一种基于断点回归的公交专用道政策评价方法技术

本发明专利技术提供了一种基于断点回归的公交专用道政策评价方法，属于公交专用道政策评价技术领域。利用实测数据对两种不同类型机动车的速度进行断点回归，结合图像分析间断点前后结果变量的突变情况，定量评估专用道对公交车和社会车辆速度的影响，辅助城市交通管理部门制定和优化公交专用车道政策,该方法成本很低，得出的结论直接有效，具有一定的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于断点回归的公交专用道政策评价方法
本专利技术属于城市交通规划
，涉及公交专用道政策评价领域，特别涉及断点回归等技术方法。
技术介绍
针对公交专用道效果的评估，现有研究方法主要有实践经验总结、交通微观仿真、交通分配理论分析三种。Cox在《RESERVEDBUSLANESINDALLAS,TEXAS》一文中研究了达拉斯市公交专用道的应用情况；ThamizhArasan和P.Vedagi在《MicrosimulationStudyoftheEffectofExclusiveBusLanesonHeterogeneousTrafficFlow》一文中构建了新型的混合交通流状态下的微观仿真模型HETEROSIM来模拟现实情况中的机动车行为特点，从而评估公交专用道效果；ShuguangLi和YongfengJu在《EvaluationofBus-ExclusiveLanes》一文中提出了一种多方式动态交通分配模型来评估公交专用道的效果。经验总结方法实用性比较强，可以直接应用于实例；交通微观仿真接近于随机试验，但由于不能反映实际情况，不能作为评价现实效果的手段；交通分配理论则更侧重于理论分析，很难应用于实际案例，且方法的假设条件无法反映路网真实状态。相比之下，基于实证数据对专用道政策效果进行评估的研究还很不足。本专利技术提出的断点回归，是一种基于实证数据的统计学研究方法，可以通过现实道路的实测数据对专用道真实效果进行评价，从实际应用效果的角度对现有的研究进行了补充，同时可以进行理论分析的验证。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种基于实测数据的公交专用道政策效果评估方法，量化公交专用道对公交车和社会车辆速度的影响，进而提出相应的建议。本专利技术的技术方案：一种基于断点回归的公交专用道政策评价方法，步骤如下：(1)变量确定与假设检验研究对象是高峰时段公交专用道，在每天的特定时段只对公交车辆开放，在开放时刻和结束时刻产生间断点，断点前后只有道路资源分配产生变化；时间t为驱动变量，其值直接影响着道路资源分配的改变，是可观测的；当时间小于开放时刻时，公交专用道和普通车道相同，供任何车辆使用；当时间超过开放时刻时，公交专用道只允许公交车使用，其他社会车辆只允许使用其他的普通车道；路段平均速度S是结果变量，Sb表示公交车的平均速度，Sc表示出租车的平均速度；断点回归的关键点为处置效应估值，在回归模型中处置的表示是通过引入一个二元处置变量EBLt来实现的，该二元变量共有0和1两个取值。1表示公交专用道处于开放时段，研究对象接受处置，0表示公交专用道处于关闭状态，研究对象不接受处置；在实际的城市交通状态下，公交车和社会车辆到达评估路段的时间具有随机性，驾驶员无法精确控制到达时间来刻意规避或接受处置，满足断点回归方法有效的第一个条件：研究对象没有能力对间断点周围的驱动变量进行精确控制；断点回归方法有效的第二个条件：影响结果变量的其他控制变量在间断点处必须连续，由于这些变量的连续性条件往往不好直接验证，所以在回归前先提出连续性的假设，再通过回归结果验证假设条件是否成立；(2)图像分析在进行断点回归之前，对收集到的数据进行处理，绘制以速度s(m/s)为纵坐标，时间t(min)为横坐标的散点图，然后对数据点进行拟合。当全局数据多且杂乱时，采用Bin方法对全局数据进行处理，除去全局数据中的噪声，使拟合的曲线更平滑。