公交车行程时间预测模型

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1、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因素进行归类并且分布统计

2、，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ReseaarchhonnthhePPreddicttinggMoodelloffBuusTTravvelTimmeAbstrractt: As thee urrbann rooad traaffiic ffaceed wwithh trremeendo

3、ous 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 prrediictiio

4、n 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 oof ppreddi

5、cttionn 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 ssummmingg

6、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 baasedd onn

7、thhe iinveestiigattionn off thhe bbus staatioon, facctorrs iinflluenncinng tthe preedicctioons forr thhe ccolllatiion andd diistrribuutioon oof sstattistticss, ppressentted bassed on suppporrt vvecttor macchinne,Key wwordds: Inttellligeent buss infformmatiion sysstemm； SVMM；Ruunniing timme ddelaay a

8、anallysiis；PPreddicttionn reesullt aanallysiis1绪论11 研研究背景景伴随着社会会经济的的快速发发展和城城镇化进进程加快快，我市市的机动动车拥有有量和城城市道路路交通量量急剧增增多；与与之相适适应，道道路基础础设施建建设水平平也是突突飞猛进进。但是是，很明明显后者者的增长长速度远远远无法法满足前前者，同同时我市市的道路路交通秩秩序管理理上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，交交通问题题已成为为现代社社会尤其其是城市市面临着着的重大大问题。为为了促

9、进进城市交交通的可可持续发发展，必必须优先先发展大大容量、高高承载且且低污染染的公共共交通。公共交通是是城市及及其周边边城镇内内居民和和公众出出行的主主要工具具和手段段，也是是现代化化城市建建设和发发展中的的重要基基础内容容之一，是是缓解城城市道路路交通压压力的有有效办法法，其原原因是公公共交通通具有运运载量多多、运送送效率高高、能耗耗低、污污染、平平均运输输成本低低等优点点。根据据相关资资料显示示，公交交车辆占占用道路路和停车车用地是是最为经经济，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乘乘客

10、，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，油油耗量是是私家车车的13，交交通事故故率是私私家车的的11100。因因此，尽尽管相比比私家车车，公交交车的乘乘坐舒适适度和便便捷性有有所下降降，但其其仍是大多数数出行者者的首选选交通工工具。公共智能交交通系统统的信息息化作为为目前的的研究热热点，它它可以提提高公交交车辆的的有效利利用，实实现公交交管理从从静态到到动态、从简单化到智能化的转变，进而能实现公交系统的动态调度和运行管理，因此实现公共智能交通系统信息化是完善城市公共交通系统的重要内容之一。而公交系统信息化不仅仅面向管理者，相对乘客而言，信息化同样可以给乘客带来极

11、大的便利。利用先进的信息、通信技术、动态采集、公交车辆的行驶信息和道路交通信息等，将其进行处理后通过电子站牌、手机或者网络等手段进行实时发布。可以为乘客提供诸如：公共车交通拥挤程度、车辆到站时间、换乘信息等。信息的提供可以极大地提高公共交通系统的使用率，树立城市公共交通的良好形象，提高其运营效率。不过，我市市城市交交通系统统的信息息化较为为落后，人人们很难难获得其其所需的的实时公公交车辆辆运行信信息，因因此普遍遍对公交交系统的的满意度度不是很很高，从从而导致致公交系系统使用用率偏低低，遏制制了公共共交通的的发展，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

12、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，为为乘客提提供全方方位、高高质量的的公交服服务信息息，提高高公交调调度和运运行效率率水平。12 国国内外研研究现状状1211 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辆辆定位信信息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，许许多国家家都意识识到精确确的公交交车辆到到达时间间预测在在公交车车使用中中占有举举足轻重重的地位位，于是是，纷纷纷利用先先进的交交通信息息采集手手段，结结合自身身地理条条件和多多种交通通影响因因素等，进进行公交交

