CN113506013A - 基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法 - Google Patents

基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法 Download PDF

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CN113506013A CN202110831921.2A CN202110831921A CN113506013A CN 113506013 A CN113506013 A CN 113506013A CN 202110831921 A CN202110831921 A CN 202110831921A CN 113506013 A CN113506013 A CN 113506013A
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Abstract

本发明涉及一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，具体包括以下步骤：S1、获取公交车辆公共交通系统的多源数据，作为综合效益评价指标体系的基础数据；S2、根据中运量公交交通系统的运行特征及服务特性，构建中运量公交的综合效益评价指标体系；S3、结合综合效益评价指标体系的基础数据，基于综合赋权法计算得到中运量公交交通系统的综合效益评价值。与现有技术相比，本发明具有降低描述型、定性型评价指标的偏好程度影响，保证评价结果的客观性，促进公交服务水平的进一步提升等优点。

Description

基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法
技术领域
本发明涉及中运量公共交通系统技术领域，尤其是涉及一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法。
背景技术
随着城市化进程的不断推进和城市人口的快速增长，机动化出行的比例迅速上升，城市中心城区的交通拥堵日益严重。在此背景下，充分发挥公共交通集约化优势，开展国家“公交都市”建设工程，是贯彻落实国家公共交通优先发展战略，调控和引导交通需求，缓解城市交通拥堵和资源环境压力，推进新时期我国城市公共交通又好又快发展的重要举措。中运量公交系统是一种介于大运量轨道交通和地面常规公交之间的公交系统，能够提供较常规公交更大容量、更快速度和更高服务质量的公交出行服务，可以带来城市空间结构和出行方式的良性调整，具有良好的可持续发展性，更加有利于公共交通的规划和城市土地利用。
中运量公共交通系统运行状态及效益评价是衡量中运量公共交通系统运行效果的重要研究内容。国外相关研究较早，主要中运量公交系统的组成要素、服务水平等方面进行评估，以及对多个城市案例进行对比分析等，并没有建立一套完整、通用、用于评价中运量公交系统运营效果的指标体系；国内研究多以描述型评价指标作为评价体系，量纲难以统一，同时很少有指标能直观反映中运量公交相较于常规公交的优劣程度，因此不能全面、客观的评估中运量公共交通系统的应用情况。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，构建多层次中运量公共交通系统综合效益评价指标体系，建立基于实际数据刻画的指标参数计算方法，进而采用基于综合赋权法的综合效益评价方法，以降低描述型、定性型评价指标的偏好程度影响，保证评价结果的客观性，促进公交服务水平的进一步提升。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，具体包括以下步骤：
S1、获取公交车辆公共交通系统的多源数据，作为综合效益评价指标体系的基础数据；
S2、根据中运量公交交通系统的运行特征及服务特性，构建中运量公交的综合效益评价指标体系；
S3、结合综合效益评价指标体系的基础数据，基于综合赋权法计算得到中运量公交交通系统的综合效益评价值。
所述公交车辆公共交通系统的多源数据包括公交车辆公共交通系统线路服务范围内的常规公交线网数据、中运量公交及常规公交车GPS轨迹数据、中运量公交及常规公交车辆运营数据、中运量公交及常规公交事故数据和居民出行数据。
所述综合赋权法包括主观赋值、客观赋值和综合赋值，具体为基于乘积标度法的主观赋权与基于熵值法的客观赋权。
所述综合效益评价指标体系的评价指标包括运行效益指标、服务效益指标和社会效益指标，以提升指标的目标指向性与落地可行性。
进一步地，所述运行效益指标包括交叉口平均延误比、交叉口平均停车率比、平均行驶速度比、优先潜力利用率比和公交超额优先率比。
所述交叉口平均延误比I1的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000021
其中，
