第1章緒論1

1.1智能交通繫統與應用1

1.1.1智能交通繫統發展趨勢分析1

1.1.2城市交通出行需求分析與實踐3

1.1.3園區交通出行需求分析與實踐6

1.1.4綠色環保交通出行分析與實踐7

1.2綠色園區微公交繫統11

1.2.1微公交繫統11

1.2.2國內外微公交繫統研究與應用11

1.2.3綠色校園微公交繫統的產生與發展13

1.2.4綠色校園微公交繫統的主要特征14

1.3綠色校園微公交繫統設計主要內容15



第2章微公交繫統設計與應用關鍵技術17

2.1微公交繫統設計原則17

2.2微公交繫統總體設計18

2.2.1繫統結構設計18

2.2.2物理結構設計19

2.2.3網絡結構設計21

2.2.4數據結構設計21

2.3微公交繫統應用關鍵技術22

2.3.1車路協同繫統22

2.3.2多模通信技術25

2.3.3狀態協同感知技術29

2.3.4大數據融合處理技術32

2.3.5雲計算服務技術33

2.3.6信息交互安全技術35



第3章微公交繫統需求分析40

3.1園區發展需求40

3.1.1園區及其功能40

3.1.2園區發展歷史42

3.1.3園區管理現狀44

3.2城市公共交通繫統分析46

3.2.1城市公共交通現狀分析46

3.2.2城市公共交通問題分析51

3.2.3城市公共交通發展需求52

3.3園區微公交繫統需求分析58

3.3.1園區微公交繫統評價58

3.3.2園區微公交服務現狀58

3.3.3園區微公交需求分析60



第4章微公交繫統線路設計64

4.1園區交通出行調查64

4.1.1園區交通出行調查方法64

4.1.2園區交通運行數據采集65

4.1.3園區交通出行調查案例分析66

4.2微公交線路設計方法74

4.2.1微公交線路設計體繫74

4.2.2微公交線路建模75

4.2.3遺傳算法原理76

4.2.4基於遺傳算法的園區微公交線路設計77

4.3設計路網仿真評價方法84

4.3.1仿真繫統的數據結構84

4.3.2園區乘客出行仿真與分析87

4.3.3設計線路仿真分析90

4.3.4設計線路評價分析91



第5章微公交繫統運營管理98

5.1微公交運營線路規劃98

5.1.1常規線路規劃98

5.1.2專線線路規劃104

5.1.3實際運營線路選擇107

5.2微公交發車頻次設計109

5.2.1微公交車輛調度模型109

5.2.2微公交發車頻次設計114

5.2.3微公交發車頻次影響分析116

5.3微公交調度管理125

5.3.1調度管理繫統結構125

5.3.2調度管理主要功能125

5.3.3微公交調度管理繫統126

5.4微公交線路運營保障139

5.4.1微公交運營技術框架139

5.4.2微公交設施建設139

5.4.3微公交信息發布與服務143



第6章微公交繫統安全分析147

6.1園區道路交通安全研究147

6.1.1駕駛安全繫數147

6.1.2行人安全繫數148

6.1.3車輛安全繫數149

6.1.4道路安全繫數150

6.2行人車輛衝突分析151

6.2.1行人車輛衝突模型151

6.2.2衝突模型實用性修正159

6.2.3基於實驗數據的衝突分析164

6.3無燈控交叉口安全分析169

6.3.1問題描述與信息獲取170

6.3.2完備信息條件下的動態博弈分析171

6.3.3基於插車情形的安全分析174

6.3.4基於仿真的無燈控交叉口安全分析175

6.4燈控交叉口安全分析179

6.4.1問題描述與信息獲取179

6.4.2數據驅動的燈控交叉口安全分析179

6.5園區交通安全研判與防護188

6.5.1園區道路交通安全評價188

6.5.2園區交通安全研判與防護需求192

6.5.3園區交通安全研判與防護繫統193



第7章微公交評價體繫設計195

7.1評價體繫設計原則與依據195

7.1.1設計目標195

7.1.2設計原則196

7.1.3設計依據197

7.2微公交評價體繫設計199

7.2.1總體框架199

7.2.2繫統評價200

7.2.3運營評價202

7.2.4效用評價205

7.3繫統評價指標設計207

7.3.1線路規劃207

7.3.2站點規劃210

7.3.3停車場規劃211

7.3.4充電設施規劃214

7.4運營評價指標設計215

7.4.1安全性215

7.4.2經濟性216

7.4.3合理性217

7.4.4高效性218

7.4.5可靠性219

7.5效用評價指標設計220

7.5.1便捷性220

7.5.2快速性221

7.5.3舒適性222

7.5.4實用性223



第8章微公交繫統服務水平評價224

8.1微公交繫統服務水平評價方法224

8.1.1層次分析法224

8.1.2灰色關聯分析法226

8.1.3模糊綜合評價法227

8.1.4數據包絡分析法228

8.2評價方法對比分析229

8.3校園電動微公交繫統案例分析231

8.3.1評價方法選擇231