13、车辆到到达时间间预测的的研究，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，提提高公共共交通的的使用率率，树立立良好城城市的形形象，促促进城市市公共交交通的应应用和发发展。在日本，公公交车到到达时间间预测作作为一项项交通需需求管理理，其措施施得到政政府的大大力支持持，其控控制中心心利用GGPS掌掌握公交交车的位位置，通通过网络络向用户户的电脑脑或者手手机发送送公交车车的预测测到达时时间。实实验结果果表明乘乘客候车车的时间减减少了6分钟钟(约占占平均候候车时间间的633)，超超过六成成居民认认为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

14、车的使使用率。在我国台湾湾，公交交车运行行时间预预测技术术已有一一定的研研究成果果：针对对不同旅旅行者的的需求设设计不同同模式的的预测算算法，不不仅提供供短距里里行程时时间预测，还还提供举举例较长长的重要要站或换换乘站的的行程时时间预测测。目前前国内的的公交车车到达时时间预测测研究也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”，系系统依靠靠交通信信息网格格平台，采采集大量量公交车车辆GPPS信息息，用高高性能计计算机进进行相应应处理后后，并通通过智能能导航系系统为车车载终端端用户、手手持电脑脑用户以以及手机机用户等等提供公公交到站站时间的预预测、交交通路况况等交通通

15、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

16、。由由于车辆辆在行驶驶过程中中受到各各种随机机因素的的影响，因因而对乘乘客而言言，获得得距离信信息往往往没有时时间信息息更加直直观和可可靠。2 研究内内容优先发展城城市公共共交通系系统对缓缓解城市市道路压压力有着着不可或或缺的作作用，通通过对公公交系统统的信息息化和智智能化可可以有效效提高整整个道路路系统的的运行效效率和服服务水平平。公交交车辆到到站时间间作为乘乘客最为为关心的的公交信信息，可可以有效效减少乘乘客候车车时间以以及提高高乘车满满意度，对对于加强强公交服服务水平平、提高高公交吸吸引力有有着极为为重要的的作用。本本文以乌乌鲁木齐齐市公交交系统为为背景，提提出了预预测公交交到站时时间的

17、若若干手段段和方法法，采用用了基于于支持向向量机和和停车延延误的预预测模型型，以求求获得较较高的预预测精度度。本论论文的主主要内容容如下：第一章，绪绪论。这这章是全全文的开开始和基基础，论论述了我我国城市市交通所所遇到的的问题以以及优先先发展城城市公共共交通的的意义，并并点明了了实现公公交信息息智能化化的必要要性。同同时介绍绍了国内内外智能能公交系系统和车车辆到站站时间预预测的发发展现状状。第二章，研研究内容容简介，大大体介绍绍了本文文的研究究内容以以及全文文的基本本结构。第三章，基基于支持持向量机机的公交交车辆路路段运行行时间预预测。考考虑到公公交车辆辆在路段段上运行行时间和和站内停停车时间

18、间分布的的不一致致性，本本文采用用了分步步的方式式对公交交到站时时间进行行预测。本本章对公公交车辆辆在路段段上运行行时间的的预测模模型进行行了探讨讨。第四章，基基于停车车延误的的公交车车站服务务时间预预测。本本章主要要对公交交车辆在在站点的的停车服服务时间间预测算算法进行行了设计计根据公公交停靠靠站点的的设置位位置、设设然后将将公交停停靠过程程特征进进行分析析，总结结出规律律；最后后设计了了基于停停车次数数(延误误)对公公交车辆辆的站内内停车服服务时间间进行了了预测。第五章，公公交车到到站时间间预测模模型验证证。本章章主要对对模型进进行了验验证，计计算了其其精确值值、与实实际值之之间的时时间差

19、等等。最后后对预测测结果进进行了分分析，找找出了其其误差的的原因与与改进办办法。第六章，结结论与展展望。本本章对论论文的研研究工作作进行总总结与归归纳，指指出了论论文的研研究成果果和结论论，探讨讨了论文文的工作作与不足足，并对对未来迸迸一步的的研究方方向和研研究内容容作了分分析和展展望。3 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目前国内外外对于公公交车辆辆到站时时间的预预测方法法中对于于车辆进进站后的的服务时时间的重重视程度度不够，仍仍未考虑虑到公交交车辆在在路段运运行时间间和在公公交站台台停车服服务时间间的不同同性。本本文在算算法的选选择上，尝尝试将两两者进行行区分对对待，分分