Figure BDA0003175879600000022
分别表示常规公交与中运量公交在交叉口i的平均延误，，通过GPS轨迹数据进行获取，JBus、JBRT分别表示常规公交与中运量公交线路包含交叉口总数；
所述交叉口平均停车率比I2的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000023
其中，
Figure BDA0003175879600000024
分别表示常规公交与中运量公交在交叉口j的平均停车率，通过GPS轨迹数据进行获取；
所述平均行驶速度比I3的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000031
其中，
Figure BDA0003175879600000032
分别表示中运量公交与常规公交第j班车辆的行驶速度；
所述优先潜力利用率比I4的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000033
其中，MBRT、MBus分别表示中运量与常规公交线路沿线交叉口总数，
Figure BDA0003175879600000034
分别表示中运量与常规公交第j个交叉口公交优先潜力利用率；
所述公交超额优先率比I5的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000035
其中，
Figure BDA0003175879600000036
分别表示中运量与常规公交第j个交叉口公交超额优先率。
进一步地，所述服务效益指标包括站点换乘衔接系数比、平均换乘时间比、行程时间离散性比、车头时距离散性比和发车频率合理性比。
所述站点换乘衔接系数比I6的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000037
其中，
Figure BDA0003175879600000038
分别表示中运量公交与常规公交在站点k周边半径300米范围内公共交通站点数量，
Figure BDA0003175879600000039
分别表示中运量公交与常规公交在站点k可换乘站点l覆盖线路数量，
Figure BDA00031758796000000310
分别表示中运量公交与常规公交在站点k可换乘站点l覆盖线路i的日到达班次数，k1、k2分别表示中运量公交与常规公交的站点总数，αk、βk分别表示中运量公交与常规公交的权重系数，通过站点换乘线路数计算得到；
所述平均换乘时间比I7的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000041
其中，
Figure BDA0003175879600000042
分别表示第i班中运量公交与常规公交在站点k的乘客换乘至下个站点的平均步行时间，
Figure BDA0003175879600000043
分别表示第i班中运量公交与常规公交在站点k的乘客换乘至下个站点的平均等候时间，n1、n2分别表示中运量公交与常规公交统计期内发车班次数；
所述行程时间离散性比I8的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000044
其中，
Figure BDA0003175879600000045
分别表示常规公交与中运量公交平均行程时间，
Figure BDA0003175879600000046
分别表示常规公交与中运量公交第j趟车的行程时间，lBus、lBRT分别表示常规公交与中运量公交线路长度，JBus、JBRT分别表示常规公交与中运量公交班次数量；
所述车头时距离散性比I9的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000047
其中，
Figure BDA0003175879600000048
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交平均车头时距，
Figure BDA0003175879600000049
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交第j对相邻班次的车头时距，
Figure BDA00031758796000000410
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交班次对数量，T表示常规公交与中运量公交在相应路线的线路总数；
所述发车频率合理性比I10的计算公式如下所示：
Figure BDA00031758796000000411
其中，XBRT、XBus分别表示中运量公交与常规公交发车班次数矩阵，
Figure BDA00031758796000000412
分别表示中运量公交与常规公交各小时发车班次数，
Figure BDA00031758796000000413
