Обсуждение оптимизации транспортного потока общественного транспорта с учетом надежности в трех состояниях

Аннотация

Оптимизация и развитие общественного транспорта, как предмет долгосрочных исследований людей, всегда привлекали внимание для того, чтобы быть экологически чистыми, уменьшить заторы на дорогах, уменьшить загрязнение окружающей среды, а также быть экологичными и устойчивыми. С появлением совместного транспорта системы общественного транспорта сталкиваются с большими проблемами. Чтобы лучше соединиться с байкшерингом, каршерингом и другими видами транспорта, общественный транспорт проведет важные реформы, среди которых оптимизация сети линий является одной из важнейших задач. Традиционный дизайн автобусного маршрута в основном основан на модели «четырех этапов», которая в основном основана на исследовании и анализе существующей системы движения и землепользования. Посредством рабочего процесса «оценки, калибровки и проверки» модель оптимизации баланса сети используется для получения модели прогнозирования распределения поездок в автобусе. В данной работе проблема оптимизации сети общественного транспорта исследуется с точки зрения надежности сети общественного транспорта. Предполагается, что сеть общественного транспорта может быть абстрагирована в модель последовательно-параллельной системы и модели параллельно-последовательной системы из трех состояний нормального состояния, отказа короткого замыкания и отказа разомкнутой цепи, и анализируется и обсуждается в рамках эксперимента по гипотезе. Исследование в этой статье предоставит новую перспективу для оптимизации сети общественного транспорта, дополнит традиционные методы и поддержит оптимизацию и повышение надежности городской сети общественного транспорта. Более надежные автобусные сети и другие виды транспорта, такие как пешие прогулки, совместное использование велосипедов и железная дорога, станут более удобными для передвижения людей.

Введение

Для более устойчивого развития городов и городского движения в 2011 г. в Китае был запущен национальный проект «автобусный город» [1]. В этом проекте участвовало больше городов, таких как Пекин, Шанхай, Ханчжоу и Сучжоу. С появлением совместного транспорта системы общественного транспорта сталкиваются с большими проблемами. Чтобы лучше соединиться с велопрокатом, каршерингом и другими видами транспорта, общественный транспорт проведет важные реформы, среди которых оптимизация сети линий является одной из важнейших задач. В то же время во многих крупных городах мира, таких как Сеул, Барселона, Сидней, Берлин, Хьюстон, Балтимор, Даллас, Портленд, Лос-Анджелес, Нью-Йорк, Париж и Лондон [2–7]. Поскольку потребность людей в поездках становится все выше и выше, надежность автобусной сети играет очень важную роль в опыте автобусного обслуживания людей [8] из-за влияния различных факторов на работу автобусов. Поэтому необходимо сочетать надежность шинной сети с оптимизированной настройкой шинной сети для анализа и исследования. Он обеспечивает всеобъемлющий метод принятия решений для улучшения структуры топологии сети и фактической работы сети общественного транспорта [9].

Исследования структуры автобусной сети общего пользования и оптимизации сети станций в основном сосредоточены на формах организации сети автобусных линий, таких как радиальная и квадратная сетка [10, 11]. Еще в 1989 году Ван Вэй предложил простой и практичный метод «раскладки автобусных линий одну за другой и объединяя их в сеть», который был основан на оптимизации одиночных автобусных линий [12]. Позже некоторые ученые предложили классификацию и расслоение автобусных маршрутов по разным пассажиропотокам потоковых перевозок, включая систему сети радиационного типа [13], проектирование автобусных коридоров и радиационно-образную междугородную транспортная сеть. Некоторые ученые предлагали структура смешанной автобусной сети, такой как основная сеть, вторичная сеть и транспортная сеть [14, 15]. На основе на концепции иерархической сети, методе проектирования многорежимной сети [16], методе проектирования нечеткой логики и систематический метод [17]. Другой ученый предлагаемый анализ чувствительности шинной сети и установлены три типа автобусных сетей: руководство по пересадке сеть, сеть предотвращения передачи и сеть прямого соединения [18, 19].