20、别进行行预测。本本章就影影响公交交车辆在在路段运运行时间间的各方方面因素素进行分分析，采采用支持持向量机机作为公公交车运运行时间间预测模模型，并并根据乌乌鲁木齐齐特有的的情况进进行了区区别对待待，对于于影响因因素适当当的进行行了增减减。31 影影响车辆辆路段运运行时间间预测的的主要因因素3111路段运运行时间间的定义义对于两个相相邻站点点来说，路路段运行行时间是是指公交交车辆从从站点ii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，即即公交车车在两个个相邻站站点之间间的运行行时间。这这其中包包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

21、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。对对于多个个连续站站点而言言，记公公交车辆辆从站点点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，i+n-1的停车车时间分分别记为为，则则其路段段运行时时间为。3122影响车车辆路段段运行时时间的因因素(1)路段段正常行行驶时间间路段正常行行驶时间间是指除除去受交交叉口和和其他

22、突突发事件件因素，如如交通事事故等的的影响，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)道路基基础设置置。指公公交车所所经过路路段的等等级、车车道数和和通行能能力等硬硬件条件件，这直直接影响响着公交交车辆的的行驶速速度，从从而影响响着车辆辆的运行行时间。2)时间因因素。城城市道路路交通受受时间变变化的影影响较大大，同一一天内交交通流量量平峰期期和高峰峰期的道道路使用用率呈现现出较大大的变化化，直接接导致路路网上车车辆的平平均行车车速度出出现明显显的差别别，是影影响车辆辆路段运运行时间间诸多因因素中极极为重要要的一个个。3)车辆因

23、因素。指指公交车车辆本身身的性能能，如最最高车速速、加速速和减速速性能等等，对于于大多数数市区运运行的公公交线路路，由于于城市道道路交通通压力负负荷较大大，且道道路状况况较为复复杂，车车辆在行行驶中加加、减速速频繁且且车速不不高，因因此车辆辆的加、减减速性能能尤为重重要。4)人的因因素。主主要是指指驾驶员员的驾驶驶技能和和应付复复杂情况况的能力力。在我我市，城城市公交交车路段段正常行行驶时间间所占比比例与其其他城市市相比存存在较大大差距，据据资料统统计，乌乌鲁木齐齐市公交交车辆在在路段上上正常行行驶的时时间约占占总运行行时间(包含站站内停车车服务时时间)的44861，而而在公交交系统比比较发达

24、达的其他他城市，该该比例为为6575，这这一方面面与我市市的城市市道路交交通秩序序较为混混乱有关关，另一一方面也也因为目目前对公公交优先先的实施施力度并并不是很很明显。以以乌鲁木木齐市BBRT快快速公交交为例，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 支支持向量量机在公公交车辆辆路段运运行时间间预测中中的应用用公交车辆在在路段上上运行时时间的预预测必须须具有实实时性、可可靠性和和高精度度。通常常公交车车在路段段上行驶驶的速度度受到很很多随机机因素的的干扰，如

25、如：天气气和交通通拥挤程程度的变变化等，准准确的预预测车辆辆在路段段上行驶驶所用的的时间是是非常困困难的。近近年来，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，并并利用这这些规律律去分析析客观对对象，对对未知数数据或无无法观测测的新现现象进行行预测和和判断。SSVM的的理论基基础是统统计学理理论，但但是，不不同于传传统统计计学的渐渐进理论论，SVVM研究究的是在在小样本本下的统统计学规规律。它它具有很很强的学学习能力力，泛化化能力明明显优于于神经网网络，很很容易在在拟合程程度

26、与泛泛化水平平上进行行平矧。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 支支持向量量机基本本原理8支持向量机机(SVVM，SSuppporttVecctorrMacchinnes)，是VVapnnik等等根据统统计学习习理论中中的结构构风险最最小化原原则提出出的。SSVM能能够提高高学习机机的推广广能力，即即使由有有限训练练样本得得到的决决策规则则对独立立的测试试集仍能能够得到到较小的的误差。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。S