分别表示中运量公交与常规公交各小时发车班次数平均值，Y表示城市各小时出行人数矩阵，Yi表示城市单个小时出行人数，
Figure BDA0003175879600000051
表示城市各小时出行人数平均值。
进一步地，所述社会效益指标包括每公里出行费用比、百万公里责任事故率比和车辆能源消耗强度比。
所述每公里出行费用比I11的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000052
其中，
Figure BDA0003175879600000053
分别表示常规公交与中运量公交乘客平均每次出行费用，
Figure BDA0003175879600000054
Figure BDA0003175879600000055
分别表示常规公交与中运量公交乘客p乘坐公交出行距离，PBus、PBRT分别表示常规公交与中运量公交单日载客量；
所述百万公里责任事故率比I12的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000056
其中，n1、n2分别表示中运量公交与常规公交统计期内发车班次数，lBRT、lBus分别表示中运量公交与常规公交运营线路长度，aBRT、aBus分别表示中运量公交与常规公交统计期内发生的交通事故次数；
所述车辆能源消耗强度比I13的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000057
其中，eBRT、eBus分别表示中运量公交和常规公交的车辆消耗标准煤数量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用基于多源数据的评价指标来进行计算，实现多效益指标的量化计算，同时基于公交车辆轨迹数据得到公交车辆的停车时刻、交叉口延误、站台延误等关键参数的精确计算值，保证评价指标计算值的科学性、可靠性和精确性。
2.本发明采用综合赋权法得到中运量公共交通系统综合效益评价值，结合基于乘积标度法的主观赋权与基于熵值法的客观赋权，实现综合效益评价值的客观计算。此外，本发明制定了四段式的评价阈值划分方法，实现中运量公共交通系统评价值的精确划分。
3.本发明构建多层级的中运量公共交通系统综合效益评价指标体系，将运行效益、服务效益与社会效益综合考虑，有利于得到全面、综合、客观的评价结果。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明中运量公共交通系统综合效益评价指标体系图；
图3为本发明实施例中公交线路与对比公交线路的示意图；
图4为本发明实施例中综合效益评价结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，具体包括以下步骤：
S1、获取公交车辆公共交通系统的多源数据，作为综合效益评价指标体系的基础数据；
S2、根据中运量公交交通系统的运行特征及服务特性，构建中运量公交的综合效益评价指标体系；
S3、结合综合效益评价指标体系的基础数据，基于综合赋权法计算得到中运量公交交通系统的综合效益评价值。
公交车辆公共交通系统的多源数据包括公交车辆公共交通系统线路服务范围内的常规公交线网数据、中运量公交及常规公交车GPS轨迹数据、中运量公交及常规公交车辆运营数据、中运量公交及常规公交事故数据和居民出行数据。
综合效益评价指标体系的评价指标包括运行效益指标、服务效益指标和社会效益指标，以提升指标的目标指向性与落地可行性，如图2所示，对应的9个指标评价维度，本实施例中设置了13项具体指标。
运行效益指标将聚焦中运量公交时空优先的管控特征，侧重考虑信号优先管控水平、运行效率、主动优先控制效果等三个角度。其中，公交优先管控水平，主要通过交叉口平均延误、交叉口平均停车率进行评价。通常情况下，中运量公交主要会采取“静态协调优先”与“实时主动优先(相位插入、红灯早断、绿交叉口灯提前)”两种信号优先策略，均能降低公交车的平均延误与平均停车率。
运行效益指标包括交叉口平均延误比、交叉口平均停车率比、平均行驶速度比、优先潜力利用率比和公交超额优先率比。
交叉口平均延误比的定义为：中运量的交叉口平均延误与常规公交的交叉口平均延误的比值，交叉口平均延误比I1的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000071
其中，
Figure BDA0003175879600000072
分别表示常规公交与中运量公交在交叉口i的平均延误，，通过GPS轨迹数据进行获取，JBus、JBRT分别表示常规公交与中运量公交线路包含交叉口总数，交叉口延误作为一项评价交通运行效率的常见指标，能够有效反映时空优先是否给中运量公交带来效果；
交叉口平均停车率比的定义为：中运量的交叉口停车率与常规公交的交叉口停车率的比值。其中，交叉口停车是指车辆在进入交叉口-离开交叉口的时间范围内出现停车现象，或车辆速度下降至一定的阈值，交叉口平均停车率比I2的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000073
