Critical Role of Docking Bay Assignment in the Performance of a Bus Rapid Transit System

Abstract

Bus rapid transit (BRT) systems are a cost-effective public transportation solution moving millions of passengers every day. To optimize their operation, it is usual to implement macroscopic models that ignore the microscopic details of bus motion. In this work we show that docking bay assignment (DBA) for bus services at stations, one of those disregarded microscopic details, has a large impact on the overall BRT performance. To evaluate the variations in the system’s performance from changes to DBA, we have simulated the entire operation of a simplified BRT system using a cellular automaton microsimulation scheme. We find that the critical service frequency, above which bus queues appear, strongly depends on the DBA at the busiest stations in the system, leading to significant performance differences. Smaller critical frequencies, and poorer performance, are observed as the service demand for the services sharing a docking bay increases. By approximating the frequency optimization problem, we show that, given the limitations imposed on the optimal frequencies by the critical frequency, the service frequencies that minimize total cost depend on the DBAs at the busiest stations. This correlation becomes stronger as the passenger demand increases and as more importance is given to the passenger time in the total cost. Our results suggest that the frequency optimization problem in BRT systems must include DBA at the busiest stations as an additional operation variable.

Los sistemas de autobuses de tránsito rápido (BRT) son una solución de transporte público rentable que transporta a millones de pasajeros todos los días. Para optimizar su funcionamiento es habitual implementar modelos macroscópicos que ignoran los detalles microscópicos del movimiento del autobús. En este trabajo mostramos que la asignación de muelles de atraque (DBA) para servicios de autobús en las estaciones, uno de esos detalles microscópicos que se ignoran, tiene un gran impacto en el desempeño general del BRT. Para evaluar las variaciones en el rendimiento del sistema debido a cambios en DBA, hemos simulado todo el funcionamiento de un sistema BRT simplificado utilizando un esquema de microsimulación de autómata celular. Encontramos que la frecuencia crítica del servicio, por encima de la cual aparecen las colas de autobuses, depende en gran medida del DBA en las estaciones más concurridas del sistema, lo que genera diferencias significativas en el rendimiento. Se observan frecuencias críticas más pequeñas y un rendimiento más deficiente a medida que aumenta la demanda de servicios para los servicios que comparten una bahía de atraque. Al aproximar el problema de optimización de frecuencia, mostramos que, dadas las limitaciones impuestas a las frecuencias óptimas por la frecuencia crítica, las frecuencias de servicio que minimizan el costo total dependen de los DBA en las estaciones más ocupadas. Esta correlación se vuelve más fuerte a medida que aumenta la demanda de pasajeros y se le da más importancia al tiempo del pasajero en el costo total. Nuestros resultados sugieren que el problema de optimización de frecuencia en los sistemas BRT debe incluir DBA en las estaciones más ocupadas como una variable de operación adicional.