27、SVM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。下面就支持持向量机机的一些些基本原原理进行行简要的的叙述：（1） 广广义最优优分类超超平面假定训练数数据可以以被一个个超平面面分开，如如果这个个向量被被超平面面没有错错误的分分开，并并且离超超平面最最近的向向量与超超平面之之间的距距离是最最大的，则则这个超超平面为为最优超超平面。为了描述分分类超平平面，使使用一下下的形式式： 也可以使用用这些不不等式的的另外一一种紧凑凑形式可以验证，最最优超平平面就是是满足条条件并且且使得成成为一个个最小化化的超平平面。对一个超平平面如果果它以如如下的形形式将向向量X分分类：则称之为间间隔分

28、类类超平面面，并有有以下关关于间隔隔分类超超平面集集合的VVC维的的定理。（2）非线线性情况况为了解决非非线性的的问题，支支持向量量机采用用了通过过非线性性变化，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。在在线性不不可分的的问题上上，Vaapniik等人人成功的的引入了了核空间间理论，将将低维输输入空间间的数据据通过非非线性映映射函数数映射到到高维属属性空间间，从而而把分类类问题转转化到高高维属性性空间进进行。大大多数输输入空间间线性不不可分问问题在属属性空间间可以转转化为线线性可分分问题。由由于最优优函数和和分类函函数都

29、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，对对于非线线性问题题，通过过非线性性映射变变换为一一个高维维空间线线性问题题的困难难在于这这个变换换可能非非常复杂杂。对于于支持向向量机而而言，这这里没有有必要解解出变化化的具体体形式，只只要核函函数满足足一定的的条件，就就一定对对应某一一空间中中的内积积。仔细细观察线线性情况况下的分分类函数数可以知知道，其其函数只只包括待待分类样样本与训训练样本本中的支支持向量量机的内内积，它它的求解解过程也也只涉及及训练样样

30、本之间间的内积积运算，因因此可以以通过核核函数来来代替最最优分类类超平面面的点积积，从而而避免在在高维特特征空间间进行的的复杂运运算。样样本空间间中分类类函数变变为核函数的选选择需要要满足一一定的条条件，选选择不同同形式的的核函数数可以产产生不同同的支持持向量机机。SVM的关关键在于于核函数数，这也也是最值值得本文文应用的的地方。低低维空间间向量通通常难以以划分，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。也也就是说说，只要要选用适适当的核核函数，我我们就可可以得到到高维空空间的分分类函数数。

31、这正正可以满满足本文文对公交交车辆路路段运行行时间的的预测，由由于路网网上各种种因素的的影响，导导致输入入量（路路网上影影响车辆辆运行时时间的各各种因素素）和输输出量（运运行时间间）很难难在低维维空间上上找到对对应函数数关系，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 回回归支持持向量积积由于SVMM不要求求具体的的函数形形式，一一个训练练好的SSVM可可以捕获获非线性性或时变变系统的的输出变变量和输输入变量量之间的的复杂关关系。因因此，SSVM在在一些很很难用的的数学公公

32、式表达达的复杂杂系统中中进行预预测时是是非常有有用的。因因此，SSVM算算法是一一个凸二二次优化化问题，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。下下面就“通通过核函函数所有有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”这这样的定定理给予予证明。令x表示输输入向量量，y表表示输出出向量。如如果给定定l组关关系未知知的样本本： （3-1）SVM可以以利用一一个非线线性映射射，将数数据x映映射到高高维特征征空间HH，并在在这个空空间进行行线性逼逼近，找找到映射射函数使使其能够够很好的的逼近给给定数据据样本。由由

33、统计学学习理论论可知，该该函数具具有以下下形式： （33-2） 可以把回归归估计的的问题定定义为对对一个损损失函数数进行风风险最小小化的问问题，最最优的回回归函数数是通过过在一定定的约束束条件下下最小化化规则化化风险泛泛函： （33-3） 式3-3中中第一项项使函数数更为平平坦，从从而提高高泛化能能力，称称为规划划化项；第二项项则为经经验风险险泛函，可可由不同同的损失失函数确确定，常常数控制制对超出出误差的的样本惩惩罚程度度。当采采用不敏敏感损失失函数后后，有式式： （3-4）对于，如果果估计输输出与期期望输出出的偏差差的绝对对值小于于，则它它等于00；否则则，它等等于偏差差的绝对对值减去去，

