出的模型和算法求解出各租赁站点的调度需求量, 将公共自行车在各站点进行合理分布后, 能够极大地提高高峰时段系统的稳定性, 降低调度工作量。
4 结束语
从城市公共自行车系统实际出发, 研究在夜间进行公共自行车站间调度时各站点的调度需求量, 以更好地服务于早高峰时段居民的借还车需求, 提高系统的稳定性并延缓高峰时段公共自行车系统的调度启动时间和缩减调度工作量为目标, 建立了城市公共自行车租赁站点调度需求量模型, 得到了各租赁站点在夜间调度时的调度需求量。笔者在建立模型时, 忽略了夜间调度完成后、早高峰来临前的较小的居民借还车需求, 并假设高峰时段租赁站点的借车和还车到达率维持不变, 且服从泊松分布。实际中, 夜间调度完成后、早高峰来临前的借还车需求会对早高峰时段系统的稳定性产生一定的影响, 同时居民到达租赁站点的过程仍需进行优化。因此, 未来应当在这两方面对模型做出进一步改善, 以提高模型的实用性。
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