一种候选公交线路计算方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术涉及智能公共交通技术领域，特别涉及一种候选公交线路计算方法、系统及电子设备。所述方法包括：步骤a：根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选，根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图；步骤b：对所述初始候选公交线路图进行剪枝，得到最终候选公交线路图；步骤c：基于公交线路生成算法，计算出所述最终候选公交线路图中在最大行驶时间内达到最大客流量的公交线路，得到最优候选公交线路。本发明专利技术基于启发式搜索进行城市候选公交线路的设计，能够快速在最大行驶时间的约束条件下找到最大客流量的公交线路，充分考虑了乘客的出行需求及公交运营公司的经济效益，算法参数少，调优过程简单，执行效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种候选公交线路计算方法、系统及电子设备
本专利技术涉及智能公共交通
，特别涉及一种候选公交线路计算方法、系统及电子设备。
技术介绍
在我国的城市化建设进程中，随着城市人口规模的日益扩张，愈来愈多的城市变成了“不夜城”。随之而来的是，传统的交通资源和交通服务已经不能满足当前人们的夜间交通出行需求。很多城市也由于夜间公共交通服务的不完善，导致城市居民选择出租车、黑车或私家车来满足夜间出行需求。随之也带来一系列不容忽视的城市问题，例如交通费用昂贵、能源消耗大不利于节能环保、黑车存在人身安全隐患等等。为了更好地保障人们安全、经济、便捷的出行，更好地保护城市环境，促进城市公共交通布局的优化和城市的可续发展，很多城市或计划或已推出夜间公交来满足人们的夜间出行和活动需求。因此，如何设计合理的城市夜间公交线路，既能满足大部分人群夜间出行和活动需求，又能通过运载较多的乘客使公交运营收支平衡成为问题的关键。城市公交线路设计是国内外城市交通规划研究领域中的热点问题，但公交线网设计也是一个复杂的、非线性、非凸、多目标的NP-难问题。当前的研究工作主要是先构建公交网络的目标函数，然后在预设的约束条件下求得目标函数的解来确定公交线路，从而简化公交线路设计问题。当前流行的公交网络设计目标包括最短路径、最短行驶时间、最低运营成本、最大客流量、最大区域覆盖率和最大服务质量等目标；当前流行的公交网络设计约束条件主要包括行驶时间、线路长度、载客量和线路总站点个数等等(ZhaoF,ZengX.Optimizationoftransitroutenetwork,vehicleheadwaysandtimetablesforlarge-scaletransitnetworks[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2008,186(2):841-855.)。而实际上，由于公交运营公司的自身效益和市民的交通需求在大多数情况下是相悖的，因此，城市公交线路设计需要以便于市民出行为目的，同时兼顾公交运营公司的效益。早期的公交线网设计主要是基于居民出行意愿调查或者人口普查来获得公交客流和居民出行需求，依赖规划师的直觉和经验设计公交线路(NewellGF.SomeIssuesRelatingtotheOptimalDesignofBusRoutes[J].TransportationScience,1979,13(1):20-35.)，容易生成主观性强、不太符合民众出行需求的线路。近年来的公交线网设计研究工作假定公交客流量大小来源于用户调查或人口估计，许多复杂的基于启发式搜索的线路优化方法已经提出：Szetoa(SzetoaWY.AsimultaneousbusroutedesignandfrequencysettingproblemforTinShuiWai,HongKong[J].EuropeanJournalofOperationalResearch,2011,209(2):141-155.)研究了利用邻域搜索策略改进遗传算法进行公交网络设计及优化的方案，并通过实验证明了该解决方案的鲁棒性；葛等人(葛显龙,许茂增,王伟鑫.多车型车辆路径问题的量子遗传算法研究[J].中国管理科学,2013,21(1):125-133.)将车辆配送费分为固定和油耗两大类，并通过使用改进的量子遗传算法来快速求解车辆总配送费最小这一问题；Yu等人(YuB,YangZZ,JinPH,etal.Transitroutenetworkdesign-maximizingdirectandtransferdemanddensity[J].TransportationResearchPartCEmergingTechnologies,2012,22(5):58-75.)