一种基于轨道交通协调的公交调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于轨道交通协调的公交调度方法，包括以下步骤：确定优化的轨道交通站点和公交线路；采集选择的公交线路和轨道交通的相关数据；根据常规公交客流的构成，将换乘站点等候公交的乘客分为三类：随机到达的乘客，换乘乘客和滞留乘客；分别计算三类乘客的等待时间，构建出以乘客等待时间最短的公交调度模型；设计改进的遗传算法并对模型进行求解，得出公交车辆的离站时间表；计算公交车辆的停靠时间和行驶时间，进而得出公交车辆的发车时刻表。实施本发明专利技术，可以提高乘客的换乘效率，从而提升整个城市的公共交通服务水平。

Bus dispatching method based on coordination of rail traffic

The invention discloses a bus scheduling method based on the coordination of rail transportation, which comprises the following steps: determining the optimization of rail transit stations and bus lines; bus lines and rail transportation related data collection selection; according to a conventional bus passenger, transfer station waiting for the bus passengers will be divided into three categories: the random arrival of passengers boarding passengers, and passengers; waiting time were calculated for three class passengers, passengers waiting for the bus to build a scheduling model of the shortest time; the design of improved genetic algorithm for solving the model, the public transportation vehicle departure schedule; calculation of bus stop time and travel time, and then come to the bus departure time table. The invention can improve the transfer efficiency of passengers, thereby enhancing the public transport service level of the whole city.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通系统领域，尤其涉及一种基于轨道交通协调的公交调度方法。
技术介绍
近年来，大城市建设轨道交通的速度显著加快，轨道交通作为一种容量大，安全，环保的客运交通方式，以其独特的优势在解决城市问题上发挥了非常重要和关键的作用。但是由于轨道交通网络的总体容量总会达到上限不可能无尽修建下去，其服务范围通常只能覆盖线路两侧，此时，地面公交则需要为其做客流的二次吸引，将其覆盖范围延伸到城市的每一个角落。因此，基于轨道交通对地面公交的时刻表进行协调优化显得尤为重要。对于公交与轨道交通的协调调度的理论和方法国内外都取得了一定的成果，但还存在一些不足之处，主要表现在以下几个方面：较少考虑公交车的运载能力，在高峰时期会存在滞留乘客，导致理论研究与实际情况有一定的偏差；以固定的发车间隔作为假设前提或优化目标，较少考虑地面公交的发车间隔往往具有不确定性；未能有效考虑公交车辆在换乘站点的停靠时间，而在实际中，车辆的停靠时间是影响乘客能否实现换乘成功的一个关键因素。因此，只有充分考虑乘客换乘过程中的各个影响因素，才能制定出更为合理的公交调度方案。