公交运行时间预测方法分析
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东北林业大学 张莉 律继生
摘 要：本文介绍了公交运行时间的预测方法，在交通调查的基础上，应用各种方法进行预测，并对各种预
测结果进行误差分析。结果表明，移动平均法的相对误差较指数平滑法小。
关键词：公共交通；时间；预测
中图分类号：Ｕ４９１．１＋７文献标志码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｐｕｂｌｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｔｉｍｅ
Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｚｈａｎｇ Ｌｉ Ｌｖ Ｊｉｓｈｅｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉ８ ｔｈｅｓｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｐｕｂｌｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｒａｆｆｉｃ
ｓｕｒｖｅｙ．ｉｔ ｐｒｅｄｉｃｔｓ ｔｈｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ．ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ．１＇ｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｅｒｒｏｒ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ Ｉｎｄｅｘ Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｕｂｌｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ；Ｔｉｍｅ；Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
１ 前言
城市道路交通拥堵问题越来越严重，智能运输
系统（ＩＴＳ）是公认的解决交通问题的最有效方法。
智能公交系统（ＡＰＴＳ）是ＩＴＳ的一个重要组成部分，
ＡＰＴＳ主要研究基于动态公共交通信息的实时调度理
论和实时信息发布理论，以及使用先进的电子通讯
技术提高公交效率和服务水平的实施技术，它是将
智能卡技术、单片机控制技术、无线网络通信技术
和计算机信息管理系统相结合而开发的新一代智能
公交系统解决方案。根据实时的客流信息，车辆位
置，交通状态信息等，通过对公交车辆的实时监控，
调度指挥，实现对公交车辆的智能化管理。可见，
及时准确地预测公交车在各个站点之间的运行时间，
是该系统的重要功能之一。
城市公共交通车辆运营调度采用“定点发车、
两头卡点”的手工作业的传统调度方式，由于路况
信息不详，调度人员无法实时了解运营车辆情况，
难以及时采取有效调度措施，导致公交车辆的行车
速度下降、车辆间隔不均匀、乘客候车时间过长、
车辆载客率相差很大，严重影响了公交车辆的服务
质量。因此，研究智能交通条件下公交车辆行程时
间预测方法，提高公交车辆行程时间预测精度，对 于提高公交车辆到站准时性，减少乘客等待时间，
增加公共交通吸引力，提高交通资源利用率和缓解
交通拥堵具有重要意义。
２公交运行时间预测方法
２．１公交运行时间及其影响因素
公交车辆的运行时间，是指公交车从始发站发
车开始直至到达终点站所有乘客都下车为止整个过
程中所消耗的时间。它包括正常行驶时间、停车时
问和延误时间。
正常行驶时间是指除去受交叉口和停靠站影
响的路段以外，公交车以正常速度行驶全程所用