Обычные методы оптимизации автобусных маршрутов в основном включают модель математического анализа и алгоритм оптимизации [20]. Математический анализ используется для изучения процесс настройки маршрута, включая распределение трафика. ОД автобусов жителей разумно отнесено к автобусной сети для формирования оптимального распределения потока. При определенных ограничениях для генерации используются различные методы оптимизации. оптимальная маршрутная сеть [21, 22]. Традиционный метод оптимизации заключается в создании модели оптимизации. , е оптимизационная модель обычно принимает следующие показатели в качестве цели оптимизации, включая минимальную передачу коэффициент, оптимальный нелинейный коэффициент линии, самое высокое покрытие линейной сети, минимальная стоимость проезда автобусные пассажиры и эксплуатационные расходы [23]. С развитием поискового алгоритма и компьютерных технологий, эвристический алгоритм, генетический алгоритм, комбинированное моделирование отжиг, алгоритм поиска табу и т.д. популярные алгоритмы для решения проблемы линейной сети оптимизация [24–28].

Надежность автобусов изучали многие ученые. сети, среди которых наиболее часто используются те, которые основаны на надежности дорожной сети, в основном включая связность дорожной сети, надежность времени в пути, надежности пропускной способности дорожной сети и надежность незаблокированного трафика [29–33]. Некоторые ученые использовали теорию графов для изучения надежности автобуса. подключение к сети [34, 35], а также исследования надежность времени работы [36]. Однако нет множество достижений по сочетанию надежности шины и оптимизация проектирования линейной сети [37].

Подводя итог, большая часть оптимизации сети общественного транспорта методы основаны на иерархическом представлении существующей шины функции работы и оптимизация пути на основе существующая дорожная сеть. Для топологии общественного транспортной сети, проводится относительно макроскопическое исследование из состава формы сети. В аспекте надежности автобусной сети исследования в основном основаны на надежность дорожной сети, связность сети, надежность время работы, оценочные показатели надежности работы автобуса, и т. д., но мало исследований по шинной сети надежность и более подробный состав шинной сети [38–40].

В данной статье рассматривается состав и настройка системы автобусных коридоров в топологии шинной сети. с точки зрения мезо. При изучении проблемы с учетом конструкции сети автобусных линий, состоящей из автобусные коридоры, метод расчета надежности линии введена сеть [34]. В процессе построения модель топологической структуры автобусного коридора, которая мезокомпонент автобусной сети, комплексная шина сеть абстрагируется на основные блоки, состоящие из шины линии, станции и пути между станциями, которые представляют собой серии система и параллельная система [41]. ,en надежность различные базовые исследования комбинации единиц включают исследования последовательно-параллельной системы и параллельно-последовательной системы. 'Нормальный работы», «отказ из-за обрыва цепи» и «отказ из-за короткого замыкания». теоретическая и структурная надежность в трех состояниях обсуждаются отношения; и мы совмещаем с фактическим коридор общественного транспорта в канале как исследование сцены, используя количество серийных подсистем и количество параллельных подсистем в подсистеме. , проводится имитационный эксперимент, и оптимизация заключение о настройке сети общего автобусного коридора на основе достигается трехуровневая надежность

, Остальная часть статьи организована следующим образом: Раздел 2 – построение модели надежности общедоступных транзитная сеть, то есть сеть автобусных коридоров; Раздел 3 имитационное моделирование последовательно-параллельной системы; Раздел 4 имитационное моделирование параллельно-последовательной системы; Раздел 5 заключение и обсуждение. , грубая разведка и исследования на более базовом топологическом уровне, эта статья предлагает инновационную идею для оптимизации автобуса сетевая настройка, являющаяся дополнением к традиционной метод. В сочетании с фактической работой линий это сыграет важное практическое значение для оптимизации и настройки последующей шинной сети и проектирование автобусных коридоров.