其中，
Figure BDA0003175879600000074
分别表示常规公交与中运量公交在交叉口j的平均停车率，通过GPS轨迹数据进行获取，通过计算中运量线路沿线交叉口平均停车率与同方向常规公交线路沿线交叉口平均停车率的比值，定量化分析中运量公交线路整体的运行稳定度，进而评价其对运行效益的影响；
平均行驶速度比的定义为：中运量公交的全线平均行驶速度与附近常规公交全线平均行驶速度的比值，平均行驶速度比I3的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000075
其中，
Figure BDA0003175879600000076
分别表示中运量公交与常规公交第j班车辆的行驶速度，通过计算中运量线路与同方向常规公交线路的平均行驶速度之比，定量化衡量中运量公交载客服务能力，同时也反映了中运量公交与同向常规公交的功能性差异；
优先潜力利用率比的定义为：中运量公交与常规公交信号优先潜力利用率的比值。其中，公交信号优先潜力利用率表示一个公交线路沿线实时主动优先控制交叉口处公交通行相位绿灯时间可利用的额外时间与通行相位时间的比值，优先潜力利用率比I4的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000081
其中，MBRT、MBus分别表示中运量与常规公交线路沿线交叉口总数，
Figure BDA0003175879600000082
分别表示中运量与常规公交第j个交叉口公交优先潜力利用率，公交优先潜力利用率可以评价是否还存在额外的时间可用于主动优先，若存在优先潜力，但是未给经过中运量车辆优先，说明未充分利用优先潜力，控制策略对中运量公交的优先效果存在问题；
公交超额优先率比的定义为：中运量公交与常规公交信号超额优先率的比值。其中，公交信号超额优先率表示一个公交线路沿线实时主动优先控制交叉口处公交主动优先时长超过优先潜力时长的比例，公交超额优先率比I5的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000083
其中，
Figure BDA0003175879600000084
分别表示中运量与常规公交第j个交叉口公交超额优先率，公交超额优先率可以评价中运量公交沿线交叉口实施主动优先策略后，其是否导致冲突流向绿灯时间的减少，进而评价其对相交道路常规车辆的影响程度。
服务效益指标侧重考虑接驳能力、运行可靠度和供需匹配度共三个角度，具体包括站点换乘衔接系数比、平均换乘时间比、行程时间离散性比、车头时距离散性比和发车频率合理性比。
站点换乘衔接系数比的定义为：中运量公交与常规公交站点换乘衔接系数的比值。其中，换乘衔接系数表示一个公交站点300米半径范围内，可换乘公交站点所有换乘线路数与该换乘线路到站班次的乘积之和的平均值，站点换乘衔接系数比I6的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000085
其中，
Figure BDA0003175879600000086
分别表示中运量公交与常规公交在站点k周边半径300米范围内公共交通站点数量，
Figure BDA0003175879600000091
分别表示中运量公交与常规公交在站点k可换乘站点l覆盖线路数量，
Figure BDA0003175879600000092
分别表示中运量公交与常规公交在站点k可换乘站点l覆盖线路i的日到达班次数，K1、K2分别表示中运量公交与常规公交的站点总数，αk、βk分别表示中运量公交与常规公交的权重系数，通过站点换乘线路数计算得到，通过计算中运量公交站点与同方向常规公交站点周边范围的站点换乘衔接系数度的比值，定量化分析中运量公交站点的接驳能力，同时可精准评价其对于乘客换乘的便捷度及可达性；
平均换乘时间比的定义为：中运量公交与常规公交站点平均换乘时间的比值。其中，平均换乘时间表示一个公交站点所有乘客平均换乘步行时间与换乘等候时间的和的平均值，平均换乘时间比I7的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000093
其中，
Figure BDA0003175879600000094
分别表示第i班中运量公交与常规公交在站点k的乘客换乘至下个站点的平均步行时间，
Figure BDA0003175879600000095
分别表示第i班中运量公交与常规公交在站点k的乘客换乘至下个站点的平均等候时间，n1、n2分别表示中运量公交与常规公交统计期内发车班次数，中运量公交乘客换乘时间的理想状态为0，即所有乘客都是直接到达没有换乘，而换乘客流量、换乘距离、候车时间等因素的增加均会增加其换乘时间，因此评价乘客换乘时间可以衡量中运量公交乘客的换乘效率；
