城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法技术

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法。根据运营企业提供的轨道交通计划时刻表和接运公交车型配置资料，获取轨道交通列车计划到站时刻、接运公交车辆额定载客能力；基于历史客流数据估计轨道交通换乘乘客量，基于实地调研估计乘客平均换乘步行时间、掌握周边地块非换乘乘客到达规律；设置虚拟列车作为非换乘乘客载体并将其与实际列车按到站时刻排序；建立考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型；设计嵌入枚举过程的遗传算法获取(近似)最优计划发车时刻方案。本发明专利技术用于确定兼顾乘客成本与企业成本的城市轨道交通接运公交计划发车时刻，减少乘客等待时间，降低企业运营成本。

Generation method of city railway feeder bus departure time plan

The invention discloses a city rail transit feeder bus departure time plan generation method. According to the plan of rail transit operators provide time table and feeder bus vehicle configuration data acquisition, rail transit plan, the arrival time of feeder bus vehicles rated passenger capacity; estimation of urban rail transit passenger volume based on the historical traffic data, field survey estimated that the average passenger transfer walking time, grasp the surrounding land transfer based on non regular passenger arrival set; as a non virtual train passenger carrier and the actual train arrival time according to the ranking; considering the limited ability of the vehicle passenger feeder bus departure time planning model; obtaining genetic algorithm design embedding enumeration process (approximate) optimal departure time planning scheme. The invention is used to determine both the departure time of city rail transit feeder bus passengers plan cost and enterprise cost, reduce the waiting time, reduce operating costs.