Моделирование надежности системы шинных линий

Шаг 1: сеть шинных линий можно рассматривать как сеть которая состоит из автобусных линий в разных начальных точках, которые можно выразить простой схематической диаграммой как на рисунке 1. Шаг 2: разделив автобусные коридоры при произвольном старте и конечные точки, которые можно рассматривать как серию параллельных автобусных путей, состоящих из автовокзалов и автобусных остановок можно выразить в виде простой схематической диаграммы, как на рисунке 2. Шаг 3 (абстрактная классификация сети): линия шины сеть может состоять из последовательных и параллельных шин линии; автобусный коридор может состоять из серий и параллельные пути между автобусными станциями, в которых один автобусная линия состоит из последовательных путей между шиной станции. Шаг 4: сетевые характеристики общественного транспорта сеть состоит из последовательных характеристик линии и характеристики параллельной линии. Предполагая, что каждый межстанционный путь является подсистемой, он будет декомпозирован на два следующих основных типа:

(1) Последовательно-параллельная система: предполагается, что система состоит из серии n одинаковых трех состояний подсистемы (т. е. избыточный набор межстанционных подсистемы), и каждая подсистема состоит из параллельный m различных межстанционных путей с тремя состояниями подсистемы, как на рисунке 3

(2) Параллельно-последовательная система: предполагается, что система состоит из m одинаковых подсистем с тремя состояниями (т. е. шины) параллельно, и каждая подсистема состоит из n различных путей станции с тремя состояниями подсистемы последовательно, как на рис. 4

Шаг 5: рассмотреть проблему надежности общественного транспорта сеть; то есть трансформируется в надежность проблема последовательно-параллельной системы и параллельно-последовательной система.

Гипотеза: существует три состояния базовой единицы автобуса. путь сеть-межстанция: нормальное состояние, обрыв цепи состояние и состояние отказа короткого замыкания.

Рассмотрим следующее:

(1) Нормальное состояние относится к завершению задание на перевозку пассажиропотока по заданному очередь в указанное время.

(2) Состояние отказа при разомкнутой цепи заключается в том, что работа автобуса не может выполнить задачу пассажирских перевозок. в течение определенного периода времени и значительно превосходит межстанционное время работы, что делает оба конца пути между автобусными станциями, как электронные компоненты разомкнуты. На практике «большой интервал» обычная ситуация в системе межстанционных путей. Открытые дорожные условия, которые могут привести к путешествию, тяжелее в случае аварии или в случае непогоды или дорожно-транспортных происшествий.

(3) Состояние короткого замыкания означает, что шина работает в определенный диапазон пути и не завершает установленная пассажирская транспортная задача. ,Электронный автобус работает как если бы электрический ток замыкал накоротко без Проходя через груз, который нравится пассажирам нагрузки. Когда следующий автобус подъехал слишком близко к станции, пассажиров почти не было. В реальной публике транспортной системы, «группирование» является таким распространенным явление. Если новые пассажиры не перевозятся в проходящая станция, этот раздел будет недействительным.

Заключение

В целом, этот метод, основанный на онлайн-надежности, хорошее справочное значение для настройки и оптимизации проектирование шинной сети с точки зрения шинной сети структура топологии и основные законы, из которых состоит найден нижний слой структуры топологии шинной сети.

