一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法技术

一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法，包括以下步骤：步骤一：城市公共交通网络数据的统计和收集；步骤二：构建加权有向的空间公交网络模型；步骤三：构建加权无向的空间步行网络模型；步骤四：构建加权无向的空间自行车网络模型；步骤五：构建空间公交车、步行、公共自行车网络的三层耦合空间公交网络模型。本发明专利技术建立起符合实际的、同时考虑传统公交、公共自行车和短距离步行的空间公交网络模型，在此基础上可以为乘客提供更为多样和准确的公共交通工具出行方案，有助于提高乘客满意度和城市路网运行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络科学和公共交通领域，特别是指一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法。
技术介绍
作为一种低价、健康和环保的出行方式，公共自行车共享系统(PBSS)的数量增长迅速。迄今为止，全世界已经有超过数百个城市建立了PBSS。PBSS使用方式灵活，通常使用者可以从任意一个自助停靠点借出自行车，使用后在任意自助停靠点归还，从而成为传统城市公交模式(比如公交巴士和地铁)的一种补充方式。目前，研究新建立的PBSS的性能及其优化方法引起了学者们的关注，并已经成为学术界的研究热点。比如，deChardon等人利用公共自行车站点使用量的统计数据来评估公共自行车每天的利用情况，Gosse,C.Alec等人利用稀疏数据对在时间和空间上公共自行车网络的使用情况进行性能评估；Winters,Meghan等人利用统计方法提出了一种可以找到适合骑行环境区域的方法，Frade,Ines等人提出了一种最大覆盖位置的自行车站点配置算法，Chen,Jingxu等人对公共自行车系统的站点提出了布局定位以及优化的方法。PBSS一般都嵌入到已有的城市公交网络(UPTN)所处的空间中，和UPTN共同组成新的城市公交网络。该网络是一种空间网络，空间网络是一种具有空间属性的复杂网络，该网络嵌入在所处的空间中，每个节点和边都有自己的空间(地理)位置，这种空间位置的约束对网络的属性有着重要的影响。在真实世界中，许多和地理位置相关的网络属于空间网络，如Internet、电力网络、航空网络和道路网络等。城市公交网络由于站点和线路都具有空间位置，因此属于典型的空间网络。此外，新公交网络往往由PBSS、巴士子网和地铁子网组成，这些子网之间存在明显的相互影响和相互作用，而不是相互独立，属于典型的耦合空间网络。传统典型的公交空间网络往往存在高峰时期公共资源配置不足、换乘规划不合理等问题，导致出行效率降低，影响用户出行体验。因此，加入考虑了空间特性的公共自行车系统使得资源得以充分利用，同时为功能出行提供了更加丰富的选择需求。公共自行车在短距离公共出行的方式方面具有公共交通无可替代的很多优点，能很好的弥补城市居民短路程出行的要求，同时弥补了现存公共交通方式在短距离出行方面的不足，建立了层次丰富性更强、体系更加完善的从“门”到“门”的城市公共交通系统。
技术实现思路
为了解决现有的公交网络建模方法没有充分考虑公共自行车及其空间特性对公交网络性能的影响，本专利技术基于多层空间网络提出了一种准确性高、考虑公共自行车子网的公交网络建模方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术具体步骤如下：一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法，包括如下步骤：步骤一：城市公共交通网络数据的统计和收集，包括公交巴士站点的经纬度信息、公交线路中两两站点之间位置和长度，以及公共自行车站点的经纬度信息数据；步骤二：构建加权有向的空间公交网络模型SSP，该网络模型的节点为具有经纬度信息的公交站点；两个站点如果同时位于一条公交线路，则这两个站点之间就有连边，该连边反映相应公交线路的方向，其权值为两站点之间公交线路的实际长度；步骤三：构建加权无向的空间步行网络模型SSW，在SSW中，节点为具有空间位置信息的公交站点，任意两个欧式距离小于阈值Tw的站点之间有连边，连边的权值为两点之间的欧氏距离，其中阈值Tw为短距离步行的最大值；步骤四：构建加权无向的空间自行车网络模型SSB，在SSB中，节点为具有空间位置信息的公共自行车公交站点，任意两个欧式距离小于阈值TB的站点之间有连边，连边的权值为两点之间的最短道路路径长度，其中阈值TB为短距离自行车骑行的最大值；步骤五：把每一公交站点与其距离位于预设最大距离之内的所有公共自行车站点的位置，都合并为该公交站点的位置，这样SSB网络的节点也是公交站点；SSP、SSW和SSB三个网络因为有共享的公交站点而耦合在一起，成为三层耦合空间公交网络模型。本专利技术的有益效果为：建立起符合实际的、同时考虑传统公交、公共自行车和短距离步行的空间公交网络模型，在此基础上可以为乘客提供更为多样和准确的公共交通工具出行方案，有助于提高乘客满意度和城市路网运行效率。附图说明图1是具有空间特性的公交网络拓扑图。