行程时间离散性比的定义为：常规公交与中运量公交对应指标值的比值。其中，行程时间离散性定义为同一条运行线路上中运量公交从起点站到特定站点的运行时长的差别大小，可量化反映公交运行波动性的行程时间可靠性评价指标，能够反映不同公交运营线路行程时间的离散程度，行程时间离散性比I8的公式具体如下：
Figure BDA0003175879600000096
其中，
Figure BDA0003175879600000097
分别表示常规公交与中运量公交平均行程时间，
Figure BDA0003175879600000098
分别表示常规公交与中运量公交第j趟车的行程时间，lBus、lBRT分别表示常规公交与中运量公交线路长度，JBus、JBRT分别表示常规公交与中运量公交班次数量，中运量公交行程时间离散性考虑运营线路长度的影响，定量化对比分析中运量公交与常规公交在运营稳定性方面的效益大小；
车头时距离散性比的定义为：常规公交与中运量公交对应数据的比值。其中，车头时距离散性的定义是同一条运行线路上，相邻两辆公交车辆在运行过程中车头时距数据波动情况，车头时距离散性比I9的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000101
其中，
Figure BDA0003175879600000102
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交平均车头时距，
Figure BDA0003175879600000103
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交第j对相邻班次的车头时距，
Figure BDA0003175879600000104
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交班次对数量，T表示常规公交与中运量公交在相应路线的线路总数，中运量公交车头时距离散性与公交服务质量有着密切的关联，车头时距离散性越大，说明公交运营的稳定性越差，导致乘客候车时间不稳定，降低公交体验；
发车频率合理性比的定义为中运量公交每小时发车班次数与对应时段内公交出行需求的匹配程度，发车频率合理性比I10的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000105
其中，XBRT、XBus分别表示中运量公交与常规公交发车班次数矩阵，
Figure BDA0003175879600000106
分别表示中运量公交与常规公交各小时发车班次数，
Figure BDA0003175879600000107
分别表示中运量公交与常规公交各小时发车班次数平均值，Y表示城市各小时出行人数矩阵，Yi表示城市单个小时出行人数，
Figure BDA0003175879600000108
表示城市各小时出行人数平均值，通过计算每小时中运量公交与公交出行需求的匹配程度，定量化的拟定中运量公交的发车频率的匹配度，进而评价其是否出行需求，以及其对社会车辆和常规公交的影响。
社会效益指标包括出行经济性、运行安全性和环境影响程度共三个角度，具体包括每公里出行费用比、百万公里责任事故率比和车辆能源消耗强度比。
每公里出行费用比的定义为：出行者采用常规公交与采用中运量公交出行的每公里出行费用的比值。其中，每公里出行费用表示采用某种出行方式，乘客乘坐公交线路平均每次出行费用与乘坐公交线路平均出行距离的比值，每公里出行费用比I11的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000111
其中，
Figure BDA0003175879600000112
分别表示常规公交与中运量公交乘客平均每次出行费用，
Figure BDA0003175879600000113
Figure BDA0003175879600000114
分别表示常规公交与中运量公交乘客p乘坐公交出行距离，PBus、PBRT分别表示常规公交与中运量公交单日载客量，通过计算中运量公交与常规公交及社会车辆的出行费用的比值，进而分析中运量公交的经济效益情况，同时可与车辆运行情况相结合，分析中运量公交设置的合理性；
百万公里责任事故率比的定义为：中运量与常规公交百万公里责任事故率的比值。其中，百万公里责任事故率是指车辆平均每行驶一百万公里所发生事故数量，百万公里责任事故率比I12的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000115
其中，n1、n2分别表示中运量公交与常规公交统计期内发车班次数，lBRT、lBus分别表示中运量公交与常规公交运营线路长度，aBRT、aBus分别表示中运量公交与常规公交统计期内发生的交通事故次数，通过计算中运量公交与常规公交的责任事故率的比值，进而分析中运量公交的安全情况，同时可分析中运量公交设置的合理性；