的时间。这部分的时间主要与道路因素、车辆因
素和驾驶员本身有关。城市公交车在交叉口的延
误占整个公交运行时间相当大的一部分。因此，
提高公交车在交叉口运行质量是减少公交车运行
时间的一个重要的手段。影响公交车在交叉口延
误的主要因素有：交叉口信号的配时，干线控制
的协调性等…。公交车由于站点的影响而花费的
所有时间，包括车辆进站、开关车门、乘客上下
车和车辆进出站受干扰的时间等。公交车在停靠
站的延误时间主要与车辆性能、结构，站台布置，
盛 壤｜ 扶受 ｌ 海
泛
舟 站台秩序，站台几何尺寸各站点公交停靠线路数，
客流量等因素有关。
２．２公交运行时间预测方法
公交运行时间预测方法有许多种，各种方法有
其自己的特点和应用范围。其中较为常用的预测方
法如移动平均法、指数平滑法、神经网络法等。
２．２．１移动平均法
移动平均法是时间序列预测法中一类的主要方
法。在短期内趋势不大情况下，是一种有效的预测
方法。通过移动平均，就可以得出一个由移动平均
数构成的新的时间序列，它把原有历史统计数据中
的随机因素加以过滤，消除数据中的起伏波动状况，
使不规则的数据大致规则化，以显示出预测对象的
发展变化方向和趋势，根据这个演变规律就可以预
测未来。移动平均法是根据时间序列，逐期移动，
依次计算包含一定项数的时间序列平均数，形成一
个平均时间数序列，并据此进行预测。其方法简单，
容易掌握，适用于很多经济现象，因此，它作为一
种主要的市场预测方法，被广泛使用。移动平均法
是一种改良的算术平均法，是一种最简单的自适应
预测模型［２１。
设ｙ ，ｙ ，……，ｌ， 是按某种时间单位记录下
来的序列，则下一期（第 ＋１期）的预测值为：
ｙ —ｙｔ＋】，卜１＋……＋ｙ卜 ＋１ ＋１一 Ⅳ
…………………………（１）
式中：ｙｌ＋ｌ——第 ＋１期的预测值；
ｌ， 、ｙ 、 一 ＋ ——将被平均的Ⅳ个观测值；
Ⅳ——移动平均的项数。
一般取相对误差来验证移动平均法预测的精
度。
相对误差＝１／ｎ∑１１ ㈨一Ｔｒ 。 ∽ｌｌ／Ｔｒ ∽
…………………………（２）
式中： ——数据个数；
０ ——预测所得的值；
。 “）——实际测得的值。
２．２．２指数平滑法
指数平滑法是移动平均法的改进，其特点是预
困 墨 测时所需的资料少，计算方便。利用指数平滑法进
行预测，就是对不规则的时间序列数据加以平滑，
从而获得变化规律和趋势，以此对未来的数据进行
推断和预测［３１。
指数平滑法建模简单，适用范围广，对历史数
据的依赖程度比较低，实时性也比较好。由于指数
平滑法在预测中较多地反映最新观察值信息的特点，
而且需要存储的历史数据也不多，计算量小，因而
得到广泛应用［４１。
若置为时间序列及其观测值，则一次指数平滑
的基本计算式为：
凡１＝ ＋（１一Ｏｔ）
……………………………（３）
式中： ＋ｔ——第 ＋１期的指数平滑值；
——第ｔ期的指数平滑值；
置——第ｔ期实际测量值；
ｏ／——平滑系数０＜ ＜１。 值愈大，近期
数值在预测中占的比重愈大，远期数值占的比重愈
小，近期数值对预测结果的影响也就大［５１。
３公交运行时间方法应用
３．１交通调查
公交车运行时间原始数据的采集采用人工测
试法，即有记录人员从首站到末站跟踪客车，并
记录下车辆在每个站点之间的运行时间。行驶线
路选用的是哈尔滨公交１０２路，始发站为母亲广
场，终点站为友谊路，一共为１９个站点，有１８
个站点之间运行时间值。数据采集的日期是从
２００８年３月１０日到３月１４日，时间是早上７：Ｏ０
～９：Ｏ０和晚上４：Ｏ０～６：００。这两个时段是上班高峰
期和下班高峰期交通量大，特点显著。
３．２移动平均法的应用
选取哈尔滨市１０２路公交车从哈师大站点到和
兴路站点之间的运行时间来进行预测。其中移动项
数Ⅳ取３—１２，代入公式（１）得到预测结果（如表１
所示）。根据预测的结果，进行相对误差分析，用公
式（２）计算的相对误差如表２所示。
