一种公交运行仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种公交运行仿真方法，本发明专利技术基于真实公交运行中采集的自动车辆定位数据、交通复杂场景数据、公交运行计划数据等信息，通过聚类抽样与双层抽样相结合方法生成随机公交车辆单程运行时间，实现对大量公交运行情况进行仿真，而且仿真可靠度高。

A simulation method of public transport operation

【技术实现步骤摘要】
一种公交运行仿真方法
本专利技术涉及交通仿真
，尤其涉及一种公交运行仿真方法。
技术介绍
随着我国城市化和机动化进程的加快，交通拥堵、交通事故和环境污染等问题日益严重，因此，我国许多城市都在积极规划、建设和改善公共交通系统与公交服务。通常每个公交运行都有其较为稳定的调度方案编制工具、方法，进一步而言，每条在运行的公交线路的调度方案编排都是在完成运行任务的前提下，尽量缩减其他目标下形成的。然而由于在实际的交通环境中，道路通行的状态复杂多变，难以预测公交实际运行，公交运行仿真成为重要手段。在公交运行仿真中，公交线路被表示为一系列的关键站点和这些关键站点之间的路段，以线路为基础，模拟公交车辆运行。在仿真模型中，线路、车辆运行计划等属于确定性的因素。车辆在线路上的行驶时间属于动态因素。动态因素的描述精度对仿真有效性起主要作用。传统的公交运行仿真中，通常首先根据车辆行驶时间时段变化性PV，将一天划分成若干独立的时段(称为HTT时段，HomogeneousTravelTimebands)。在每个时段内，车辆行驶时间被假设为独立同分布，然后统计得到每个时段内的车辆行驶时间概率分布；在仿真过程中，在每个时段进行行驶时间抽样时，都从同一个对应的概率分布中进行抽样。但是当每个时段采用一个单程时间的概率分布时，即将所有的天都同等对待，车辆行驶时间日间变化性DV趋于0，即无法准确描述真实公交运行中随日期变化的变化性。
技术实现思路
本专利技术为克服上述的不足之处，目的在于提供一种公交运行仿真方法，本专利技术基于真实公交运行中采集的自动车辆定位数据、交通复杂场景数据、公交运行计划数据等信息，通过聚类抽样与双层抽样相结合方法生成随机公交车辆单程运行时间，实现对大量公交运行情况进行仿真，而且仿真可靠度高。本专利技术是通过以下技术方案达到上述目的：一种公交运行仿真方法，包括如下步骤：(1)设定仿真次数R，初始化仿真次数r为1；(2)对公交运行进行仿真：基于车辆定位数据、交通复杂场景数据、公交运行计划数据，通过聚类抽样与双层抽样相结合的方法进行仿真，生成随机公交车辆单程行驶时间，得到车辆仿真运行记录，实现对公交运行情况进行仿真；(3)判断是否全部仿真结束，若是，则结束；否则继续执行步骤(2)直至所有仿真完毕。作为优选，所述的步骤(2)具体如下：(2.1)抽取一个运行日，对交通复杂场景进行聚类抽样；(2.2)按车辆运行计划，顺次仿真车辆运行情况，基于道路通行状态概率分布和每种状态对应的车辆行驶时间分布，根据双层抽样方法获取车辆仿真运行记录。作为优选，所述对交通复杂场景进行聚类抽样的方法如下：(2.1.1)基于获取得到的历史实际公交运行的交通复杂场景数据提取场景事件特征，建立事件标签；其中交通复杂场景数据包括但不限于：天气数据、道路施工数据、交通事件数据、道路管制数据；(2.1.2)根据事件标签对历史实际公交车辆行驶时间进行聚类，获得每个交通复杂场景下的车辆行驶时间数据集；(2.1.3)进行场景编排，并基于场景编排，根据历史实际公交运行中交通复杂场景出现的概率分布进行随机抽取复杂场景，实现交通复杂场景的聚类抽样。