将转化后的数据点进行线性或多项式回归，就可以初步观察在断点处是否存在数据的跳跃，如果不存在，接下来的回归结果可能不可靠；(3)全局回归基础参数回归模型St＝α+β0·EBLt+β1t+β2t·EBLt+γXt+εt(1)该基础参数回归模型表示在公交专用道开放前后的车辆在目标路段的平均运行速度；其中，t表示从断点开始的分钟数，为驱动变量，在间断点处t＝0；因变量St是在第t分钟内的目标路段平均速度；EBLt是一个二元处置变量，有0和1两种取值，如果间断点t＝0为专用道开放时刻，则当t＞0时值为1，表示路段上的车辆接受车道资源分配改变的处置，当t＜0时值为0，表示路段上车辆不接受车道资源分配的处置；如果间断点t＝0为专用道关闭时刻，则当t＞0时值为0，表示车道资源分配恢复到正常情况，当t＜0时值为1，表示，表示公交专用道还在开放状态。Xt为其他控制变量组成的向量；∈t为白噪声。回归模型中的每个变量的系数，体现了各个变量对结果变量的影响程度；其中，回归最主要的目标参数是β0，其值直接反映了在间断点处的处置效应的大小。β1和β2是驱动变量t的回归系数，其大小决定了间断点前后结果变量(速度)随驱动变量(时间)的总体变化趋势。γ是其他控制变量的回归系数组成的向量，反映了其他控制变量对结果变量的影响程度，虽然不是研究的主要对象，但其值的大小与稳健性检验时的变化可以验证断点回归的假设，验证其他控制变量是否与处置效应有关。将出租车和公交车分离，分别计算两者的平均速度，在回归时应用的模型也有所区别，主要体现在其他控制变量的选择上；对于出租车而言，其运营时存在载客和空载两种状态，理论上在载客状态下速度快，所以将载客比作为其他控制变量中的一项；在城市道路上，公交专用道未开放时，公交车和社会车辆混行，公交车对出租车产生影响，如果路段上公交车数量过多，公交车相对速度较小，而且存在进出站变道和上下客等待的现象，对出租车的运行产生影响，将公交车与出租车的数量比作为一个控制变量；此外，把单位时间内路段上的出租车和公交车浮动车数量也作为控制变量；对于出租车的线性回归模型为：式中：P，γP——单位时间内的出租车载客比及其回归系数；C，γC——单位时间内的出租浮动车数量及其回归系数；B，γB——单位时间内的公交浮动车数量及其回归系数；R，γR——单位时间内公交车与出租车数量比及其回归系数。对于公交车的回归，其他控制变量为公交浮动车数量、出租浮动车数量和两者的数量比，因此对于公交车的回归模型为：式中：C，γC——单位时间内出租浮动车数量及其回归系数；B，γB——单位时间内公交浮动车数量及其回归系数；R，γR——单位时间内出租车与公交车数量比及其回归系数。回归结果得到各个变量的回归系数和对应的标准误，通过比较回归系数和标准误的大小来评价处置的效果；回归系数的正负和相对大小反映了对应变量对结果变量的影响程度，当回归系数都很小或稳定在一定范围内时，认为这些控制变量在所选数据范围内对处置效应大小没有关系，证明断点回归估值结果的可靠性；在全局线性回归之后，一般还需要添加多次项进行多项式回归，目的是为了更好地拟合结果变量随时间的变化曲线，同时也可以当作稳健性检验的一部分。在回归时可以直接在线性回归模型的基础上增加时间t的高次项。公交车的全局n次多项式回归表达式为(4)，出租车的全局n次多项式回归表达式为(5)：(4)局部线性回归假设t0为间断点，在间断点两侧选择宽度为h的数据点进行回归，小于间断点的为控制组，大于间断点的为处置组。假定处置组(间断点右侧)的回归函数为线性形式：Si＝αr+βr·ti+εi(6)回归的目标是通过间断点右侧的数据值得到间断点处的取值，由于不同的数据点到断点的距离各不相同，且间距越近对估计点值的影响应该越大，所以需要给各个数据点赋予不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于断点回归的公交专用道政策评价方法，其特征在于，步骤如下：(1)变量确定与假设检验研究对象是高峰时段公交专用道，在每天的特定时段只对公交车辆开放，在开放时刻和结束时刻产生间断点，断点前后只有道路资源分配产生变化；时间t为驱动变量，其值直接影响着道路资源分配的改变，是可观测的；当时间小于开放时刻时，公交专用道和普通车道相同，供任何车辆使用；当时间超过开放时刻时，公交专用道只允许公交车使用，其他社会车辆只允许使用其他的普通车道；路段平均速度S是结果变量，S

【技术特征摘要】
