《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第五部分 综合《数据驱动的城市公共交通网络客流拥塞主动防控关键技术及应用》

本期项目简介

完成单位: 交通运输部科学研究院、 北京市交通信息中心、 北京航空航天大学、 同济大学、北京工业大学、 郑州天迈科技股份有限公司

主要完成人: 杨新征、 汪波、 刘好德、 鲁光泉、 滕靖、 翁剑成、 冯旭杰、 刘向龙、 李香静、祁昊、 杨安安、 陈鹏、 李晓菲、 李成、 郭建国

项目简介

　　在公交优先战略指引下,我国已建成世界规模最大、最复杂的城市公共交通网络,城市轨道交通运营里程已达7000公里,位居世界第一。尽管公共交通服务供给能力不断增强,但是网络规模的快速扩大使得客流量增长迅猛,日均客运量高达2.5亿人次。另外,随着社会经济的快速发展,人民对出行服务质量提出了更高要求。由于我国公共交通具有客流规模大、聚集强度高、出行环境复杂等特点,受节假日、大型活动等影响发生客流拥塞风险的频率越来越高,且由于客流拥塞风险的随机性、时变性和扩散性,预防和处置工作难度极大。

　　针对城市公共交通网络短时突发客流强度日益增长带来客流拥塞风险的严峻挑战,项目围绕客流拥塞的“机理、感知、辨识、防控冶等方面,结合设备研制和系统开发,研发形成了一套面向我国城市公共交通网络客流拥塞风险的主动防控关键技术体系:(1)城市公共交通网络客流拥塞及形成消散机理;(2)城市公共交通网络客流精准感知与预测技术;(3)城市公共交通网络客流状态分级与拥塞风险评估技术;(4)城市公共交通网络客流拥塞风险主动防控策略及技术。

　　项目研究成果支撑交通运输部出台4项政策文件与1项技术指南,主编国家与行业标准5项,获得发明专利、软件著作权各9项,出版学术专著3部,发表论文50余篇,在40多个大中城市得到广泛应用,有力支撑“城市公共交通智能化应用示范工程冶与“公交都市冶建设,该成果荣获2020年度中国交通运输协会科学技术进步奖二等奖。

项目创新点

　　(1)提出城市公共交通网络客流拥塞定义,构建了融合空间维度“拥挤冶和时间维度“堵塞冶的客流拥塞量化表征模型,可客观表征不同时空维度下的客流拥塞形成和消散过程,填补了城市公共交通网络客流拥塞机理研究的空白。

　　(2)提出基于多尺度径向基函数神经网络模型(MSRBF)的客流异常状态识别与短时预测方法以及基于CCTV、AFC、时刻表等多源数据融合的轨道交通新线客流预测方法。

　　(3)提出了“车辆-站点-区间-网络冶多层级的客流状态评价指标体系、量化计算方法与主客观结合的客流状态分级标准。

　　(4)构建了基于“压力-状态-响应(PSR)冶框架模型的融合拥塞强度、持续时间、发生频率等因素的多层级客流拥塞风险评估模型与客流拥塞高风险区位辨识方法。

　　(5)分别针对乘客出行、企业运营、行业监管,在提出拥塞风险主动防控策略体系的基础上,围绕拥塞感知、预测、评价与信息服务,提出了拥塞风险主动防控技术体系。

同类项目比较

　　与美国、日本等国家相比,由于其在发展过程中受到科学技术水平局限,在客流拥塞风险问题尚未及时、有效解决的情况下,已经从增长客流下的需求问题过渡到稳定客流下的需求问题。而我国城市公共交通信息化建设趋于完善,具有良好的数据和技术条件,足以支撑对客流拥塞进行系统的理论研究,填补城市公共交通网络客流拥塞理论研究的空白。本项目关键技术与国内外同类技术的对比如表1所示。

应用案例

　　本项目研究成果广泛应用于交通运输部“城市公共交通智能化应用示范工程冶,直接指导36个城市共计24亿元投资额的工程建设,在20多个省、40多个大中城市、100名项工程中推广应用,辐射全国400多个城市,技术指南和标准规范间接影响全国各城市公共交通智能化建设。同时,在2020年突发而至的新冠肺炎疫情防控工作中,基于项目在客流状态感知、预测、评价及信息服务等方面的研究成果,支撑交通运输部发布了公共运输领域车辆、场站的分区分级防控技术指南,为乘客出行满载率查询、载运工具满载率控制、政府宏观决策等工作部署提供了有力的技术支持。

社会效益与经济效益

　　本项目提出了一套完整的城市公共交通网络客流拥塞风险主动防控关键技术体系,支撑政策文件和技术指南5项,国家及行业标准5项,获得发明专利、软件著作权各9项,出版学术专著3部,开展全行业专题业务及技术培训20余次,支撑“城市公共交通智能化应用示范工程冶实施与“公交都市冶建设,所研发软硬件产品创造直接经济效益约4郾8亿元,推动了数据采集、运营调度、行业监管、信息服务等相关产业链的良性竞争和发展,改善了公共交通乘车环境与服务质量,提升了公共交通吸引力和竞争力,进而在缓解交通拥堵、提高公共交通安全、促进公共交通行业健康运行和经济社会稳定发展等方面产生重大社会效益。