车辆能源消耗强度比的定义为：中运量与常规公交车辆能源消耗强度的比值。其中，车辆能源消耗强度是指每标台公交车辆每行驶百公里消耗的标准煤数量的比值，其中油类燃料、电的消耗量可基于GTB2589-2008的标准煤折算系数换算成吨标准煤，车辆能源消耗强度比I13的计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000116
其中，eBRT、eBus分别表示中运量公交和常规公交的车辆消耗标准煤数量，中运量公交的专道专行、信号优先使其具备更高的运行安全水平、更低的能耗强度，选取车辆能源消耗强度对比可侧面衡量中运量公交对环境的影响程度。
综合赋权法包括主观赋值、客观赋值和综合赋值，具体为基于乘积标度法的主观赋权与基于熵值法的客观赋权。
本实施例中，将乘积标度法作为主观赋权的方法对指标分析时采用数字标度的形式，将交通管理者的主观判断用数字来表达和量化，以达到对指标权重的客观标度。在中运量公共交通系统综合评价指标体系中，将评价体系分为目标层、效益层和指标层3个层次，进而得到不同层次的权重分配。
基于熵值法的客观赋权具体包括以下步骤：
(1)指标层权重计算
a.数据标准化
由于各项指标的计量单位并不统一，因此在用它们计算综合指标前，需先进行标准化处理，即把指标的绝对值转化为相对值，对于正指标值，x′ij为第i个对象的第j个指标的数值，计算公式如下：
Figure BDA0003175879600000121
b.计算在第j项指标下第i各评价对象的特征比重pij：
Figure BDA0003175879600000122
c.计算第j项指标的熵值ej：
Figure BDA0003175879600000123
如果第j项指标的观测值差异越大，熵值越小；反之，熵值越大；
d.计算第j项指标的差异系数(效用值)dj：
Figure BDA0003175879600000124
差异系数dj即数据的效用值。如果第j项指标的观测值波动程度越大，则差异系数dj就越大，第j项指标也就越重要。
(2)标准层权重计算
根据各评价指标的效用值dj计算状态层值。对于状态k，对其包含的指标的效用值dj求和得到该状态层的效用值Dk。
该状态k内的各个指标j对应于状态层的权重wkj为：
Figure BDA0003175879600000125
该状态k内的各个指标j对应于状态层的评价值f′ij为：
f′ij＝wkjx′ij
那么，该状态k的评价值Fki为：
Figure BDA0003175879600000126
其中，n′表示不同状态层指标对应的指标层中指标的个数。
(3)目标层权重计算
根据评价指标效用值的和，可得到各状态层的状态k的权重wk：
Figure BDA0003175879600000131
进而，其综合评价值S为：
Figure BDA0003175879600000132
在综合赋权中，将主观赋权方法的权重与客观赋权方法的权重集合形成综合权重系数，采用加权平均公式联立两个权重值，计算公式如下：
Figure BDA0003175879600000133
其中，μ、η分别表示主观权重与客观权重的相对重要程度，0≤μ、η≤1，μ+η＝1，可采用差异系数法确定系数值；
根据上述权重计算方法，可进行中运量公交系统各效益层评价值，其计算公式如下所示：
Figure BDA0003175879600000134
Figure BDA0003175879600000135
Figure BDA0003175879600000136
其中，Foperation为运行效益指标的综合效益评价值、Fservice为服务效益指标的综合效益评价值，Fsocial为社会效益指标的综合效益评价值。
根据各效益层评价值，可得到中运量公交系统目标层值，即为中运量公交系统综合效益评价值S，其计算公式如下所示：
S＝W1·Foperation+W2·Fservice+W3·Fsocial
其中，W1、W2和W3为相应指标的权重参数。
为了直观判断中运量公交系统的综合效益评价结果，本实施例根据相关文献及研究报告，选取四段式阈值划分方式，对中运量公交系统评价值进行等级分类，有利于交通管理者对中运量公交系统综合效益的直观判断。其中，等级划分值由中运量公交运行数据特征、效益层权重及交通管理者的工程经验判断共同决定。
具体实施时，如图3所示，采用某市中运量公交71路及其服务区域内日均发车班次数大于100趟的常规公交，中运量公交71路线路总长约17.5公里，公交沿线设立25个公交站点。
由于现实情况中运量及常规公交数据采集存在一定限制，无法满足所有指标的计算需求，为保证综合评价结果的科学有效，故对上述中运量公共交通系统综合效益评价指标体系进行适当调整。根据统计全运营时段的某市中运量71路公交和对比常规公交的轨迹数据进行处理分析，提取每辆公交车辆的运行速度和经纬度数据，匹配公交线路地理信息数据、站点位置数据等，进而对两者的各综合效益评价指标进行计算，得到如表1所示计算结果，表1具体如下：