34、通过过引入非非负的松松驶变量量，最小化化式3-3可重重新描述述为： （33-5） （3-6） （3-7）大多数情况况下，式式3-55可以通通过它的的对偶模模型来求求，求解解方式如如下式33-8所所示： （3-8）这里，L是是拉格朗朗日函数数，为拉格格朗日乘乘子，满满足一下下条件： （3-9）拉格朗日函函数L在在鞍点处处是关于于极小点点，故可可得到： （3-10） （3-11） （33-122）将式3-110、33-111、3-12代代人3-8，可可得拉格格朗日对对偶函数数 （3-133） （3-14） （3-15）函数式3-11的的最小化化是一个个凸二次次优化问问题，通通过拉格格朗日理理论，这

35、这里可以以最终得得到： （3-16）式中的为拉拉格朗日日乘子。如此得出： （3-17）将核函数带带入到式式3-117中可可以得出出下式： （3-18）是向量和在在特征空空间和上的内内积，即即： （33-199）因此通过核核函数所所有的运运算都不不必映射射到高维维空间，可可以直接接在输入入空间上上计算，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 停车车延误的的公交车车站服务务时间预预测公交站点是是最为基基础的城城市公交交设施，它它是乘客客和公共共交通运运输系统统最为直直接的联联系纽带带，是公公交系统统实现其其服务而而不可缺缺少的一一个重要要环节，公公交车辆辆必须

36、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。公交车辆在在站点停停靠是影影响预测测公交运运行时间间的关键键因素，在在公交客客流较大大的集散散站点，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，为为了方便便乘客换换乘，各各条线路路的停靠靠站点一一般会集集中设置置，这样样的站点点可以称称为多线线路公交交停靠站站点。此此类公交交站点的的特点是是公交车车和乘客客流量都都较大，尤尤其是在在早晚高高峰期，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，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

37、定性。而而目前在在对公交交车辆到到达时间间进行预预测的研研究中，对对于车辆辆的站点点停靠并并给予足足够的重重视，造造成了在在交通高高峰时段段预测结结果的精精确度不不理想，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 公公交车辆辆站内服服务时间间特征分分析影响乘客上上下车速速度的因因素有很很多，主主要有两两方面因因素。一是客观因因素(受受硬件条条件制约约)，包包括：车门宽度度和数量量；上下车踏踏板的级级数和高高度；刷机卡机机等售检检票方式式；车内构造造，如过过道宽度度及座位位构造等等；上、下车车乘客车车流组织织方式和和状态；车站路面面、路缘缘石高度度以及停停车地点点的条件件

38、与构造造。二是乘客主主观因素素(受乘乘客的心心理影响响)，主主要包括括：天气情况况；站台及公公交车上上的拥挤挤程度；车内是否否有空位位；乘客携带带行李的的多少，尤尤其对长长途公交交车影响响较为明明显。通过国内外外已有的的研究成成果和后后期对乌乌鲁木齐齐市内随随机抽取取的5个个典型公公交车站站的调查查进行分分析，可可知乘客客上下车车时间具有以以下特征征；乘客的上上车时间间明显大大于下车车时间，尤尤其是乌乌鲁木齐齐市目前前乘客压压力较大大的公交交车乘客客上车时时间明显显大于下下车时间间；车门较宽宽，允许许两名乘乘客同时时下车的的车辆比比只允许许一名乘乘客下车车的要省省时277446；客流高峰峰时期

39、，车车内通道道较宽的的车辆比比通道较较窄的车车辆可以以减少乘乘客上下下车时间间；当车内有有站立乘乘客时，乘乘客上下下车时间间将明显显增加。(3)加速速离站过过程加速离站是是指公交交车辆在在公交站站点范围围之内，完完成乘客客上下车车服务并并关闭车车门后开开始加速速出站，直直至达到到正常行行驶速度度的运行行过程。不不同型式式的公交交停靠站站点其车车辆出站站运行特特征不同同。直线式公公交停靠靠站公交交车出站站特征描描述对于直线式式停靠站站来说，公公交车出出站的过过程较为为简单，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至达达到正常常的跟车车行驶状状态的过过程。根据实际的的