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于轨道交通协调的公交调度方法，以提高乘客的换乘效率，减少乘客中转时间的损失。技术方案：一种基于轨道交通协调的公交调度方法，包括如下步骤：步骤1：确定待优化的轨道交通站点，确定研究的公交线路和研究时间段；步骤2：采集待优化的公交线路数据、轨道交通数据和其他数据，公交线路数据包括车辆从始发地到换乘站点的自由行驶时间、离站时刻、研究车辆数、最大发车间隔、最小发车间隔，以及非换乘乘客的平均达到率；轨道交通数据包括列车的到站时刻、到达的列车数、每趟列车到达公交站台的人数、乘客的换乘走行时间，以及通过抽样调查确定研究的公交线路的换乘比例；其他数据包括公交车辆的始发地到换乘站点间的路段交通量；步骤3：采集乘客的换乘走行时间信息，并对数据进行拟合，计算其均值和方差；步骤4：基于历史数据预测不同班次的公交车辆到达换乘站点时的剩余运载能力；步骤5：根据常规公交客流的构成，将换乘站点等候公交的乘客分为随机到达的乘客、换乘乘客和滞留乘客，并基于乘客换乘走行时间对换乘客流进行划分，分别计算各类乘客的等待时间；以公交车辆离站时间为优化变量，建立基于最短乘客等待时间的公交调度模型；步骤6：根据公交调度模型的特征设计出有序整数编码的遗传算法，并进行求解；步骤7：基于历史数据预测各班次公交车辆在换乘站点的下车人数；根据步骤6计算出的公交车的离站时间，计算每班次公交车在该站点的换乘人数和上车人数；依据上下车人数计算车辆在站点的停车时间，进而计算出公交车的到站时间；步骤8：基于BRP函数计算公交车辆到达换乘站点前的行驶时间，生成公交车发车时刻表。所述步骤2中采集的数据包括：公交车辆的自由行驶时间为ts，研究车辆数为m，离站时刻为tbdj，1≤j≤m，最大发车间隔为IMax，最小发车间隔为IMin，非换乘乘客平均到达率为λ；到达列车数为n，列车的到站时刻为tri，1≤i≤n，乘客换乘走行时间为te，每趟列车到达公交站台的人数为Qi，通过抽样调查确定研究的公交线路的换乘比例α，公交车辆的始发地到换乘站点间的路段交通量v；所述步骤5进一步为：步骤51：令非换乘乘客到达公交站台的时间服从均匀分布，且非换乘乘客平均到达率为常数λ，则非换乘乘客的等待时间为：其中：T1为非换乘乘客的等待时间，tbdj为第j辆公交车的离站时间，λ为非换乘乘客的平均到达率；步骤52：令乘客换乘走行时间te服从正态分布，其概率密度函数为：其中：μ为正态分布的均值，σ为正态分布标准差，令te～N(μ,σ2)，乘客最短换乘走行时间temin，乘客最长换乘走行时间temax且整理可得：步骤53：当第i辆列车到达后，换乘公交的人都可以搭乘就近的一辆公交车，这种情况下，换乘乘客的等待时间为：其中：Qi为每趟列车到达公交站台的人数，α为通过抽样调查确定研究的公交线路的换乘比例，tri为第i辆列车的到站时刻；步骤54：当第i辆列车到达后，步行速度相对较快的乘客搭乘就近的一辆公交车，但步行相对较慢的乘客则需要等待下一辆公交车到来，这种情况下，换乘乘客的等待时间为：其中，qi,j为第i辆列车换乘第j辆公交车的人数；那么换乘乘客的总等待时间为：其中：T2为换乘乘客的等待时间，fi,j为0-1变量，当第i辆列车的换乘乘客能够全部赶上就近的公交车，则fi,j取1，反之取0；步骤55：设第j辆公交车的滞留人数为dj,则滞留乘客的二次等待时间为：其中：T3为滞留乘客的等待时间；步骤56：，以公交车辆的离站时间为优化变量，建立的公交调度模型如下：约束条件为：(1)在研究时段内，公交车的发车间隔应该在最大和最小的发车间隔内，即：IMax≥tbdj+1-tbdj≥IMin；(2)研究时段内，第一辆公交在换乘站的出发时刻应当在公交的最大发车间隔内，即：IMax≥tbd1≥0；(3)在最后一辆列车到达后，应当保证所有换乘乘客都能实现换乘，即tbdm≥trn+temax；(4)从轨道交通换乘公交的情况应当满足情况1或者情况2，即：fi,j(1-fi,j)＝0，其中，fi,j为0-1变量，当第i辆列车的乘客都能搭乘第j辆公交，则为1，否则为0。