表1中运量公交与对比常规公交指标计算结果汇总
Figure BDA0003175879600000141
由表1可知，中运量71路公交与对比的常规公交相比，除车头时距离散性比和百万公里责任事故率比之外，其评价指标均优于常规公交的评价指标均值，其中交叉口平均停车率指标最优，体现了中运量公交系统车辆运行的稳定高效。百万公里责任事故率比与常规公交的评价指标均值持平，体现了中运量公交系统的车辆运行安全性与常规公交无差别，可有效保证乘客的出行安全。
根据中运量71路公交与对比常规公交的评价指标计算值，采用综合赋权法设置指标层及效益层的权重系数，进而可得到如表2所示的综合效益评价结果，表2具体如下：
表2中运量71路公交综合效益评价结果
Figure BDA0003175879600000151
由表2可知，中运量71路公交在运行效益、服务效益和社会效益的评价结果分别为1.633、1.267和1.628，均优于对比的常规公交。其中，运行效益的评价最高，可以反映出中运量71路具有较优的公交管控水平和运行效率。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、获取公交车辆公共交通系统的多源数据，作为综合效益评价指标体系的基础数据；
S2、根据中运量公交交通系统的运行特征及服务特性，构建中运量公交的综合效益评价指标体系；
S3、结合综合效益评价指标体系的基础数据，基于综合赋权法计算得到中运量公交交通系统的综合效益评价值。
2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述公交车辆公共交通系统的多源数据包括公交车辆公共交通系统线路服务范围内的常规公交线网数据、中运量公交及常规公交车GPS轨迹数据、中运量公交及常规公交车辆运营数据、中运量公交及常规公交事故数据和居民出行数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述综合赋权法包括主观赋值、客观赋值和综合赋值。
4.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述综合效益评价指标体系的评价指标包括运行效益指标、服务效益指标和社会效益指标。
5.根据权利要求4所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述运行效益指标包括交叉口平均延误比、交叉口平均停车率比、平均行驶速度比、优先潜力利用率比和公交超额优先率比。
6.根据权利要求5所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述交叉口平均延误比I1的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000011
其中，
Figure FDA0003175879590000012
分别表示常规公交与中运量公交在交叉口j的平均延误，JBus、JBRT分别表示常规公交与中运量公交线路包含交叉口总数；
所述交叉口平均停车率比I2的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000021
其中，
Figure FDA0003175879590000022
分别表示常规公交与中运量公交在交叉口j的平均停车率；
所述平均行驶速度比I3的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000023
其中，
Figure FDA0003175879590000024
分别表示中运量公交与常规公交第j班车辆的行驶速度；
所述优先潜力利用率比I4的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000025
其中，MBRT、MBus分别表示中运量与常规公交线路沿线交叉口总数，
Figure FDA0003175879590000026
分别表示中运量与常规公交第j个交叉口公交优先潜力利用率；
所述公交超额优先率比I5的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000027
其中，
Figure FDA0003175879590000028
分别表示中运量与常规公交第j个交叉口公交超额优先率。
7.根据权利要求4所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述服务效益指标包括站点换乘衔接系数比、平均换乘时间比、行程时间离散性比、车头时距离散性比和发车频率合理性比。
8.根据权利要求7所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述站点换乘衔接系数比I6的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000029