表１ 移动平均法预测结果
移动项数Ⅳ
３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １Ｏ ｌ】 ｌ２
ｌ ３｜２９”
２ ２ ５
３２５” ４ ３ Ｏ ３ １５”
５ ２ ５６ ３’０６ ３ ｌ２
６ ３’１５ ３’０７” ３’Ｏ３” ３ Ｏ８” ７ ４’Ｏ６” ３｜ｏ４” ３’Ｏ８” ３＇０６” ３ １Ｏ”
８ ３ ｌ ７” ３ ２６” ３ ２Ｏ” ３ｒ２ｌ” ３ １６” ３ ｌ３
９ ３ ０７ ３ ３３” ３ ２４” ３ ｌ９” ３２Ｏ” ３ ｝６” ３ ｌ８”
ｌ０ ２ ４７” ３ ３Ｏ” ３ ２６” ３２Ｏ” ３ ｌ ７ ３ ｌ ８” ３ １５” ３ Ｉ６ ｌｌ ２ ４９” ３’０４” ３ １９” ３ Ｉ ８” ３ １ ５” ３ ｌ３” ３ 】５” ３ Ｉ２” ３ １３”
１２ ３ｒ０２ ２’５４” ３’ＯＯ” ３ ｌ３” ３ １４” ３ ¨” ３ ｌ０” ３ ｌ１” ３．０９” ３ ｌ１”
１３ ３ ｌ８ ２ ５３” ２ ５６” ３ ｒ（】０” ３ １ｌ” ３ ｌ２” ３ 】Ｏ” ３ ０９” ３ ｌ ３ ０９” ３ ｌＯ
４８ ２ｒ３７” ３Ｉ２８” ３ｒ２５” ３２５” ３ｒ２Ｏ” ３ｒ２Ｏ” ３ ｊ５” ３ 】６” ３ １５” ３ ｌ８” ３ ｌ８”
４９ ３ｒ４７” ３ ０６ ３ ｌ６” ３ ｌ５” ３ １ ７” ３’１４” ３ Ｉ４” ３ ｌ１” ３ 】１” ３ １２” ３ １４”
５０ ３ ３７” ３ ２３” ３ ｌ６” ３ ２２ ３２Ｏ” ３ １ ３ ｌ ８” ３ ｌ ８” ３ １４” ３ １６” ３ ｌ ５” ５ｌ ３ １３” ３｜２０ ３ｆ２６” ３，７０” ３ｒ２４” ３２２” ３ ２３” ３ｒ２０” ３ ２Ｏ” ３ ｌ６” ３ ｌ ７”
≮ ３ ４ ５
｜－ 杖
毫｜｜｜相啧诀差 ０３
Ｏ．１０９５ 表２相对误差表
６ ７ ８ ９
表３相对误差表
０．４
Ｏ．１１４７ ０．５
Ｏ．１２３６
由预测结果表和相对误差表可知，当移动项数Ⅳ
＝１０时，预测结果的相对误差最小。所以认为该参
数最合适，即取Ⅳ＝１０的那一组预测结果作为公交
１０２路从哈师大到和兴路站点之间运行时间的预测依
据。由此用公式（１）计算出１０２路公交车下一期
（即ｔ＝５２时）从哈师大站点到和兴路站点之间的运
行时间为３分ｌ９秒。
３．３指数平滑法的应用
由于平滑系数 和初始值是由自己主观确定
的，很难作到尽善尽美。在这里取平滑系数 分
别为０．３，０．４，０．５，０．６，０．７，初始值取前两个
测量值的平均值来进行预测，代入公式（３）可以得 ０．６
０．１２８８ 到预测结果。根据预测
结果，代入公式（２）
进行误差计算，其计算
结果如表３所示。
由相对误差表可
以看出，当平滑系数
＝０．３时，相对误差
最小。即可以取 ＝０．３
时的预测结果作为对
１０２路哈师大站点到和
兴路站点之间运行时间
的预测依据。由此依
据，可以计算出１０２路
公交车下一期（即ｔ＝５２
时）从哈师大站点到和
兴路站点之间的运行时
间为３分２２秒。
４ 结论
一 本文在对两种公交
【ｏ．１０１１ 运行时间预测方法分析
的基础上，将实际的调
查数据应用到移动平均
法和指数平滑法中，对
ｏ．１３５９ 公交运行时间进行预
测。结果表明，移动平
均法的相对误差较指数平滑法小。尽管两种方法的
预测精度相对较低，但它们的方法都比较简单，容
易掌握，在满足精度要求的情况下被广泛应用。
参考文献：
【１］江丽炜．智能公交电子站牌显示时间预测方法研究．
交通与计算机，２００６，２４（２）：３１￣３３
［２］郑德如主编．统计学．上海：立信会计出版社，１９９８
【３】韩悦臻．指数平滑法在公交运行时间预测中的应用．
山东建筑大学学报Ｕ１，２００７，２２（２）：１７７￣１８０
［４］黄洪琼．交通参数预测的自适应优化算法研究．计算
机应用研究，２００８，２５（１）：９６－－０７