所述步骤6进一步为：步骤61：设定遗传算法参数，包括：初始种群数、变异概率、交叉概率和迭代次数；步骤62：编码，采用实数编码的方式，假设在研究时段[0,H]内，有m辆公交车到达，则优化模型的变量m个，离站时刻分别为{x(1),x(2),x(3),…x(m-2),x(m-1),x(m)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于轨道交通协调的公交调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定待优化的轨道交通站点，确定研究的公交线路和研究时间段；步骤2：采集待优化的公交线路数据、轨道交通数据和其他数据，公交线路数据包括车辆从始发地到换乘站点的自由行驶时间、离站时刻、研究车辆数、最大发车间隔、最小发车间隔，以及非换乘乘客的平均达到率；轨道交通数据包括列车的到站时刻、到达的列车数、每趟列车到达公交站台的人数、乘客的换乘走行时间，以及通过抽样调查确定研究的公交线路的换乘比例；其他数据包括公交车辆的始发地到换乘站点间的路段交通量；步骤3：采集乘客的换乘走行时间信息，并对数据进行拟合，计算其均值和方差；步骤4：基于历史数据预测不同班次的公交车辆到达换乘站点时的剩余运载能力；步骤5：根据常规公交客流的构成，将换乘站点等候公交的乘客分为随机到达的乘客、换乘乘客和滞留乘客，并基于乘客换乘走行时间对换乘客流进行划分，分别计算各类乘客的等待时间；以公交车辆离站时间为优化变量，建立基于最短乘客等待时间的公交调度模型；步骤6：根据公交调度模型的特征设计出有序整数编码的遗传算法，并进行求解；步骤7：基于历史数据预测各班次公交车辆在换乘站点的下车人数；根据步骤6计算出的公交车的离站时间，计算每班次公交车在该站点的换乘人数和上车人数；依据上下车人数计算车辆在站点的停车时间，进而计算出公交车的到站时间；步骤8：基于BRP函数计算公交车辆到达换乘站点前的行驶时间，生成公交车发车时刻表。...

【技术特征摘要】
1.一种基于轨道交通协调的公交调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定待优化的轨道交通站点，确定研究的公交线路和研究时间段；步骤2：采集待优化的公交线路数据、轨道交通数据和其他数据，公交线路数据包括车辆从始发地到换乘站点的自由行驶时间、离站时刻、研究车辆数、最大发车间隔、最小发车间隔，以及非换乘乘客的平均达到率；轨道交通数据包括列车的到站时刻、到达的列车数、每趟列车到达公交站台的人数、乘客的换乘走行时间，以及通过抽样调查确定研究的公交线路的换乘比例；其他数据包括公交车辆的始发地到换乘站点间的路段交通量；步骤3：采集乘客的换乘走行时间信息，并对数据进行拟合，计算其均值和方差；步骤4：基于历史数据预测不同班次的公交车辆到达换乘站点时的剩余运载能力；步骤5：根据常规公交客流的构成，将换乘站点等候公交的乘客分为随机到达的乘客、换乘乘客和滞留乘客，并基于乘客换乘走行时间对换乘客流进行划分，分别计算各类乘客的等待时间；以公交车辆离站时间为优化变量，建立基于最短乘客等待时间的公交调度模型；步骤6：根据公交调度模型的特征设计出有序整数编码的遗传算法，并进行求解；步骤7：基于历史数据预测各班次公交车辆在换乘站点的下车人数；根据步骤6计算出的公交车的离站时间，计算每班次公交车在该站点的换乘人数和上车人数；依据上下车人数计算车辆在站点的停车时间，进而计算出公交车的到站时间；步骤8：基于BRP函数计算公交车辆到达换乘站点前的行驶时间，生成公交车发车时刻表。2.如权利要求1所述的基于轨道交通协调的公交调度方法，其特征在于，所述步骤2中采集的数据包括：公交车辆的自由行驶时间为ts，研究车辆数为m，离站时刻为tbdj，1≤j≤m，最大发车间隔为IMax，最小发车间隔为IMin，非换乘乘客平均到达率为λ；到达列车数为n，列车的到站时刻为tri，1≤i≤n，乘客换乘走行时间为te，每趟列车到达公交站台的人数为Qi，通过抽样调查确定研究的公交线路的换乘比例α，公交车辆的始发地到换乘站点间的路段交通量v。3.如权利要求2所述的基于轨道交通协调的公交调度方法，其特征在于，所述步骤5进一步为：步骤51：令非换乘乘客到达公交站台的时间服从均匀分布，且非换乘乘客平均到达率为常数λ，则非换乘乘客的等待时间为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶智锐，王梦迪，王超，许跃如，陈明华，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32