40、调查情情况和资资料统计计，在理理想交通通状态下下，在公公交车加加速出站站的过程程中，公公交驾驶驶员一般般要进行行三次换换档才能能完成加加速出站站过程。第第一个档档位的车车速一般般取100155krnnh，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，车车辆进入入跟车行行驶状态态。当交交通较为为拥堵的的情况下下，道路路通行速速度较低低，当公公交车行行驶速度度达到道道路行车车平均速速度后即即可视为为已经离离站，实实际离站站时间与与平峰时时期没有有较

41、大差差异。港湾式公公交停靠靠站公交交车出站站特征描描述对于港湾式式公交停停靠站来来说，由由于公交交车辆出出站时要要重新汇汇入相邻邻车道的的直行交交通流，使使得公交交出站过过程较为为复杂。除除了要考考虑公交交车的加加速出站站过程，还还要考虑虑与停靠靠站相邻邻车道的的交通状状态的影影响。一一般情况况下认为为与停靠靠站相邻邻的路段段车道的的直行交交通流为为优先交交通流，停停靠站的的公交车车出站时时要让行行，但从从目前乌乌鲁木齐齐市实际际的公交交车辆运运行状况况来看，情情况并非非如此，由由于出站站的公交交车争道道抢行，迫迫使路段段的交通通流减速速甚至产产生拥塞塞的情况况比比皆皆是，而而公交车车辆的出出

42、站受影影响却不不是很大大，因此此，本文文将车港港湾式站站点车辆辆出站等等同为直直线式站站点。42 公公交站点点车辆站站内服务务时间特特征调查查分析4211 站点点的车辆辆到达分分布特征征由于在一定定时间间间隔内，例例如平峰峰和高峰峰小时，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，公公交车辆辆的到达达数量应应该是恒恒定不变变的，等等于各个个线路公公交发车车频率之之和与统统计时间间的乘积积。但是，实际际上在没没有完全全实行公公交专用用道和交交叉口公公交信号号优先的的情况下下，由于于公交车车辆的运运行受到到道路交交通条件件、交叉叉口信号号控制和和站点停

43、停靠延误误等不确确定因素素的影响响，每辆辆公交车车到达站站点的时时间是不确确定的，同同一条线线路相邻邻的两辆辆公交车车辆到达达站点的的时间间间隔与发发车间隔隔也不一一致。因因此，在在较短的的时间间间隔内，公公交站点点车辆的的到达是是不确定定的。4222进出站站过程中中加减速速时间特特征分析析影响公交车车辆进出出站时加加减速时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。根根据对乌乌鲁木齐齐市的44个不同同公交站站点的调调查数据据，对结结果进行行统计（见见附录33）。结果显示：直线式式与港湾湾式停靠靠站公交交车辆的的进站减减速时间间差别

44、不不大，直直线式公公交停靠靠站一般般集中在在488秒之间间，其中中以46秒为为最多，占占调查总总数的445，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，依依然以446秒秒为最多多，占调调查总数数的4ll。直线式与港港湾式公公交车辆辆的离站站加速时时间有着着较明显显的差别别，直线线式停靠靠站公交交车辆的的离站加加速时间间一般集集中在66144秒之间间，以88100秒为最最多，占占调查总总数的338，其其次为110112秒，占占调查总总数的331；而港湾湾式停靠靠站的车车辆离站站加速时时间比较较离散，大大概集中中在618秒秒之间，以以1214ss为最