作为优选，所述的场景事件特征包括事件类型、事件特征；所述事件类型，包括但不限于：天气、施工、事故；所述的事故种类包括但不限于：车辆相撞、危化品倾倒、道路塌陷、高温爆炸；所述事件特征，包括但不限于：严重程度、影响空间、持续时间特征；其中，持续时间特征可转化为事件阶段与时段，便于考虑不同时段与事件不同阶段的影响；事件带有时间属性，高峰时期发生事故与平峰时间发生事故对交通状况的影响程度不同，需要对事件添加时段属性；在同一事件的不同阶段中，表现出来的交通特征不同，将事件阶段分为发生阶段、进行阶段和消散阶段，与时段属性对应；某个时段内，事件开始发生，属于发生阶段；当某个时段内，事件即将结束，则事件在该时段属于消散阶段；在开始时段与消散时段之间，事件均处于进行阶段。作为优选，所述的场景编排为：对于每一个需要仿真运行的公交线路、或线路的组合，其仿真运行的场景(包括工作日、节假日、时段、交通复杂场景事件)，在仿真运行的时间内，经过一系列的编排，即确定仿真时间区间内，完整的工作日、节假日、运行时段、每个时段的天气变化，以及发生的交通事件。作为优选，所述步骤(2.2)得到车辆仿真运行记录的步骤如下：(2.2.1)抽取运行日及当日的复杂场景事件，获取给定的车辆运行计划，包括第i辆车的第j个任务的计划出发时间sdij、计划出发地点pdij，计划到达时间saij、计划到达地点paij；(2.2.2)进行上层抽样，根据仿真车辆的实际出发时间计算所属时段p；并判断所属时段p和所属路段s的道路通行状态k，若k未赋值，则读取道路通行状态概率分布Rp(k)，k∈{1,2,3}；对道路通行状态进行抽样，得到其中，表示其在第r次仿真运行时对应的道路通行状态；(2.2.3)进行下层抽样，根据对应的行驶时间分布函数，抽样得到单程任务的行驶时间，将得到的行驶时间与仿真车辆的实际出发实际相加得到仿真的到达时间；(2.2.4)输出车辆仿真运行记录，如下所示：作为优选，所述上层抽样的目的是随机抽取道路通行状态，抽样时用到的道路通行状态概率分布Rp(k)，k∈{1,2,3}的获取方法如下：(I)基于车辆行驶时间日期变化性公式得到日均值，公式如下：式中，，为在r次仿真中，路段s在时段p内平均车辆行驶时间，为所有仿真纪录中，路段s在时段p内车辆行驶时间的均值；(II)根据日均值的高低，将道路通行状态划分为三种，即畅通、正常和拥堵，并根据对道路通行状态的划分，时段p对应的车辆行驶时间概率分布可被对应划分为3个子分布fp,k(t),k∈{1,2,3}，并且每个子分布fi,k(t)还对应于一个状态概率Rp(k)，k∈{1,2,3}。作为优选，所述在考虑道路通行状态时，对于给定路段，在同一天的不同时段间，道路的通行状态可能会在不同的状态间转移；对于相邻时段，其状态转移采用贝叶斯概率P(x|y)表达，在所有的时段上，道路通行状态的随机转移标示为贝叶斯概率网络；其中，P(x|y)表示在y下观察x的变化，y可以为上一时段的道路通行状态，x为当前时段的道路通行状态，在通过状态转移网络抽取后续时段的通行状态后，从抽取状态对应的行程时间集合中抽取车辆的行程时间。作为优选，所述的下层抽样具体为基于上层抽样得到的道路通行状态所对应的车辆行驶时间分布，并从车辆行驶时间分布函数中随机抽样确定车辆行驶时间；其中车辆行驶时间分布函数采用截断型Lognormal模型：Lognormal模型是2参数的连续分布函数，其概率密度函数定义为：在少量样本的情况下，采用Lognormal分布模型作为单程时间的假设模型是有必要的，可依据下式进行参数的计算：其中，E(X)和D(X)分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种公交运行仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)设定仿真次数R，初始化仿真次数r为1；/n(2)对公交运行进行仿真：基于车辆定位数据、交通复杂场景数据、公交运行计划数据，通过聚类抽样与双层抽样相结合的方法进行仿真，生成随机公交车辆单程行驶时间，得到车辆仿真运行记录，实现对公交运行情况进行仿真；/n(3)判断是否全部仿真结束，若是，则结束；否则继续执行步骤(2)直至所有仿真完毕。/n