Тем не менее, исследование в этой статье рассматривает только случаи бесперебойной работы маршрута между станциями. В будущем исследования, исследование должно проводиться в соответствии с разнообразие условий межстанционного маршрута. В то же время, улучшение должно быть сделано на основе фактического состояние основания улично-дорожной сети, условия эксплуатации дорог, пропускная способность фактической эксплуатации линии предприятий, а также фактический спрос на пассажиропоток, который имеют лучший эффект и более практическое значение. Более надежные автобусные сети и другие виды транспорта, таких как ходьба, совместное использование велосипедов и железная дорога, станут более подходит для людей, чтобы получить arou

Список использованной литературы

s [1] Ministry of Transport, Notice on the Issues Related to the Demonstration Project of Transit Metropolis, Ministry of Transport, Beijing, China, 2011.
[2] SEG, Seoul Public Transportation, Seoul Metropolitan Government, Seoul, South Korea, 2014.
[3] AdB, Nova Xarxa de Bus de Barcelona, Ajuntament de Barcelona, Barcelona, Spain, 2012.
[4] NSW, Sydney’s Bus Future: Simpler, Faster, Better Bus Services, Transport for New South Wales, Sydney, Australian, 2013.
[5] NTA, Dublin Area Bus Network Redesign Public Consultation Report, National Transport Authority, Dublin, Ireland, 2018.
[6] TFL, Central London Bus Services Review: Consultation Report, Transport for London, London, UK, 2019.
[7] NYCMTA, Fast Forward: 7e Plan to Modernize New York City Transit, New York City Metropolitan Transit Authority, New York, NY, USA, 2019.
[8] R. F. Abenoza, O. Cats, and Y. O. Susilo, “Travel satisfaction with public transport: determinants, user classes, regional disparities and their evolution,” Transportation Research Part A: Policy and Practice, vol. 95, pp. 64–84, 2017.
[9] TransitCenter, Untangling Transit: Bus Network Redesign Workshop Proceedings, TransitCenter, New York, NY, USA, 2018.
[10] A. Ceder and N. H. M. Wilson, “Bus network design,” Transportation Research Part B: Methodological, vol. 20, no. 4, pp. 331–344, 1986.
[11] J. R. Current, C. S. ReVelle, and J. L. Cohon, “,e hierarchical network design problem,” European Journal of Operational Research, vol. 27, no. 1, pp. 57–66, 1986.
[12] Z. Y. Guo, W. Wang, and X. W. Chen, “Framework of “One road one line with straight driving public transportation system”” Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, vol. 9, no. 4, pp. 159–165, 2009.
[13] H. Badia, M. Estrada, and F. Robust?e, “Competitive transit network design in cities with radial street patterns,” Transportation Research Part B: Methodological, vol. 59, pp. 161– 181, 2014.
[14] I. Dakic, L. Leclercq, and M. Menendez, “On the optimization of the bus network design: an analytical approach based on the three-dimensional macroscopic fundamental diagram,” Transportation Research Part B: Methodological, vol. 149, pp. 393–417, 2021.
[15] H. Badia, J. Argote-Cabanero, and C. F. Daganzo, “How network structure can boost and shape the demand for bus transit,” Transportation Research Part A: Policy and Practice, vol. 103, pp. 83–94, 2017.
[16] F. Zhao and X. Zeng, “Optimization of transit route network, vehicle headways and timetables for large-scale transit networks,” European Journal of Operational Research, vol. 186, no. 2, pp. 841–855, 2008.
[17] H. Badia, M. Estrada, and F. Robuste, “Bus network structure ? and mobility pattern: a monocentric analytical approach on a grid street layout,” Transportation Research Part B: Methodological, vol. 93, pp. 37–56, 2016.
[18] H. Chen, W. Gu, M. J. Cassidy, and C. F. Daganzo, “Optimal transit service atop ring-radial and grid street networks: a continuum approximation design method and comparisons,” Transportation Research Part B: Methodological, vol. 81, no. 3, pp. 755–774, 2015.
[19] L. I. Dong-Mei and J. X. Chen, “Application of cluster analysis in evaluation of public traffic network,” Journal of Hebei University of Science and Technology, pp. 279–282, 2012. 6 Journal of Advanced Transportat