45、多多，占调调查总数数的277，其其次为110112秒，占占调查总总数的224。43 停停车服务务时间预预测本节预测的的公交停停车服务务时间指指的是公公交车驶驶入站台台的起点点至离开开站台这这段正常常停靠过过程中所所花费的的时间，也也可称为为停车延延误，在在数值上上表现为为车辆在在实际运运行过程程中和在在理想状状态下不不停车通通过站台台的时间间差值11。本章的前部部已经简简要的论论述了整整个停靠靠过程以以及各过过程的时时间分布布特征，这这里将其其简要叙叙述为以以下几个个步骤：1、减速进进站；2、等待前前面车辆辆；3、停车同时开开门；4、乘客上上下车；5、关门；6、等待前前面车辆辆并准备备离站，可

46、可能产生生二次及及多次停停车；7、加速离离站。当在交通平平峰时段段，步骤骤2和66发生的的情况比比较少，车车辆直接接就可进进站提供供服务，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，但但是当高高峰时期期，由于于路网上上车流密密度较大大，各个个班次的的公交车车辆同时时进出站站而造成成了站点点内部的的拥堵，这这会导致致车辆的的二次停停车以及及出站困困难，本本小节主主要就基基本的一一次停车车服务进进行分析析。由于预测算算法中涉涉及变量量较多，下下面首先先就各个个变量进进行定义义：站台长度为为L；公交车辆长长度为ll；公交车辆驶驶入站点点时耗为为；公交车辆在在驶入站站点前的的平均速速度为

47、；公交车辆的的进站时时减速度度为；公交车辆驶驶出站点点时耗为为；公交车辆在在驶出站站点后的的平均速速度为；公交车辆的的出站时时加速度度为；乘客上下车车时间；上车乘客数数为；下车乘客数数为；上车乘客的的平均时时耗为；下车乘客的的平均时时耗为；由于各种原原因造成成的对乘乘客上下下车速度度的影响响因子；理想状态下下公交车车辆不停停车通过过站台的的时耗为为公交车辆的的总停车车服务时时间为在一次停车车的状态态下，公公交车辆辆的停车车服务时时间表示示方法较较为简单单，只需需要考虑虑车辆的的停车、启启动以及及乘客上上下车的的因素，比比较易于于分析。在在基本延延误过程程中不考考虑其它它车辆的的干扰，特特别是前

48、前面车辆辆的干扰扰，在分分析过程程中假设设站台长长度L足足够长，车车辆在站站台内才才开始制制动。即即L应满足足：而公交车辆辆的停车车服务时时间可以以描述为为：其中：式中车辆加加速离站站时，当当速度达达到而并并未完全全驶出站站台时，以以此速度度匀速离离开站台台所消耗耗的时间间。式中影响因因子厅的的取值则则根据天天气概况况、站内内及车内内人数和和车辆的的具体特特征进行行取值，其其取值范范围一般般为0.811.5不不等。5 公交车车到站时时间预测测模型验验证随着新疆经经济的快快速发展展，乌鲁鲁木齐作作为一个个国际化化大城市市，机动动车的持持续快速速增长给给城市交交通带来来巨大压压力，路路、桥等等交通

49、设设施的建建设难以以适应汽汽车高速速增长的的需要，因因此大力力发展公公共交通通成为目目前的首首要任务务。在这这里本文文的预测测实例验验证将选选取乌鲁鲁木齐市市的一个个公交线线路为背背景进行行，根据据第二章章乘客需需求调查查中得知知，绝大大多数乘乘客对预预测信息息需求时时间是110分钟钟，即只只关心十十分钟内内公交车车辆的到到达信息息，因此此本文实实例选取取大体上上基于此此要求。为验证上述述模型的的精度，进进行了与与实际时时间的比比较，本本文选取取的乌鲁鲁木齐市市52路路公交车车路线的的11个个车站110个路路段进行行预测，然然后与实实际运行行时间进进行相比比较。552路公公交车从从哈密路路到铁

50、路路局，全全长6.7kmm，共111个车车站。图5-1 52路路公交路路线站点点地理位位置图选取正常工工作日的的早高峰峰（8:3010：30）、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。每每组数据据包括，每每辆公交交车到达达各站点点时间和和从该站站点出发发的时间间，SVVM的输输入变量量为路段段的运行行时间，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3-1公公交车辆辆路段运运行时间间分配表表影响因素交叉口延误误路段正常运运行其他交通延延误所占比重(%)25