基于道路的不同等级建立了道路直达客流密度最大模型，然后使用改进的蚁群优化算法对模型进行求解，最后结合大连市的真实数据验证了所提算法的可行性。然而，上述基于遗传算法或蚁群优化算法的公交线路规划方法仍存在以下不足：1)遗传算法参数很多，如群体大小、交叉率和变异率等，问题的解较为依赖这些参数的取值，然而目前参数的取值难以确定，通常又依赖于经验；2)蚁群优化算法在执行搜索过程的后期，很可能被局限于局部最优解，导致搜索前进困难。此外，和遗传算法一样，蚁群优化算法参数很多，如蚁群规模大小、残留信息的相对权重、启发信息的相对权重和信息素挥发参数等，如果参数设置不当，容易导致算法收敛慢且获得质量较差的解，然而目前参数的取值也需要依赖于经验。
技术实现思路
本专利技术提供了一种候选公交线路计算方法，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为了解决上述问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种候选公交线路计算方法，包括：步骤a：根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选，根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图；步骤b：对所述初始候选公交线路图进行剪枝，得到最终候选公交线路图；步骤c：基于公交线路生成算法，计算出所述最终候选公交线路图中在最大行驶时间内达到最大客流量的公交线路，得到最优候选公交线路。本专利技术实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤a中，所述根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选具体包括：步骤a1：计算候选公交站点集合中任意两个相邻公交站点间的距离，并筛选出站点间距离不超过DistanceLimit的候选公交站点；其中，DistanceLimit表示任意两个相邻公交站点间的最远距离不能超过的值；步骤a2：筛选出候选公交站点集合中线路朝终点站方向前进的候选公交站点作为当前站点的下一站点；步骤a3：计算所述下一站点与起始站间的距离，并筛选出满足公式dist(Gi+1,G1)>dist(Gi,G1)(i＝1,2,3,…,n-1)的候选公交站点；其中，G1为起始站，Gi为当前站点，Gi+1为当前站点的下一站点；步骤a4：计算所述下一站点与终点站间的距离，并筛选出满足公式dist(Gi+1,Gn)<dist(Gi,Gn)(i＝1,2,3,…,n-1)的候选公交站点；其中，Gn为终点站。本专利技术实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤a中，所述根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图具体为：根据筛选后的候选公交站点生成候选公交线路，从生成的候选公交线路中筛选出满足公式的优选候选公交线路，并根据所述优选候选公交线路生成初始候选公交线路图。本专利技术实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤b中，所述对初始候选公交线路图进行剪枝具体包括：步骤b1：计算初始候选公交线路图中除起始站和终点站之外的所有候选公交站点的入度，并迭代删除入度是零的候选公交站点及对应的边；步骤a2：计算初始候选公交线路图中除起始站和终点站之外的所有候选公交站点的出度，并迭代删除出度是零的候选公交站点及对应的边。本专利技术实施例采取的技术方案还包括：在所述步骤c中，所述基于公交线路生成算法计算出最终候选公交线路图中在最大行驶时间内达到最大客流量的公交线路具体包括：步骤c1：初始化候选公交线路集合为空集；步骤c2：初始化当前线路所经过的前驱站点集合为空集；步骤c3：初始化起始点为当前站点，并将当前站点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种候选公交线路计算方法，其特征在于，包括：步骤a：根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选，根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图；步骤b：对所述初始候选公交线路图进行剪枝，得到最终候选公交线路图；步骤c：基于公交线路生成算法，计算出所述最终候选公交线路图中在最大行驶时间内达到最大客流量的公交线路，得到最优候选公交线路。