其中，
Figure FDA00031758795900000210
分别表示中运量公交与常规公交在站点k周边半径300米范围内公共交通站点数量，
Figure FDA00031758795900000211
分别表示中运量公交与常规公交在站点k可换乘站点l覆盖线路数量，
Figure FDA00031758795900000212
分别表示中运量公交与常规公交在站点k可换乘站点l覆盖线路i的日到达班次数，K1、K2分别表示中运量公交与常规公交的站点总数，αk、βk分别表示中运量公交与常规公交的权重系数；
所述平均换乘时间比I7的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000031
其中，
Figure FDA0003175879590000032
分别表示第i班中运量公交与常规公交在站点k的乘客换乘至下个站点的平均步行时间，
Figure FDA0003175879590000033
分别表示第i班中运量公交与常规公交在站点k的乘客换乘至下个站点的平均等候时间，n1、n2分别表示中运量公交与常规公交统计期内发车班次数；
所述行程时间离散性比I8的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000034
其中，
Figure FDA0003175879590000035
分别表示常规公交与中运量公交平均行程时间，
Figure FDA0003175879590000036
分别表示常规公交与中运量公交第j趟车的行程时间，lBus、lBRT分别表示常规公交与中运量公交线路长度，JBus、JBRT分别表示常规公交与中运量公交班次数量；
所述车头时距离散性比I9的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000037
其中，
Figure FDA0003175879590000038
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交平均车头时距，
Figure FDA0003175879590000039
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交第j对相邻班次的车头时距，
Figure FDA00031758795900000310
分别表示第i段线路中常规公交与中运量公交班次对数量，T表示常规公交与中运量公交在相应路线的线路总数；
所述发车频率合理性比I10的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000041
其中，XBRT、XBus分别表示中运量公交与常规公交发车班次数矩阵，
Figure FDA0003175879590000042
分别表示中运量公交与常规公交各小时发车班次数，
Figure FDA0003175879590000043
分别表示中运量公交与常规公交各小时发车班次数平均值，Y表示城市各小时出行人数矩阵，Yi表示城市单个小时出行人数，
Figure FDA0003175879590000044
表示城市各小时出行人数平均值。
9.根据权利要求4所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述社会效益指标包括每公里出行费用比、百万公里责任事故率比和车辆能源消耗强度比。
10.根据权利要求9所述的一种基于多源数据的中运量公共交通系统综合效益评价方法，其特征在于，所述每公里出行费用比I11的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000045
其中，
Figure FDA0003175879590000046
分别表示常规公交与中运量公交乘客平均每次出行费用，
Figure FDA0003175879590000047
Figure FDA0003175879590000048
分别表示常规公交与中运量公交乘客p乘坐公交出行距离，PBus、PBRT分别表示常规公交与中运量公交单日载客量；
所述百万公里责任事故率比I12的计算公式如下所示：
Figure FDA0003175879590000049
其中，n1、n2分别表示中运量公交与常规公交统计期内发车班次数，lBRr、lBus分别表示中运量公交与常规公交运营线路长度，aBRr、aBus分别表示中运量公交与常规公交统计期内发生的交通事故次数；
所述车辆能源消耗强度比I13的计算公式如下所示：
Figure FDA00031758795900000410
其中，eBRT、eBus分别表示中运量公交和常规公交的车辆消耗标准煤数量。
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