51、%70%5%本示例预测测是522路车从从哈密路路发车，行行驶至铁铁路局需需要的全全部时间间。在平平峰时段段和高峰峰时段，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5-2、55-4中中所列出出的预测测值是SSVM预预测值与与站内预预测值，时间差值是预测的公交车从哈密路驶出至到达铁路局站总消耗时间与真实值之间的差值。表5-2 平峰时时段预测测值与真真实值对对照表（单单位：秒秒）班次预测值真实值时间差值路段时间站内时间路段时间站内时间13512301072881510329-29350114716-2462216634-17548155313-3661126910-67

52、40935122833163822-1191201015113-341032143716-7569135629175-100总时间704804-100图5-3 平峰时时段预测测值与真真实值之之间的比比较表5-4 高峰时时段预测测值与真真实值对对照表（单单位：秒秒）班次预测值真实值时间差值路段时间站内时间路段时间站内时间138194620-9270159316-24351147435-44425172919-6544137115-29632164115-8741115112-11829173826-18977189217-141031214823-19438161583198-182总时间599

53、781-182表5-5 高峰时时段预测测值与真真实值之之间的比比较从预测结果果与真实实值的对对比分析析，可以以总结出出以下几几点：（1）本文文所采用用的预测测方法的的预测精精度可以以满足使使用要求求，平峰峰时段预预测值与与真实值值的时间间差控制制在400秒以内内，而高高峰时段段的时间间差在660秒内内，虽然然差值较较大，但但也可以以满足要要求，根根据调查查，高峰峰时段精精准度在在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。 （22）对于于路段运运行时间间预测，无无论是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

54、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。 （33）对于于平峰时时段的站站内停车车服务时时间的预预测，预预测值普普遍略小小于真实实值，这这主要是是由于平平峰时段段乘客上上下速度度不一，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，进进一步缩缩小预测测误差。 （44）部分分高峰时时段的站站内停车车服务时时间预测测值明显显低于真真实值，有有些站高高出真实实值好多多，这

55、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，或或者某些些路段造造成大量量的车辆辆拥挤状状况，这这都是为为考虑到到的。还还有就是是没有考考虑到公公交车在在站内二二次及多多次停车车延误这这一步骤骤，而这这一过程程在算法法中无法法得以体体现，所所以导致致预测值值高于真真实值。6 结论与与展望公交到站时时间预测测是智能能公交系系统的重重要组成成部分及及关键技技术之一一，对促促进城市市公交系系统的进进步与发发展及提提高公交交乘客的的乘车满满意度有有着极为为重要的的意义。本文分析了公交预测技术的研究和应用现状，并根据乌鲁木齐市目前已有公交系统资源，在对

56、其架构进行分析，确定了研究的技术可行性及现实可行性，并在公交车站调查和走行调查的基础之上，设计了基于支持向量机的公交路段运行时间预测模型和基于停车延误的公交车站服务时间预测算法，通过实例可以验证，这里所设计的模型和算法具有较高的准确性。由于公交到到达时间间的预测测过于复复杂，加加之本人人的能力力和时间间限制，本本文在以以下几处处仍存在在不足和和尚未解解决的问问题：(1)由于于调查经经费和时时问限制制，对于于公交数数据采集集得不够够全面，因因此在平平峰时段段公交车车站服务务时间的的预测算算法中，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，未未能进一一步提高高

57、其预测测精度。(2)对于于公交车车站服务务时间的的预测，由由于在高高峰期公公交车辆辆站内停停车次数数的不确确定性在在算法中中难以体体现，导导致对个个别车辆辆的预测测结果出出现了较较大的偏偏差，这这也是尚尚待解决决的一个个问题。参考文献：1 谭谭满春,毛宗元元.城市市公共汽汽车停靠靠站选址址模型J.公共交交通科技技,19999,16(2):59-61.2 杨杨涛.我我国城市市道路网网体系基基本问题题及若干干建议J.城市交交通,220044,2(3):3266-3227.3 李李小静.对城市市公交路路网优化化内涵的的分析与与研究J.河西学学院学报报,20005,13(5):31-35.4 杨杨兆升

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