【技术特征摘要】
1.一种公交运行仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)设定仿真次数R，初始化仿真次数r为1；
(2)对公交运行进行仿真：基于车辆定位数据、交通复杂场景数据、公交运行计划数据，通过聚类抽样与双层抽样相结合的方法进行仿真，生成随机公交车辆单程行驶时间，得到车辆仿真运行记录，实现对公交运行情况进行仿真；
(3)判断是否全部仿真结束，若是，则结束；否则继续执行步骤(2)直至所有仿真完毕。


2.根据权利要求1所述的一种公交运行仿真方法，其特征在于：所述的步骤(2)具体如下：
(2.1)抽取一个运行日，对交通复杂场景进行聚类抽样；
(2.2)按车辆运行计划，顺次仿真车辆运行情况，基于道路通行状态概率分布和每种状态对应的车辆行驶时间分布，根据双层抽样方法获取车辆仿真运行记录。


3.根据权利要求2所述的一种公交运行仿真方法，其特征在于：所述对交通复杂场景进行聚类抽样的方法如下：
(2.1.1)基于获取得到的历史实际公交运行的交通复杂场景数据提取场景事件特征，建立事件标签；其中交通复杂场景数据包括但不限于：天气数据、道路施工数据、交通事件数据、道路管制数据；
(2.1.2)根据事件标签对历史实际公交车辆行驶时间进行聚类，获得每个交通复杂场景下的车辆行驶时间数据集；
(2.1.3)进行场景编排，并基于场景编排，根据历史实际公交运行中交通复杂场景出现的概率分布进行随机抽取复杂场景，实现交通复杂场景的聚类抽样。


4.根据权利要求3所述的一种公交运行仿真方法，其特征在于：所述的场景事件特征包括事件类型、事件特征；所述事件类型，包括但不限于：天气、施工、事故；所述的事故种类包括但不限于：车辆相撞、危化品倾倒、道路塌陷、高温爆炸；
所述事件特征，包括但不限于：严重程度、影响空间、持续时间特征；其中，持续时间特征可转化为事件阶段与时段，便于考虑不同时段与事件不同阶段的影响；事件带有时间属性，高峰时期发生事故与平峰时间发生事故对交通状况的影响程度不同，需要对事件添加时段属性；在同一事件的不同阶段中，表现出来的交通特征不同，将事件阶段分为发生阶段、进行阶段和消散阶段，与时段属性对应；某个时段内，事件开始发生，属于发生阶段；当某个时段内，事件即将结束，则事件在该时段属于消散阶段；在开始时段与消散时段之间，事件均处于进行阶段。


5.根据权利要求3所述的一种公交运行仿真方法，其特征在于：所述的场景编排为：对于每一个需要仿真运行的公交线路、或线路的组合，其仿真运行的场景(包括工作日、节假日、时段、交通复杂场景事件)，在仿真运行的时间内，经过一系列的编排，即确定仿真时间区间内，完整的工作日、节假日、运行时段、每个时段的天气变化，以及发生的交通事件。


6.根据权利要求2所述的一种公交运行仿真方法，其特征在于：所述步骤(2.2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐甲，谢竞成，丁楚吟，温晓岳，张菊芳，
申请(专利权)人：银江股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33