1.一种基于断点回归的公交专用道政策评价方法，其特征在于，步骤如下：(1)变量确定与假设检验研究对象是高峰时段公交专用道，在每天的特定时段只对公交车辆开放，在开放时刻和结束时刻产生间断点，断点前后只有道路资源分配产生变化；时间t为驱动变量，其值直接影响着道路资源分配的改变，是可观测的；当时间小于开放时刻时，公交专用道和普通车道相同，供任何车辆使用；当时间超过开放时刻时，公交专用道只允许公交车使用，其他社会车辆只允许使用其他的普通车道；路段平均速度S是结果变量，Sb表示公交车的平均速度，Sc表示出租车的平均速度；断点回归的关键点为处置效应估值，在回归模型中处置的表示是通过引入一个二元处置变量EBLt来实现的，该二元变量共有0和1两个取值；1表示公交专用道处于开放时段，研究对象接受处置，0表示公交专用道处于关闭状态，研究对象不接受处置；在实际的城市交通状态下，公交车和社会车辆到达评估路段的时间具有随机性，驾驶员无法精确控制到达时间来刻意规避或接受处置，满足断点回归方法有效的第一个条件：研究对象没有能力对间断点周围的驱动变量进行精确控制；断点回归方法有效的第二个条件：影响结果变量的其他控制变量在间断点处必须连续，由于这些变量的连续性条件往往不好直接验证，所以在回归前先提出连续性的假设，再通过回归结果验证假设条件是否成立；(2)图像分析在进行断点回归之前，对收集到的数据进行处理，绘制以速度s(m/s)为纵坐标，时间t(min)为横坐标的散点图，然后对数据点进行拟合；当全局数据多且杂乱时，采用Bin方法对全局数据进行处理，除去全局数据中的噪声，使拟合的曲线更平滑；将转化后的数据点进行线性或多项式回归，就可以初步观察在断点处是否存在数据的跳跃，如果不存在，接下来的回归结果可能不可靠；(3)全局回归基础参数回归模型St＝α+β0·EBLt+β1t+β2t·EBLt+γXt+εt(1)该基础参数回归模型表示在公交专用道开放前后的车辆在目标路段的平均运行速度；其中，t表示从断点开始的分钟数，为驱动变量，在间断点处t＝0；因变量St是在第t分钟内的目标路段平均速度；EBLt是一个二元处置变量，有0和1两种取值，如果间断点t＝0为专用道开放时刻，则当t＞0时值为1，表示路段上的车辆接受车道资源分配改变的处置，当t＜0时值为0，表示路段上车辆不接受车道资源分配的处置；如果间断点t＝0为专用道关闭时刻，则当t＞0时值为0，表示车道资源分配恢复到正常情况，当t＜0时值为1，表示，表示公交专用道还在开放状态；Xt为其他控制变量组成的向量；∈t为白噪声；回归模型中的每个变量的系数，体现了各个变量对结果变量的影响程度；其中，回归最主要的目标参数是β0，其值直接反映了在间断点处的处置效应的大小；β1和β2是驱动变量t的回归系数，其大小决定了间断点前后结果变量(速度)随驱动变量(时间)的总体变化趋势；γ是其他控制变量的回归系数组成的向量，反映了其他控制变量对结果变量的影响程度，虽然不是研究的主要对象，但其值的大小与稳健性检验时的变化可以验证断点回归的假设，验证其他控制变量是否与处置效应有关；将出租车和公交车分离，分别计算两者的平均速度，在回归时应用的模型也有所区别，主要体现在其他控制变量的选择上；对于出租车而言，其运营时存在载客和空载两种状态，理论上在载客状态下速度快，所以将载客比作为其他控制变量中的一项；在城市道路上，公交专用道未开放时，公交车和社会车辆混行，公交车对出租车产生影响，如果路段上公交车数量过多，公交车相对速度较小，而且存在进出站变道和上下客等待的现象，对出租车的运行产生影响，将公交车与出租车的数量比作为一个控制变量；此外，把单位时间内路段上的出租车和公交车浮动车数量也作为控制变量；对于出租车的线性回归模型为：式中：P，γP——单位时间内的出租车载客比及其回归系数；C，γC——单位时间内的出租浮动车数量及其回归系数；B，γB——单位时间内的公交浮动车数量及其回归系数；R，γR——单位时间内公交车与出租车数量比及其回归系数；对于公交车的回归，其他控制变量为公交浮动车数量、出租浮动车数量和两者的数量比，因此对于公交车的回归模型为：式中：C，γC——单位时间内出租浮动车数量及其回归系数；B，γB——单位时间内公交浮动车数量及其回归系数；R，γR——单位时间内出租车与公交车数量比及其回归系数；回归结果得到各个变量的回归系...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟绍鹏，王仲，程荣，刘佳超，邹延权，李旭丰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21