图2是加权有向的空间公交网络模型SSP的示意图。图3是加权无向的空间自行车网络模型SSB的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参照图1～图3，一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法，包括以下步骤：步骤一：城市公共交通网络数据的统计和收集，包括公交巴士站点的经纬度信息、公交线路中两两站点之间位置和长度，以及公共自行车站点的经纬度信息数据；步骤二：构建加权有向的空间公交网络模型，该网络模型的节点为具有经纬度信息的公交站点；两个站点如果同时位于一条公交线路，则这两个站点之间就有连边，该连边反映相应公交线路的方向，其权值为两站点之间公交线路的实际长度。如图1所示，图中有3条公交线路组成的公交路线图，不同形状线条表示不同的公交线线路，箭头表示公交车的行驶方向，箭头上的数值表示权值，即公交线路的长度(km)。其中4号站点表示两条公交线路的共享站点。图2表示根据图1构建的加权有向空间公交网络模型；步骤三：构建加权无向的空间步行网络模型SSW，在SSW中，节点为具有空间位置信息的公交站点，任意两个欧式距离小于阈值Tw的站点之间有连边，连边的权值为两点之间的欧氏距离，其中阈值Tw为短距离步行的最大值。如图1中的3和5两点(相距0.2km)；假设一位乘客要从站点1到6，按照传统的公交换乘方法，要在两条公交线路的共享站点4换乘，公交车的行驶路线为1-2-4-5-6，行驶路程长度为7km；但是因为3和5两点只有很短的距离0.2km，乘客可以从站点3步行至站点5，实现异站换乘，公交车的行驶路线为1-3-5-6，行驶路程长度为3.8km，减少了公交车的行驶路程长度；步骤四：构建加权无向的空间自行车网络模型SSB，在SSB中，节点为具有空间位置信息的公共自行车公交站点，任意两个欧式距离小于阈值TB的站点之间有连边，连边的权值为两点之间的最短道路路径长度，其中阈值TB为短距离自行车骑行的最大值。如图3所示，为简化模型的复杂性，我们把某一公交站点附近300米之内的所有公共自行车站点的位置，都合并为该公交站点的位置。公交站点S1附近的自行车站点B1，B2，B3，其地理位置都被认定为S1的位置；公交站点S2附近的自行车站点B4，B5，B6，其地理位置都被认定为S2的位置；则S1和S2附近的自行车站点距离均为S1和S2之间的最短道路路径长度；步骤五：把每一公交站点与其距离位于预设最大距离(预设最大距离为300米)之内的所有公共自行车站点的位置，都合并为该公交站点的位置，这样SSB网络的节点也是公交站点；SSP、SSW和SSB三个网络因为有共享的公交站点而耦合在一起，成为三层耦合空间公交网络模型。如上所述，本实施的具体实现步骤使本专利技术更加清晰。在本专利技术的精神和权利要求的保护范围内，对本专利技术作出的任何修改和改变，都落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：城市公共交通网络数据的统计和收集，包括公交巴士站点的经纬度信息、公交线路中两两站点之间位置和长度，以及公共自行车站点的经纬度信息数据；步骤二：构建加权有向的空间公交网络模型SSP，该网络模型的节点为具有经纬度信息的公交站点；两个站点如果同时位于一条公交线路，则这两个站点之间就有连边，该连边反映相应公交线路的方向，其权值为两站点之间公交线路的实际长度；步骤三：构建加权无向的空间步行网络模型SSW，在SSW中，节点为具有空间位置信息的公交站点，任意两个欧式距离小于阈值Tw的站点之间有连边，连边的权值为两点之间的欧氏距离，其中阈值Tw为短距离步行的最大值；步骤四：构建加权无向的空间自行车网络模型SSB，在SSB中，节点为具有空间位置信息的公共自行车公交站点，任意两个欧式距离小于阈值TB的站点之间有连边，连边的权值为两点之间的最短道路路径长度，其中阈值TB为短距离自行车骑行的最大值；步骤五：把每一公交站点与其距离位于预设最大距离之内的所有公共自行车站点的位置，都合并为该公交站点的位置，这样SSB网络的节点也是公交站点；SSP、SSW和SSB三个网络因为有共享的公交站点而耦合在一起，成为三层耦合空间公交网络模型。...

【技术特征摘要】
1.一种基于空间网络的具有公共自行车子网的公交网络建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：城市公共交通网络数据的统计和收集，包括公交巴士站点的经纬度信息、公交线路中两两站点之间位置和长度，以及公共自行车站点的经纬度信息数据；步骤二：构建加权有向的空间公交网络模型SSP，该网络模型的节点为具有经纬度信息的公交站点；两个站点如果同时位于一条公交线路，则这两个站点之间就有连边，该连边反映相应公交线路的方向，其权值为两站点之间公交线路的实际长度；步骤三：构建加权无向的空间步行网络模型SSW，在SSW中，节点为具有空间位置信息的公交站点，任意两个欧式距离小...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭华，程之，沈敏，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33