8.3.2典型案例分析231



第9章微公交繫統政策建議257

9.1繫統規劃建議257

9.1.1園區微公交標準規劃257

9.1.2園區微公交繫統規劃258

9.1.3園區微公交形態規劃259

9.2繫統建設建議260

9.2.1園區微公交充電網建設260

9.2.2園區微公交數據網建設260

9.3繫統運營建議262

9.3.1園區微公交運營機構262

9.3.2園區微公交運營模式263

9.4繫統管理建議263

9.4.1園區微公交管理水平263

9.4.2園區微公交技術水平264

9.5繫統服務建議264

9.5.1園區微公交信息發布服務264

9.5.2園區微公交安全輔助服務265

9.5.3園區微公交智慧出行服務266



參考文獻268

交通安全、高效出行和節能環保已成為世界範圍內智能交通繫統發展面臨的重大挑戰。伴隨城市道路交通的快速發展，大城市公共交通繫統在滿足居民不斷增長的出行需求的同時，“後一公裡”出行難問題日見明顯，且已逐漸成為影響城市公交繫統效率提升的重要因素，而大型園區更是出現“後一公裡”交通出行問題的主要區域。

作為對主干公共交通的有效補充，園區微循環交通繫統將有效提高公共交通末端的出行效率；特別是以電動車作為微循環交通繫統的運營載體，可以充分彰顯其無噪聲、低能耗、零排放的特點，提供安全、便捷、綠色、可靠的“後一公裡”交通解決方案，並可有效降低能耗、減輕污染、改善環境。目前，國內外正在圍繞綠色園區及周邊建設微循環電動車智慧出行服務繫統，通過開展智能、安全、環保、節能型微循環電動車繫統的關鍵技術和推廣應用研究，探索適宜大型園區的可持續發展的綠色微循環電動車交通模式，為規模化推廣微循環電動車繫統提供參考依據。

智能車路協同繫統（intelligent vehicle-infrastructure cooperation systems，i-VICS）代表著當今世界範圍內智能交通繫統的發展方向。它采用先進的無線通信、新一代互聯網和人工智能等技術，全方位實施車車、車路動態實時信息交互，並在全時空動態交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協同管理，充分實現人、車、路的有效協同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成安全、高效和環保的道路交通繫統。該繫統是綠色園區電動微公交繫統的基礎與條件，可以完成實時交通信息的提取、融合和交互，提供園區電動微公交繫統的協同安全保障措施，並實現全景交通信息環境下的智能交通管理和服務的集成與協同。

智能交通是我國城鎮化建設的重要內容之一，綠色出行是國內外智能交通發展的首要選擇。借助新近發展的電動車等新能源汽車，建設和完善園區微公交繫統可以有效解決“後一公裡”交通出行問題，以解決大城市交通出行難題。由此建設的綠色園區微循環電動車示範繫統具有三大特點：，面向大型園區；第二，以純電動車為載體；第三，采用全部擁有我國自主知識產權的智能車路協同關鍵技術。

本書結合世界範圍內智能交通繫統的發展趨勢，重點圍繞園區微公交繫統的發展，結合校園微公交電動車示範繫統的實施，繫統和全面地介紹了綠色園區微公交繫統的基礎理論和關鍵技術，包括園區微公交線路設計、運營管理、安全分析、評價體繫設計、服務水平評價和政策建議等。本書相關內容反映了我國智能交通繫統領域的發展，涉及的關鍵技術均屬前沿科技，突出相關技術和標準協議的繫統性，對國家和各城市在制定面向環保的綠色智能交通繫統的研究、建設和部署方面具有參考意義，對國家和行業相關管理部門在推進園區微公交繫統的建設方面具有借鋻作用，對高等院校和科研單位開展相關研究和教學工作方面具有理論和應用價值。

本書的創新性主要體現在：

① 以繫統工程的觀點將園區微公交繫統的需求分析、規劃設計、運營管理、安全分析、評價體繫和政策建議等整合，形成了完整的理論和方法體繫，具有明顯的繫統性、一體化、協同性特征；

② 率先提出建設園區微公交繫統的理念，可有效提高出行效率，減少環境污染，助力綠色園區建設；

③ 將國際領先的車路協同關鍵技術運用於園區微公交繫統，形成了園區復雜環境下的微循環公交車安全輔助繫統，並經過了相當時間的運營驗證；

④ 形成了一種適應大城市土地利用特征的大型園區“安全、綠色、快捷、舒適”的出行新模式，提出的若干管理政策建議可為繫統的推廣應用奠定基礎和創造條件。

本書的出版將對我國綠色園區微公交繫統的設計、建設和管理提供重要的理論依據、應用指導和決策支持。

在本書的撰寫過程中，得到了清華大學自動化繫姚丹亞研究員、李力副教授、裴欣副研究員等在研究和實驗方面的大力支持和幫助，研究生丁季時雨、賀瑤涵、楊柳、楊卓、李袁守、葉晗捷以及本科生嶽陽、李嬌陽等參與了相關方法的研究工作。作為本書主要應用案例的北京市科委科技計劃項目“綠色校園微循環電動車示範”，在項目申請、組織和實施過程中得到了北京清華工業開發研究院的大力支持；同時，以北京億華通科技股份有限公司為主體完成了清華大學園區微公交運營管理繫統的設計和實現。在此一並表示感謝。

限於作者的水平和能力，本書難免存在不妥之處，衷心希望得到廣大讀者的批評和指正。



作者

2020年7月於清華園