【技术特征摘要】
1.一种候选公交线路计算方法，其特征在于，包括：步骤a：根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选，根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图；步骤b：对所述初始候选公交线路图进行剪枝，得到最终候选公交线路图；步骤c：基于公交线路生成算法，计算出所述最终候选公交线路图中在最大行驶时间内达到最大客流量的公交线路，得到最优候选公交线路。2.根据权利要求1所述的候选公交线路计算方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选具体包括：步骤a1：计算候选公交站点集合中任意两个相邻公交站点间的距离，并筛选出站点间距离不超过DistanceLimit的候选公交站点；其中，DistanceLimit表示任意两个相邻公交站点间的最远距离不能超过的值；步骤a2：筛选出候选公交站点集合中线路朝终点站方向前进的候选公交站点作为当前站点的下一站点；步骤a3：计算所述下一站点与起始站间的距离，并筛选出满足公式dist(Gi+1,G1)>dist(Gi,G1)(i＝1,2,3,…,n-1)的候选公交站点；其中，G1为起始站，Gi为当前站点，Gi+1为当前站点的下一站点；步骤a4：计算所述下一站点与终点站间的距离，并筛选出满足公式dist(Gi+1,Gn)<dist(Gi,Gn)(i＝1,2,3,…,n-1)的候选公交站点；其中，Gn为终点站。3.根据权利要求2所述的候选公交线路计算方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图具体为：根据筛选后的候选公交站点生成候选公交线路，从生成的候选公交线路中筛选出满足公式的优选候选公交线路，并根据所述优选候选公交线路生成初始候选公交线路图。4.根据权利要求1至3任一项所述的候选公交线路计算方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述对初始候选公交线路图进行剪枝具体包括：步骤b1：计算初始候选公交线路图中除起始站和终点站之外的所有候选公交站点的入度，并迭代删除入度是零的候选公交站点及对应的边；步骤a2：计算初始候选公交线路图中除起始站和终点站之外的所有候选公交站点的出度，并迭代删除出度是零的候选公交站点及对应的边。5.根据权利要求1所述的候选公交线路计算方法，其特征在于，在所述步骤c中，所述基于公交线路生成算法计算出最终候选公交线路图中在最大行驶时间内达到最大客流量的公交线路具体包括：步骤c1：初始化候选公交线路集合为空集；步骤c2：初始化当前线路所经过的前驱站点集合为空集；步骤c3：初始化起始点为当前站点，并将当前站点加入当前线路的前驱站点集合中；步骤c4：计算当前站点的所有可能选择的下一站点被选择的概率；步骤c5：根据步骤c4的计算结果，使用轮盘赌概率选择算法选取当前站点的下一站点；步骤c6：设所述下一站点为当前站点，并将当前站点加入当前线路的前驱站点集合中；步骤c7：重复执行步骤c4至步骤c6，直到当前站点为终点站；步骤c8：将能够到达终点站的前驱站点集合添加到候选公交线路集合中；步骤c9：重复执行步骤c2至步骤c8，直到所述候选公交线路集合中不再添加新的前驱站点集合；步骤c10：根据最大行驶时间过滤所述候选公交线路集合；步骤c11：按照总客流量对过滤后的候选公交线路集合进行排序，获得候选公交线路集合中具有最大客流量的候选公交线路。6.根据权利要求5所述的候选公交线路计算方法，其特征在于，在所述步骤c4中，所述计算当前站点的所有可能选择的下一站点被选择的概率的计算公式为：上述公式中，表示从Bm到的客流量，A*表示可能选择的下一站点集合。7.一种候选公交线路计算系统，其特征在于，包括：公交线路图构建模块：用于根据筛选规则对候选公交站点集合进行筛选，根据筛选后的候选公交站点构建初始候选公交线路图；公交线路图优化模块：用于对所述初始候选公交线路图进行剪枝，得到最终候选公交线路图；公交线路计算模块：用于公交线...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖露艳，范小朋，须成忠，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44