[20] S. M. Feng and H. R. Chen, “Study of public transit network optimization method,” Journal of Harbin Institute of Technology, pp. 691–693, 2005.
[21] W. Fan and R. B. Machemehl, “Optimal transit route network design problem with variable transit demand: genetic algorithm approach,” Journal of Transportation Engineering, vol. 132, no. 1, pp. 40–51, 2006.
[22] F. M. Leurent and V. Benezech, “,e passenger stock and attractivity threshold model for traffic assignment on a public transit network with capacity constraint,” in Proceedings of the Transportation Research Board Meeting, Washington, DC, USA, May 2011.
[23] Z. Liu, “Study of network optimization method based on ACL,” Procedia Engineering, vol. 15, pp. 3959–3963, 2011.
[24] S. N. Kuan, H. L. Ong, and K. M. Ng, “Solving the feeder bus network design problem by genetic algorithms and ant colony optimization,” Advances in Engineering Software, vol. 37, no. 6, pp. 351–359, 2006.
[25] M. H. Baaj and H. S. Mahmassani, “An AI-based approach for transit route system planning and design,” Journal of Advanced Transportation, vol. 25, no. 2, pp. 187–209, 1991.
[26] B. Yu and L. Yanbo, “Bi-level model for bus route network optimization and its solution,” Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), vol. 40, no. 2, pp. 402–0405, 2010.
[27] Z. Yang, B. Yu, and C. Cheng, “A parallel ant colony algorithm for bus network optimization,” Computer-aided Civil & Infrastructure Engineering, vol. 22, no. 1, pp. 44–55, 2010.
[28] S. Xiao Mei and Y. Lei, “Travel time reliability evaluation model for adjacent bus roads,” Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, vol. 12, no. 2, pp. 144–149, 2012.
[29] X. Zhang, E. Miller-Hooks, and K. Denny, “Assessing the role of network topology in transportation network resilience,” Journal of Transport Geography, vol. 46, pp. 35–45, 2015.
[30] A. Reggiani, “Network resilience for transport security: some methodological considerations,” Transport Policy, vol. 28, pp. 63–68, 2013.
[31] S. Hosseini, K. Barker, and J. E. Ramirez-Marquez, “A review of definitions and measures of system resilience,” Reliability Engineering & System Safety, vol. 145, pp. 47–61, 2016.
[32] O. Cats, G.-J. Koppenol, and M. Warnier, “Robustness assessment of link capacity reduction for complex networks: application for public transport systems,” Reliability Engineering & System Safety, vol. 167, pp. 544–553, 2017.
[33] K. Barker, J. E. Ramirez-Marquez, and C. M. Rocco, “Resilience-based network component importance measures,” Reliability Engineering & System Safety, vol. 117, pp. 89–97, 2013.
[34] X. Liang, Z. Lu, and Y. Liu, “Application of reliability theory in public transit network,” Forum of Chinese Association for Science and Technology, no. 1, pp. 128–129, 2008.
[35] R. Sun, F. Lu, and W. Ming, “Analysis of Public Transit Network accessibility characteristics based on complex network,” Logistics Engineering and Management, vol. 41, no. 5, pp. 150–151, 2019.
[36] F. Zhao and X. Zeng, “Optimization of transit network layout and headway with a combined genetic algorithm and simulated annealing method,” Engineering Optimization, vol. 386, pp. 701–722, 2006.
[37] S. Wang, Study on the Structure and Reliability of Bus Network in Qingdao Development Zone, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, China, 2009.
[38] M. Huang, “Topological structure analysis of multi-level bus network,” Road Traffic Technology, vol. 27, no. 5, pp. 93–99, 2010.
[39] J. Zou, Study on Optimization 7eory of Multi-Level Network Structure of Conventional Public Transit, Chang’an University, Xi’an, China, 2014.
[40] S. Mishra, T. F. Welch, and M. K. Jha, “Performance indicators for public transit connectivity in multi-modal transportation networks,” Transportation Research Part A: Policy and Practice, vol. 46, no. 7, pp. 1066–1085, 2012.
[41] T. Aven and U. Jensen, “Stochastic models in reliability,” Applications of Mathematics, vol. 41, 1999.