【技术实现步骤摘要】
城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法所属领域本专利技术涉及一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，属于城市公共交通运营管理领域。
技术介绍
城市轨道交通接运公交指专为城市轨道交通线路接送客流的短途(或循环)地面公交线路，用于解决轨道交通乘客出行的“首末一公里”问题。轨道交通乘客换乘接运公交的时间包括换乘步行时间和换乘等待时间两部分。换乘步行时间在公共交通设施规划阶段已基本确定，而换乘等待时间则由轨道交通时刻表与接运公交时刻表的协同程度决定。当缺乏有效协同时，大部分由轨道交通换乘接运公交的乘客需承受较长的换乘等待时间，大大降低公共交通吸引力。出于安全考虑，针对高峰期换乘枢纽内产生的轨道交通换乘接运公交的大客流，也需通过时刻表协同有效减少乘客滞留时间以实现快速疏散枢纽内乘客的目的。既有关于接运公交时刻表设计的研究鲜少考虑公交车辆载客能力的约束，假设轨道交通乘客总是可以顺利乘坐其到站后首班发车的接运公交车辆离开，与真实条件下客流高峰期大量轨道交通乘客排队等待多班公交车辆后方可顺利乘坐接运公交离开的现实相矛盾；已有研究多致力于设计等间隔发车时刻表，难以同时与多条轨道交通线路的时刻表实现有效协同；且少有研究在处理时刻表协调设计时考虑非换乘乘客需求。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供了城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，用于指导接运公交发车时刻表设计，以减少换乘乘客、非换乘乘客等待时间，并尽可能降低企业运营成本。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，该方法包括如下步骤：第一步：获取轨道交通列车计划到站时刻、接运公交车辆额定载客能力；第二步：估计换乘乘客量及其平均换乘步行时间、掌握非换乘乘客到达规律；第三步：设置虚拟列车作为非换乘乘客载体并将其与实际列车按到站时刻排序；第四步：建立考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型；第五步：设计嵌入枚举过程的遗传算法获取(近似)最优计划发车时刻方案。在所述的第一步中，根据运营企业提供的轨道交通计划时刻表，获取研究时段内各列车次于目标轨道交通站处的计划到站时刻；基于运营企业车辆配置实际情况，确定接运公交车辆额定载客能力。在所述的第二步中，基于运营企业提供的公交卡刷卡数据，通过数据挖掘估计研究时段内由轨道交通线路换乘至接运公交线路的换乘乘客量，并基于实地调研确定换乘乘客由轨道交通站步行至接运公交首末站平均所需时间，即平均换乘步行时间；通过实地调研记录研究时段内由周边地块步行至接运公交首末站的乘客量及其到达时刻，即非换乘乘客到达规律。在所述的第三步中，将来自周边地块的非换乘乘客转化为来自虚拟列车的换乘乘客，虚拟列车到达目标轨道交通站时刻为非换乘乘客实际到达接运公交首末站时刻减去平均换乘步行时间，将虚拟列车与实际列车按照到达目标轨道交通站的先后顺序进行排序。在所述的第四步中，考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型定义如下：Tmin≤d1＜Tmin+h1(3)uij＝yij·min(wij,Cj-vij)(8)式(1)中，z为总成本(单位：min)；I为研究时段内轨道交通列车班次数(单位：班)，包括实际列车与虚拟列车；twti为轨道交通列车i上需换乘接运公交线路的所有乘客的总换乘等待时间(单位：min)；β为反映降低企业成本重要度的非负权重；J为研究时段内接运公交线路最大可发班次数(单位：班)；θ为1个单位时间(单位：min)，将企业运营成本转化为以分钟为度量单位的辅助参数；hj为接运公交j和接运公交j+1之间的计划发车间隔(单位：min)；δ为罚因子(单位：min/人)，表示每增加一位未能顺利乘坐接运公交线路离开的乘客，总成本z增加δ分钟；Pi为列车i上需换乘接运公交线路的乘客量(单位：人)；uij为顺利乘坐接运公交j离开换乘枢纽的来自列车i的乘客量(单位：人)；式(2)中，dj为接运公交j计划发车时刻；式(3)中，Tmin为研究时段起始时刻，即所允许的接运公交线路最早计划发车时刻；式(4)中，Hmin和Hmax分别为研究时段内计划发车间隔取值范围下限和上限(单位：min)；式(5)中，Z+为正整数集合；式(6)中，M为一个足够大的已知正数；yij为二元变量：当来自列车i的乘客有机会乘坐接运公交j离开时等于1，否则等于0；Ai为列车i计划到站时刻；WT为乘客由轨道交通站步行至接运公交首末站平均换乘步行时间(单位：min)；式(8)中，wij为等待乘坐接运公交j离开换乘枢纽的来自列车i的乘客量(单位：人)；Cj为接运公交j核定载客量(单位：人/车)；vij为当来自列车i的乘客开始登上接运公交j时，车内已载乘客量(单位：人)；所述第四步中的模型为混合整数非线性规划模型。在所述的第五步中，设计嵌入枚举过程的遗传算法求解在所述第四步中构建的模型，获取研究时段内各班接运公交(近似)最优计划发车时刻。有益效果：本专利技术所述的一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，与现有技术相比，依托排队论分析了由车辆载客能力约束引起的乘客排队等待过程，借助虚拟列车提出了综合考虑换乘需求、非换乘需求的乘客等待时间计算方法，并考虑发车方案对运营成本的影响，专利技术了权衡乘客成本与企业成本的非等间隔计划发车时刻生成方法，本专利技术成果可为城市公共交通运营管理提供关键的理论指导与决策支持，具有十分广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的设计方法的流程框图。图2是列车排序示意图。图3是嵌入枚举过程的遗传算法流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，包括如下步骤：第一步：获取轨道交通列车计划到站时刻、接运公交车辆额定载客能力。在该步骤中，根据运营企业提供的轨道交通计划时刻表，获取研究时段内各列车次于目标轨道交通站处的计划到站时刻；基于运营企业车辆配置实际情况，确定接运公交车辆额定载客能力。第二步：估计换乘乘客量及其平均换乘步行时间、掌握非换乘乘客到达规律。在该步骤中，基于运营企业提供的公交卡刷卡数据，通过数据挖掘匹配轨道交通站出站刷卡记录、公交首末站上车刷卡记录，估计研究时段内由轨道交通线路换乘至接运公交线路的换乘乘客量，并基于实地调研确定换乘乘客由轨道交通站步行至接运公交首末站平均所需时间，即平均换乘步行时间；通过实地调研记录研究时段内由周边地块步行至接运公交首末站的乘客量及其到达时刻，即非换乘乘客到达规律。第三步：设置虚拟列车作为非换乘乘客载体并将其与实际列车按到站时刻排序。将来自周边地块的非换乘乘客转化为来自虚拟列车的换乘乘客，虚拟列车到达目标轨道交通站时刻为非换乘乘客实际到达接运公交首末站时刻减去由轨道交通站步行至接运公交首末站平均换乘步行时间，将虚拟列车与实际列车按照到达目标轨道交通站的先后顺序进行排序，并将排在第i位到站的列车命名为“列车i”，如图2所示。第四步：建立考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型。在该步骤中，首先，确定模型优化目标。合理的接运公交发车计划应尽可能减少乘客等待时间、降低企业运营成本，并保证研究时段内所有或大部分乘客都能顺利乘坐接运公交离开。减少乘客成本和降低企业成本互为矛盾，需要权衡、兼顾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：第一步：获取轨道交通列车计划到站时刻、接运公交车辆额定载客能力；第二步：估计换乘乘客量及其平均换乘步行时间、掌握非换乘乘客到达规律；第三步：设置虚拟列车作为非换乘乘客载体并将其与实际列车按到站时刻排序；第四步：建立考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型；第五步：设计嵌入枚举过程的遗传算法获取(近似)最优计划发车时刻方案。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：第一步：获取轨道交通列车计划到站时刻、接运公交车辆额定载客能力；第二步：估计换乘乘客量及其平均换乘步行时间、掌握非换乘乘客到达规律；第三步：设置虚拟列车作为非换乘乘客载体并将其与实际列车按到站时刻排序；第四步：建立考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型；第五步：设计嵌入枚举过程的遗传算法获取(近似)最优计划发车时刻方案。2.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，其特征在于，在所述的第一步中，根据运营企业提供的轨道交通计划时刻表，获取研究时段内各列车次于目标轨道交通站处的计划到站时刻；基于运营企业车辆配置实际情况，确定接运公交车辆额定载客能力。3.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，其特征在于，在所述的第二步中，基于运营企业提供的公交卡刷卡数据，通过数据挖掘估计研究时段内由轨道交通线路换乘至接运公交线路的换乘乘客量，并基于实地调研确定换乘乘客由轨道交通站步行至接运公交首末站平均所需时间，即平均换乘步行时间；通过实地调研记录研究时段内由周边地块步行至接运公交首末站的乘客量及其到达时刻，即非换乘乘客到达规律。4.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，其特征在于，在所述的第三步中，将来自周边地块的非换乘乘客转化为来自虚拟列车的换乘乘客，虚拟列车到达目标轨道交通站时刻为非换乘乘客实际到达接运公交首末站时刻减去平均换乘步行时间，将虚拟列车与实际列车按照到达目标轨道交通站的先后顺序进行排序。5.根据权利要求1所述的一种城市轨道交通接运公交计划发车时刻生成方法，其特征在于，在所述的第四步中，考虑车辆载客能力限制的接运公交计划发车时刻生成模型定义如下：Tmin≤d1＜Tmin+h1(3)uij＝yij·min(wij,Cj-vij)(8)式(1)中，z为总成本(...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦雪萍，过秀成，龚小林，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32